高中物理电磁部分教案 32页

天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）第一讲电流概念、电阻定律、欧姆定律一．基础知识1.电流：电荷的定向运动形成电流，电流的方向规定为电荷的移动方向，而与负电荷的定向运动的方向相反。电流的形成条件是导体两端。电流强度的定义式：I=，其数值包含的物理含义为。国际单位为2.电阻定律：电阻定律的内容：导体的电阻R跟它的成正比，跟它的成反比。数学表达式为（1）ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的，单位是Ω�m。（2）材料的电阻率ρ与温度有关系：①金属的电阻率随温度的升高而增大，应用：如电阻温度计。合金锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，应用：。②半导体的电阻率随温度的升高而减小，如热敏电阻。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。能够发生超导现象的物体叫。3.欧姆定律（1）内容：（2）数学表达式（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。二．典型例题例1．在10s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2C，向左迁移的负离子所带的电量为3C．求电解槽中电流强度的大小。q+q2+3解：电解槽中电流强度的大小应为I＝12=A＝0.5At10例2．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：IIIIA.B.C.D.分析：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。例3．如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则（ACD）A．通过两段导体的电流相等1\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）B．两段导体内的自由电子定向移动的平均速率相同C．细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2D．细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度分析：电流强度与导体横截面积S、单位体积内自由电荷的数量n、自由电荷定向移动的v以及自由电荷的电量q有关，其表达式为I=nqvS。故ACD对。三．练习1.关于电阻率，下列说法中不正确的是A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻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A.B.C.D.PPPPooo3.如图1—28—3所示，U2a、b、c、d是滑动变阻器的U24个接线柱，现把此变阻器串联接U2U2入电路中并要求滑片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小o，则接入电路的接线柱可能是A.a和bB.a和cC.b和cD.b和d4.一个标有“220V、60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压（U）和电流（I）的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是5.一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由1电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，再给它两端加上2电压U，则2\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）IIA.通过导线的电流为B.通过导线的电流为46vvC.自由电子定向移动的平均速率为D.自由电子定向移动的平均速率为466.在电解槽中，1min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.125×1021和7.5×1020，则通过电解槽的电流为_______.27.若加在导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小0.2A，如果所加电压变3为原来的2倍，则导体中的电流将变为_______.8.如图所示，电源可提供U=6V的恒定电压，R0为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于Rx两端，其示数为2A，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3V，则Rx的阻值为_______Ω.9.将阻值为16Ω的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q为固定点，P为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图1—28—8所示，要使Q、P间的电阻先后为4Ω和3Ω，则对应的θ角应分别是______________.10.甲、乙两地相距6km，两地间架设两条电阻都是6Ω的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6V，电流表的读数为1.2A，则发生短路处距甲地多远？11.某用电器离电源Lm，线路上电流为IA，若要求线路上电压不超过UV，输电线电阻率为ρΩ·m，则该输电线的横截面积需满足什么条件?12.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表○V（金属丝和导线电阻不计）.图中虚线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向θ，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.3\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与θ角的关系及加速度a与电压表读数U′的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度是多少?第一讲参考答案12345678ACCDACDBC5A1.2A3π39.π;或π.圆形滑动变阻器Q、P之间的电阻为两段圆弧的电阻R1、R2并联所得的22总电阻，找出总电阻与θ关系即可求解.2ρLI10.2.5km11.S≥UF合mgtanθ12.（1）小球受力如图所示，由牛顿定律得：a===gtanmmθ.设细金属丝与竖直方向夹角为θ时，其与电阻丝交点为D，CD间的U′RCDCDCD电压为U′，则===，故得a=gtanθ=g·URABABlCDlU′=g.（2）因CD间的电压最大值为U/2，即Umax′=U/2，所hhUl以amax=g.2h第二讲串并联电路一．基础知识1．串并联电路（1）串联电路的性质和特点：①电流强度处处相等I＝I1＝I2＝…＝In②总电压等于各部分电压之和U＝③总电阻等于各部分电阻之和R＝④对电路，电压分配与各部分电阻成正比。关系式⑤对电路，功率分配与各部分电阻成正比。关系式（2）并联电路的性质和特点：①各支路两端电压均相等U=②总电流等于各支路通过的电流强度之和I＝③对纯电阻电路，总电阻和各支路电阻满足R=④对电路，电流分配与各部分电阻成反比。