恒定電流 詳盡知識(shí)講解.doc

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恒定電流 復(fù)習(xí)與鞏固 編稿：張金虎 審稿：代洪 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．識(shí)別常見的電路元件，初步了解它們?cè)陔娐分械淖饔谩? 2．初步了解多用電表的原理學(xué)會(huì)使用多用電表。 3. 知道決定導(dǎo)線電阻的因素，知道電阻定律。 4. 知道電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，理解閉合電路的歐姆定律。 5. 學(xué)習(xí)掌握測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻方法。 6. 知道焦耳定律，了解焦耳定律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。 7. 初步了解門電路的基本作用。初步了解邏輯電路的基本原理以及在自動(dòng)控制中的應(yīng)用。 8. 初步了解集成電路的作用。 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 【要點(diǎn)梳理】 一、電路涉及的物理概念 電流：定義式，微觀表達(dá)式 電壓：定義式，導(dǎo)體兩端電壓，是產(chǎn)生電流的必要條件之一。 電阻：定義式， 意義：反映電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng) 量值：電源開路時(shí)的路端電壓 單位：伏（V） 決定式（電阻定律） 電動(dòng)勢(shì)：，維持電路兩端的電壓→ 電功：純電阻電路中 電功率：純電阻電路中 電熱：由焦耳定律計(jì)算，在純電阻電路中電熱等于電功： 電源的總功率： 電源的輸出功率： 電源的消耗功率： 關(guān)系： 效率： 閉合電路中的功率 邏輯關(guān)系：輸入端全為“1”時(shí)，輸出端才為“1” 符號(hào)： ≥1 A B Y & A B Y “與”門： “或”門： 邏輯關(guān)系：輸入端只要有“1”，輸出端就是“1” 符號(hào)： 邏輯關(guān)系：輸入端為“1”輸出端一定為“0” 輸入端為“0”輸出端一定為“1” “非”門： 符號(hào)： 1 A Y 邏輯電路 二、電路的特點(diǎn) 　　 三、基本規(guī)律 　　 　　 焦耳定律：,適用于電流通過任何用電器發(fā)熱的計(jì)算。 四、電路實(shí)驗(yàn) 　　 　　 　　描繪燈泡的伏安特性曲線 　　測(cè)定金屬的電阻率 　　測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 　　多用電表的使用 五、需要注意的問題 1．電流的計(jì)算 　　其難點(diǎn)在于對(duì)于任取的一個(gè)截面計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)通過該截面的電量，其技巧在于一段時(shí)間的選取。如一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的電荷對(duì)應(yīng)的等效環(huán)形電流的計(jì)算，取最好確定通過某截面的電量。 2．對(duì)閉合電路中能量轉(zhuǎn)化所涉及的諸多概念的理解 　　例如電源非靜電力做的功，表示時(shí)間內(nèi)其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的多少。 　　是電源的總功率，表示在一個(gè)具體電路中電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的快慢。 　　則表示電場(chǎng)力做功將電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的快慢。 3．在焦耳熱的計(jì)算中不能隨意地用 　　在焦耳熱的計(jì)算中不能隨意地用，只有保證焦耳定律的形式不變，才能用于任何電路中電熱的計(jì)算。如果將寫成，只能用于純電阻電路電熱的計(jì)算。 4．閉合電路歐姆定律與其它關(guān)系的區(qū)別必須引起注意 　　例如僅適用于純電阻電路，而則適用于任何電路。是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的必然結(jié)果，所以它具有更廣泛的適用性。 5．電路的簡(jiǎn)化是電路計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié) 　　除了電路整形，等勢(shì)點(diǎn)合并分離外，電表的理想化、電表的等效、電容電路的處理必須理解和掌握。 6．對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析是電路知識(shí)的綜合運(yùn)用 　　必須熟練地掌握動(dòng)態(tài)分析的順序，理解各電路量變化的原因。 7．電源的輸出功率存在極值 　　當(dāng)時(shí)，可以將視為等效電源內(nèi)阻以便解決更廣泛一些的問題。應(yīng)當(dāng)明確，電源輸出的功率最大，并非電源功率最大，也并非電源的效率最高。 8．伏安法測(cè)電阻時(shí)電流表內(nèi)外接法的判斷不可片面 　　要在比較與、的關(guān)系后得出結(jié)論，不可只做與的比較后就決定電流表的接法。 9．滑動(dòng)變阻器的限流式和分壓式接法各有妙用 　　弄清它們各自接法的特點(diǎn)和區(qū)別選擇使用。 10．測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的多種方法 主要儀器 原理 電路圖 誤差分析 電壓表 電流表 變阻器 電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均偏小 電壓表 變阻箱 電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均偏小 電流表 變阻箱 電動(dòng)勢(shì)無偏差，內(nèi)阻偏大 一只電壓表 （粗測(cè)） （） 電動(dòng)勢(shì)偏小 兩只電壓表 無誤差 11．