高二物理期末复习第二章《恒定电流》Word文档下载推荐.docx
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[特别提醒]
()计算时,先区分电路是否为纯电阻电路,恰当地选取功率表达式;
其次分清计算的是电功还是电热.
()在应用公式进行计算时,由于公式较多容易混淆,但是在计算电功率时要应用电=;
计算热功率时要应用热=来计算.
考点一对电流的理解
[例] 如图--所示,在某种带有一价离子的水溶液中,正、负离子在定向移动,方向如图所示.如果测得内分别有×
个正离子和负离子通过溶液内部的横截面,试问:
溶液中电流的方向如何?
电流多大?
[归纳领悟]
()三种电流表达式的区别
公式
适用范围
字母含义
公式含义
定义式
=
一切电路
:
()是通过整个导体横截面的电量,不是单位面积上
()当异种电荷反向通过某截面时,所形成的电流是同向的,应是=+
反映了的大小,但不能说∝,∝
微观式
导体单位体积内的自由电荷数
每个自由电荷的电量
导体横截面积
定向移动的速率
从微观上看、、、决定了的大小
决定式
金属电解液
导体两端的电压
导体本身的电阻
由、决定∝,∝
()应用电流微观表达式时,要注意区分三种速率:
①电子定向移动速率一般比较小,速率数量级为-;
②电子热运动的速率:
电子不停地做无规则热运动的速率,速率数量级约为;
③电流传导速率,等于光速为×
.
[题组突破]
.在如图--所示的电解池中,测得内共有正电荷和的负电荷通过池的竖直截面′.则电路中的电流表指示的读数应为( )
. ...
考点二对电阻定律的理解与应用
[例] 神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类.现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十层到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻.已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有μ左右.而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达×
Ω.
()若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质的电阻率.
()若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为π,当在其两底面上加上的电压时,通过该圆柱体的电流为πμ,求圆柱体的圆面半径和高.
有关电阻计算的两个公式
=ρ
适用条件
()金属、电解液()纯电阻电路
导电材料
导体两端电压
通过导体的电流
ρ:
材料电阻率:
沿电流方向导体的长度
垂直电流方向导体的横截面积
反映了的大小,不能说∝、∝
的决定式,由ρ、、共同决定
.两根完全相同的金属裸导线和,如果把导线均匀拉长到原来的倍,电阻为′,导线对折后绞合起来,电阻为′,然后分别加上相同的电压,求:
()它们的电阻之比;
()相同时间内通过导线横截面的电荷量之比.
考点三电功与电热的分析与计算
[例] 如图--所示,为电解槽,○为电动机,为电炉子,恒定电压=,电解槽内阻=Ω,当闭合、、断开时,电流表Ⓐ示数为;
当闭合、、断开时,Ⓐ示数为,且电动机输出功率为;
当闭合、、断开时,Ⓐ示数为.求:
()电炉子的电阻及发热功率各多大?
()电动机的内阻是多少?
()在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率为多少?
纯电阻电路
非纯电阻电路
实例
白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等
电动机、电解槽、日光灯等
电功与电热
====
==>
电功率与热功率
电=热==电=热
电=热=电>热
.把六个相同的小灯泡接成如图--甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用甲和乙表示,则下列结论中正确的是
.甲=乙 .甲=乙
.乙=甲.乙>甲
第二讲电路的基本规律及应用
一、电源
.电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成的装置.
.电动势:
搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值,
=,单位:
.
.电动势的物理含义:
电动势表示电源内部非静电力做功本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的.
.在闭合电路里电动势等于内、外电压之和,即=
.电动势是量,需注意电动势不是电压.
二、欧姆定律
.表达式:
=.
.适用条件:
适用于金属导体导电和电解质溶液导电,用于电路.
.伏安特性曲线(图线)
()线性元件:
伏安特性曲线为直线的电学元件,适用欧姆定律.
()非线性元件:
伏安特性曲线为曲线的电学元件,不适用欧姆定律.
三、闭合电路欧姆定律
.内容:
闭合电路的电流跟电源的电动势成,跟内、外电路的电阻之和成.
.路端电压与电流的关系
()关系式:
=.
()-图象如图--所示.
图中直线的斜率表示大小,直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源的大小.
当=(理想电源)时,路端电压不随电流的变化而变化,此时外=.
四、串、并联电路
.特点对比
串 联
并 联
电流强度
====
=++¡
+
电压
=++¡
===¡
电阻
=++…+
.两个有用的结论
()串联电路的总电阻电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻值变大或变小时,串联的总电阻.