关系式⑤对电路，功率分配与各部分电阻成反比。关系式4\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）2．分压器①原理：利用串联电路的原理②关系：若滑动变阻器的总电阻为R0，两固定端输入的电压为U0，滑片R0P和固定端Q间的电阻为R，则空载时PQ间输出的电压U=U0P③若将滑片P向上移动，则输出的电压U将；输出电压U的变化RU范围是。若在PQ间接上一个负载电阻，则输出的电压相比于Q空载时；负载电阻越大，输出的电阻越。3．电表的改装（1）电流表改装成电压表方法：串联一个电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即U=nUg，则根据分压原UR理，需串联的电阻值R=R=(n−1)R，故量程扩大的ggUg倍数越高，串联的电阻值。（2）电流表改装成电流表方法：并联一个电阻R，如图所示，若量程扩大n倍，即I=nIg，则根据并联电路IRgg的分流原理，需要并联的电阻值R=R=，故量程gIn−1R扩大的倍数越高，并联的电阻值。二．典型例题例1．实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流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？解：画出示意图如右。U1U2（1）由I=kU3和I=0.16A，可求得棒两端电压为2V，因此变6V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。例2．有一个灵敏电流计G，内阻R=10Ω，满偏电流I=3mA．把它改装成量程为3Vgg的电压表，要串联一个多大的电阻R？解：电压表V由表头G和分压电阻R组成，如图所示，虚线框中部分就是电压表的结5\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）构．量程为3V的意思就是当电压表两端加上U=3V的电压时，表头两端的电压达到满偏电压U，通过表头的电流达到满偏电流I，表头的指针此时指向最大刻度处，而最大刻度处gg则直接标上3V．表头G的满偏电压U=IR=0.03V，分压电阻R分担的电压应该为U=U－gggAU=3V—0.03V=2.97V．g根据欧姆定律可以求出分压电阻：UUUURRRRR====R=990ΩgIRIgUgUgRg电压表V的内阻RV等于Rg和串联的分压电阻R的总和，即RV=Rg+R=1000Ω．例3．有一个灵敏电流计G，内阻R=25Ω，满偏电流I=3mA．把它改装成量程为0.6Agg的电流表，要并联一个多大的电阻R？解：电流表A由表头G和分流电阻R组成，如图所示，虚线框中部分就是电流表的结构．量程为0.6A的意思就是当通过电流表的电流I=0.6A时，通过表头的达到满偏电流I，表g头两端的电压达到满偏电压U，表头的指针此时指向最大刻度处，而最大刻度处则直接标g上0.6A．通过分流电阻R的电流应该为：I=I-I=0.6A—0.003A=0.597A．Ag根据欧姆定律可以求出分流电阻：URUgIgRgIgR====R=0.126Ω．gIIIIRRRR电流表A的内阻R等于R和并联的分流电阻R的等效电阻，即：AgR×RgR==0.125Ω．AR+Rg6\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）三．练习一、选择题1．电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1=10Ω、R3=5Ω，R1两端的电压为6V，R2两端的电压为12V，则（）A．电路中的电流为0．6AB．电阻R2的阻值为20ΩC．三只电阻两端的总电压为21VD．电阻R3消耗的电功率为3．6W2．如图1所示，电源和电压表都是好的，当滑片由a滑到b的过程中，电压表的示数都为U，下列判断正确的是（）A．a处接线断开B．触头P开路C．a、b间电阻丝开路D．b处接线开路3．如图3电路所示，当ab两端接入100V电压时，cd两端为20V；当cd两端接入100V电压时，ab两端电压为50V，则R1∶R2∶R3之比是（）A．4∶2∶1B．2∶1∶1C．3∶2∶1D．以上都不对4．下列说法中正确的是（）A．电阻A与阻值无穷大的电阻B并联，电阻不变B．电阻A与导线B（不计电阻）并联，总电阻为零C．并联电路中任一支路的电阻都大于总电阻D．并联电路某一支路开路，总电阻为无穷大5．实验室中常用滑动变阻器来调节电流的大小，有时用一个不方便，须用两个阻值不同的滑动变阻器，一个作粗调（被调节的电流变化大），一个作微调（被调节的电流变化小）。使用时联接方式可以是串联，也可以是并联，如图5所示，则（）A．串联时，阻值大的变阻器作粗调B．串联时，阻值大的变阻器作微调C．并联时，阻值大的变阻器作微调D．并联时，阻值大的变阻器作粗调6．如图6所示，L1，L2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都能正常发光，设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P向右移动过程中L1和L2两灯的亮度变化情况是（）A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．L1变亮，L2变暗D．L1变暗，L2亮度不变7．如图7所示，R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝10Ω，A、B两端接在电压恒定的电源上，则（）7\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）A．S断开时，R1与R2的功率之比为1∶5B．S闭合时通过R1与R2的电流之比为2∶1C．S断开与闭合两情况下，电阻R1两端的电压之比为2∶1D．S断开与闭合两情况下，电阻R2的功率之比为7∶128．在图8所示的电路中。U=12V，若电压表的示数也是12V，这说明可能（）A．灯泡L开路B．电阻R1、R2中有开路发生C．电阻R1、R2中有短路发生D．灯泡L和电阻R1都发生了开路9．如图9所示，是将滑动变阻器作分压器用的电路，A、B为分压器的输出端，R是负载电阻，电源电压为U保持恒定，滑动片P位于变阻器的中央，下列判断正确的是（）A．空载（不接R）时，输出电压为U/2B．接上负载R时，输出电压＜U/2C．负载电阻R的阻值越大，输出电压越低D．接上负载R后，要使输出电压为U/2，滑动片P须向上移动至某一位置。二、填空题10．在如图11所示的电路中，已知R2=R4，A、C间电压UAC＝15V，B、D间电压UBD＝7V，则A、E间UAE=______。11．若将标称值分别为“100W、100Ω”和“2W、200Ω”的电阻串联后作为一个用电器使用，其总额定功率为______W，在电路中两电阻两端的电压之比为______，两电阻的实际功率之比为_____。12．A灯的额定电流是B灯额定电流的3倍，而额定功率相等。串联接在电路上后，A灯的实际功率是B灯实际功率的______倍。13．三只灯泡并联接在200V的电源上，总电流为2A，第三只灯泡的功率为100W，且R2＝2R1，则第一只、第二只灯泡的功率分别为______W、______W。14．如图12所示的电路中，A、B端接在恒压电源上，S断开时电流表的示数2A，S闭合时电流表的示数为3A，则电阻R1与R2的阻值之比R1∶R2＝______，S断开与闭合两种情况下R1的功率之比P1∶P1′______。15．图13中三个电阻的阻值相等，R1的额定功率为10W，R2的额定功率为5W，R3的额定功率为20W，则该电路允许的最大功率为______W8\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）16．