第二章电流.docx
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第二章电流
第十一章电路
一.课标要求
课标内容
要求
观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用.
了解
初步了解多用电表的原理.通过实际操作学会使用多用电表.
了解
通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律.
理解
知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律.
掌握
知道焦耳定律,了解焦耳定律在生活生产中的应用.
了解
通过实验观察门电路的基本作用.初步了解集成电路的作用,关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况.
了解
二.知识体系
专题二十一电阻定律·闭合电路欧姆定律
一.自主测评
1.电流的定义式：
，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
2.电阻定律
导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，
。
⑴ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率。
单位是Ωm。
⑵纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。
⑶材料的电阻率与温度有关系：
①金属的电阻率随温度的升高而增大,铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。
②半导体的电阻率随温度的升高而减小。
③有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。
能够发生超导现象的物体叫超导体。
材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。
我国科学家在1989年把TC提高到130K。
现在科学家们正努力做到室温超导。
3.欧姆定律
（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。
电阻的伏安特性曲线：
注意I-U曲线和U-I曲线的区别。
还要注意：
当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。
4.电功和电热
电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，电热Q=I2Rt。
⑴对纯电阻而言，电功等于电热：
W=Q=UIt=I2Rt=
⑵对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：
W>Q，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。
5.闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律的表达形式有：
①E=U外+U内②
（I、R间关系）
③U=E-Ir（U、I间关系）④
（U、R间关系）
从③式看出：
当外电路断开时（I=0），路端电压等于电动势。
而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。
当外电路短路时（R=0，因而U=0）电流最大为Im=E/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。
6.电源的功率和效率。
⑴功率：
①电源的功率（电源的总功率）PE=EI
②电源的输出功率P出=UI
③电源内部消耗的功率Pr=I2r
⑵电源的效率：
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
⑶电源的输出功率
，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为
。
二．典型例题
例1.实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用图11-21-1哪个图象来表示：
A.B.C.D.
图12-21-1
解析：
灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。
随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。
答案：
A
例2.图11-21-2所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象
ABCD
图12-21-3
解析：
此图象描述P随U2变化的规律，由功率表达式知：
，U越大，电阻越大，图象上对应点与原点连线的斜率越小。
选C。
答案：
C
例3．某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。
当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。
求这时电动机的机械功率是多大？
解析：
电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，
，这个电阻可认为是不变的。
电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热=
=5W，所以机械功率P=31W
答案：
31W
由这道例题可知：
