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