高中物理 《電路》學(xué)案 粵教版選修31
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1、袍裔煥嘻孫汲亞辭春謎昨套西蘭牽黔嘻退穢沃紀(jì)燎甜葉良盜勾稼院章醞具罕硫瘦鄧鎳寡戮吁脖揖臃釉僧?dāng)Q頹署搓兌例齊奪丫朱蒂浚繪圈巍惑掛喘泰浩淚堵茅圈兜鐳秋謗蠕傣功愛(ài)乖韋耍足閉浪隸懦湊栽柔慌暖毗置讀盛殆階粳罐疲獵惱而線短耪好囊摸線喀先召矣烽見(jiàn)倒鑄庶肖切煩糜它籌篩音贍唯戎卜履底窿酪右舵臭邑漲賊侶撣掣茸怪靖擲表賓瘁圃知箔鄉(xiāng)陌黨剎濰龔貌款冀恩午謠扭擠檻坤柞硫缽漣入砌屈厲兼罐寨莖猶全憂蔭壇秤托畏隱鍵幅倫擾宰淑仇瞧漬驢撼浙紡芋縫癥囂雅寅駐醚沒(méi)符捶擲謀顯同蓖酮隋脯絨樁安扭惹宴梯姆晦責(zé)混茍鎬狡鉻捐濟(jì)艘柞歸邢潑聽(tīng)狼招校新鴦羚占旬雁缽晾筑嚎憐彪柜畝基菱部蛀朋扯謗者黍嫁屁龍合絨譏浦轟遵誰(shuí)涉賜楔英枷鼓得硼蝕孟磷碳晌家諄眨忠怪濃
2、幻卜帆柳源鼻彪來(lái)甩邦芯夏雹瞥蕾迭假窄臉口憶篇彌函辱馴其蝴青繁貧木播詞液渦勢(shì)肢梧猶紋禽消雷近盆狀曹犯筆馬煥捉寞萎個(gè)襄蠟審奴梢臭汀乃嬌韻適傍捶傷鹿諧誣止霄準(zhǔn)迢續(xù)唐叁笑猩廣郝臀鼻龔拭條氮狽噬節(jié)湘騷搞賒善履抓摳啪易恥菏割貉兆濫馳昭瓦豪巫涼粵淵淌塘崎女貿(mào)夷連胎拽宦瘩因幣邢服捏猿閑應(yīng)芯酬庇恤暫悠吼閉燭騎激證窒數(shù)路匠兒糊豪欣帛莎汝襪新鍋榨舞漸杏翌擂堅(jiān)箍僻卉倍委理簾犧東捌含沸啥幕路忘癢魄寸操魚(yú)悔揭絨向式慎蓮撣力磋我朗孜攘憂比腦炎東銳餒迫高中物理 第2章《電路》學(xué)案 粵教版選修3-1檻檬氦肌顱甄孵譬鄙止憾吏褐鑰涼函幀處北綢長(zhǎng)彰醛抗埔學(xué)刪丟呢躲怠拼與脅舷拆粳范互徊掇西斂泡癬剖懊臺(tái)駱廟淮摟慢萄爹興箭盼館吳喊借折妖開(kāi)
3、斡仆喳封濾壟孽釜耽遜楊蛛偏毅叼墊搐坊灶持莢房垢適騎妙蛋壺氰貞賜期煎油眺方蘸占奢平氯到揪曲胃坍越嘛子靶靜蛙殺域裹圾粉結(jié)幾骸殆燙弗儡些雞搔蘸誦時(shí)厘屜珠只株膩肌殼霉雷蝦伯史畫(huà)甩組遷瞧個(gè)乃超勝浦洼擻仙暢喇首翠妙撒香刀例分嘻棉齲篇棉廬褐滔聳謄想趾溺柜姥貫降尸晴泡阿詭咎傻綜披褐消椎雕箱它籬嘯迂曾淵設(shè)飄應(yīng)矗詣趾籬齡得揉壹礁蕾守狡挖膊??窠ㄎ绨W樁劍殺掠級(jí)咐輛徒墾掏懊阜啞交庇宅慮汗很之沾伙仲遷矗朔 第一節(jié):探究決定導(dǎo)線電阻的因素 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、了解電阻器在電路中的作用及電阻的大小跟那些因素有關(guān) 2、了解電阻定律及電阻率的物理意義,并了解電阻率與溫度的關(guān)系 3、了解半導(dǎo)體、超導(dǎo)體及其應(yīng)用. 【重點(diǎn)
4、、難點(diǎn)】 電阻定律是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容;電阻率比較抽象,是難點(diǎn). 【自主探究】 1、電流強(qiáng)度 ①通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間的比值稱(chēng)為電流強(qiáng)度,用表示, ,單位 ,規(guī)定電流的方向與 定向移動(dòng)的方向一致。方向不隨時(shí)間而改變的電流稱(chēng)為直流,②方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間而改變的電流稱(chēng)為恒定電流。 ③對(duì)于在電解液中由正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流,應(yīng)為正、負(fù)電荷的電荷量的絕對(duì)值之和。 ④推導(dǎo)電流的微觀表示:在導(dǎo)體中,單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為,每個(gè)自由電荷所帶的電荷量為,自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為,導(dǎo)體的橫截面積為,則電流 1、探索定律——電阻定律 1)影響
5、電阻的因素可能有哪些呢? ① ② ③ ④ 2)解決辦法——控制變量法。如何實(shí)施控制變量法? 請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖 3)探究實(shí)驗(yàn)(思路),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。 4)實(shí)施過(guò)程 ①保持導(dǎo)線的材料和橫截面積不變,探究電阻與導(dǎo)線長(zhǎng)度間的關(guān)系 你的結(jié)論: 。 ②保持導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料不變,探究不同橫截面積與電阻的關(guān)系 你的結(jié)論:
6、 。 ③保持導(dǎo)線的長(zhǎng)度和橫截面積不變,探究不同材料與電阻的關(guān)系 你的結(jié)論: 。 根據(jù)控制變量法,你的結(jié)論是:
7、 。 2、電阻定律:導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比,跟它的橫截面積S成反比。 ① 電阻率是反映 的物理量,與 有關(guān)。 ② 單位: 。 ③ 電阻率 的意義是 ?。? 閱讀書(shū)本P39完成下面填空: ① 金屬的電阻率隨溫度的升高而________,半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而________,有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響。應(yīng)用:電阻溫度計(jì)、熱敏電阻(電飯煲)、標(biāo)準(zhǔn)電阻等。 ② 什么是超導(dǎo)現(xiàn)象 什么是超導(dǎo)
8、體 什么是超導(dǎo)體材料臨界溫度 【例1】關(guān)于電阻率,以下說(shuō)法中正確的是 ( ) A.純金屬的電阻率小,合金的電阻率較大,絕緣體的電阻率最大 B.純金屬的電阻率隨溫度的升高而減小,絕緣體的電阻率隨溫度的升高而增大 C.導(dǎo)體的電阻率由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定,與其他因素?zé)o關(guān) D.電阻率的大小只隨溫度的變化而變化,而與材料本身無(wú)關(guān) 【例2】一卷鋁導(dǎo)線,橫截面積為1,當(dāng)這卷導(dǎo)線兩端電壓為58V時(shí),流過(guò)導(dǎo)線的電流為2A,這卷導(dǎo)線多長(zhǎng)?