一根粗细均匀的金属圆环上有A、B、C三点，已知A、C点接入电路时，金属环消耗电功率为108W。现将A、C两点接入电路，若保持总电流不变，则金属环所消耗功率为______W，若保持总电压不变，则金属环所消耗功率为______W。三、计算题17．在图15所示的电路中，电源电压U恒定不变，当S闭合时R1消耗的电功率为9W，当S断开时R1消耗的电功率为4W，求：（1）电阻R1与R2的比值是多大？（2）S断开时，电阻R2消耗的电功率是多少？（3）S闭合与断开时，流过电阻R1的电流之比是多少？18．电流表的内阻为60Ω满偏电流Ig=20mA。（1）如果把它改装成量程是6V的电压表，应串联多大的分压电阻？（2）如果把它改装成量程是3A的电流表，应并联多大的分流电阻？第二讲答案一、选择题123456789ABCDAABCACBABBABD二、填空题10．22V11．3，1∶2，1∶212．1/913．200，10014．1∶2，1∶115．3016．96，121.5三、计算题17．2∶1，2W，3∶218．（1）240Ω，（2）0.4Ω第三讲电功和电热一．基础知识1．概念电功：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，叫电功。通常也说成是电流对电路所做的功。表达式为，国际单位为。电流对某段电路所做的电功，等于电路所消耗的电热：电流通过导体时所产生的热量，称为电热。表达式为，国际单位为。某段电路所产生的电热，等于该电路将电能转化为的值。焦耳定律：电流通过电路所产生的热量，与的平方成；与成正比；9\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）与成正比。电功率：表征电流做功的，其定义式为，国际单位为。2．电功和电热的关系纯电阻电路与非纯电阻电路的区别：纯电阻电路（如电热器）：（1）满足欧姆定律U=IR（2）将电能转化为内能非纯电阻电路（如电动机）：（1）不满足欧姆定律U>IR（2）将电能转化为内能对纯电阻电路，消耗了多少电能，就一定会产生多少电热，因此电功电热。电功、电热关系式W=Q===电功率、热功率关系式P=PQ===对非纯电阻电路，消耗了多少电能，只有一部分转化为电热，因此电功电热。电功W=，电热Q=电功率P=，热功率PQ=二．典型例题例1．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.L1L2L1L2L1L2L1RRRRL2解：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2．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？U1解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，R==5Ω，这个电阻可认为I1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2=IR=5W，所以机械功率P=31W2例3．如图所示，直流电动机与可变电阻R并联，路端电压U恒定，调节R使两个支路中11的电流强度相等，则可知（CD）A．两个支路中的电阻相等B．两支路两端的电流相等C．两支路两端的电压相等D．两支路消耗的电功率相等10\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）分析：电动机属非纯电阻电路，不满足欧姆定律，故两支路电阻不相等。由于并联电路电压相等，由P=UI可知，两支路消耗的电功率相等。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：电动机输出的机械功率P机=mgv=450w电动机消耗的电功率P=UI=550w则电动机发热功率PQ=P-P机=100w由P2Q=Ir可求得电动机的线圈电阻r=4Ω三．练习一．选择题1.一台电动机的输出功率是10kW，这表明该电动机工作时().(A)每秒消耗10kw电能(B)每秒对外做10kw功(C)每秒消耗10kJ电能(D)每秒对外做10kJ功2.电动机的电枢阻值为R，电动机正常工作时，两端的电压为U，通过的电流为I，工作时间为t，下列说法中正确的是().(A)电动机消耗的电能为UIt(B)电动机消耗的电能为I2Rt(C)电动机线圈产生的热量为I2Rt(D)电动机线圈产生的热量为U2t/R3.某品牌电动自行车的铭牌如下:车型:20寸(车轮直径:508mm)电池规格:36V，12Ah(蓄电池)整车质量:40kg额定转速:210r／min外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm充电时间:2～8h电机:后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压／电流:36V／5A根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为().(A)15km／h(B)18km／h(C)20km／h(D)25km／h4.如图所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2=10Ω.当电键S断开时，电流表的示数是0.5A，当电键S闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率应是().(A)I=1.5A(B)I＜1.5A(C)P=15W(D)P＜15W5.如图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是:A灯“10V，10W"，B灯"60V，60W”，c灯"40V，40W"，D灯"30V，30W".在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光.比较各灯消耗功率的大小，正确的是().(A)PB＞PD＞PA＞PC(B)PB＞PA＞PD＞PC(C)PB＞PD＞PC＞PA(D)PA＞PC＞PD＞PB6.家用电热灭蚊器中电热部分的主要元件是PTC，PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的用电器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，因此，PTC元件具有发热、控温双重功能.对此，下列11\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）判断中正确的组合是().(A)通电后，其电功率先增大后减小(B)通电后，其电功率先减小后增大(C)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1或T2不变(D)当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在T1～T2的某一值不变7.两只额定电压均为110V的灯泡A和B，额定功率分别为100W和40w，为了使它们接到220V电源上能止常发光，同时电路消耗的电功率义最小，如图所示电路中最合理的是图()8.把R1=8Ω、R2=2Ω两个电阻中联到电路中，要使两个电阻消耗的电功率相同，下列方法中可行的是()(A)给R1并联一个阻值为8/3Ω的电阻(B)给R1并联一个阻值为8Ω的电阻(C)给R2串联一个6Ω的电阻(D)给R2并联一个6Ω的电阻9.如图所示，A、B两端的电压U一定，电阻R先接在A、B两端，消耗功率为9W.再将电阻R接在较远的C、D两端，消耗功率为4W.