用電流表和電壓表測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的誤差分析　　 （1）偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作圖象時(shí)描點(diǎn)不很準(zhǔn)確。 　?。?）系統(tǒng)誤差：來源于電壓表的分流作用。導(dǎo)致電流表示數(shù)比干路電流略小。 　　中是通過電源的電流，而本實(shí)驗(yàn)用圖甲所示的電路是存在系統(tǒng)誤差的，這是由于電壓表分流，使電流表示數(shù)小于電池的輸出電流。 　　因?yàn)?，而，越大，越大：趨于零時(shí)，也趨于零。所以它們的關(guān)系可用圖乙表示，測(cè)量圖線為，真實(shí)圖線為． 　　　　　 　 　　由圖線可看出和的測(cè)量值都小于真實(shí)值。 　　，. 　　要點(diǎn)詮釋： 　　外電路短路時(shí)，電流表的示數(shù)等于干路電流的真實(shí)值，所以圖乙中、兩圖線交于短路電流處。 　　當(dāng)路端電壓為時(shí)，由于電流表示數(shù)小于干路電流，所以、兩圖線出現(xiàn)了圖示的差異。 　?。?）伏安法測(cè)、還可接成如圖所示實(shí)驗(yàn)線路。 　　由于電流表的分壓作用，因?yàn)?，為電流表的?nèi)阻，這樣在圖線上對(duì)應(yīng)每一個(gè)應(yīng)加上一修正值，由于很小，所以在很小時(shí)，趨于零，增大，也增大，理論與測(cè)量值的差異如圖丁所示。 　　　　　　　　　　　　 　　由圖可知：，（內(nèi)阻測(cè)量誤差非常大）。 　　要點(diǎn)詮釋： 一般電源的內(nèi)阻都較小，與電流表的內(nèi)阻相差不大，而電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于內(nèi)阻，也遠(yuǎn)大于測(cè)量電路中的外電阻，所以為減小誤差，我們采用如圖甲所示的電路，而不采用如圖丙所示的電路。 12．伏安法測(cè)電阻的兩種接法的選擇 　　為減小伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差，應(yīng)對(duì)電流表外接法和內(nèi)接法作出選擇，其方法是： 　?。?）阻值比較法：先將待測(cè)電阻的粗略值和電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若”，宜采用電流表外接法；若，宜采用電流表內(nèi)接法。 　?。?）臨界值計(jì)算法：當(dāng)內(nèi)外接法相對(duì)誤差相等時(shí)，有，所以為臨界值。當(dāng)（即為大電阻）用內(nèi)接法；當(dāng)（即為小電阻）用外接法；，內(nèi)、外接法均可。 　　如與間不是關(guān)系，則可用：當(dāng)時(shí)，用電流表外接法；當(dāng)時(shí)，用電流表內(nèi)接法。 　　（3）實(shí)驗(yàn)試探法：按圖接好電路，讓電壓表一根接線先后與處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化（電流表的分壓作用明顯），而電流表的示數(shù)變化不大（電壓表分流作用不大），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，則可采用電流表的內(nèi)接法。 　　　　　　　　　　　 【典型例題】 類型一、直流電路的功率計(jì)算 直流電路有純電阻電路和非純電阻電路之分． 對(duì)于純電阻電路（如白熾燈、電爐絲等構(gòu)成的電路），電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)有，即，顯然，計(jì)算電功或電熱時(shí)，可采用公式中的任一形式進(jìn)行計(jì)算．而對(duì)于非純電阻電路（如含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等電路），電流做功將電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等． 這時(shí)電功等于，產(chǎn)生的熱量等于，電功大于電熱．在這種情況下，不能用或來計(jì)算電功．根據(jù)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，在非純電阻電路上，電能的轉(zhuǎn)化為：電功=電熱+其他形式的能．即（轉(zhuǎn)化為其他形式的能）． 例1. 一直流電動(dòng)機(jī)線圈的內(nèi)阻一定，用手握住轉(zhuǎn)軸使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)，在線圈兩端加電壓為時(shí)，電流為．松開轉(zhuǎn)軸，在線圈兩端加電壓為時(shí)，電流為，電動(dòng)機(jī)正常工作．求該電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入的電功率是多少？電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多少？ 【思路點(diǎn)撥】正確識(shí)別純電阻電路和非電阻電路，注意“使其不能轉(zhuǎn)動(dòng)”時(shí)和“正常工作時(shí)”的根本區(qū)別。 【答案】 【解析】電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在電路中起作用的只是電動(dòng)機(jī)線圈的電阻，可視為純電阻電路，由歐姆定律得電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)阻．