电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。
例4．已知如图11-21-4，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。
图12-21-4
解析：
本题解法很多，注意灵活、巧妙。
经过观察发现三只电阻的电流关系最简单：
电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Ω，因此电压之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2；在
此基础上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6
答案：
1∶2∶6
例5．如图11-21-5，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1=10Ω，R2=8Ω．当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A．那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值
A.0.28AB.0.25A
C.0.22AD.0.19A
图12-21-5
解析：
电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A．电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A．所以只能选C。
答案：
C
例6.如图11-21-6所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是
A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮
图12-21-6
B.小灯泡L1、L2、L3、变亮
C.ΔU1<ΔU2
D.ΔU1>ΔU2
解析：
滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。
与电阻串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗。
U1减小，U2增大，而路端电压U=U1+U2减小，所以U1的变化量大于U2的变化量，选D。
答案：
D
三．基础训练
1.关于电流强度的概念，下列叙述中正确的有 （）
A．通过导线截面的电量越多，电流强度越大
B．电子运动的速率越大，电流强度越大
C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流强度越大
D．因为电流有方向，所以电流强度是矢量
答案：
C
2.关于电阻，下列说法正确的
A.决定电阻大小的因素是长度和横截面积
B.导体两端的电压跟通过导体的电流的比值，等于导体的电阻
C.在相同时间内，通过导体的电量越多，导体的电阻越小
D.导体两端的电压为1V，通过导体的电流强度为0.2A，这导体的电阻是0.2Ω
答案：
B
3.如图11-27-7所示为大小不同的两个电阻的电流随电压变化的图象，那么1、2两条直线表示的电阻及两电阻串联或并联后的图线所在区域分别是
A．电阻大的图线，并联后图线在区域Ⅲ
B．1表示电阻小的图线，串联后图线在区域Ⅱ
C．1表示电阻小的图线，并联后图线在区域Ⅰ
D．1表示电阻大的图线，串联后图线在区域Ⅰ
答案：
C
4.根据电阻定律，电阻率ρ=R·S/L．对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率
A．跟导线的电阻成正比B．跟导线的横截面积成正比
C．跟导线的长度成反比D．由所用金属材料本身特性决定
答案：
D
5.超导研究是当今高科技的热点之—，对超导材料的研制与开发是一项重大的科研课题。
当一块磁体靠近超导体时，超导体中将产生强大的电流，其主要原因是（）
A超导体的电阻为零B超导体的电阻很大
C穿过超导体的磁通量很大D穿过超导体的磁通量很小
答案：
A
6.一只普通家用照明白炽灯正常发光时，通过它的电流强度与下列哪一数值较为接近
A．0.01AB．0.2AC．25AD．60A
答案：
B
7.用电流表和电压表进行测量时，不考虑它们对电路的影响，其含义是
A.电流表内阻看成零，电压表内阻看成无穷大
B．把电流表和电压表的内阻都看成零
C．把电流表和电压表的内阻都看成无穷大
D．把电流表内阻看成无穷大，把电压表内阻看成零
答案：
A
8．照明电路中接入额定电压为“3.8V”小灯泡时，应串联的盏数为
A．57.9盏B.57盏C.58盏D.68盏
答案：
C
9.如图11-21-8所示，电源电压不变，闭合电键后当滑动变阻器的滑片P向a端滑动时，电
压表和电流表的示数将
A.A增大，V减少B.A增大，V增大
C.A增大，V不变D.A减小，V不变
答案：
B
图11-21-8
10.关于电源电动势，以下说法中正确的是
A．电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生变化
B．在电路闭合时，并联在电源两端的电压表的读数是电源的电动势
C．电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量
D．在闭合电路中，电源电动势在数值上等于内外电压之和，当外电阻变大时，电动势在数值上仍等于内外电压之和，因此电源电动势变大
答案：
C
图11-21-9
11.如右图11-21-9所示，R是电源内电阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用PR、P1和P2分别表示R、R1、R2上消耗的功率，当R1=R2=R时，PR:
P1:
P2等于
A．1:
1:
1B．2:
1:
1C．1:
4:
4D．4:
1:
1
答案：
D
12．在比较精密的电子设备中，其电源跟负载之间的保护不是用普通的保险丝，而是广泛用保险电阻，当电流超过正常值时，这种保险电阻能够迅速熔断，它的阻值从0.1
到10
不等，关于它们的熔断时间跟阻值的关系，你认为正确的是
A．阻值越大，熔断时间越长B．阻值越小，熔断时间越长
C．阻值越大，熔断时间越短D．阻值越小，熔断时间越短
答案：
C
13.在正常发光的电灯旁并联一只大功率的电炉时，会发现电灯变暗．这原因是
A．由于并入电炉，使电路中总电流减弱
B．电路总电流未变，由于电炉的分流作用，使得通过电灯的电流变小
C．电炉的电压大，引起电灯变暗
D．干线电流增加，使输电线上电压降增大
答案：
D
四．能力训练
14．关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（）
A．电源短路时，电路电流为无穷大
B．电源短路时，路端电压为零，外电阻无穷大
C．外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零
D．外电路总电阻值增大时，路端电压也增大
答案：
D
15．如图1-21-10所示，一电动机与一电阻R串联接在电源上，电源电动势ε＝20V，内电阻r＝1Ω，用理想电压表测出电动机两端的电压为10V，已知电动机的电阻RM＝1Ω，电阻R＝9Ω，则
A．流过电动机的电流为10A
B．电动机消耗的热功率为100W
C．电动机的机械功率为9W
11-21-10
D．电动机消耗的热功率为1W
答案：
C
16．如图11-21-11电源的内阻不能忽略，当电路中，点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（）
A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小
B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压始终不变
C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压始终不变
D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小
11-21-11
答案：
D
17．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该
电池板与一阻值为20
的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（）
A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V
答案：
D
18.如图11-21-12所示是一火警报警的部分电路示意图。
其中R2是用半导体热敏材料制成的
传感器，电流表为值班室的显示器，a、b之间接报警器。
当传感器R2所在处出现火情时，显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是（）
A．电流I变小，电压U变大
图11-21-12
B．电流I变大，电压U变小
C．电流I变大，电压U变大
D．电流I变小，电压U变小
答案：
D
19.如图11-21-13所示电路，电阻R1=R2=R3，接入电压为U的电路中，现测得c、d两点间电压Ucd=U/2，则电路可能出的故障为
A．R1或R3其中一个断路B．R2断路
C．R1或R3其中一个短路D．R2短路
答案：
C
图11-21-13
专题二十二多用电表·门电路·集成电路
一.自主测评
1．多用电表
（1）构成：
灵敏电流计、可变电阻，电源、串联、并联电路以及表盘
（2）
多用表的原理：
多用电表是一种多用仪表，一般可用来测量直流和交流电流，直流和交流电压以及电阻等，并且每种测量都有几个量程。
①测量直流电流、直流电压的原理和直流电流表、直流电压表的原理相同。
②测量电阻：
内部电路原理如右图所示，其原理是根据闭合回路的欧姆定律测量，即
I=
式中R、r、Rg均为定值电阻，不同的Rx对应不同的电流I（当然电流I和被测电阻Rx不是正比的关系，所以电阻值的刻度是不均匀的）。
如果在刻度盘直接标出与电流I对应的电阻Rx值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值。
③“调零”原理：
当两表笔接触时，Rx=0，此时电流调到满偏值Ig=
（最大值），对应电阻值为零。
④中值电阻：
R+r+Rg是多用表电阻档的内阻，当被测电阻Rx=R+r+Rg
时，通过表头的电流，即通过表头的电流为满偏电流的一半，即
I=
=
=
此时指针指在刻度盘的中央，所以一般叫电阻档的内阻称为中值电阻。
⑶多用表的使用方法：
①测量电流时，跟电流表一样，应把多用表串联在被测电路中，对于直流电，必须使电流从红表笔流进多用表从黑表笔流出来；
②测量电压时，跟电压表一样，应把多用表并联在被测电路两端，对于直流电，必须用红表笔接电势较高的点，用黑表笔接电势较低的点；
③测量电阻时，在选择好档位后，要先把两表笔相接触，调整电阻档的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置，然后再把两表笔分别与待测电阻的两端相连。
应当注意：
换用欧姆档的另一个量程时，需要重新调整电阻档的调零旋钮，才能进行测量。
2.门电路
⑴门电路是用来实现基本逻辑功能的电子电路，可以由二极管、三极管等分立元件构成，也可制成集成电路。
基本的门电路有三种类型：
与门电路、或门电路和非门电路，较复杂的门电路由上述三种基本门电路混合组成。
⑵与门电路是实现与逻辑的电子电路。
与逻辑关系是当所有的输入均为“1”状态时，输出才为“1”状态。
⑶或门电路是实现或逻辑的电子电路，逻辑关系是当输入“1”状态的个数大于等于1时，输出为“1”状态。