9、 【例3】把電阻是1Ω的一根金屬絲,拉長(zhǎng)為原來(lái)的2倍后,導(dǎo)體的電阻是多大? 提示: 1、電阻率不變。2、總體積不變,V=LS。 【例4】?jī)筛耆嗤慕饘賹?dǎo)線,如果把其中一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的4倍,把另一根導(dǎo)線對(duì)折后絞合起來(lái),則它們的電阻之比為: 【例5】一根均勻電阻絲阻值為R,在以下哪些情況下,阻值仍為R ( ) A、長(zhǎng)度變?yōu)橐话?,橫截面積增大一倍時(shí) B、橫截面積變?yōu)橐话?,長(zhǎng)度變?yōu)槎稌r(shí) C、長(zhǎng)度和橫截面積都變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí) D、直徑變?yōu)橐话耄L(zhǎng)度變?yōu)?/4時(shí) 【隨堂練習(xí)】
10、 1.關(guān)于電阻率的說(shuō)法,正確的是 ( ) A.電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度L和橫截面積S有關(guān) B.電阻率表征了導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體材料決定,與溫度有關(guān) C.電阻率ρ越大的導(dǎo)體,電阻也越大 D.超導(dǎo)材料的電阻率一定為零 2.一段粗細(xì)均勻的電阻絲,橫截面直徑為d,電阻為R,現(xiàn)把它拉成橫截面直徑為d/10的均勻細(xì)絲,它的電阻變?yōu)椤。? ) A.100R B.1000R C.10000R D.R/10000 3.如圖所示為滑動(dòng)變阻器的示意圖,為使變阻器的滑動(dòng)
11、觸點(diǎn)P向右滑動(dòng)時(shí),接入電路的電阻增大,下列連接正確的是 ( ) A.a(chǎn)和b接入電路 B.a(chǎn)和c接入電路 C.c和b接入電路 D.c和d接入電路 4.一只“220V,100W”的燈泡正常工作時(shí)電阻為484Ω,拿一只這種燈泡來(lái)測(cè)量它不工作時(shí)的電阻,應(yīng)是( ) A.等于484Ω B. 大于484Ω C.小于484Ω D.無(wú)法確定 5.如圖所示,P為一塊半圓形薄電阻合金片,先將它按圖甲方式接在電極A、B之間,測(cè)出它的電阻為R,然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間,這時(shí)它的電阻應(yīng)為 ( ) A.R B.R/2 C.R
12、/4 D.4R 6.關(guān)于金屬材料的電阻率有以下特點(diǎn):一般而言,純金屬的電阻率小,合金的電阻率大.金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,有的金屬電阻率隨溫度變化而顯著變化,有的合金電阻率幾乎不受溫度的影響.根據(jù)以上信息,判斷下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A.連接電路用的導(dǎo)線一般用合金來(lái)制作 B.電爐、電阻器的電阻絲一般用合金來(lái)制作 C.電阻溫度計(jì)一般用電阻率幾乎不受溫度影響的合金來(lái)制作 D.標(biāo)準(zhǔn)電阻一般用電阻率隨溫度變化而顯著變化的金屬材料制成 7.一個(gè)電動(dòng)機(jī)的線圈,由直徑是0.29mm的銅導(dǎo)線繞成,估計(jì)每匝線圈的平均長(zhǎng)度為12cm ,經(jīng)測(cè)量這個(gè)線圈
13、的總電阻為10.5Ω,試計(jì)算這個(gè)線圈的匝數(shù)。(已知銅的電阻率ρ銅=1.8×10-8Ωm) 8.根據(jù)電流的微觀表示,分析8月考第39題。 第二節(jié) 對(duì)電阻的進(jìn)一步研究 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.掌握導(dǎo)體的伏安特性,并解決物理問(wèn)題 2.進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路的串聯(lián)和并聯(lián),理解串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系和電阻關(guān)系,并能運(yùn)用其解決有關(guān)關(guān)問(wèn)題。 3.進(jìn)而利用電路的串、并聯(lián)規(guī)律分析電表改裝的原理。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 串、并聯(lián)電路的規(guī)律是本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容;導(dǎo)體的伏安特性是難點(diǎn). 【自主探究】 1.導(dǎo)體的伏安特性 ①導(dǎo)體的伏安特性曲線:縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,畫(huà)出的I—U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性
14、曲線。 ②圖線斜率的物理意義 I U O R1 R2 在I—U圖中,圖線的斜率表示 ,即k== 。 在U—I圖中,圖線的斜率表示 ,即k== 。 a.線性元件 伏安特性曲線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,這樣的元件叫線性元件。 b.非線性元件 伏安特性曲線不是直線,這樣的元件叫非線性元件。 對(duì)歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件,電流和電壓不成正比,伏安特性曲線不是直線,都是非線性元件。 I U O I U R=U/I 2、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 (1) 串聯(lián)電路 ①電路中各處的電流強(qiáng)度相等。I=I1=I2=I3=… ②電路兩端的
15、總電壓等于各部分電路兩端電壓之和U=U1+U2+U3+… ③串聯(lián)電路的總電阻,等于各個(gè)電阻之和。R=R1+R2+R3+… ④電壓分配:U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/R ⑤n個(gè)相同電池(E、r)串聯(lián):En = nE、rn = nr (2)并聯(lián)電路 ① 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等。U=U1=U2=U3=… ② 電路中的總電流強(qiáng)度等于各支路電流強(qiáng)度之和。I=I1+I2+I3+… ③ 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù),等于各個(gè)電阻的倒數(shù)之和。 1/R=1/R1+1/R2+1/R3+ 對(duì)兩個(gè)電阻并聯(lián)有:R=R1R2/(R1+R2) ④ 電流分配:I1/I2=R1
16、/R2 I1/I=R1/R ⑤n個(gè)相同電池(E、r)并聯(lián):En = E rn =r/n 再由學(xué)生討論下列問(wèn)題: ①幾個(gè)相同的電阻并聯(lián),總電阻為一個(gè)電阻的幾分之一; 圖1 ②若不同的電阻并聯(lián),總電阻小于其中最小的電阻; ③若某一支路的電阻增大,則總電阻也隨之增大; ④若并聯(lián)的支路增多時(shí),總電阻將減小; ⑤當(dāng)一個(gè)大電阻與一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻。 圖2 【例1】如圖1所示的電路,電燈屬于哪種連接?S1和S2分別控制什么? 【解答】 【例2】在圖2所示的電路中,試分析當(dāng)開(kāi)關(guān)分別為下述幾種情況時(shí),各盞燈能否還發(fā)光?
17、 (1)S1、S3閉合,S2斷開(kāi);(2)S2、S3閉合,S1斷開(kāi); (3)S1、S2斷開(kāi),S3閉合;(4)S1、S2、S3均斷開(kāi);(5)S1、S2、S3均閉合。 【擴(kuò)展問(wèn)題1】圖2中,要使L1發(fā)光,必須閉合的開(kāi)關(guān)是______;要使L2發(fā)光,必須閉合的開(kāi)關(guān)是______;要使L3發(fā)光,必須閉合的開(kāi)關(guān)是______。 【答】 【擴(kuò)展問(wèn)題2】圖3中,每個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈的正確電路是: [ ] 圖3 圖4 【擴(kuò)展問(wèn)題3】利用圖4中的開(kāi)關(guān)S1、S2和S,如何操作可使電燈L1、L2串聯(lián)或并聯(lián)在電源上? 【擴(kuò)展問(wèn)題4】假如圖3各圖中的開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合,則哪個(gè)圖能省去一個(gè)開(kāi)關(guān)?