()并联电路的总电阻电路中任意一个电阻,任意一个电阻值变大或变小时,电路的总电阻变大或变小.
[特别提醒] 无论电阻怎样连接,电路中消耗的总功率一定等于各个电阻消耗的电功率之和.
五、电流表和电压表的改装
改装为电压表
改装为大量程电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
改装原理图
分压电阻或分流电阻
=(+)
所以=-
=(-)
所以=
改装后电表内阻
=+>
=<
考点一电源的输出功率与效率
[例] 如图--所示,直线是电源的路端电压和电流的关系图线,直线、分别是电阻、的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则()
.接在电源上时,电源的效率高
.接在电源上时,电源的输出功率大
.电源的输出功率一样大
()电源的总功率:
总==外+内=出+内.
若外电路是纯电阻电路,则有总=(+)=.
()电源内部消耗的功率:
内==内=总-出.
()电源的输出功率:
出==-=总-内.若外电路是纯电阻电路,则有
出===
由上式可以看出
①当=时,电源的输出功率最大为=.
②当>时,随着的增大输出功率越来越小.
③当<时,随着的增大输出功率越来越大.
④当出<时,每个输出功率对应两个可能的外电阻和,且·
=.
⑤出与的关系如图--所示.
()电源的效率
η=×
=×
因此越大,η越大;
当=时,电源有最大输出功率时,效率仅为.
.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图--所示,图中为路端电压,为干路电流,、为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为η、η.由图可知η、η的值分别为()
、 、、、
考点二闭合电路的动态分析
[例] 在如图--所示的电路中,为电源电动势,为电源内阻,和均为定值电阻,为滑动变阻器.当的滑片在端时合上开关,此时三个电表
、
和
的示数分别为、和.现将的滑片向端移动,则三个电表示数的变化情况是( )
.增大,不变,增大 .减小,增大,减小
.增大,减小,增大.减小,不变,减小
分析直流电路的动态问题时,一般按照“局部→整体→局部”的思路进行,同时要灵活应用总=+,总=+,=,=-等关系,做到每一步推导都要有确切的依据.
.在某控制电路中,需要连成如图--所示的电路,主要由电动势为、内阻为的电源与定值电阻、及电位器(滑动变阻器)连接而成,、是红、绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向端时,下列说法中正确的是( )
.、两个指示灯都变亮 .、两个指示灯都变暗
.变亮,变暗.变暗,变亮
考点三含电容器电路的分析与计算
[例] 如图--所示,电源电动势=,内阻=Ω,=Ω,=Ω,=μ.()闭合开关,求稳定后通过的电流.()然后将开关断开,求电容器两端的电压变化量和流过的总电量.()如果把换成一个可变电阻,其阻值可以在~Ω范围变化,求开关闭合并且电路稳定时,消耗的最大电功率.
含容电路分析技巧
()简化电路时可以把电容器处电路作为断路,简化电路时可以去掉,在求电荷量时在相应位置补上.
()电路稳定后,与电容器同支路的电阻相当于导线.
()电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充放电.若电容器两端电压升高,电容器将充电;
若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.可由Δ=Δ计算电容器上电荷量的变化.
()在含容电路中,当电路发生变化时,除了要判断和计算电容器两端的电压外,还必须要判断电容器极板上极性的变化,判断是否出现电容器先放电后反向充电的现象.
.如图所示的电路中,电源电动势=,内阻=Ω,电阻=Ω,=Ω,=Ω,电容器的电容=×
-.若将开关闭合,电路稳定时通过的电流为;
断开开关后,通过的电荷量为.则( )
.= .=.=×
-.=×
-
考点四电路故障问题的分析方法
.故障特点
()断路特点:
电路中某一部分发生断路表现为电源电压不为零,而电流强度为零.
()短路的特点:
电路中某一部分发生短路,表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零.
.故障的分析方法
()断路故障的判断:
用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断路.
()短路故障的判断:
用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;
若电压表示数为零,则该电路被短路.
.电路故障检查时一般采用以下两种方法
()电压表检测:
如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路.
()多用电表欧姆挡检测:
应逐一使元件脱离原电路进行测量.
例某同学按如图--电路进行实验,电压表内阻看做无限大,电流表内阻看做零.实验中由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是( )
.短路 .短路.断开 .断开
.如图所示的电路中,灯泡和原来都是正常发光.忽然灯泡比原来变暗了些,而灯泡比原来变亮了些,则电路中出现断路故障的是(设只有一处出现了故障)( )
. .
..灯
第三讲实验《描绘小灯泡的伏安特性曲线》
一、实验目的
.描绘小电珠的伏安特性曲线.