在后一种情况下，输电导线AC、BD共消耗功率为().(A)2W(B)3W(C)4W(D)5W10.如图所示，电路中每个电阻的阻值都相同，额定功率也相同.当电压U升高时，先烧坏的电阻应是().(A)R1和R2(B)R3(C)R4(D)R511.用两个不同的电热丝烧开水，不计热量损失，单独用第一个烧，用时他t1，单独用第二个烧同样的水，用时t2.如果把两电热丝串联使用一同烧同样的水，接在相同电压下烧同样的水所用时间为().t+ttt1212(A)t1＋t2(B)t−t(C)(D)122t+t1212.有一电热器，额定电压为220V，额定功率为1000W.现要把它改装一下，用在电压为110V的电路中，若要使它消耗的功率仍为1000W.下面做法中正确的是().(A)将电热器中的电热丝截去一半(B)将电热器中的电热丝截去3/4，只留下1/4(C)在电热器中再并联一根与原来相同的电热丝(D)将电热器小的电热丝等分成两段，再并联起来二．填空题13.三个标有"100Ω，4W”、“12.5Ω，8W”、“90Ω，10W"字样的电阻，当它们串联时允许加的最大总电压是________V，并联时允许通过的最大总电流是________A.14.某同学在家中测算电冰箱的月耗电量，他将家中其他用电器断开，只使用电冰箱，观察电能表转动情况.测得冰箱致冷时，转盘每12s转一转；冰箱保温时，转盘每120s转一转.12\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）电能表上标明“2000r／(kW·h)”.该同学还测得冰箱每小时致冷10min，保温50min.每月按30d(天)汁.则该冰箱月耗电为________________________(kW·h)(度).三．计算题15.一个灯泡L，标有"6V，12W"字样，一台直流电动机D，其线圈电阻为2Ω，把L与D并联，当电动机正常丁作时，灯泡也正常发光.把L与D串联，当电动机正常工作时，灯泡的实际功率是额定功率的3/4.求这台电动机正常工作时转化为机械能的功率(假定灯泡电阻保持不变).16.把灯L1，接到一个电压恒定的电源上，L1的电功率是100W.如果把它与另一个灯L2.串联起来再接到电源上，L2的电功率是9W.问此时灯L1的功率是多少(假定灯泡的电阻恒定不变)?17.如图所示，a、b两端接到电压恒定的电源上，如果c、d两端接一电压表，示数为60V；如接一电流表，示数为3A；如果在c、d间接一电阻R3，则三个电阻消耗的功率相等.求R1、R2、R3的阻值及a、b间的电压(电表为理想表).18．有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率。（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）答案：123456789101112DACCBDBADCBADABD13.40.5，9.914.2715.4.38W16.1W或81W17.R1=25Ω，R2=100Ω，R3=100Ω，75V18.(1)1.5W(2)8W第四讲闭合电路欧姆定律一．基础知识一、电动势1．电源定义：把能转化为能的装置。电源的作用：保持两极间有一定，供给电路。2．电动势的含义：描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源时两极间电压。用符号E表示。单位为（1）电动势由电源自身决定，与外电路关13\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）（2）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和，关系式为E=二、闭合电路欧姆定律1．闭合电路欧姆定律：电路中的电流和电源成正比，跟电路中的成反比。表达式为：I=闭合电路欧姆定律表达式还有：E=U+U′、E=IR+Ir及U=E-Ir2．讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律如图所示电路。闭合电键，改变滑线变阻器阻值，使R逐渐减小，对应伏特表读数U逐渐，U的理论变化范围为。原因：电源存在，随着R变小，电流，电源内阻消耗的电压U′，外电路电电压U。Ur=0ER↑→I↓，U↑、U′↓U内=I1r当R→∞时，I=、U=、U′=（断路时）R↓→I↑，U↓、U′↑U=I1REI当R=0时，I=（短路电流强度）U=、U′=OrI13．在闭合电路中的能量转化关系电源总功率（电路消耗总功率）：P总=外电路消耗功率（电源输出功率）：P出=内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻变化关系：EEE2P出=UI=·R·=()·RR+rR+rR+rP出讨论该函数极值可知，当R=时，输出功率有极大值：PmP出=，电源输出功率与外阻关系图象如图所示，R＜r时，随R增大输出功率，R=r输出功率，R＞r时，随R增大，输出功率。orR二．典型例题例1．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.0.25A1R1C.0.22AD.0.19A2R2解：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SA0.19A．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2．在图示的电路中，若R1=4Ω，R3=6Ω，电池内阻r=0.6Ω，则电源产生总功率为40W，而输出功率为37.6W，求电源电动势和电阻R2解：根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=40－37.6=2.4W电路电流强度I=2A电源产生总功率：εI=40ε=20V外电路总电阻：14\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）R=根据闭合电路欧姆定律ε=IR+Ir=2×（2.4+R2）+2×0.6=20，解得R2=7Ω例3．如图所示电路，电源的内阻r=0.4Ω，电阻R1=R2=R3=4Ω，开关S合上时，电流表A的示数为1.5A，电压表V的示数为2V，求开关S断开后电压表V的示数。（电压表和电流表内阻的影响不计）解答：闭合时：U3＝I3R3＝1×4=4（V）U4=U3-U2=4-2=2（V）I4=I1＋I2=1（A）E=U3＋（I3＋I4）r=4＋（1＋1）×0.4=4.8（V）S断开时：例4．电源由6个电动势E0=1.5V，内电阻r0=0.1Ω的电池串联而成，R1=4.4Ω，R2=6Ω，R2的额定功率为3.84W，变阻器R3开始放在阻值12Ω处，求：（1）通过电阻R2的电流和此时电源的输出功率；（2）若要使R2消耗的实际功率不超过它的额定功率，R3的阻值应取什么范围？解答：（1）E=6×1.5=9（V）r=6×0.1=0.6（Ω）222P出=IE-Ir=IR=1×8.4=8.4（W）（2）设R2消耗为额定功率时，R3实用阻值为x15\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）故R3应小于等于120Ω。三．练习1．如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的I—U图象，则下述说法正确的是（）A．电动势E1=E2，发生短路时的电流强度I1＞I2B．电动势E1=E2，内阻r1＞r2C．电动势E1=E2，内阻r1＜r2D．当两个电源工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大2．