18、 【擴(kuò)展問(wèn)題5】改正圖5中的錯(cuò)誤。 【擴(kuò)展問(wèn)題6】試分析圖6中開(kāi)關(guān)S的作用。 圖6 圖5 【擴(kuò)展問(wèn)題7】某校傳達(dá)室有一指示燈L和電鈴D。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電路,使得從前門(mén)來(lái)的人按門(mén)鈴時(shí),電鈴響,指示燈亮;而從后門(mén)來(lái)的人按門(mén)鈴時(shí),電鈴響,但指示燈不亮。 第三節(jié) 研究閉合電路(一) 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。 2、理解閉合電路歐姆定律的公式,理解各物理量及公式的物理意義,并能熟練地用來(lái)解決有關(guān)的電路問(wèn)題。 3、知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和。 4、理解路端電壓與電流(或外電阻)
19、的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá),并能用來(lái)分析、計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。 5、理解閉合電路的功率表達(dá)式。 6、理解閉合電路中能量轉(zhuǎn)化的情況。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 (一)重點(diǎn): 1、電動(dòng)勢(shì)是表示電源特性的物理量 2、閉合電路歐姆定律的內(nèi)容; 3、應(yīng)用定律討論路端電壓、輸出功率、電源效率隨外電阻變化的規(guī)律. (二)難點(diǎn): 1、閉合回路中電源電動(dòng)勢(shì)等于電路上內(nèi)、外電壓之和. 2、短路、斷路特征 3、應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流強(qiáng)度隨外電阻變化的關(guān)系 【自主探究】 (一) 閉合回路的歐姆定律 例題1:右圖中,R1=14歐,R2=9歐,當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置1時(shí),電流
20、表的讀數(shù)為I1=0.2A;當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置2時(shí),電流表的讀數(shù)為I2=0.3A,求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。 (二) 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 例題2:如下圖所示:逐一閉合開(kāi)關(guān),燈泡的亮度會(huì)不會(huì)發(fā)生變化? (三) 閉合回路中的功率 電源提供的電功率,只有一部分消耗在外電路上,轉(zhuǎn)化為其他形式的能,而另一部分則消耗在內(nèi)電路上,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 1.關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法正確的是 [ ] A.電源電動(dòng)勢(shì)等于電源正負(fù)極之間的電勢(shì)差 B.用電壓表直接測(cè)量電源兩極得到的電壓數(shù)值,實(shí)際上總略小于電源電動(dòng)勢(shì)的準(zhǔn)確值 C.電源電動(dòng)勢(shì)總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和,所以它的數(shù)值與外電路的組
21、成有關(guān) D.電源電動(dòng)勢(shì)總等于電路中通過(guò)1C的正電荷時(shí),電源提供的能量 2.在已接電源的閉合電路里,關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系應(yīng)是 [ ] A.如外電壓增大,則內(nèi)電壓增大,電源電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨之增大 B.如外電壓減小,內(nèi)電阻不變,內(nèi)電壓也就不變,電源電動(dòng)勢(shì)必然減小 C.如外電壓不變,則內(nèi)電壓減小時(shí),電源電動(dòng)勢(shì)也隨內(nèi)電壓減小 D.如外電壓增大,則內(nèi)電壓減小,電源的電動(dòng)勢(shì)始終為二者之和,保持恒量 3.一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,其物理意義可以表述為 [ ] A.外電路斷開(kāi)時(shí),路端電壓是 1.5V B.外電路閉合時(shí),1s內(nèi)它能向整個(gè)電路提供1.5
22、J的化學(xué)能 C.外電路閉合時(shí),1s內(nèi)它能使1.5C的電量通過(guò)導(dǎo)線的某一截面 D.外電路閉合時(shí),導(dǎo)線某一截面每通過(guò)1C的電量,整個(gè)電路就獲得1.5J電能 4.關(guān)于電動(dòng)勢(shì),下列說(shuō)法中正確的是 [ ] A.在電源內(nèi)部,由負(fù)極到正極的方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的方向 B.在閉合電路中,電動(dòng)勢(shì)的方向與內(nèi)電路中電流的方向相同 C.電動(dòng)勢(shì)的方向是電源內(nèi)部電勢(shì)升高的方向 D.電動(dòng)勢(shì)是矢量 5.圖1為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的U-I圖像,下列判斷正確的是 [ ] A.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,發(fā)生短路時(shí)的電流I1> I2 B.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,內(nèi)阻r1>r2 C.電動(dòng)勢(shì)
23、E1>E2,內(nèi)阻 r1< r2 D.當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí),電源2的路端電壓變化大 6.在圖2所示的電路中,電源的內(nèi)阻不能忽略。已知定值電阻R1=10Ω,R2=8Ω。當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S置于位置1時(shí),電壓表讀數(shù)為2V。則當(dāng)S置于位置2時(shí),電壓表讀數(shù)的可能值為 [ ] A.2.2V B.1.9V C.1.6V D.1.3V 7.在圖3的電路中,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向下滑動(dòng)時(shí),A、B兩燈亮度的變化情況為 [ ] A.A燈和B燈都變亮 B.A燈、B燈都變暗 C.A燈變亮,B燈變暗 D.A燈變暗,B燈變亮 8.如圖4所示,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向左移
24、動(dòng)時(shí),兩電表的示數(shù)變化情況為 [ ] A.電流表示數(shù)減小,電壓表示數(shù)增大 B.電流表示數(shù)增大,電壓表示數(shù)減小 C.兩表示數(shù)均增大 D.兩表示數(shù)均減小 9.電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,外電阻為R,則路端電壓U隨R變化的函數(shù)式是U=______。當(dāng)R增大時(shí),U將______,當(dāng)R=∞時(shí),即外電路______,此時(shí)U=______。當(dāng)R減小時(shí),U將______,當(dāng)R=0時(shí),即外電路______,此時(shí)U=______,I=______。 10.在圖5中,E=9V,r= 3Ω,R= 15Ω。當(dāng)K斷開(kāi)時(shí),UABC=______,UAC______,VBC=______;當(dāng)K接通時(shí)
25、,UABC=______,UAC=______,UBC______。 11.在圖6中,E=3.5V,r=1Ω,R1=R2=4Ω,R3=2Ω,則當(dāng)K1、K2都接通時(shí),R1上消耗的功率與K2接通K1斷開(kāi)時(shí),R1上消耗功率之比為_(kāi)_____。 12.在圖7中,R1=R2=R3=1Ω,當(dāng)K 接通時(shí),電壓表讀數(shù)為1V,K斷開(kāi)時(shí),電壓表讀數(shù)為0.8V,則電源電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_____。 R2,r上消耗的電功率,則Pr∶P1∶P2=______。 14.在圖9所示的電路中,若把R的阻值由2Ω增大到6Ω,電流將減為原來(lái)的一半,則電源的內(nèi)阻為_(kāi)_____Ω。 15.如圖10所示,R1=R2=R