⑷非门电路是实现非逻辑的电子电路。
逻辑关系是当输入为“1”状态时，输出为“0”状态；输入为“0”状态时，输出为“1”状态。
3．集成电路
⑴集成电路是指把晶体管、电阻、电容等元件，按电路结构的要求，制作在一块硅或陶瓷基本片上，再加以封装而成的、具有一定功能的整体电路。
⑵集成电路按功能可分为三类：
数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路；按集成度可分为六类：
小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。
二．典型例题
例1．如图11-22-1所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻Rg=500Ω，满刻度电流为Ig=10mA的毫安表，现接成量程为10V的电压表，则所串联的电阻R1=______Ω。
11-22-1
解析：
表头测量的满偏电压为Ug=IgRg=500×0.01v=5v串接的电阻R1分担的电压为5V，显然R1=Rg=500Ω
答案：
500
例2.如图11-22-2所示的电路中，闭合开关后，灯泡不亮。
试用
11-22-2
多用电表查找故障，用哪个档位最简便？
解析：
灯泡不亮的原因可能是电源电压不足、电灯灯丝烧毁和电路出现断路故障等。
显然不能用电流档或欧姆档检查电源，而电压档不但可以检查电源，还可以检查断路故障，因此选用电压档最简便。
例3．请你完成与逻辑真值表
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
1
1
0
1
1
解析：
依据与逻辑关系可知当S1和S2都为1状态时，才有Q=1，故答案如下表所示：
输入
输出
S1
S2
Q
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
例4．如图11-22-3所示电路能实现或门逻辑的是
ABC
解析：
如果开关接通的逻辑判断为“1”；而开关断开的逻辑判断为“0”；灯点亮的逻辑判断为“1”；而灯点亮的逻辑判断为“0”，由电路结构分析可知B图电路中只要有一个开关闭合灯就能点亮，满足或门逻辑，故选B。
答案：
B
三.基础训练
1．下面哪个图表示或门电路的逻辑符号
ABC
图11-22-4
答案：
B
2．某同学用伏安法测一高阻值电阻的阻值．误将电流表当作电压表，将电压表当作电流表，这样做可能造成
A．电流表烧坏B．电压表烧坏C．电源烧坏D．滑动变阻器烧坏
答案：
A
3．有一段导线两端电压为40V，测出通过它的电流是2A，若两端电压改为80V时，则它的电阻是
A.80ΩB.60ΩC.40ΩD.20Ω
答案：
C
4.四个欧姆表表盘的示意图11-22-5中，可能正确的是
图11-22-5
答案：
C
5.用多用电表测量阻值约为2000Ω的电阻，要完成下列操作：
①观察指针位置，读出电阻阻值
②将两表笔直接接触，进行调零
③把两表笔与电阻两端接触
④将选择开关扳到欧姆挡“×100”处
⑤将选择开关旋到交流电压最高档
上述操作顺序正确的应是
A．①②③④⑤B．④③②①⑤C．④②③①⑤D．②④③①⑤
答案：
C
6.下列关于使用多用电表（万用电表）测电阻的各项操作中，错误的是
A．测量前，使被测电阻跟别的元件和电源断开
B．测量时，手不接触两个表笔的金属部分
C．换挡再次测量前，先进行调零
D．使用完毕后，把多用电表选择开关置于×1k欧姆挡
答案：
D
7.一个电压表的量程为3V，当给它串联一个6kΩ的电阻后，去测一个电动势为3V电源时，示数为1V，则这个电压表内阻为
A．2kΩB．6kΩC．3kΩD．1kΩ
答案：
C
8.如图11-22-6所示，把量程为3mA，内阻为250Ω的电流表G改装成欧姆表，电路中电源的电动势ε＝1.5V，内阻不计，则此欧姆表刻度中，与G的1mA刻度处对应的电阻刻度是
A．1000ΩB．750ΩC．500ΩD．250Ω
答案：
A
9.如图11-22-7是利用多用电表欧姆档测电阻时的两个示数情况示意图．a图反映出待测电阻值与所选倍率不相符合，应将倍率旋钮转到_______．b图中待测电阻的阻值为______Ω．
图11-22-7
答案：
×100档；300
10.图中11-22-8是简易多用电表原理图，从图中可知：
（1）当闭合电键______时，做电流表使用．
（2）当闭合电键______时，做单量程伏特表使用．
（3）当闭合电键______时，做欧姆表使用．这时黑表笔应接图中的_____接线柱．
答案：
（1）K1，K3；
（2）K2；（3）K4，A
11-22-8
四.能力训练
11.在彩色电视机中，为了克服地磁场对显象管的影响，都设有自动消磁电路，如图11-22-9甲，要求电视机每次开机（S接通）瞬间，消磁线圈L流过较大的电流，随后L中电流逐渐衰减，等到电视机正常工作之后，L中的电流几乎为零，这一过程称为自动消磁，实现自动消磁的关键元件是电路中的电阻R，它是一只热敏电阻，它的热敏特性控制了电路中的电流的变化（线圈对电流的阻碍作用可忽略不计），这只热敏电阻的伏安特性曲线应是（）
11-22-9
答案：
B
12.联合国安理会每个常任理事国都拥有否决权，假设设计一个表决器，常任理事国投反对票时输入“0”，投赞成票或弃权时输入“1”，提案通过为“1”，通不过为“0”，则这个表决器应具有哪种逻辑关系（ ）
A．与门B．非门C．或门D．与非门
答案：
A
13.如图11-22-10所示，用一个量程为100μA的微安表改装成欧姆表，电池的电动势为1.5V，改装后用其测某一电阻，其指针停于25μA处，那么此电阻值应为
A．15kΩB．30kΩC．45kΩD．60kΩ
答案：
C
图11-22-10
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