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，消耗的電能大部分要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一小部分要在線圈的電阻上轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 其輸入的電功率為： ， 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率： 【總結(jié)升華】（1）正確識(shí)別純電阻電路和非電阻電路，不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路，要從其工作狀態(tài)及能量轉(zhuǎn)化來分析判定．當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其消耗的電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．是純電阻電路． （2）在非純電阻電路里，歐姆定律不再成立，并要注意區(qū)別電功和電熱，搞清楚電路中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系．電熱為，電動(dòng)機(jī)消耗的電能為．對(duì)電動(dòng)機(jī)來說，輸入的功率；發(fā)熱的功率；輸出的功率，即機(jī)械功率． 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例2 】 【變式1】許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調(diào)節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中、是兩只滑動(dòng)變阻器，通過它們可以對(duì)負(fù)載電阻（阻值約為）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動(dòng)變阻器的最大電阻分別為和，那么，下面關(guān)于、的說法中正確的是（ ） A．如,，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用 B．如,，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用 C．如,，調(diào)節(jié)起粗調(diào)作用 D．如, ，調(diào)節(jié)起微調(diào)作用 【答案】D 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例11 】 【變式2】如圖所示；電源電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻為，一個(gè)“”的電燈與一個(gè)繞線電阻為的電動(dòng)機(jī)串聯(lián)．已知電路中電燈正常發(fā)光，則電動(dòng)機(jī)輸出功率為（ ） A．； B．； C．； D．． 【答案】A 類型二、直流電路中的極值問題 極值問題在物理習(xí)題中經(jīng)常出現(xiàn)，處理這類問題的常見方法是：先找出物理量間的函數(shù)關(guān)系，再利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值．在處理直流電路中的極值問題時(shí)，應(yīng)先分析電路結(jié)構(gòu)，并畫出等效電路，寫出含有變量的等效電阻或電流、電壓、功率的表達(dá)式。然后求極值． 例2． 如圖所示電路中，電阻，，電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻．求： （1）當(dāng)電流表示數(shù)為時(shí)，變阻箱的阻值多大？ （2）當(dāng)阻值多大時(shí)，它消耗的電功率最大？ （3）當(dāng)阻值多大時(shí)，電源的輸出功率最大？ 【答案】（1） （2） （3） 【解析】由電路圖可知，與并聯(lián)后再與串聯(lián)，電流表是測(cè)量通過電阻的電流，根據(jù)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及閉合電路歐姆定律可求出該題的答案． （1）設(shè)干路電流為，根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理： ① 外電路的總電阻 ② 由閉合電路歐姆定律得 ③ 由①②③式求得 ． （2）設(shè)阻值為時(shí)，它消耗的功率最大為，此時(shí)外電路總電阻為 ④ 干路電流 。 ⑤ ， ⑥ ． ⑦ 由④⑤⑥⑦式得： ． 當(dāng)時(shí)，消耗的功率最大，即 ． （3）設(shè)阻值為時(shí)，電源輸出功率最大為， ． 當(dāng)外電路的總電阻時(shí)，電源輸出功率最大．因，所以，當(dāng)越接近時(shí)輸出功率最大．故只有當(dāng)時(shí)，接近，此時(shí)電源輸出功率最大． 【總結(jié)升華】本題涉及閉合電路歐姆定律和電功率的知識(shí)，考查了運(yùn)用數(shù)學(xué)極值法處理物理問題的能力，這是處理物理極值問題的基本方法。 類型三、含電容電路問題 電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件．在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時(shí)，電路里有充、放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器就相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大（只考慮電容器是理想的、不漏電的情況）的元件，在電容器處的電路可看做是斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它．簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶的電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上．分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)： （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無電壓降，因此電容器兩極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)后接人電路時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等． （3）電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)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，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電． 例3． 如圖所示的電路中，，。 ①開關(guān)處于斷開狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 ②開關(guān)處于斷開狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 ③開關(guān)處于接通狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 ④開關(guān)處于接通狀態(tài)，電容器的電荷量大于的電荷量 以上說法正確的是 （ ） A．① B．④ C．①③ D．②④ 【思路點(diǎn)撥】開關(guān)控制電路，使電容器和電阻有不同的連接狀態(tài)，判斷出電容兩端的電壓究竟是直流電路中哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差，是解題關(guān)鍵。 【答案】C 【解析】本例題通過開關(guān)控制電路，使電容器和電阻有不同的連接狀態(tài)，而求解電容器帶電荷量的關(guān)鍵是要通過電路結(jié)構(gòu)分析，判斷出電容兩端的電壓究竟是直流電路中哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差． 當(dāng)開關(guān)處于斷開狀態(tài)時(shí)，電容器與，與分別串聯(lián)，然后再并聯(lián)，電源對(duì)電容器、充電完畢電路達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，兩條支路均無電流通過，因此電阻上不再分壓，兩電容器上的電壓均為電源電動(dòng)勢(shì)．所以，故①正確．當(dāng)開關(guān)處于接通狀態(tài)時(shí)，電路結(jié)構(gòu)為電容器與并聯(lián)、與并聯(lián)支路再串聯(lián)，當(dāng)電容器被充電完畢電路達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后，直流電路通過、形成通路，電容器兩端的電壓與電阻兩端的電壓相等，電容器兩端的電壓與電阻兩端的電壓相等．所以，因此③是正確的． 【總結(jié)升華】對(duì)含容電路工作狀態(tài)分析，其關(guān)鍵是電路結(jié)構(gòu)分析和電容兩端電壓的判斷． 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例5 】 【變式】在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不計(jì)。，，電容，電容器上極板的帶電量為（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】這個(gè)電路中所有電阻都有電流經(jīng)過，、串聯(lián)，、串聯(lián)， 最后再并聯(lián)；電容器的上、下極板帶何種電荷，由上下極板哪一端電勢(shì)高決定。 ， ， 板電勢(shì)低,兩點(diǎn)電勢(shì)差為： ． 類型四、電路故障問題 1．故障特點(diǎn) （1）斷路特點(diǎn)：電路中發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流為零．若外電路中無用電器的任意兩點(diǎn)間電壓不為零，則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn)，而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn)． （2）短路特點(diǎn)：電路中發(fā)生短路，表現(xiàn)為有電流通過電路而電壓為零． 2．故障的分析方法 這類題目要從已知條件出發(fā)，進(jìn)行嚴(yán)密地推理，找出故障的原因．具體分為兩種方法： （1）儀器檢測(cè)法： 斷點(diǎn)故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷點(diǎn)． 短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則該電路沒有被短路或不完全被短路． （2）假設(shè)法： 已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理，推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路．若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路．用此方法，直到找出發(fā)生故障的全部可能為止． 例4．如圖所示的電路中，閉合開關(guān)后，燈、都發(fā)光．后來由于某種故障使燈突然變亮（未燒壞），電壓表的讀數(shù)增大，由此可推斷，該故障可能是（ ） A．電阻斷路 B．電阻短路 C．燈兩接線柱間短路 D．