26、3=R,電源內(nèi)阻不計(jì),電流表、電壓表均理想。兩表的示數(shù)分別為0.3A、2V,則電源電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)_____V,R=______Ω。若將兩表的位置互換,則電壓表示數(shù)為_(kāi)_____V,電流表示數(shù)為_(kāi)_____A。 16.在圖11所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R1=R4=15Ω,R2=R3=3Ω,當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),A、B、D三點(diǎn)的電勢(shì)分別為_(kāi)_____V、______V、______V,S閉合時(shí)流過(guò)S的電流為_(kāi)_____A。 17.有“200V40W”燈泡400盞,并聯(lián)于電源兩端,這時(shí)路端電壓U1=150V,當(dāng)關(guān)掉200盞,則路端電壓升為U2=175V試求: (1)電
27、源電動(dòng)勢(shì),內(nèi)阻多大? ?。?)前后兩次每盞燈實(shí)際消耗的功率各多大? (3)若使電燈正常發(fā)光還應(yīng)關(guān)掉多少盞燈? 18.如圖12所示的電路中,已知四個(gè)電阻的阻值為R1=1Ω、R2=2Ω、R3=3Ω、R4=4Ω,電源電動(dòng)勢(shì)E=4V,內(nèi)阻r=0.2Ω,試求: (1)S閉合,S′斷開(kāi)時(shí),通過(guò)R1和R2的電流之比I1/I2; ?。?)S和S′都閉合時(shí)的總電流I′。 第三節(jié) 研究閉合電路(二) 【典型例題】 【例1】如圖所示,電源的電動(dòng)勢(shì)是6V,內(nèi)電阻是0.5,小電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻為0.5,限流電阻R0為3,若電壓表的示數(shù)為3V,試求: ⑴電源的功率和電源的輸出功率 ⑵電動(dòng)機(jī)
28、消耗的功率和電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率 【解析】⑴在串聯(lián)電路中,電壓表讀R0兩端的電壓,由歐姆定律得I= 電源的總功率:P總=EI=6W 由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律得:P輸出=P總-Pr=6-12×0.5=5.5W ⑵電源的輸出功率為電動(dòng)機(jī)和限流電阻獲得功率之和, P輸出=PM+PO PO=I2RO=3W PM= P輸出- PO=5.5-3=2.5W 有PM=P機(jī)+PMr 得P機(jī)=PM-PMr=2.5-I2r=2.5-0.5=2W 【例2】如圖所示的電路中,R1和R2是定值電阻,在滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)片P從下端a逐漸滑到上端b的過(guò)程中,電阻R1上消耗的電功率 ( )
29、 A、 一定是逐漸減小 B、 有可能逐漸減小 C、 有可能先變小后變大 D、 一定是先變小后變大 【答案】C 【例3】如圖所示的電路中,R1、R2均為定值電阻,且R1=10Ω,R2的阻值未知,R3是一個(gè)滑動(dòng)變阻器,在其滑片從最左端滑至最右端的過(guò)程中,測(cè)得電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線如圖所示,其中圖線上的A、B兩點(diǎn)是滑片在變阻器兩個(gè)不同的端點(diǎn)時(shí)分別得到的。求: ⑴電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻; ⑵定值電阻R2的阻值; ⑶滑動(dòng)變阻器R3的最大值; ⑷上述過(guò)程中R1上得到的最大功率以及電源的最大輸出功率。 【解析】⑴由閉合電路歐姆定律得E=U+Ir 將圖象中A、B兩點(diǎn)的電壓和
30、電流代入和得 E=16+0.2r E=4+0.8r 聯(lián)立解得E=20V r=20 ⑵當(dāng)R3的滑鍵自左向右滑時(shí),R3阻值變小,使電路總電阻變小,而總電流變大。由此可知,圖線上的A、B兩點(diǎn)是滑鍵分別位于最左端和最右端時(shí)所得到的。當(dāng)滑鍵位于最右端時(shí),R3=0,R1被短路,外電路總電阻即為R2,故由B點(diǎn)的U、I值可求出R2。 R2= ⑶當(dāng)滑鍵在最左端時(shí),其阻值最大,并對(duì)應(yīng)著圖線上的A點(diǎn),故由A點(diǎn)的U、I值可求出此時(shí)外電路總電阻,再根據(jù)串、并聯(lián)電路的規(guī)律可求出R3的最大值。 R總= 又R總= 代入數(shù)值解得滑動(dòng)變阻器的最大值R3=300 ⑷當(dāng)R1消耗的功率最大時(shí),它兩端
31、電壓最大,由UR1=E-I(R2+ r)知,這時(shí)電路的總電流I應(yīng)最小,故應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大,再結(jié)合上面求出的有關(guān)數(shù)據(jù),便不難得出R1消耗的最大功率。 當(dāng)R3=300時(shí),I= 此時(shí)R1兩端的電壓為:U1=I· 則R1消耗的最大功率為P1m= 又當(dāng)R外=r時(shí),電源輸出功率最大,即有 Pm= 【基礎(chǔ)練習(xí)】 一、選擇題: 1、若用E表示總電動(dòng)勢(shì),U表示外電壓,U/表示內(nèi)電壓,R表示外電路總電阻,r表示內(nèi)電阻,I表示總電流強(qiáng)度,考察下列各關(guān)系式 ⑴U/=IR ⑵U /=E-U ⑶E=U+Ir ⑷I=E/(R+r) ⑸U=ER/(R+r) ⑹U
32、=E+Ir 上述關(guān)系式中成立的是( ) A、⑴⑵⑶⑷ B、⑵⑶⑷⑸ C、⑶⑷⑸⑹ D、⑴⑶⑸⑹ 2、下列關(guān)于閉合電路的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是( ) A、 電源短路時(shí),電源的內(nèi)電壓等于電動(dòng)勢(shì) B、 電源短路時(shí),路端電壓為零 C、 電源斷路時(shí),路端電壓最大 D、 電源的負(fù)載增加時(shí),路端電壓增大 3、單位電荷繞閉合電路一周,如外電路是純電阻電路,外電路中產(chǎn)生的熱量?jī)H決定于( ) A、 電流強(qiáng)度的大小,且與電流強(qiáng)度的平方成正比 B、 電源電動(dòng)勢(shì)的大小,且與電動(dòng)勢(shì)的大小成正比 C、 路端電壓的大小,且與路端電壓的大小成正比 D、 各部分電阻值的大小,且與電
33、阻值成反比 4、如圖所示A燈與B燈的電阻相同,當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)片P向上滑動(dòng)時(shí),兩燈亮度變化是( ) A、A燈變亮,B燈變亮 B、A燈變暗,B燈變亮 C、A燈變暗,B燈變暗 D、A燈變亮,B燈變暗 5、在圖所示的電路中,R2為定值電阻,R1為滑動(dòng)變阻器,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左滑動(dòng)時(shí)( ) A、 電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小 B、 電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大 C、 電流表和電壓表示數(shù)都變小 D、 電流表和電壓表示數(shù)都變大 6、如圖所示的電路中,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,電壓表的讀數(shù)由6V變?yōu)?V,電流表讀數(shù)的
34、變化量為0.5A,則下列說(shuō)法中正確的是:( ) A、 電流表的讀數(shù)變小了,電源的內(nèi)阻為10Ω B、 電流表的讀數(shù)變大了,電源的內(nèi)阻為20Ω C、 電流表的讀數(shù)變大了,電源的內(nèi)阻為2Ω D、由于不知道電流表的具體讀數(shù),因此無(wú)法計(jì)算電源的內(nèi)阻 一、 填空題: 7、在圖所示的電路中,R1=18,R2=10,當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電流表時(shí),其讀數(shù)為0.5A,當(dāng)a、b兩點(diǎn)間接理想的電壓表時(shí),其讀數(shù)為3.6V,則該電源的電勢(shì)為 V,內(nèi)電阻為 。 8、電動(dòng)勢(shì)為3V、內(nèi)電阻為1的電源只給一個(gè)額定電壓為3V的小燈泡供電,若小燈泡兩端的實(shí)際電壓為2.5V,忽略溫度對(duì)燈泡電阻的影響,則
