高中物理人教版1第二章恒定電流 優(yōu)質(zhì)課獎(jiǎng)

選修3-1恒定電流【知識導(dǎo)圖】【高頻考點(diǎn)】一、電路的動態(tài)分析1．判定總電阻變化情況的規(guī)律（1）當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大（或減?。r(shí)，電路的總電阻一定增大（或減?。?。（2）若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小。（3）在如圖所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致。2．分析思路例1（多選）如圖所示，圖中的四個(gè)電表均為理想電表，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右端移動時(shí)，下列說法正確的是?(

)A．電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大B．電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小C．電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大D．電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小答案

AD解析滑動變阻器滑片P向右端移動，使得滑動變阻器連入電路的電阻變小，則總電阻變小，總電流變大，電流表A1的讀數(shù)增大，內(nèi)電壓變大，R1所分電壓變大，并聯(lián)電路兩端電壓即電壓表V1的讀數(shù)減小，R3兩端電壓變小，則通過R3的電流變小，電流表A2的讀數(shù)減小，由于總電流增大，所以經(jīng)過另外一個(gè)支路的電流增大，即經(jīng)過R2的電流增大，R2兩端電壓增大，即電壓表V2的讀數(shù)增大。二、電路故障問題電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有:導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、變阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象。檢查故障的基本方法有兩種：電壓表檢測方法如果電壓表示數(shù)為0，說明電壓表上無電流通過，則可能在與電壓表并聯(lián)段之外有斷路，或并聯(lián)段內(nèi)有短路。如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表上有電流通過，則在與電壓表并聯(lián)段之外無斷路，或并聯(lián)段內(nèi)無短路。2．用多用電表的歐姆擋檢測要對檢測的電路切斷電源，逐一使元件脫離原電路（或?qū)δ扯坞娐窓z測）后測量是通路還是斷路便可找到故障所在。例2某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖1所示，該電路用標(biāo)稱值12V的蓄電池為電源，導(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測電路的a、b點(diǎn)。①斷開開關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用表指示如圖2所示，讀數(shù)為

V，說明

正常（選填:蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈）。②紅表筆接b點(diǎn)，斷開開關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)后，多用表指示仍然和圖2相同，可判定發(fā)生故障的器件是

(選填:蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)。答案①蓄電池②小燈解析①由題圖2可知，直流50V擋的最小分度值為1V，故按“十分之一”估讀法可知讀數(shù)應(yīng)為V左右。由于測得的電壓基本等于蓄電池電動勢的標(biāo)稱值，說明a、c兩點(diǎn)與電源之間是通路，只能是此電路之外的保險(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈中出現(xiàn)了斷路故障，但故障的具體位置不能確定。②同理可知，兩表筆接c、b時(shí)測得結(jié)果仍等于電源電動勢，說明多用電表、開關(guān)、保險(xiǎn)絲、蓄電池形成了一閉合回路，故只能是與多用電表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障。三、含電容器電路的分析1．電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。2．當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。3．電路的電流、電壓變化時(shí)，將會引起電容器的充、放電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電。例3

如圖所示，電路中R1、R2均為可變電阻，電源內(nèi)阻不能忽略，平行板電容器C的極板水平放置。閉合電鍵S，電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動。如果僅改變下列某一個(gè)條件，油滴仍能靜止不動的是?(

