高中物理 第二章 電路 2.2 對(duì)電阻的進(jìn)一步研究素材1 粵教版選修31

1、第二節(jié)對(duì)電阻的進(jìn)一步研究問(wèn)題探究1.在實(shí)際生活中,多個(gè)家用用電器接上電源時(shí)是按什么方式連接的?答案:在家用用電器用電時(shí),不可能保證每個(gè)用電器都有一個(gè)電源對(duì)其供電,一般是把所有的用電器并聯(lián)起來(lái),用同一個(gè)電源供電.我們國(guó)家規(guī)定的家用用電器的額定電壓相同,所以可以在一個(gè)電源下同時(shí)工作.2.金屬導(dǎo)體的實(shí)際iu圖線真是過(guò)原點(diǎn)的直線嗎？答案:導(dǎo)體的伏安特性曲線反映的是導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,由于金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大,因此其對(duì)電流的阻礙作用也變大,特性曲線應(yīng)為一條曲線,比如實(shí)驗(yàn)測(cè)得小燈泡的伏安特性曲線為曲線.自學(xué)導(dǎo)引1.導(dǎo)體的_是研究導(dǎo)體電流和電壓關(guān)系的重要工具,金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是_,即_成正比

2、.答案:伏安特性曲線通過(guò)原點(diǎn)的直線電流與電壓2.把電阻_的連接方式叫串聯(lián).在串聯(lián)電路中,流過(guò)每個(gè)電阻的電流_,串聯(lián)電路兩端的總電壓等于_,串聯(lián)電阻的總電阻值等于_.答案:依次首尾相接相等各電阻兩端的電壓之和各個(gè)電阻的阻值之和3.把幾個(gè)電阻_的連接方式叫并聯(lián).在并聯(lián)電路中,每個(gè)電阻兩端的_,并聯(lián)電路的總電流等于_,并聯(lián)電阻的總電阻阻值的倒數(shù)等于_.答案:并列地連接起來(lái)電壓相等流過(guò)各電阻的電流之和各個(gè)電阻阻值的倒數(shù)之和4.研究導(dǎo)體的iu圖線的斜率反映_.答案:導(dǎo)體電阻的大小疑難剖析對(duì)導(dǎo)體伏安特性曲線的正確認(rèn)識(shí)【例1】 如圖2-2-1所示,a、b直線分別表示由兩種材料制成的兩條長(zhǎng)度相同、粗細(xì)均勻的電

3、阻絲甲、乙的伏安特性曲線,下列判斷中正確的是（）圖2-2-1a.a代表的電阻絲較粗b.b代表的電阻絲較粗c.兩根電阻絲的阻值是定值d.圖線表示電阻絲的阻值與流過(guò)的電流成正比解析:導(dǎo)體的伏安特性曲線的斜率反映了電阻的大小,由圖可知,ra>rb,由電阻定律知,sbsa,可見(jiàn),選項(xiàng)a錯(cuò),選項(xiàng)b正確.由于兩根電阻絲的iu圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線,所以電阻是定值,選項(xiàng)c正確.電阻絲的阻值與流過(guò)的電流無(wú)關(guān),選項(xiàng)d錯(cuò).正確選項(xiàng)為bc.答案:bc溫馨提示:導(dǎo)體的伏安特性曲線的斜率能反映電阻的大小,可通過(guò)比較斜率來(lái)確定電阻絲電阻的大小關(guān)系,從而確定其粗細(xì).串聯(lián)電路的計(jì)算【例2】 在如圖2-2-2所示的電路中

4、,r1=r3=r,r2=2r,a、c兩點(diǎn)接入電壓為u的穩(wěn)壓電源.若在d、b間接入理想電壓表,讀數(shù)為多少?圖2-2-2解析:由電路圖可知,當(dāng)d、b間接入理想電壓表時(shí),a、c兩點(diǎn)間由r1和r2串聯(lián)組成,由歐姆定律知i=u/(r+2r)=u/3r,u2=ir2=2u/3,而理想電壓表的讀數(shù)正好是r2兩端的電壓.答案:溫馨提示:本題最大的特點(diǎn)要正確認(rèn)識(shí)電路的結(jié)構(gòu),在此基礎(chǔ)上才能根據(jù)串聯(lián)電路的特征進(jìn)行求解.并聯(lián)電路的計(jì)算【例3】 電阻r1、r2、r3并聯(lián)在電路中,已知r1=10 ,r3=5 ,流過(guò)r1的電流為1 a,電路中的總電流為3.5 a,則()a.電阻兩端的電壓為10 vb.電阻r2的阻值為20