電阻斷路 【答案】D 【解析】根據(jù)題設(shè)條件，電路中的某種故障產(chǎn)生兩個(gè)后果：一是燈突然變亮；二是電壓表的讀數(shù)增大．只有符合這兩個(gè)條件的故障才是可能的故障．因?yàn)殡妷罕淼淖x數(shù)增大，所以路端電壓增大，電源內(nèi)阻上的電壓減小，說明總電流減小，電路總電阻增大． 若電阻斷路，會(huì)導(dǎo)致總電阻增大，總電流減小，而此時(shí)燈兩端的電壓會(huì)減小，致使燈變暗，故選項(xiàng)A錯(cuò)． 若電阻短路，燈將不亮，選項(xiàng)B錯(cuò)． 若燈兩接線柱間短路，電路的總電阻減小，總電流增大，電壓表的讀數(shù)減小，不符合題意，選項(xiàng)C也錯(cuò)． 若電阻斷路，電路的總電阻增大，總電流減小，電壓表的讀數(shù)增大，符合題意．而總電流減小，導(dǎo)致內(nèi)電壓和燈、并聯(lián)部分電壓減小，燈兩端電壓增大，燈變亮．故選項(xiàng)D正確． 【總結(jié)升華】電路故障的出現(xiàn)有多種可能，可采用提出某種可能，據(jù)此進(jìn)行推理，看結(jié)論是否與題設(shè)條件相符，這是物理學(xué)中重要的思維方法． 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例3 】 【變式】?jī)傻亻g鋪有通訊電纜，長(zhǎng)為，它是由兩條并在一起彼此絕緣的均勻?qū)Ь€組成的，通常稱為雙線電纜，在一次事故中經(jīng)檢查斷定是電纜上某處的絕緣保護(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)線間接了一個(gè)電阻，檢查人員經(jīng)過下面的測(cè)量可以確定損壞的位置： （1）令端的雙線斷開，在處測(cè)出兩端間的電阻； （2）令端的雙線斷開，在處測(cè)出雙線兩端間的電阻 （3）在端的雙線間加一已知電壓，在端用內(nèi)阻很大的電壓表測(cè)出兩線間的電壓。試由以上測(cè)量結(jié)果確定損壞處離的距離。 【答案】 【解析】設(shè)單位長(zhǎng)度電纜電阻為，故障處的電阻 為，則 ， ． 根據(jù)題意， ． 又因?yàn)? ， ． 類型五、關(guān)于電路中電流表、電壓表的處理技巧 1．電表可看做理想電表時(shí)的處理技巧 理想電流表的內(nèi)阻可看作為零，理想電壓表的內(nèi)阻可看做無窮大，如果有理想電表接入電路，可先把該電表除去，凡電壓表處除去即可（看做斷路），凡電流表處用導(dǎo)線替代（看做短路）；在進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)分析或畫好等效電路后，再按電表所測(cè)的對(duì)象把電表接入電路． 電路中的滑動(dòng)變阻器，一般可以把它當(dāng)作兩個(gè)可變電阻來處理． 2．電表不能看做理想電表時(shí)的處理技巧 在這種場(chǎng)合下，要考慮到電表內(nèi)電阻對(duì)原電路的影響，可把電流表和電壓表分別看作能顯示出電流值或電壓值的電阻． V2 V1 如圖所示，電壓表 的內(nèi)阻， 的內(nèi)阻，滑動(dòng)變阻器的總電阻，路端電壓，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，兩電壓表就相當(dāng)于兩只阻值分別為和的電阻串聯(lián)后接在電路上，由串聯(lián)分壓規(guī)律可知，這時(shí)兩電壓表兩端的電壓，即其示數(shù)分別為和． 例5．如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，．滑動(dòng)變阻器總電阻，滑動(dòng)觸頭距兩端距離之比，求各電表的讀數(shù)． 【思路點(diǎn)撥】電路中電表較多，不易看清各元件間的串、并聯(lián)關(guān)系，先將各電表除去（理想電流表內(nèi)阻可看做零，理想電壓表內(nèi)阻可看做無窮大）。分別畫出兩種狀態(tài)下的電路圖，再根據(jù)閉合電路歐姆定律（注意串并聯(lián)關(guān)系）進(jìn)行計(jì)算。 【答案】的讀數(shù)分別為和． 【解析】本題電路中電表較多，不易看清各元件間的串、并聯(lián)關(guān)系，可先將各電表除去，按前述處理技巧可將原電路畫成圖甲所示的形式，其中是的段電阻，是的段電阻，再將原電表按所測(cè)對(duì)象一一接入電路，如圖乙所示． 由題可知 ， ， 所以 ， 由閉合電路歐姆定律得： ， ， ， 所以的讀數(shù)分別為 和． 【總結(jié)升華】理想電流表內(nèi)阻可看做零，理想電壓表內(nèi)阻可看做無窮大． 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例8 】 【變式】在如圖所示的電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片從端向端滑動(dòng)過程中，安培表的讀數(shù)（ ）（安培表內(nèi)阻不計(jì)，電源內(nèi)阻小于滑動(dòng)變阻器總阻值） A．從小變到大 B．從大變到小 C．先變小再變大 D．先變大再變小 【答案】C 類型六、測(cè)量電路的電路設(shè)計(jì)、儀器選擇和實(shí)物圖連接 在有關(guān)恒定電流的實(shí)驗(yàn)中，常常要求測(cè)電阻的阻值、測(cè)導(dǎo)體的電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線，測(cè)用電器的電功率、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等．這些待測(cè)量的值的測(cè)定，往往都要測(cè)待測(cè)元件的電壓和電流，所以對(duì)待測(cè)元件的電壓和電流的測(cè)量也就成了最基本的測(cè)量． 1．電路設(shè)計(jì) 要完成一個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)，必須進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，而電路往往分測(cè)量電路和供電電路兩部分． （1）測(cè)量電路 測(cè)量電路有兩種方法：電流表內(nèi)接法和外接法． 