)A．增大R1的阻值

B．增大R2的阻值C．增大兩板間的距離

D．?dāng)嚅_電鍵S答案

B解析設(shè)油滴質(zhì)量為m，電荷量為q，兩板間距離為d，當(dāng)其靜止時(shí)，有q=q=mg；由題圖知，增大R1，UR1增大，油滴將向上加速，增大R2，油滴受力不變，仍保持靜止；由E=知，增大d，U不變時(shí)，E減小，油滴將向下加速；斷開電鍵S，電容器將通過R1、R2放電，兩板間場強(qiáng)變小，油滴將向下加速。四、電流表的內(nèi)接法和外接法兩種接法的選擇（1）阻值比較法:先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，則宜采用電流表外接法；若Rx較大，則宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。（2）臨界值計(jì)算法Rx<時(shí)，用電流表外接法。Rx>時(shí)，用電流表內(nèi)接法。（3）實(shí)驗(yàn)試探法：按圖接好電路，讓電壓表一根接頭P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法：如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法。五、滑動變阻器的限流接法和分壓接法滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能。（1）兩種接法的一般適用條件a.限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)；b.分壓式接法適合測量阻值較大的電阻（一般比滑動變阻器的總電阻要大）。（2）必須采用分壓式接法的三種情況a.若采用限流式接法不能控制電流(或電壓)滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法；b.若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí)，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時(shí)，應(yīng)改用分壓電路；c.若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式電路。（3）兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛唵?、耗能低。?（測量金屬的電阻率）某學(xué)生用如圖a所示電路測金屬導(dǎo)線的電阻率，可供使用的器材有：被測金屬導(dǎo)線ab，電阻約10Ω，，導(dǎo)線允許流過的最大電流，穩(wěn)恒電源E，電源輸出電壓恒為E=12V，電壓表V，量程為3V，內(nèi)阻約5kΩ，保護(hù)電阻：R1=l0Ω，R2=30Ω，R3=200Ω?？潭瘸摺⒙菪郎y微器，開關(guān)S，導(dǎo)線若干等。實(shí)驗(yàn)時(shí)的主要步驟如下：用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長度l，用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d。按如圖a所示電路將實(shí)驗(yàn)所需器材用導(dǎo)線連接好。閉合開關(guān)S，移動接線觸片P，測出aP長度x，讀出電壓表的示數(shù)U。描點(diǎn)作出U-x曲線求出金屬導(dǎo)線的電阻率ρ。完成下列填空：（1）用螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑d，其示數(shù)如圖b所示，該金屬導(dǎo)線的直徑d=____mm。（2）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)既要保證安全，又要測量誤差較小，保護(hù)電阻R應(yīng)選，（3）根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測出的ap長度x和對應(yīng)每次實(shí)驗(yàn)讀出的電壓表的示數(shù)u給出的u-x圖線如圖c所示，其中圖線的斜率為k，則金屬導(dǎo)線的電阻率ρ=。（用實(shí)驗(yàn)器材中給出的物理量字母和實(shí)驗(yàn)步驟中測出的物理量字母表示）答案（1）（2）R2（3）解析（1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則，該金屬導(dǎo)線的直徑d=。（2）根據(jù)題述電源輸出電壓恒為E=12V，電壓表V，量程為3V，保護(hù)電阻R應(yīng)該分壓9V。由于被測金屬導(dǎo)線ab，電阻約10Ω，，所以保護(hù)電阻R應(yīng)選R2=30Ω。（3）被測金屬導(dǎo)線橫截面積，ap段電阻。電壓表的示數(shù)U=IRx，電路中的電流，，聯(lián)立解得，u-x圖線的斜率，解得。例5（描繪小燈泡的伏安特性曲線）在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，除標(biāo)有“6VW”的小燈泡、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有：A.直流電源6V(內(nèi)阻不計(jì))B.直流電流表0～3A(內(nèi)阻Ω以下)C.直流電流表0～300mA(內(nèi)阻約為5Ω)D.直流電壓表0～15V(內(nèi)阻約為15kΩ)E.滑動變阻器“10Ω2A”F.滑動變阻器“1kΩA”實(shí)驗(yàn)要求小燈泡兩端的電壓從零開始變化并能多測幾次。（1）實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動變阻器應(yīng)選用________。