5、c.電阻r2的阻值為2.5 d.流過(guò)r1和r2的電流之和為1.5 a解析:電阻并聯(lián)時(shí),各電阻兩端的電壓相等,電路中的總電流等于各電阻上的電流之和,每個(gè)電阻的電流、電壓關(guān)系滿足歐姆定律,可見(jiàn),u=i1r1=10 v,選項(xiàng)a正確.i3=u/r3=2 a,所以,i2=i-i1-i3=0.5 a,r2=u/i2=20 ,選項(xiàng)b正確,選項(xiàng)d正確.答案:abd溫馨提示:利用并聯(lián)電路的電流、電壓之間的關(guān)系可確定每個(gè)電阻兩端電壓和流過(guò)每個(gè)電阻的電流大小,從而確定答案.用等效思想處理串、并聯(lián)電路【例4】 如圖2-2-3所示，電路由8個(gè)不同的電阻組成，已知r1=12 ，其余電阻阻值未知，測(cè)得a、b間的總電阻為4

6、.今將r1換成6 的電阻，則a、b間的總電阻變?yōu)?（提示：用等效替代法）圖2-2-3圖2-2-4解題思路：設(shè)除r1外其他七個(gè)電阻串并聯(lián)后的總電阻為r，則電路化簡(jiǎn)為如圖2-2-4所示.故所以，當(dāng)r1=12 時(shí)，有當(dāng)r1=6 時(shí)，有由解得rab=3 .答案：3溫馨提示：本題指明用等效替代法進(jìn)行求解，說(shuō)明了本題考查的意圖是物理方法.無(wú)論是由幾個(gè)電阻并聯(lián)之后構(gòu)成的電路，還是由幾個(gè)電阻串聯(lián)后形成的電路，都可以用一個(gè)和它們的總電阻相等的電阻替代它們.即使是既有串聯(lián)又有并聯(lián)的復(fù)雜的電路，也可以通過(guò)電阻的串、并聯(lián)規(guī)律使電路得到簡(jiǎn)化.亦即可用同一個(gè)電阻組成的電路來(lái)替代未簡(jiǎn)化前的復(fù)雜的電路，這樣的思想稱(chēng)之為等效電

7、路思想.效果相同的兩個(gè)電路互稱(chēng)等效電路.本題若未能將除r1之外的7個(gè)電阻等效為一個(gè)電阻，或未能認(rèn)識(shí)到等效電阻與r1為并聯(lián)關(guān)系，則將無(wú)法處理或處理錯(cuò)誤.拓展遷移隨著人們用電的日益擴(kuò)大，大功率和長(zhǎng)距離送電變得非常普遍，輸電線的架設(shè)也因地而異，輸電線一般是架空線，但跨過(guò)海峽給海島輸電時(shí)要用水下電纜，穿過(guò)人口密集的城市輸電時(shí)要用地下電纜.電纜是在金屬芯線的外面包著一層絕緣皮，當(dāng)其中一根電纜的絕緣皮損壞而通地時(shí)，會(huì)造成電能的損失.怎樣才能快捷地找到通地位置呢？請(qǐng)看下面的問(wèn)題：ab兩地間鋪有通信電纜，長(zhǎng)為l，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱(chēng)為雙線電纜.在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的

8、絕緣保護(hù)層損壞，導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間漏電，相當(dāng)于該處電纜的兩導(dǎo)線之間接了一個(gè)電阻.檢測(cè)人員經(jīng)過(guò)下面的測(cè)量可以確定損壞處的位置：（1）令b端的雙線斷開(kāi)，在a處測(cè)出雙線兩端間的電阻ra；（2）令a端的雙線斷開(kāi)，在b處測(cè)出雙線兩端的電阻rb；（3）在a端的雙線間加一已知電壓ua，在b端用內(nèi)阻很大的電壓表測(cè)出兩線間的電壓ub.試由以上測(cè)量結(jié)果確定損壞處的位置.答案要點(diǎn)：設(shè)雙線電纜每單位長(zhǎng)度的電阻為r，漏電處電阻為r，漏電處距a為x，題設(shè)測(cè)量過(guò)程可用如圖電路所示，則aa間電阻ra=rx+r;bb間電阻rb=r(l-x)+r.當(dāng)aa間加電壓ua時(shí)，在bb間用內(nèi)阻很大的電壓表測(cè)出的電壓ub等于r兩端電壓（電纜上近似看作無(wú)電流無(wú)電勢(shì)降落），根據(jù)歐姆定，聯(lián)立解得.6edbc3191f2351dd815ff33d4435f3756edbc3191f2351dd815ff33d4435f3