.分析伏安特性曲线的变化规律.
二、实验原理
.用电流表测出流过小电珠的电流,用电压表测出小电珠两端的电压,测出多组(,)值,在-坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来.
.电流表外接:
因为小电珠的电阻很小,如果电流表内接,误差明显较大;
滑动变阻器采用分压式:
使电压能从零开始连续变化.
.伏安法测电阻
()电流表的内接法和外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
测=+
电压表分流
电阻测量值
测==+>
测量值大于真实值
测==<
测量值小于真实值
≪
≫
适用于测量
大电阻
小电阻
()两种电路的选择
①阻值比较法:
先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若较小,宜采用电流表外接法;
若较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.
②比值比较法
若>
,则用电流表外接法.若<
,则用电流表内接法.
.滑动变阻器的限流接法和分压接法.
()两种接法比较
方式内容
限流接法
分压接法
对比说明
两种接法电路图
串、并联关系不同
负载上电压调节范围
≤≤
分压接法调节范围大
负载上电流调节范围
≤≤
闭合前触头位置
端
都是为了保护电路元件
()两种接法的适用条件
①限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小).因为小,限流式中滑动变阻器分得电压大,移动滑动触头调节范围大.
②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大).因为大,分压式中几乎不影响电压的分配,移动滑动触头电压变化明显,便于调节.
③以下几种情况必须采用分压接法:
.若采用限流式不能控制电路中电流满足实验要求,即不论怎样调节滑动变阻器,待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流,则必须选用分压式接法.
.若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,不利于多次测量求平均值,此时,应改用分压式接法.
.若实验中要求电压从零开始连续可调,则必须采用分压式接法.
④在两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低.
.仪器的选择
()电表的选择:
先估算电流或电压值,在选择电流表或电压表时,应使指针达到半偏以上.
()滑动变阻器的选择:
实验电路若采用限流式接法,一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器,但不可过大;
实验电路若采用分压式接法,应选择阻值小一些的滑动变阻器,以便于调节,但要注意其额定电压和额定电流值.
()电源的选择:
综合考虑小电珠、电压表、电流表的量程以及滑动变阻器的阻值,保证能为实验提供合适的电流或电压.
三、实验器材小电珠,电压表与电流表,滑动变阻器,学生低压直流电源(或电池组),开关,导线若干,坐标纸、铅笔.
四、实验操作
.实验步骤
()根据小电珠上标示的额定电压和额定电流,选定电源的输出电压和电表的量程;
()将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图实--所示的电路;
()将滑动变阻器的触头移动到右端,闭合开关,调节滑动变阻器,读出并记录多组、数值,将测量数据填入表格中;
()断开开关,拆除电路,整理仪器.
.数据处理
实验中的、数据记入下表中:
()在坐标纸上以为横轴、为纵轴建立坐标系,选取合适的标度;
()在坐标纸上描出以上各组数据所对应的点,用一条平滑的曲线把这些点连起来,得到小电珠的伏安特性曲线.
五、注意事项
.电路的连接方式:
电流表应采用外接法,滑动变阻器应采用分压式连接.
.闭合开关前,滑片应移到使小电珠的电压为的一端.
.在-图线弯曲处,绘点要密.
.-图线上各点要用平滑曲线连接.
六、误差分析
.由于电压表、电流表不是理想电表,电表内阻对电路的影响会带来误差.
.电流表、电压表的读数带来误差,要严格按照读数规则读数.
.在坐标纸上描点,作图带来误差.
考点一器材的选取与实物连线
[例] 在“描绘小电珠的伏安特性曲线”的实验中,可供选择的实验仪器如下:
器材
规格
小电珠
标有“,”字样
滑动变阻器
最大阻值Ω,额定电流
电压表
量程~,内阻约Ω
最大值Ω,额定电流
电流表
直流电源
电动势约为,内阻约为Ω
导线、电键等
()在上述器材中,滑动变阻器应选;
电流表应选.
()在图实--中用笔画线代替导线,
把实验仪器连接成完整的实验电路.
()利用实验中得到的实验数据在坐标系中,描绘出了图实--所示的小电珠的伏安特性曲线.根据此图给出的信息,可以判断出图实--中正确的是(图中为小电珠功率).
例.有一个标有“”的灯泡,为了测定它在不同电压下的实际功率和额定电压下的功率,需测定灯泡两端的电压和通过灯泡的电流,现有如下器材:
.直流电源(内阻可不计)
.直流电流表~~(内阻Ω、Ω)
.直流电流表~(内阻约Ω)
.直流电压表~~(内阻约Ω、Ω)
.直流电压表~(内阻约Ω)
.滑动变阻器Ω、
()实验台上已放置开关、导线若干及灯泡,为了完成实验,需要从上述器材中再选用(用序号字母表示).