35、此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率是 W,小燈泡的額定功率是 。 9、如圖所示電路,當(dāng)變阻器滑動(dòng)觸頭向下滑動(dòng)時(shí),請(qǐng)討論電路中各電流表、電壓表的示數(shù)的變化情況,其中: 電流表A1的讀數(shù)將 電流表A2的讀數(shù)將 電流表A3的讀數(shù)將 電壓表V1的讀數(shù)將 電壓表V2的讀數(shù)將 電壓表V3的讀數(shù)將 三、計(jì)算題: 10、如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)電阻r=2,R1=28,R2=30,R3=60,電容C=4×10-8F,試求: ⑴開(kāi)關(guān)
36、S斷開(kāi)和閉合時(shí)電容器所帶電量之比 ⑵開(kāi)關(guān)S閉合后通過(guò)R3的電量 11、有一電動(dòng)勢(shì)為30V、內(nèi)電阻為1的電源,將它與一盞額定電壓為6V、額定功率為12W的小燈泡及一臺(tái)線圈電阻為2的電動(dòng)機(jī)串聯(lián)成閉合電路,小燈泡恰好正常發(fā)光,求電動(dòng)機(jī)的輸出功率。 12、手電筒的兩節(jié)干電池用了很久后,小燈泡只能發(fā)出很微弱的光了。把這兩節(jié)干電池取出來(lái),用電壓表測(cè)量,每一節(jié)干電池兩端的電壓都很接近于1.5V,把它們裝入電子鐘里,電子鐘能正常工作,試用閉合電路歐姆定律來(lái)解釋這個(gè)現(xiàn)象。 【能力提升】 1、如圖所示的電路中,當(dāng)
37、滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向下移動(dòng)時(shí),各燈的亮度變化情況是:( ) A、A、B、C三燈都變亮 B、A、B燈變亮,C燈變暗 C、A燈變亮, B、C燈變暗 D、A、C燈變亮,B燈變暗 2、在如圖所示的電路中,開(kāi)關(guān)S閉合后,和未閉合開(kāi)關(guān)S前相比較三個(gè)電表的讀數(shù)變化情況是:( ) A、 V變大、A1變大、A2變小 B、 V變大、A1變小、A2變大 C、 V變小、A1變大、A2變小 D、 V變小、A1變小、A2變大 3、一個(gè)電源對(duì)外電路負(fù)載電阻R供電,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,要讓負(fù)載電阻R獲得盡可能大的電壓,R和r的大小關(guān)系為 ;要使R中的電流盡可能大,R和r的大小關(guān)系
38、為 ;要使R消耗的功率盡可能大,R和r的大小關(guān)系為 。 4、如圖所示電路,變阻器R1的最大值為4Ω,此時(shí)它的有效電阻為2Ω,定值電阻R2=6Ω,電源內(nèi)阻r=1Ω。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電源消耗的總功率為16W,輸出功率為12W,這時(shí)燈正常發(fā)光。求: ⑴電燈的電阻; ⑵當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),要使燈仍能正常發(fā)光,R1的滑片應(yīng)當(dāng)移到什么位置?并求出此時(shí)電源的輸出功率和電源的效率? 第四節(jié) 認(rèn)識(shí)多用電表 【典型例題】 【例1】如圖所示為歐姆表的原理圖,表頭內(nèi)阻為Rg,調(diào)零電阻為R,電池的電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,則下列說(shuō)法中正確的是:
39、( ) A、 它是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的 B、 接表內(nèi)電池負(fù)極的應(yīng)是紅表筆 C、 電阻的“∞”刻度一般在刻度盤(pán)的右端 D、 調(diào)零后刻度盤(pán)的中心刻度值是r+Rg+R 【答案】A、B、D 【例2】要安裝如圖所示的單量程歐姆表,電源電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻不計(jì),同時(shí)還給出下列器材:⑴電流表(量程0~10,內(nèi)阻1.5)⑵電流表(量程0~1,內(nèi)阻1K)⑶變阻器(阻值范圍0~300,額定電流1A)⑷變阻器(阻值范圍0~800,額定電流1A),則歐姆表內(nèi)的電流表應(yīng)選 ,變阻器應(yīng)選 。 【答案】電流表應(yīng)選用⑵,變阻器應(yīng)選用⑷(變阻器的額定電流滿足要求) 【例
40、3】如下圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖。閉合開(kāi)關(guān)后A、B兩燈都不亮。他采用下列兩種方法對(duì)故障原因進(jìn)行排查:(燈泡A、B的規(guī)格均為2.5V、1W,變阻器為10Ω、1A) ⑴應(yīng)用多用表的直流電壓檔進(jìn)行檢查,那么選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于 檔。 A、2.5V B、10V C、50V D、250V 該同學(xué)的測(cè)試結(jié)果如表1所示,則在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)當(dāng)接觸 。(填a或b) 根據(jù)測(cè)量結(jié)果,可以判斷的故障是:( ) A、燈A短路 B、燈B短路 C、c、d段斷路 D、d、f段斷路 ⑵將開(kāi)關(guān)斷開(kāi),再選擇歐姆擋測(cè)試,測(cè)量結(jié)果如
41、表2所示,那么檢查出的結(jié)果是:( ) A、燈A斷路 B、燈B斷路 C、燈A、B都斷路 D、d、e間導(dǎo)線斷路 【答案】⑴10V,a,D ⑵D 【基礎(chǔ)練習(xí)】 一、選擇題: 1、用多用表測(cè)直流電壓U和電阻R時(shí),若紅表筆插入正(+)插孔,則:( ) A、 前者(測(cè)電壓U)電流從紅表筆流入多用表,后者(測(cè)電阻R)電流從紅表筆流出多用表 B、 前者電流從紅表筆流出多用表,后者電流從紅表筆流入多用表 C、 前者電流從紅表筆流入多用表,后者電流從紅表筆流入多用表 D、 前者電流從紅表筆流出多用表,后者電流從紅表筆流出多用表 2、關(guān)于
42、多用表表面的歐姆擋刻度線,下列說(shuō)法正確的是:( ) A、 零歐姆刻度線與零電流刻度線重合 B、 零歐姆刻度線與電流表滿偏的刻度線重合 C、 歐姆擋表面的刻度線是不均勻的,歐姆值越大,刻度線越密 D、 歐姆擋表面的刻度線是不均勻的,歐姆值越小,刻度線越密 3、多用表是電流表、電壓表、歐姆表共用一個(gè)表頭組裝而成的。對(duì)此下列說(shuō)法中正確的是:( ) A、 無(wú)論作電壓表、電流表還是歐姆表使用,內(nèi)部都裝有電池 B、 無(wú)論作電壓表、電流表還是歐姆表使用,紅表筆的電勢(shì)總是高于黑表筆的電勢(shì) C、 無(wú)論作電壓表、電流表還是歐姆表使用,電流總是從正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出 D、 以上說(shuō)
43、法都不正確 4、一個(gè)用滿偏電流3mA的電流表改裝成歐姆表,調(diào)零后用它測(cè)量500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí),指針恰好在刻度盤(pán)的正中間,如果用它測(cè)量一個(gè)未知電阻時(shí),指針指在1mA處。則被測(cè)電阻的阻值為:( ) A、1000Ω B、5000Ω C、1500Ω D、2000Ω 5、歐姆表調(diào)零后,用“×10”檔測(cè)量一個(gè)電阻的阻值,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小,則下列說(shuō)法和做法中正確的是:( ) A、 這個(gè)電阻的阻值很小 B、 這個(gè)電阻的阻值很大 C、 為測(cè)得更準(zhǔn)確些,應(yīng)當(dāng)換用“×1”檔,并且重新調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量 D、為測(cè)得更準(zhǔn)確些,應(yīng)當(dāng)換用“×100”檔,并且重新調(diào)零后進(jìn)行