关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（）A．电流总是由高电势流向低电势B．电源短路时，电路电流为无穷大，路端电压为零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3．如图，A、B两灯电阻相同，当滑动变阻器的滑动端P向下滑动时（）A、通过电源的电流减小B、电阻R中的电流减小BC、电灯A将变暗一些PAD、电灯B将变暗一些R4．如图电路中，电阻R1=10Ω，R2=8Ω，电源内阻r≠0．当S接R1时，电压表示数为2V，当S接R2时，电压表示数可能为()A．2.2VB．1.9VC．1.6VＶD．1.3V5、如图所示，直线A和B分别为电源a、b的路端电压和电流的关系图像，设两个电源的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻R0分别接到a、b两电源上，通过R0的电流分别为Ia、Ib，则（）A、ra=rb,Ia=IbB、ra＞rb,Ia＞IbAC、ra＞rb,Ia=IbBD、ra＞rb,Ia＜Ib016\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）6.如图所示，电池组的电动势为ε，内电阻为r，R0为定值电阻，R为变阻器，已知R0＞r.为使R0上消耗的电功率最大，应将变阻器阻值调整到().(A)R0(B)R0＋r(C)R0－r(D)07.如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P随总电流I变化的图线，抛物线OBC为同一电源内部消耗的功率Pr随总电流I变化的图线，则当通过电源的电流为1A时，该电源的输出功率为()(A)1W(B)3W(C)2W(D)2.5W8、如图所示的电路中，电源电动势为12V，内电阻为1Ω，R1=1R1Ω，R2=6Ω，电动机线圈电阻为0.5Ω，若开关闭合后通过电源的εrR2电流为3A，则R1上消耗的电功率为________W，电动机消耗电功率为_________W9．如图所示，E=10V，R1=4W，R2=6W，C=30μF，电池内阻可忽略。（1）闭合开关K，求稳定后通过R1的电流；（2）然后将开关K断开，求这以后流过R1的总电量。10．如图所示的电路中，R1=3.5Ω,R2=6Ω,R3=3Ω，电压表为理想电表，当开关S断开时，电压表示数为5.7V；当开关S闭合时，电压表示数为3.5V，求电源的电动势和内电阻R1R2R311．如图所示电路中，电源电动势ε=18V，内阻r=1Ω，外电路中电阻R2=5Ω，R3=6Ω，平行板间距d=2cm，当滑动变阻器的滑动头P位于中点时，电流表的示数为2A，平行板间静止悬浮着一个电量q=8×10-7C带负电的微粒．试求（1）滑动变组器R1的总阻值；（2）微粒的质量；（3）上、下调节滑动头P时微粒的最大加速度．17\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）12．如图所示，电阻R3＝4Ω，电表为理想表．开始时R1、R2、R3中都有电流通过，电压表示数为2V，电流表示数为0.75A．后来三个电阻中有一个发生断路，使电压表示数变为3.2V，电流表示数变为0.8A．（1）哪个电阻断路？（2）求电阻R1、R2的阻值各为多少？（3）电源电动势和内阻各为多少？13．如图10—2—20所示，变阻器R2的最大电阻是10Ω，R3＝5Ω，电源的内电阻r＝1Ω，当电键S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16W，电源的输出功率为12W．此时电灯R1正常发光，求：（1）电灯阻值R1是多少?（设R1阻值恒不变）（2）当电键S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变多少?14．如所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，R1、R2、R3、R4的电阻均为3Ω，（1）若在a、图10—2—20b两点间接上理想的电压表，其示数多大？（2）若在a、b两点间接上理想的电流表，其示数又是多大？15.如图所示电路中，电阻R1=8Ω.当电键S断开时，电压表○V1的示数为5.7V，电流表的示数为0.75A，电源总功率是9W；当电键S闭合时，电压表○V2的示数为4V.若电键断开和闭合时电源内部损耗的电功率之比是9:16，求电源的电动势和电阻R2、R3.16.如图所示为一由双刀双掷电键S、两节干电池(每节干电池的电动势ε=1.5V，内阻r=1Ω)和一个小灯泡(额定电压为2.5V，额定电流为0.15A)组成的电路，那么:18\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）(1)当触刀掷向a、b时(a和e、d接通，b和f、c接通)，两个电池是怎样连接的?小灯泡消耗的功率是多少?(2)当触刀掷向c、d时，两个电池是怎样连接的?小灯泡消耗的功率是多少?17.某电炉在额定电压下的电功率为P0=400W，电源在不接负载时的路端电压与电炉的额定电压相同.当把电炉接到该电源时，电炉实际消耗的功率为P1=324W.若将两个这样的电炉并联接入该电源，那么两个电炉实际消耗的总功率P2为多少?18．直流发电机ε=250V，r=3Ω，两条输电线电阻R1=R2=1Ω，并联的电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其它电阻不计，并且不计电热器电阻随温度的变化，求：（1）接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？（2）接通几只电热器时，发电机的输出功率最大？（3）接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？（4）接通几只电热器时，电阻R1和R2上消耗的功率最大？（5）接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中的电流最大？第四讲答案：1234567ACDDCDBBDC－48．9、69．（1）1.0A（2）Q=1.2×10C10．6V、0.5Ω11．(1)12Ω；(2)4×10-5kg；(3)上移时，1m/s2；下移时，5m/s212．（1）R1；（2）8Ω；4Ω；（3）4V；1Ω13．（1）2.5Ω；（2）1.5Ω14．（1）4V；（2）1.71A15．ε=12V，R2=8Ω，R3=3.6Ω16．(1)并联，0.13W(2)串联，0.43W17．535.3W18．（1）2只（2）40只（3）8只（4）50只（5）1只第五讲实验：测量电源的电动势和内电阻一．基础知识测量电源电动势和内电阻的常用方法：（1）方法一：用一个电流表和一个电阻箱。R主要步骤及原理：如图，合上电键K后，调节电阻箱的阻值，获得一组实验数据R1、I1；改变电阻箱的阻值，再获得一组实验K数据R2、I2。根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)，带入两组数据可A得方程组：19\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）可解得：E=r=（1）方法二：用一个电压表和一个电阻箱。R主要步骤及原理：如图，合上电键K后，调节电阻箱阻值，获得一组实验数据R1、U1；改变电阻箱的阻值，再获得一组实验数据VUKR2、U2。根据闭合电路欧姆定律E=(R+r)，带入两组数据可R得方程组：可解得：E=r=（3）方法三：用一个电压表和一个电流表。