()在右面的虚线框内画出最合理的实验原理图.
()若测得灯丝电阻随灯泡两端电压变化关系的图线如图实--所示,由这条曲线可得出:
正常发光条件下,灯丝消耗的电功率是.
()如果灯丝电阻与(+)的大小成正比,其中为灯丝摄氏温度值,室温=℃,则正常发光时灯丝的温度是℃.
第四讲测定电源的电动势和内阻
.掌握伏安法测定电源的电动势和内阻的方法.
.掌握用图象法求电动势和内阻.
.实验依据:
闭合电路欧姆定律.
.实验电路:
如图实--所示.
.和的求解:
由=-
得:
解得:
.作图法数据处理,如图实--所示.
()图线与纵轴交点为.
()图线与横轴交点为短=.
()图线的斜率表示=.
三、实验器材
电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔.
()电流表用量程,电压表用量程,按图实--所示连接好电路.
()把滑动变阻器的滑片移动到使接入电路的阻值最大的一端.
()闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数并记录一组数据(,).用同样方法测量几组、值,填入表格中.
第组
()断开开关,拆除电路,整理好器材.
本实验中数据的处理方法,一是联立方程求解的公式法,二是描点画图法.
方法一:
取六组对应的、数据,数据满足的关系式=-、=-、=-……让第式和第式联立方程,第式和第式联立方程,第式和第式联立方程,这样解得三组、,取其平均值作为电池的电动势和内阻的大小.
方法二:
以路端电压为纵轴、干路电流为横轴建立-坐标系,在坐标平面内描出各组(,)值所对应的点,然后尽量多地通过这些点作一条直线,不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧,则直线与纵轴交点的纵坐标即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距),直线的斜率的大小即为电池的内阻,即=.
.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的干电池.
.实验中电流不宜过大,每次读完和的数据后应立即断开电源.
.测量数据不少于组,且变化范围要大些.
.在画图线时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧.个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑.
.若电压变化范围较小,作图线时,纵轴的刻度可不从零开始,此时要注意和的确定.
.由读数不准和电表线性不良引起误差.
.用图象法求和时,由于作图不准确造成的误差.
.测量过程中通电时间过长或电流过大,都会引起、变化.
.电压表和电流表的内阻影响而导致的误差.
典例分析
[例] 在用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻的实验中:
()备有如下器材:
.干电池节;
.滑动变阻器(~Ω);
.电压表(~);
.电流表(~);
.开关、导线若干.
其中滑动变阻器应选,电流表应选.(只填器材前的序号)
()为了最大限度地减小实验误差,请在上面的虚线框中画出该实验最合理的电路图.
()某同学记录的实验数据如下表所示,试根据这些数据在图实--中画出-图线,根据图线得到被测电池的电动势=,内电阻=Ω.
[例] 在测量电源的电动势和内阻的实验中,由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小,某同学设计了如图实--所示的实物电路.
()实验时,应先将电阻箱的电阻调到.(选填“最大值”、“最小值”或“任意值”)
()改变电阻箱的阻值,分别测出阻值=Ω的定值电阻两端的电压.下列两组的取值方案中,比较合理的方案是.(选填“”或“”)
方案编号
电阻箱的阻值Ω
()根据实验数据描点,绘出的-图象是一条直线.若直线的斜率为,在坐标轴上的截距为,则该电源的电动势=,内阻=.(用、和表示)
例.要测量一电源的电动势(小于)和内阻(约Ω),现有下列器材:
电压表(和两个量程)、电阻箱(~Ω)、定值电阻=Ω、开关和导线.某同学根据所给器材设计如图实--甲的实验电路.
()电路中定值电阻的作用是.
()请根据图甲电路,在图乙中用笔画线代替导线连接电路.
()该同学调节电阻箱阻值,读出对应的电压表读数,得到两组数据:
=Ω时=;
=Ω时=.由这两组数可求得电源的电动势为=,内阻为=Ω.
()为使最终测量结果更精确,在不改变实验方法、不更换实验器材的前提下,请你对该同学提一条建议.
第五讲练习使用多用电表
.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法.
.会使用多用电表测电压、电流及电阻.
.会用多用电表探索黑箱中的电学元件.
.表盘
多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程.外形如图实--所示:
上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;
下半部为选择开关,它的四周刻有各种