確定內(nèi)接法還是外接法，有三種判定方法： 直接比較法：當(dāng)用內(nèi)接法，當(dāng)用外接法． 臨界值計(jì)算法：當(dāng)內(nèi)、外接法相對(duì)誤差相等時(shí)，有，為臨界值．當(dāng)（即Rx為大電阻）時(shí)，用內(nèi)接法；當(dāng)（即Rx為小電阻）時(shí)，用外接法；當(dāng)時(shí)，內(nèi)、外接法均可． 當(dāng)時(shí)，用電流表外接法；當(dāng)時(shí)，用電流表內(nèi)接法． 測(cè)試判斷法：當(dāng)大約值都不清楚時(shí)用此法． 如圖所示，將單刀雙擲開關(guān)分別接觸點(diǎn)和點(diǎn)，若看到電流表讀數(shù)變化較大，說明電壓表分流影響較大，應(yīng)該選用電流表內(nèi)接法；若看到電壓表讀數(shù)變化較大，說明電流表分壓影響較大，應(yīng)該選用電流表外接法． 對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)，測(cè)定金屬電阻率電路，由于電阻絲電阻較小，所以實(shí)驗(yàn)室采用電流表外接法；而測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，通常只采用電流表內(nèi)接法． （2）供電電路 供電電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種接線方式：限流式和分壓式（如圖）．限流式可省一個(gè)耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍大，應(yīng)根據(jù)需要選用． 變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點(diǎn)，雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣．選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 負(fù)載電阻的阻值遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻，須用分壓式接法． 要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法． 負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可采用限流式接法． 兩種接法均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖鹘臃偣β瘦^?。? 特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過的最大電流值來反復(fù)推敲，以更能減小誤差的連接方式為好． 注意：兩種接法的比較： 電路 負(fù)載RL上電壓 調(diào)節(jié)范圍 負(fù)載RL上電流 調(diào)節(jié)范圍 閉合開關(guān)前 觸頭所處位置 相同條件下 消耗總功率 限流 接法 端 分壓 接法 端 比較 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 都為了保護(hù)負(fù)載電路 限流電路能耗小 2．實(shí)驗(yàn)儀器選用 （1）儀器的選擇一般遵從以下三個(gè)原則： 安全的原則，如通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流； 準(zhǔn)確的原則，如選用電表量程應(yīng)考慮盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差，電壓表、電流表在使用時(shí)，要盡可能使指針接近滿刻度的中間量程，其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的之間，使用歐姆表時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻度附近的倍率擋位； 便于操作的原則，如選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求，又便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)用大部分電阻線，否則不便于操作． （2）選擇儀器的一般步驟： 根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路； 根據(jù)電路選擇滑動(dòng)變阻器： 選定電源、電壓表和電流表以及所用的量程． 3．實(shí)物圖的連接 連接實(shí)物圖的基本方法： （1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 （2）分析各元件連接方式，明確電表量程。 （3）畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去．連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路是否按正確方法連線。 例6．一阻值約為的電阻，欲用伏安法較準(zhǔn)確地測(cè)出它的阻值，備選器材有： A．電源（，） B．電源（，） C．電壓表（量程，內(nèi)阻） D．電壓表（量程，內(nèi)阻） E．電流表（量程，內(nèi)阻） F．電流表（量程，內(nèi)阻） G．滑動(dòng)變阻器（阻值） H．開關(guān)一只，導(dǎo)線若干 （1）從上面器材中選出合適的器材________（用字母表示）． （2）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． 【答案】（1）ACEGH （2）見解析 【解析】選擇電路和器材的基本原則是：①安全：不能損壞實(shí)驗(yàn)器材．