(均用序號表示)（2）試按要求在虛線方框甲中畫出電路圖。（3）根據(jù)電路圖將圖乙中所示器材連成實(shí)驗(yàn)電路。答案（1）CE（2）如圖所示（2）如圖所示解析（1）小燈泡的額定電流為，估算其電阻為24Ω，為精確測量，電流表選C；為方便調(diào)節(jié)，滑動變阻器選E。（2）小燈泡內(nèi)阻較小，電流表采用外接法，滑動變阻器電阻相對燈泡較小，小燈泡兩端的電壓又要從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用分壓式接法。（3）實(shí)物圖連接可以根據(jù)分壓式接法先把滑動變阻器下面兩個(gè)接線柱直接連在電源和開關(guān)兩端，再考慮小燈泡和電流表串聯(lián)的一端接在滑動變阻器的上接線柱上，另一端接在開關(guān)離電源遠(yuǎn)的那個(gè)接線柱上，最后連接電壓表。(要注意電流進(jìn)出電表必須正進(jìn)負(fù)出)。【題組訓(xùn)練】1．有三個(gè)用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220V，60W”?，F(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時(shí)間，產(chǎn)生的熱量()A．日光燈最多B．電烙鐵最多C．電風(fēng)扇最多 D．一樣多答案B解析電烙鐵是純電阻用電器，即以發(fā)熱為目的，電流通過它就是用來產(chǎn)熱。而日光燈和電風(fēng)扇是非純電阻用電器，電流通過它們時(shí)產(chǎn)生的熱量很少，電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能(光能和動能)。2．在如圖所示電路中，電流表A和電壓表V均可視為理想電表?，F(xiàn)閉合開關(guān)S后，將滑動變阻器滑片P向左移動，下列說法正確的是()A．電流表A的示數(shù)變小，電壓表V的示數(shù)變大B．小燈泡L變亮C．電容器C上電荷量減小D．電源的總功率變大答案A解析滑動變阻器滑片P向左移動，電阻R2接入電路的電阻增大，電路總電阻增大，則電流表A的示數(shù)變小，電壓表V的示數(shù)變大，選項(xiàng)A正確；小燈泡L中電流變小，小燈泡L變暗，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表V的示數(shù)變大，電容器兩端電壓增大，電容器C上電荷量增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電源輸出電流減小，電源的總功率變小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖線(電池內(nèi)阻不是常數(shù))，圖線b是某電阻R的U-I圖線。在該光照強(qiáng)度下將它們組成閉合回路時(shí)，硅光電池的內(nèi)阻為()A．Ω B．10ΩC．12Ω D．Ω答案A解析由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir，當(dāng)I=0時(shí)，E=U，由圖線a與縱軸的交點(diǎn)讀出硅光電池電動勢E=V。根據(jù)兩圖線交點(diǎn)處的狀態(tài)可知，電阻兩端的電壓為2V，則內(nèi)阻r=Ω=Ω。4．（測定電源的電動勢和內(nèi)阻）某同學(xué)利用以下器材測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖甲所示。電壓表：V(量程3V，內(nèi)阻Rv=10kΩ)電流表：G(量程3mA，內(nèi)阻Rg=100Ω)滑動變阻器：R（阻值范圍0?10Ω，額定電流2A)定值電阻：R0=Ω開關(guān)S和導(dǎo)線。（1）該同學(xué)將電流表G與定值電阻R0并聯(lián)，實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝，則他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是A。（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）（2）該同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)原理圖測得數(shù)據(jù)，以電流表G讀數(shù)為橫坐標(biāo)，以電壓表V讀數(shù)為縱坐標(biāo)，繪出了如圖乙所示的圖線，根據(jù)圖線可求出電源的電動勢E=V，電源的內(nèi)阻r=Ω。（結(jié)果均保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）答案（1）（2）（~之間都給分）解析將電流表G與定值電阻R0并聯(lián)，實(shí)際上是進(jìn)行了電表的改裝，由IgRg=（I-Ig）R0，解得他改裝后的電流表對應(yīng)的量程是I=。由閉合電路歐姆定律，有E=U+200rI'，圖乙所示的圖線在縱軸截距為電源電動勢，E=，圖線斜率k=200r，解得電源的內(nèi)阻r=Ω。5.（多用電表的使用）如圖甲為多用電表的示意圖，現(xiàn)用它測量一個(gè)阻值約為20Ω的電阻，測量步驟如下：（1）調(diào)節(jié)________，使電表指針停在________的“0”刻線。(填“電阻”或“電流”)（2）將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω”擋的________位置。(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)（3）將紅、黑表筆分別插