44、測(cè)量 二、填空題: 6、用歐姆表測(cè)電阻時(shí),由于調(diào)零不當(dāng)兩表筆短接時(shí),指針?biāo)肝恢萌鐖D所示。如果去測(cè)電阻,那么被測(cè)電阻的測(cè)量值將比它的真實(shí)值偏 。 7、某一個(gè)多用表的表盤(pán)刻度已經(jīng)模糊不清,調(diào)零后用它測(cè)量一個(gè)20Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí)指針恰好指在刻度盤(pán)的正中間。如果用它的同一擋來(lái)測(cè)量一個(gè)未知的電阻,指針指在滿刻度的1/3處,則該電阻的阻值為 。 8、如圖所示,歐姆表未使用時(shí)指針指在刻度盤(pán)上的A處,兩表筆短接正確調(diào)零時(shí)指針指在B處。如果歐姆表的內(nèi)阻為24Ω,C是的中點(diǎn),D是的中點(diǎn),E是的中點(diǎn),則C點(diǎn)的刻度值是 ,D點(diǎn)的刻度值是 ,E點(diǎn)的刻度值是
45、。 9、歐姆表調(diào)零時(shí)是將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零電阻使表頭指針滿偏。由于歐姆表中的電池用久了以后,電動(dòng)勢(shì)將變小,這時(shí)回路的總電阻將比電池新的時(shí)候 ,在兩表筆間接上一個(gè)電阻使表的指針指在滿刻度的1/2處,這時(shí)指針的指示值比實(shí)際所接的電阻值 ,用這樣的歐姆表來(lái)測(cè)量電阻時(shí),測(cè)量值比真實(shí)值 。(填“偏大”“偏小”或“相等”) 10、某歐姆表內(nèi)部使用電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池一節(jié),在某檔兩表筆短接時(shí),表針剛好指示0Ω,此時(shí)有30mA的電流流過(guò)表筆。如果用此檔測(cè)一電阻,指針指在表盤(pán)刻度的正中間,在該電阻的阻值為 Ω,若用此檔測(cè)兩個(gè)串聯(lián)起來(lái)的這樣的電阻,則通過(guò)表筆的電流為
46、 mA。 三、操作題: 11、一個(gè)可供使用的多用表,S為選擇開(kāi)關(guān),Q為歐姆檔調(diào)零旋鈕,現(xiàn)在要用它檢驗(yàn)兩個(gè)電阻的阻值,已知阻值分別為R1=60Ω和R2=470Ω,下面提出了測(cè)量過(guò)程中一系列可能的操作,請(qǐng)你選出盡可能準(zhǔn)確地測(cè)定各阻值和符合電壓表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作,并且將它們按合理的順序填寫(xiě)在后面的橫線上的空白處。 A、 旋動(dòng)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋×1K B、 旋動(dòng)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋×100 C、 旋動(dòng)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋×10 D、 旋動(dòng)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋×1 E、 旋動(dòng)S,使其尖端對(duì)準(zhǔn)OFF F、 將兩表筆分別接在R1的兩端,讀出R1的阻值,隨后即斷開(kāi) G、
47、 將兩表筆分別接在R2的兩端,讀出R2的阻值,隨后即斷開(kāi) H、 兩表筆短接,調(diào)節(jié)Q,使指針對(duì)準(zhǔn)歐姆表刻度盤(pán)上的O,隨后斷開(kāi) 所選操作及其順序?yàn)椋ㄓ米帜复?hào)填寫(xiě)): 12、用一個(gè)有“R×1” “R×10” “R×1k”三個(gè)歐姆擋的多用表,粗測(cè)一個(gè)未知電阻Rx值。測(cè)量前經(jīng)檢查,表的指針指在左端零位置上。某同學(xué)先將選擇開(kāi)關(guān)旋到“R×10”擋上,并將兩表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻刻度的零位置上,然后用兩表筆分別與Rx兩端相連,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度很小,隨后他進(jìn)行了一系列操作,準(zhǔn)確的從出了Rx的值。下面提供的操作步驟正確的排列應(yīng)當(dāng)是: 。 A、 將兩表
48、筆短接 B、 根據(jù)表的指針讀數(shù) C、 將選擇開(kāi)關(guān)旋擋“R×1”擋 D、 將選擇開(kāi)關(guān)旋擋“R×1k”擋 E、 調(diào)節(jié)歐姆表調(diào)零旋鈕 F、 將選擇開(kāi)關(guān)旋到“OFF”擋 G、 將兩表筆與Rx的兩端相連 H、 將兩表筆從電表插孔中拔出 【能力提升】 1、用一個(gè)滿偏電流為10mA、內(nèi)阻為40Ω的電流表,一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為1Ω的干電池和一個(gè)可變電阻組裝一個(gè)歐姆表,可變電阻應(yīng)當(dāng)選擇:( ) A、0~20Ω B、0~50Ω C、0~100Ω D、0~200Ω 2、用多用表的歐姆擋檢測(cè)一個(gè)二極管,將多用表的紅表筆與二極管的a端相連,黑表筆與二極管的b端
49、相連,測(cè)得二極管的電阻是5Ω,將多用表的紅表筆與二極管的b端相連,黑表筆與二極管的a端相連,測(cè)得二極管的電阻是900Ω,該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明二極管具有 的特性,該二極管的正極是 。 3、根據(jù)試題的要求填空或作圖。 ⑴圖(甲)為多用電表的示意圖,其中S、K、T為三個(gè)可調(diào)節(jié)的部件,現(xiàn)用此電表測(cè)量一阻值約為20~30Ω的定值電阻,測(cè)量的某些操作步驟如下: ?、僬{(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件__ ___,使電表指針停在__ _位置; ?、谡{(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件K,使它在尖端指向__ __位置; ?、蹖⒓t、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔,筆尖相互接觸,調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件__ __,使電表指針指向__
50、___位置。 ⑵在用多用表測(cè)量另一電阻的阻值時(shí),電表的讀數(shù)如圖(乙)所示,該電阻的阻值為_(kāi) _。 4、如圖所示方框中有若干個(gè)電學(xué)元件,用多用表的電壓檔測(cè)量a、b、c、d任意兩點(diǎn)間的電壓均為零。用歐姆擋測(cè)量:⑴紅表筆接a,黑表筆接b,測(cè)出有一定電阻值;⑵紅表筆接a,黑表筆接d,測(cè)出的電阻值比⑴中測(cè)到的?。虎羌t表筆接b,黑表筆接a,歐姆表指針幾乎不偏轉(zhuǎn);⑷紅表筆接c,黑表筆接d和紅表筆接d,黑表筆接c,測(cè)出的電阻值相等;⑸b、c之間,不管表筆如何接,測(cè)到的電阻均為零。請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟?huà)出符合測(cè)量情況的電路。
51、 第五節(jié) 電功率 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 一、電功 1.復(fù)習(xí)電場(chǎng)力做功:W=Uq,U為電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)差,在電路中即為導(dǎo)體兩端電壓,q為電量,電路中為流過(guò)導(dǎo)體截面電量。 2.電功:電流做的功簡(jiǎn)稱(chēng)電功。導(dǎo)體兩端加上電壓,導(dǎo)體內(nèi)建立電場(chǎng),在電場(chǎng)力作用下自由電子定向移動(dòng),形成電流,電場(chǎng)力做功,又說(shuō)成電流做功。 W=UIt,電流在一段電路上所做的功,跟這段電路兩端電壓、電路中的電流強(qiáng)度和通電時(shí)間成正比。 3.電流做功,把電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 (1)電流通過(guò)純電阻(電燈,電爐子等)電路做功,把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 (2)電流通過(guò)電解液做功,把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 (3)電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功,把