②精確：盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差．③方便：在保證實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的前提下，選用的電路和器材應(yīng)便于操作，讀得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)便于處理． （1）先估算最大電流 若選A電源， 若選B電源， 使電流表不能達(dá)到滿刻度的一半，電流表讀數(shù)誤差較大，所以選A電源．由A電源的電動(dòng)勢(shì)可知電壓表選C．為了多讀幾組電壓和電流值，應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器G．開關(guān)、導(dǎo)線必不可少，故選H．為了使多數(shù)電流值在滿刻度的之間，應(yīng)選電流表E．故選擇的器材為A、C、E、G、H． （2）由于，故選擇電流表內(nèi)接法．又因?yàn)楸粶y(cè)電阻遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值，若把變阻器接成限流電路，改變其阻值時(shí)幾乎對(duì)電路無影響，故變阻器應(yīng)接成分壓式．實(shí)驗(yàn)電路如圖所示． 【總結(jié)升華】電學(xué)實(shí)驗(yàn)一直是高考命題的熱點(diǎn)和重點(diǎn)．同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)既要注意實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)驗(yàn)方法的運(yùn)用，又要注意實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新思維、提升并拓展原理與方法的遷移能力．要做到根據(jù)題目的具體要求設(shè)計(jì)并完成實(shí)驗(yàn)，即用學(xué)過的實(shí)驗(yàn)原理和方法來解決有關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題． 舉一反三 【高清課堂：恒定電流復(fù)習(xí)與鞏固　例10 】 【變式】如圖 ()所示電路中，不計(jì)電表內(nèi)阻的影響，改變滑線變阻器的滑片位置，測(cè)得電壓表和。隨電流表的示數(shù)變化的兩條實(shí)驗(yàn)圖線如圖()所示，關(guān)于這兩條實(shí)驗(yàn)圖線（ ） A．圖線的延長(zhǎng)線不一定過坐標(biāo)的原點(diǎn)； B．圖線的延長(zhǎng)線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值等于電源的電動(dòng)勢(shì)； C．圖線、交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)值的乘積等于電源瞬時(shí)輸出功率； D．圖線、的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)值的乘積等于電阻瞬時(shí)消耗的電功率 【答案】BC 類型七、無限網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算 　　例7．如圖所示，一網(wǎng)式電路，每個(gè)電阻均為，問：間應(yīng)接入多大電阻才能使間的總電阻與格子數(shù)無關(guān)？若該電路接上恒定電源，則電源的輸出功率為多少？ 　　　　　 　　 【答案】 【解析】設(shè)間接入電阻為，若總電阻與格子數(shù)無關(guān)，則格子的總電阻也是，依次類推：則后邊的總電阻也是。 所以： 解得： ． 【總結(jié)升華】本題是一復(fù)雜電路，但因?yàn)榭傠娮枧c格子數(shù)無關(guān)，所以可以畫出簡(jiǎn)化電路圖，這是解決本題的關(guān)鍵。 類型八、電學(xué)和力學(xué)綜合應(yīng)用問題 　　例8．某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角為的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以的恒定速度向斜上方移動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為。不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)的電流為，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速度和不載人時(shí)的移動(dòng)速度相同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)承載的最多人數(shù)為________。（若每個(gè)人的平均質(zhì)量為，） 【思路點(diǎn)撥】根據(jù)能量守恒，由空載、載人、總功率的關(guān)系入手，注意傾角三角函數(shù)的正確使用。 【答案】　人 　　【解析】本題考查的是運(yùn)用力學(xué)和電學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，關(guān)鍵是找準(zhǔn)功率關(guān)系。由可計(jì)算出扶梯在空載時(shí)消耗的功率為，載人最多時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率為 ， 其中為額定功率， ， 這是電動(dòng)機(jī)用以載人的最大功率。 　　　　由功率的計(jì)算公式 可得 ， 代入數(shù)據(jù)可得： 。 　　【總結(jié)升華】（1）根據(jù)能量守恒：，為額定功率，為空載時(shí)消耗的功率，這是解決這類問題的關(guān)鍵。 　　（2）運(yùn)用力學(xué)知識(shí)計(jì)算載人時(shí)所消耗的功率，要注意角，這是易錯(cuò)的。