R主要步骤及原理：如图，合上电键K后，调节滑动变阻器滑片A位置，获得一组实验数据I1、U1；改变电阻箱的阻值，再获得一组VA实验数据I2、U2。根据闭合电路欧姆定律U=E−Ir，带入两组K数据可得方程组：可解得：E=r=以上处理数据的方法，由于仅使用两组原始数据，实U/V验误差必然较大，为了尽量减小实验的偶然误差，应该尽量U断使用更多的原始数据，所以，处理数据的方法用图象法。主要步骤及原理：如图，合上电键K后，多次调节滑动变阻器滑片位置，获得多组组实验数据（I1、U1）、（I2、U2）、O（I3、U3）……（In、Un）。II/A短以I为横坐标，以U为纵坐标，建立直角坐标系，通过描点法找出实验数据对应的坐标点。并将坐标点拟合为一条直线。根据闭合电路欧姆定律20\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）U=E−Ir，U-I的函数关系图象为一条倾斜直线，如图。直线与纵轴的交点表示状态，直线与横轴的交点表示状态。直线的倾斜程度反映的大小。E=r=二．典型例题1.5例1．在《测定干电池的电动势和电阻》的实验中，测得干电池的路端电压与相应的输出电流的多组数据，描得图象如图所示，1.4则干电池的电动势为____V，内电阻为____Ω测量电路中，电流表为什么要采用内接法？1.3答案：1.5，0.25。实验中所使用的电池的内阻一般较小，如果采用电流表外接法，则测出的路端电压的误差将较大，使测得的电源内阻包含了电流表的内阻，带来很大的误差。因此本实验中应该采用电流表的内接法。例2．用如图所示电路（Ｒ１、Ｒ２为标准定值电阻）测量电源的电动势Ｅ和内电阻ｒ时，如果偶然误差可忽略不计，则下列说法中正确的是____________．（填字母序号）Ａ．电动势的测量值等于真实值Ｂ．内电阻的测量值大于真实值Ｃ．测量误差产生的原因是电流表具有内阻Ｄ．测量误差产生的原因是测量次数太少，不能用图象法求Ｅ和ｒ若将上图中的电流表去掉，改用量程适中的电压表来测定电源的电动势Ｅ和内电阻ｒ.（1）需要读取的数据是____________；（2）其计算公式是____________；（3）在如图所示的虚线框内画出实验电路图．答案：ＡＢＣ、（1）两次电压表的读数Ｕ１和Ｕ２（2）Ｅ＝Ｕ１Ｕ２（Ｒ１－Ｒ２）／（Ｕ２Ｒ１－Ｕ１Ｒ２），ｒ＝（（Ｕ２－Ｕ１）／（Ｕ１Ｒ２－Ｕ２Ｒ１））Ｒ１Ｒ２（3）电路图略例3．现有一阻值为10．0Ω的定值电阻、一个开关、若干根导线和一个电压表，该电压表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案（已知电压表内阻很大，电压表量程大于电源电动势，电源内阻约为几欧）要求：（1）画出实验电路图．（2）简要写出完成接线实验步骤。（3）写出用测得的量，电源内阻的表达式r＝________________。21\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）解：实验电路图见图，实验步骤为；断开开关，记下电压表偏转格数N1；合上开关，记下电压表偏转格数N2，对应有E＝N1N2E=N+()r2R联立两式得Rr=(N−N)12N2例4．某同学按如图14－12－3所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：序号A1示数(A)A2示数(A)V1示数(V)V2示数(V)10.600.302.401.2020.440.322.560.48将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。（1）电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电值，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量（不要求具体计算）_________。（2）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________。解：（1）可测出的物理量是R2、R3和E。根据是：①由V2、A1和A2示数可计算R2=U2/(I1-I2)。②由V1、A2示数可计算R3=U1/I2。图14－12－3③由V1、A1示数两组可计算E及（r+R1），即E=(I11U12-I12U11)/(I11-I12)及r+R1=(U12-U11)/(I11-I12)但r与R1在本题中不能单独计算。（2）可能R2断路，V2与V1示数相同，都等于R3的端电压；也可能R2、R3都断路，V2与V1示数也相同，都等于电动势E。三．练习1．下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法．其中既能减小偶然误差，又直观、简便的方法是（）A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E、r。B．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，最后分别求出其平均值。C．测出多组I、U的数据，画出U－I图像，再根据图像求E、r。D．多测出几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即为电动势，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r。2．用伏安法测定电池的电动势和内电阻时，有下如实验步骤：22\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）A．打开电键，切断电路B．恰当选择实验器材，按电路图连好电路．C、调节滑动变阻器的滑片，减小接入电路的电阻，记录一组电流表和电压表的示数D．把滑动变阻器的滑片滑至一端，使接入电路的电阻最大E．逐次减小滑动变阻器接入电路的电阻，记录多组电流表和电压表的示数．F．闭合电键接通电路．把以上步骤的序号按合理顺序填写在横线上：3．某学生用电流表和电压测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0-20Ω。连接电路的实物图如图14－12－4。（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是（）（A）滑动变阻器不起变阻作用（B）电流表接线有错（C）电压表量程选用不当图14－12－4（D）电压表接线不妥（2）在方框里画出这个实验的正确电路图。4．在图中，R1=14.0Ω，R2=9.0Ω．开关S扳到位置1时，测得电流I1=0.20A；当S扳到位置2时，测得电流I2=0.30A．求电源的电动势和内电阻．5．两个阻值均为R的电阻，串联后接在电源上时通过电源的电流恰为这两个电阻并联后接2在同一电路上时通过一个电阻的电流的，求电阻R与电源内阻r之比？36．现有一电阻箱，一个开关，若干根导线和一个电流表，该电流表表面上有刻度但无刻度值，要求设计一个能测定某电源内阻的实验方案，(已知电流表内阻很小，电流表量程符合要求，电源内阻约为几欧)要求：（1）在右边方框中画出实验电路图；（2）简要写出完成接线后的实验步骤：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)写出用测得的量计算电源内阻的表达式r=_______.7，用伏安法测电池的电动势和内电阻，由于电路存在问题，当电键S闭合后，移动变阻器的滑片P时，出现下列异常现象.(A)电流表示数可变，电压表示数始终为零(B)电流表示数为零，电压表示数不变23\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）(C)电流表烧坏(D)电流表示数不变，电压表示数可变以上四种情况对应的电路如图中的(A)________，(B)________，(C)________，(D)________.