度上学期高二物理期末复习资料恒定电流含答案人教版原创Word文档格式.docx

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则由

。

而

（2）电流的分类：

①直流电：

电流方向不随时间变化而改变的电流叫直流电.

②交流电：

大小、方向随时间作周期变化的电流叫交流电.

2．电阻定律、半导体、超导体

电阻定律：

导体的电阻R跟它的　　　成正比，跟它的　　　　　成反比。

R＝　　　　。

（1）ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的　　　　　（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。

单位是Ωm。

（2）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　　　。

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　　　　　。

②半导体的电阻率随温度的升高而　　　。

利用这一特性可以制成　　　　　电阻。

半导体受到光照时电阻率大大　　　，利用这一特性可以制成　　　　电阻。

在纯净的半导体中掺入微量杂质，其电阻率也会明显　　　，导体性能大大　　　　。

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　　　现象。

能够发生超导现象的物体叫　　　　　　。

材料由正常状态转变为超导状态的温度叫　　　　　TC。

公式R＝

是电阻的定义式，而R=ρ

是电阻的决定式R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U＝0，它的电阻仍然照旧存在。

3．欧姆定律

（适用于　　　　　　和　　　　　，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。

【例1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：

（答案：

A）

【例2】下图所列的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（答案：

C）

A．B．C．D．

2串并联电路电功与电功率

一、串、并联与混联电路

1．应用欧姆定律须注意对应性。

选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端的电压。

该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路。

2．公式选取的灵活性。

（1）计算电流，除了用

外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：

I=I1+I2

（2）计算电压，除了用U=IR外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：

U=U1+U2

（3）计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：

P=P1+P2

对纯电阻，电功率的计算有多种方法：

P=UI=I2R=

以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。

既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。

【例1】已知如图，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2：

6。

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

【例2】已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？

A．B．C．D．

A、C两图中灯泡不能正常发光。

B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。

可以直接看出：

B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。

【例3】实验表明通过某种金属氧化物制成的均匀棒中电流I跟电压U之间遵循I=kU3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V3。

现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上。

求：

（1）当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？

（2）当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5？

画出示意图如右。

（1）由I=kU3和I=0.16A，可求得棒两端电压为2V，因此变阻器两端电压为4V，由欧姆定律得阻值为25Ω。

（2）由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为1V，由I=kU3得电流为0.02A，变阻器两端电压为5V，因此电阻为250Ω。

二、电功和电功率：

电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；

由焦耳定律，电热Q=I2Rt。

其微观解释是：

电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。

（1）对纯电阻而言，电功等于电热：

W=Q=UIt=I2Rt=

（2）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。

1．电功和电热的区别：

（1）纯电阻用电器：

电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等。

（2）非纯电阻用电器：

电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=

t是通用的，没有区别，同理P=UI=I2R=

也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其它形式的能；

另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt，这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其它+Q，电功就只能用W=UIt计算，电热就只能用Q=I2Rt计算。

2．关于用电器的额定值问题

额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。

如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。

【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。

求这时电动机的内阻和机械功率是多大？

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

【例4】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.

解析：

电动机的输入功率P＝UI，电动机的输出功率P1=mgv，电动机发热功率P2=I2r

而P2=P-P1，即I2r=UI－mgv

代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4Ω

3闭合电路欧姆定律

一、闭合电路欧姆定律

1．主要物理量。

研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。

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）。

2．电源的功率和效率。

⑴功率：

①电源的功率（电源的总功率）PE=EI②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）

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

【例】已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω。

①电源的最大输出功率；

②R1上消耗的最大功率；

③R2上消耗的最大功率。

①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；

②R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；

③把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为1.5W。

3.变化电路的讨论。

闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。

讨论依据是：

闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。

以右图电路为例：

设R1增大，总电阻一定增大；

由

，I一定减小；

由U=E-Ir，U一定增大；

因此U4、I4一定增大；

由I3=I-I4，I3、U3一定减小；

由U2=U-U3，U2、I2一定增大；

由I1=I3-I2，I1一定减小。

总结规律如下：

①总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；

②变化电阻本身和总电路变化规律相同；

③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；

④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。

例、如图，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

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。

【例】如图所示，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

B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮

C．ΔU1<

ΔU2

D．ΔU1>

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。

与电阻蝉联串联的灯泡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BD。

4.闭合电路的U-I图象。

右图中a为电源的U-I图象；

b为外电阻的U-I图象；

两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；

该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；

a的斜率的绝对值表示内阻大小；

b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；

当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。

【例】如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω。

现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W。

5．黑盒问题。

如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。

【例】如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6Ω的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。

测得Rab=6Ω，Rac=Rad=10Ω。

Rbc=Rbd=Rcd=4Ω，试画出黑盒内的电路。

由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。

用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W。

二、电路故障问题的分类解析

1．常见的故障现象

断路：

是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）。

短路:

是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）

2．检查电路故障的常用方法

电压表检查法：

当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。

在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。

电流表检查法：

当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。

在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。

欧姆表检查法：

当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。

在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。

试电笔检查法：

对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。

在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。

【例】

（97年高考试题）在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是（）

A．直流10V挡；

B．直流0.5A挡；

C．直流2.5V挡；

D．欧姆挡。

根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。

先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明R1与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6V。

基于这一点，C不能选，否则会烧毁万用表；

如果指针不偏转，说明R1与电源连接的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，否则说明R2与电源间导线是断的，A项正确。

再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针偏转有示数则说明R1与电源连接的导线是断的，此时指示数I=E/（R1+R2）=0.4A,没有超过量程；

如果指针不偏转，说明R1与电源间连接的导线是好的，而R1与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点，如果指针偏转，说明R1与R2之间导线是断的，此时示数I=E/R2=1.2A,超过电流表量程，故B不能选。

（2000年全国高考试题）如图所示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、b与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。

现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为

220V。

由此可知（）

A．ab间电路通，cd间电路不通

B．ab间电路不通，bc间电路通

C．ab间电路通，bc间电路不通

D．bc间电路不通，cd间电路通

由于用交流电压表测得b、d两点间为220V，这说明ab间电路是通的，bc间电路不通或cd间电路不通；

由于用交流电压表测得a、c两点间为220V，这说明cd间电路是通的，ab间电路不通或bc间电路不通；

综合分析可知bc间电路不通，ab间电路通和cd间电路通，即选项C、D正确。

【例12】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路,已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？

当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些。

4　电学实验总复习

一、实验仪器的读数

高考要求会正确使用的电学仪器有：

电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。

除了滑动变阻器以外，其它仪器都要求会正确读出数据。

读数的基本原则是：

凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）；

凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。

电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的，指针必须指向某一个确定的数值，不能在两个数值之间，因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的，不再向下估读。

例1.右图是电压表的刻度盘。

若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？

若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？

0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确）。

0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。

例2.右图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。

电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。

将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。

注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。

若指针位置如图所示，则阻值为84580.2Ω。

二、电表的改装

1、电压表和电流表

（1）电流表原理和主要参数

电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I成正比，即θ＝kI，故表的刻度是均匀的。

电流表的主要参数有，表头内阻Rg：

即电流表线圈的电阻；

满偏电流Ig：

即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；

满偏电压U：

即指针满偏时，加在表头两端的电压，故Ug＝IgRg

（2）电流表改装成电压表：

串联一个分压电阻R，若量程为U需串联的电阻值　　　　　　　，故量程越高，串联的阻值越　　　　。

（3）电流表改装成电流表：

并联一个分流电阻R，若量程为I，需并联的电阻值　　　　　　　，故量程越高，并联的阻值越　　　　。

【例9】如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。

安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则

安培表A1的读数安培表A2的读数；

安培表A1的偏转角安培表A2的偏转角；

伏特表V1的读数伏特表V2的读数；

伏特表V1的偏转角伏特表V2的偏转角；

（填“大于”，“小于”或“等于”）

三、电阻的测量

电阻的测量有多种方法，主要有伏安法、欧姆表法，除此以外，还有半偏法测电阻、等效法测电阻等等.

下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择

1．伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示）

2．实验电路（电流表内外接法）的选择

（1）若，一般选电流表内接法。

该电路测量电阻时实际测量的是　　　表和待测电阻　　联的总阻值，因此测量值比真实值　　　。

（2）若　　　　　，一般选电流表外接法。

【例10】某电流表的内阻在0.1Ω～0.2Ω之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：

A．待测电流表A1（量程0.6A）；

B．电压表V1（量程3V，内阻约2kΩ）

C．电压表V2（量程15V，内阻约10kΩ）；

D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω）

E．定值电阻R2（阻值5Ω）

F．电源E（电动势4V）

G．电键S及导线若干

（1）电压表应选用_____________；

（2）在右力方框中画出实验电路图；

（3）如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：

RA=______________。

本题利用电压表指电压，电流表指电流的功能，根据欧姆定律R=

计算电流表的内阻。

由于电源电动势为4V，在量程为15V的电压表中有

的刻度没有利用，测量误差较大，因而不能选；

量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势，但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V1。

由于电流表的内阻在0.1Ω～0.2Ω之间，量程为0.6A，电流表上允许通过的最大电压为0.12V，因而伏特表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联再接到伏特表上，才满足要求。

滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式节能些，因而滑动变阻器采用限流的连接方式。

故本题电压表选用V1；

设计电路图如图1所示；

电流表A1内阻的表达式为：

RA=

－R2。

四、滑动变阻器的使用

1．滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点

2．滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法

滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活择取.

（1）下列三种情况必须选用分压式接法

①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节