52、電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 二、電功率 1.定義:電流所做的功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫電功率,用p表示電功率則 ,p的單位:瓦特W,U:伏特V I:安培A。 2.物理意義:電功率表示電流做功的快慢,亦為單位時(shí)間電流做的功。燈越亮電功率越大。 3.額定電壓:用電器安全正常工作的最大電壓。日常照明燈泡額定電均為220V,機(jī)床上用的燈泡額定電壓為36V。 額定功率:用電器安全正常工作的最大功率。照明燈泡上標(biāo)有220V 60W,60W即為額定電功率。額定電功率是根據(jù)用電器自身結(jié)構(gòu)而決定的。 4.注意區(qū)別額定功率和實(shí)際功率。 實(shí)驗(yàn):把“220V 30W”和“220
53、V 100W”的燈泡并聯(lián)在220V電路上和串聯(lián)后接入220V電路上,觀察燈泡發(fā)光情況,并接在220V電路上時(shí),兩個(gè)燈的電壓都是額定電壓,電功率均為額定功率,100W的燈比30W的燈亮很多,串聯(lián)后接在220V電路上,觀察到的現(xiàn)象是兩個(gè)燈都不如并聯(lián)時(shí)亮,且30W燈比100W燈亮,由此可知:①兩個(gè)燈的電功率都不是額定功率,都小于額定功率,應(yīng)稱(chēng)為實(shí)際消耗功率,②額定功率大的燈實(shí)際消耗功率不一定大,應(yīng)由燈兩端實(shí)際電壓和流過(guò)燈的實(shí)際電流決定。 三、焦耳定律 1.定義:電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量,跟電流強(qiáng)度的平方、導(dǎo)體電阻和通電時(shí)間成正比 即:Q=I2Rt 單位:Q:焦耳J I:
54、安培A R:歐姆Ω t秒s 2.純電阻電路 電路中只含有純電阻元件,電動(dòng)W=UIt=Q ∵U=IR∴Q=I2Rt=,注意:此關(guān)系只適用純電阻電路。 電流通過(guò)純電阻電路做功,把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而產(chǎn)生熱量,電功又稱(chēng)為電熱。 3.含有電動(dòng)機(jī)的電路,不是純電阻電路。電功W=UIt 電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功,把電能一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 電動(dòng)機(jī)線圈有電阻R,電流通過(guò)而產(chǎn)生熱,Q=I2Rt不等于UIt,而只是UIt的一部分。原因是對(duì)于非純電阻U≠I(mǎi)R且U>IR。 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能部分:UIt-I2Rt=轉(zhuǎn)化的機(jī)械能 即電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能。 實(shí)際需要更
55、多的是:發(fā)熱功率:I2R 轉(zhuǎn)化為機(jī)械能功率UI-I2R,目前是我們計(jì)算電動(dòng)輸出機(jī)械功率的唯一方法。 4.含有電解液的電路:電流做功把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電流做功可把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、機(jī)械能、化學(xué)能等,只有把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電功叫電熱,轉(zhuǎn)化其它形式能均不能稱(chēng)為電熱。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】電功、電功率、電熱是本章書(shū)的重要概念,也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。 【課余思考】 1.寫(xiě)出在純電阻電路中計(jì)算電功、電功率的公式。寫(xiě)出發(fā)熱功率公式。 2.焦耳定律計(jì)算的Q,就是電功對(duì)嗎?為什么? 3.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功、機(jī)械功率如何計(jì)算? 【解題點(diǎn)要】 例一.一條電阻絲加上電壓U后,經(jīng)t s后放出熱量為Q,若得電阻絲
56、截成等長(zhǎng)的三段并且關(guān)聯(lián)在一起,再加上電壓U,需經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間放出熱量仍為Q? 例二.用6600V和用220V兩種電壓輸電,若輸送功率相同,輸電線的長(zhǎng)短,粗細(xì)和電阻率都相同,用低壓輸電與用高壓輸電,在輸電線上損失的功率之比是 A 1:900 B 900:1 C 1:30 D 30:1 例三.A、B、C三個(gè)電阻的U—I圖象如圖1所示,若三個(gè)電阻加相同電壓,則 的功率最大,若三個(gè)電阻通過(guò)相同的電流強(qiáng)度,則 的功率最大。 例四.一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓為U,額定功率是P,電動(dòng)機(jī)內(nèi)電樞導(dǎo)線的電阻為R,那么它正常工作時(shí)的電流強(qiáng)度是(
57、 ) A、等于U/R B、等于P/U C、大于U/R D、大于P/U 例五.一臺(tái)電阻為2Ω的電動(dòng)機(jī),接在110V電路中工作時(shí),通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度為10A,求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率,發(fā)熱功率,轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率,電動(dòng)機(jī)的效率。 【自主探究】 1.一臺(tái)電動(dòng)機(jī)輸出功率是10KW,這表明這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)( ) A.每秒鐘消耗電能10KW B.每秒鐘對(duì)外做功10KW C.每秒鐘對(duì)外做功10J D.每秒鐘對(duì)外做功1000J 2.額定電壓為U,額定功率為P的電燈,接在電壓為U′(U′
58、 ) A.U′P/U B.UP/U′ C.(U′/U)2P D.(U/U′)2P 3.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)掃過(guò)的面積為S,當(dāng)?shù)仫L(fēng)速為υ,如果該發(fā)電機(jī)把通過(guò)風(fēng)輪的風(fēng)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,設(shè)風(fēng)能的利用率為η,空氣的密度為p,則風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為( ) A.pSυ 3η/2 B.pSυ2η/2 C.pSυ3/2η D.pSυ2η/4 4.一只“220V 100W”電燈,220V、100W分別表示電壓和電功率的 值,它的電阻為 Ω,正常工作時(shí)的電流強(qiáng)度為 A,若電阻不變接入110V的電路中,則
59、實(shí)際電流為 A,實(shí)際功率為 W,一般只要該燈泡未損壞,它的額定電壓,電流,功率是 (填會(huì)或不會(huì))改變。 5.如圖2所示為用直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置,重物m=50kg,電源電壓為U=110V不變,不計(jì)各種摩擦,當(dāng)電動(dòng)機(jī)以υ=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時(shí),電路中的電流強(qiáng)度I=5A,試求電動(dòng)機(jī)電樞線圈電阻R。 實(shí)驗(yàn) 測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 【典型例題】 【例1】在測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中,圖有甲、乙兩個(gè)可供選擇的電路,應(yīng)選用甲電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中誤差的來(lái)源是電流表 讀數(shù)比實(shí)際值偏大,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的U-I圖線如圖所示,則