答案：1．C2．BDFCEA3．（1）（A）、（B）、（D）（2）见图4．3.0V、1.0Ω5．4：16．(1)如图所示(2)①将电阻箱的阻值调至最大.②合上开关S，调节R的电阻为R1，记下电流表刻度N1.③调节R的电阻为R2，记下电流表刻度N2，断开开关S.NR−NR1122(3)N−N217．丁，乙，甲，丙第六讲．电阻的测量一．基础知识1．伏安法U（1）外接法：R=测I由于表的作用，电阻的测量值比真实值测量条件为RVRxU（2）内接法：R=测I由于表的作用，电阻的测量值比真实值24\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）测量条件为RARx（3）实验电路（电流表内外接法）的选择：RRRRxVxV若＞，选择电流表的法，误差较小；若＜，选择电流表法，RRRRAxAx误差较小。2．多用电表测电阻（1）原理：多用电表测电阻时，电表内的电流表头、电源、调零电阻就和待测电阻构成了一个闭合回路，由闭合电路欧姆定律，回路中电流大小与待测电阻的阻值存在对应关系，指针偏转幅度越大，说明电路中电阻。因此根据指针所指位置读数和所选用的倍率就可以得出待测电阻的值。（2）特点：a．刻度均匀；b．读数方向从至；c．指针越偏向左端，读数会越；d．多用电表正常工作时电流一定从红表笔流进，黑表笔流出，表头指针向右偏转，因此，使用多用电表欧姆档时黑表笔与的表内电池的相连接。（3）欧姆表的使用要点：a．根据被测电阻的大致值，将选择开关旋转到欧姆档相应的倍率上。应选择合适的倍率，使得指针尽可能,因为欧姆表指针越接近中值电阻测量结果越准确。b．调零：将红、黑表笔短接，调节调零旋钮，使指针指向最右边的0Ω处，更换倍率时要。c．测量时，将被测电阻跨接在红、黑表笔之间，注意，若被测电阻接在其它电路中时，应该先将他单独取出再测量。电阻值为指针指示值乘以所选倍率。d．测量完毕后，应将选择开关转到或交流最高档，拔出表笔，若长期不用，应取出电池。3．替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。4、半偏法：（1）半偏法测电流表内阻：A甲图实验时先断开开关S’，闭合S，调整滑动变阻器R01（限I流法连接），使电流表A满度（即指针指满刻度处）；再闭合S’，调R1S’整电阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻E，rSR01箱的阻值R，则电流表A的电阻rA=R。（测量结果偏小）（甲）测量条件：RAR01（2）半偏法测电流表内阻：S’乙图实验时先闭合开关S’及S，调整滑动变阻器R02（分压法连V接），使电压表V满度；再断开S’，调整电阻箱R2，使电压表V的R2指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表V的R02电阻rV=R。（测量结果偏大）PEP，rSQ测量条件：RVR02（乙）25\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）5．关于滑动变阻器的使用滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法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时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RL>>R0，所以URL两端电压UL=IR并=·Rap，显然UL∝Rap，输出电压线性变化，便于观察和操作。相反，R0如果采用限流接法（a），由于滑动变阻器的最大值R0太小，实际不能起到限流作用，也不利于调节数据。③若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法.下列情况可选用限流式接法①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0接近或RL略小于R0，采用限流式接法.②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.③没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.二．典型例题例1．用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5Ω，额定功率为1W）；电流表A1（量程0~0.6A，内阻0.2Ω）；电流表A2（量程0~3A，内阻0.05Ω）；电压表V1（量程0~3V，内阻3kΩ）；电压表V2（量程0~15V，内阻15kΩ）；滑动变阻器R0（0~50Ω），蓄电池（电动势为6V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.解：由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为U=PR≈1×5≈2.2V，I=P/R≈1/5=0.45A.26\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）则电流表应选A1，电压表应选V1.又因R×R=0.2×3000=24.5Ω＞Rx，则电流表必须外接.AV因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流E6接法，则被测电阻Rx上的最小电流为Imin===0.11A＜I额，故可用限流电路.E+R5+50x电路如图所示.例2．设计一个用替代法测量未知电阻Rx（阻值约为几十欧）的电路。要求：（1）画出电路图。（2）说明实验主要步骤。分析：（1）电路如图15－30所示。Rx（2）先把双刀双掷开关S2扳到1，闭合S1，调整滑1动变阻器，使电流表指针指到某一位置，记下此时的示数IAS2（最好为一整数）。再把开关S2扳到2，调整电阻箱R0，使2R0得电流表指针仍指到示数I。读出此时电阻箱的阻值r，则S1未知电阻Rx的阻值等于r。说明：（1）在此实验中的等效性表现在开关换位后电E图15－30R流表的示数相同，即当电阻箱的阻值为r时，对电路的阻碍作用与未知电阻等效，所以未知电阻Rx的阻值等于r。（2）替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系统误差，只要电阻箱和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。例3．（用比例法）：测电流表和电压表的内阻，如果有可以作为标准的已知电阻的电表，都可以使用比例法。请分别画出你设计的用比例法测它们内阻的电路图，并说明需要测量的物理量，写出用测量量表示的电表内阻的公式。分析：测电流表内阻应把两电流表并联，A测电压表内阻应把两电压表串联，电路图VVA分别如图15－32（甲）、（乙）所示。测电流表内阻时，应调节滑动变阻器R0R01，使两电流表的指针都有较大偏转，记E，rSR0E，rS录下两电表的示数I1和I2，根据并联电路（甲）图15－32（乙）分流原理，若已知电流表A1的内阻为r1，则电流表AI12的内阻r2=r1。I2测电压表内阻时，应调节滑动变阻器R02，使两电压表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数U1和U2，根据串联电路分压原理，若已知电压表V1的内阻r1，则电流表V2的内阻U2r2=r。1U1例4．电桥法。利用给出的电路图和器材（G为灵敏电流表，R0为阻值均匀的电阻丝，R为已知阻值的定值电阻，Rx为被测电阻）。