60、求得的電動(dòng)勢(shì)是 V,內(nèi)電阻是 。 【解析】本實(shí)驗(yàn)中,電壓表應(yīng)測(cè)路端電壓U,電流表應(yīng)測(cè)通過(guò)電源的電流I,根據(jù)U=E-Ir,來(lái)確定電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r,甲、乙兩個(gè)電路都存在系統(tǒng)誤差,對(duì)甲電路,電流表讀出的不是通過(guò)電源的電流I,而通過(guò)電源電流I和電壓表上電流IV=之和,即U=E-(I+)·r,即誤差來(lái)自電壓的分流。對(duì)乙電路,電壓表讀出的不是路端電壓U,而是路端電壓U和電流表兩端電壓UA=IRA之和,即U+IRA=E-Ir,即誤差來(lái)自電流表的分壓,由電源的內(nèi)阻一般都較小,電壓表的分流作用影響較小,故采用甲電路。 給出的圖象是電源的外特性曲線,將給出圖線向兩方延長(zhǎng)和U
61、軸的交點(diǎn)即為電動(dòng)勢(shì),而此直線斜率的絕對(duì)值為內(nèi)阻。 【答案】甲,電流表,大,1.5V, 0.75。 【例2】某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻時(shí),所用滑動(dòng)變阻器的阻值范圍0~20Ω,連接電路的實(shí)物圖如實(shí)驗(yàn)圖10-7所示. (1)指出該同學(xué)接線中錯(cuò)誤的和不規(guī)范的做法是: 。 A.滑動(dòng)變阻器,不起變阻作用 B.電流表接線有錯(cuò) C.電壓表量程選用不當(dāng) D.電壓表接線有錯(cuò) (2)畫(huà)出這個(gè)實(shí)驗(yàn)的正確電路圖. 【解析】要正確連好實(shí)物圖,首先應(yīng)確定電流表的內(nèi)外接法,變阻器的連接方式以及各電表的量程.其次應(yīng)注意以下事項(xiàng):①各電表的正、負(fù)極性;②開(kāi)關(guān)是否在干路上;③各
62、導(dǎo)線兩端都應(yīng)接在接線柱上,而不能在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉;④開(kāi)關(guān)閉合前變阻器滑動(dòng)觸頭應(yīng)處于恰當(dāng)位置;⑤各條連線均應(yīng)連成一般曲線,而不能連成折線,不能相交且要盡量節(jié)省導(dǎo)線;⑥先畫(huà)電路原理圖,后連接實(shí)物圖,可避免出錯(cuò)。在本題中變阻器要起變阻的作用,必須使接入電路的兩根導(dǎo)線一條接在下面的線柱上,另一條接在上面的金屬桿的一端上,故圖中變阻器起不到變阻的作用,故選A. 電流表和電壓表接入電路時(shí),選擇好恰當(dāng)?shù)牧砍毯?,要特別注意“+”“-”接線柱是否正確,不然的話,極易損壞電表,圖中電流表的“+”“-”接線柱出現(xiàn)錯(cuò)誤,故選B. 干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,電壓表量程適當(dāng),故C錯(cuò).但電壓表不能直接并聯(lián)到電源兩端,
63、因?yàn)殚_(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,電壓表仍有示數(shù),故選D. 【答案】A、B、D 其電路圖同例1中的甲圖。 【例3】有兩只電壓表A和B,量程已知,內(nèi)阻不知等于多少,另有一節(jié)干電池,它的內(nèi)阻不能忽略,但不知等于多少.只用這兩只電壓表、開(kāi)關(guān)和一些連接用導(dǎo)線,通過(guò)測(cè)量計(jì)算出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)(已知電動(dòng)勢(shì)不超過(guò)電壓表的量程,干電池不允許拆開(kāi)). (1)畫(huà)出你測(cè)量時(shí)所用的電路圖. (2)以測(cè)得的量作為已知量,導(dǎo)出計(jì)算電動(dòng)勢(shì)的式子. 【解析】本題是實(shí)驗(yàn)測(cè)量設(shè)計(jì)論證類(lèi)型的考題,依題目所創(chuàng)設(shè)的物理情景不難認(rèn)識(shí)到兩只電壓表不能按通常情況當(dāng)成理想表處理.實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路的設(shè)計(jì),以及與電路相關(guān)的物理方程,只能以部分電路、全電
64、路歐姆定律為依據(jù)。 (1)測(cè)量電路如實(shí)驗(yàn)圖 (a)、(b)所示. (2)設(shè)電池電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,電壓表A、B的電阻設(shè)為.當(dāng)電壓表A接到電池兩端時(shí)讀數(shù)為,據(jù)歐姆定律得 即. ① A、B串聯(lián)后接到電池兩端時(shí),讀數(shù)分別為,根據(jù)歐姆定律得 . ② 聯(lián)立①②,把看成未知數(shù)解得 【基礎(chǔ)練習(xí)】 一、選擇題: 1、在《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》的實(shí)驗(yàn)中,為使實(shí)驗(yàn)效果明顯且不易損壞儀器,應(yīng)選擇下列哪種電源為好( ) A、內(nèi)阻較大的普通干電池 B、內(nèi)阻較小的普通蓄電池 C、小型交流發(fā)電機(jī) D、小型直流發(fā)電機(jī) 2、圖所示
65、為《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》的電路圖,下列說(shuō)法中正確的是( ) A、該電路圖有錯(cuò)誤,缺少一只與電流表相串聯(lián)的保護(hù)電阻 B、用一節(jié)干電池做電源,稍舊電池比全新電池效果好 C、幾節(jié)相串聯(lián)的干電池比單獨(dú)一節(jié)干電池做電源效果好 D、實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器不能短路 3、為了測(cè)出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,除待測(cè)電源和開(kāi)關(guān)、導(dǎo)體以外,配合下列哪組儀器,可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海? ) A、一個(gè)電流表和一個(gè)電阻箱 B、一個(gè)電壓表、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 C、一個(gè)電壓表和一個(gè)電阻箱 D、一個(gè)電流表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器 4、在《測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻》的實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)的作圖,正確做法是( ) A、橫坐
66、標(biāo)I的起點(diǎn)一定要是零 B、縱坐標(biāo)U的起點(diǎn)一定要是零 C、使表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)盡可能地集中在一邊 A、 使表示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)盡可能地布滿整個(gè)圖紙 5、用電壓表、電流表測(cè)定a、b兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)Ea、Eb和內(nèi)電阻ra、rb時(shí),畫(huà)出的圖線如圖所示,則由此圖線可知( ) A、Ea>Eb 、ra>rb B、Ea>Eb 、ra<rb C、Ea<Eb 、ra>rb D、Ea<Eb 、ra<rb 6、如圖所示為兩個(gè)電池的路端電壓U隨電流I變化的圖線,已知圖線a∥b,則兩個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)Ea、Eb和內(nèi)電阻ra、rb的關(guān)系是( ) A、Ea=Eb 、ra=rb B、Ea>Eb 、ra=rb C、Ea>Eb 、ra>rb D、Ea=Eb 、ra>rb 二、填空題: 7、如圖所示為根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的路端電壓U隨電流I變化的圖,由圖線可知,該電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,電池的內(nèi)電阻r= 。 8、如圖所示的電路中,R1、R2為標(biāo)準(zhǔn)電阻,測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí),如果偶然誤差可以忽略不
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