要求利用这些器材测未知电阻Rx。⑴实验中还需要什么测量仪器？⑵将实物连成电路图。27\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）⑶写出测量Rx的实验步骤，并写出利用测量数据表示Rx的表达式。RXRRxRGL1PL2R0R0解：⑴还需要米尺（测量左右两部分电阻丝的长度L1、L2）。⑵实物连接图略。⑶按图接好电路后，移动滑动触头P，使电流表指针指在中央零刻度处。L用刻度尺测量P点两边电阻丝的长度L1、L2；由RX∶R=L1∶L2得R=1R。XL2例5．（半偏法）在实验室中，往往利用半偏法测量电流表或电压表的内阻。测量电路图如右。E为电源，其电动势为E。R1为总阻值较大的滑动变阻器。R2为电阻箱。A为被测电流表。用此电路，经以下步骤可近似测得电流表的内阻RA：①闭合K1，断开K2，调节R1，使电流表读数等于其量程I0；②保持R1不变，闭合K2，调节R2，使电流表读数等于I0/2；③读出R2的值，则RA=R2。⑴按照电路图在右边实物图所给出的实物图中画出连接导线。⑵若电源的内阻忽略不计，试分析该实验的系统误差总是使电表内阻的测量值比其真实值偏大还是偏小？K2AμAR1R2K2K1EK2解：⑴图略。⑵闭合K2后，回路的总电阻减小，总电流将增大。因此当电流表读数等于I0/2时，通过电阻箱的电流将略大于I0/2，实际上电阻箱的电阻比表头电阻小一些，也就是说测量值比真实值偏小。三．练习28\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）1.用伏安法测某一电阻时，用电流表外接法测得结果为R1，用电流表内接法测得结果为R2，若电阻的准确值为R，则()A.R1＞R＞R2B.R1＜R＜R2C.R＞R1＞R2D.R＜R1＜R22.用伏安法测电阻时，为了尽量减少电表内阻引起的误差，当被测电阻的阻值又不能估计时，可采用试接的办法.如图所示，让电压表一端接在电路上a点，另一端先后分别接到b点和c点，同时注意两个电表示数的变化()A.若电流表示数有显著变化，则电压表应接a、c两点B.若电流表示数无显著变化，则电压表应接a、c两点C.若电压表示数有显著变化，则电压表应接a、b两点D.若电压表示数有无著变化，则电压表应接a、b两点如图所示，电路发生故障，3．用多用电表测量电阻时，应注意的事项是()A.测量电路中某个电阻的阻值时，一定要把该电阻与其他的元件断开以后才能测量B.测量时，红、黑表笔不能接错C.测量时手指不要与表笔的金属杆接触D.测量时要选择适当的量程，应使电表的指针指在中央刻度的附近，否则就要改变量程；每次更换量程，都要重新进行欧姆调零4.关于使多用电表欧姆挡测电阻时，以下说法错误的是()A.使用前，应先检查表针是否停止左端“0”位置，如果没有停在“0”位置，要调整定位螺丝，使指针指为零B.在选择好选择开关的量程后，要调零使指针在电阻刻度零位置上C.每测一个电阻之前，都要重新调零D.当选用×100Ω挡测量某一未知电阻时，发现指针沿逆时针方向转角过小，5．现有下列器材：电压表V1(量程3V，内阻约几千欧)；电压表V2(量程15V，内阻约几十千欧)；定值电阻R1(3.OkQ)滑动变阻器R(0-17501)；直流电源(约6V，内阻不计)开关及导线若干。某同学利用上述器材测量电压表V1的内阻值。(1)请在右上图的方框中画出该实验的电路图。(2)用已知量和直接测得的量表示电压表V，内阻的表达式为r=；式中各直接测得的量的意义是。6．量程为3V的电压表，其内阻约为3KΩ，现要求测出该电压表内阻的值，并有尽可能高的测量精确度，现有下列器材器材代号规格电池（E1）电动势1.5V，内阻很小电池（E2）电动势6V，内阻很小电流表（A1）量程1.0mA，内阻约为400Ω29\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）电流表（A2）量程10mA，内阻约为40Ω滑动变阻器（R1）总阻值1700Ω，额定电流0.5A滑动变阻器（R2）总阻值50Ω，额定电流1A变阻箱（R3）总阻值0.1—999.9Ω，额定电流0.2A变阻箱（R4）总阻值0.1—9999.9Ω，额定电流0.2A开关S及导线（1）选用给定的一些器材，设计两个易于操作的电路，要求画出电路图并标出所用器材的代号（2）实验中应测量的物理量为实验中应测量的物理量为（3）实验中测出电压表内阻的测量式为实验中测出电压表内阻的测量式为7．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）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=______________。8．用图14－8－9中所给的实验器材测量一个“12V，5W”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A、0．6A两挡，内阻可忽略；电压表有15V、3V两挡，内阻很大．测量时要求加在灯泡两端的电压可持续地从0调到12V．按要求在实物图上连线（其中部分线路已经连好）．图14－8－99．“220V100W”的白炽灯泡A和“220V60W”的白炽灯泡B的伏安特性曲线如图所示．若将两灯泡并联接在110V的电源上时，两灯泡实际消耗的功率为多大？30\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）10．如图是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势ε=1.5V．经改装后，若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置．则2mA刻度处应标___250___Ω，1mA处应标Ω11．一量程为0.6A的电流表，其刻度盘如图所示．今在此电流表的两端间并联一电阻，其阻值等于该电流表内阻的1/2，使之成为一新的电流表，则图示的刻度盘上的每一小格表示A．答案：1．B2．AC3．ACD4．C5．解：(1)如图所示U1(2)r=R1U−U12U1为电压表V1的示数；U2为电压表V2的示数6．方案一（1）电路图如右VR4（2）电压表示数U及R4的值（3）R=uRvE−u4SE2方案二VA1（1）电路图如右（2）电压表示数U及电流表示数IUR2（3）R=vISE2U7．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=I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2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3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31\n天河区2007届高三物理集体备考（恒定电流－天河中学刘济宽）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U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。I8．测小灯泡的功率是通过分别测量加在灯泡两端的电压和通过灯泡的电流来达到的．由题给的小灯泡的标称值“12V5W”可知该灯泡正常工作时的电阻等于28．8Ω，比电压表的内阻小两个数量级而与电流表的内阻接近．所以实验电路应采用外接电路，即待测灯泡应先与电压表并联然后与电流表串联．由于题干中说明测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V，所以题给的滑动变阻器应连成调压器来使用．由题给的小灯泡的标称值“12V5W”可知该灯泡的在12V电压下的工作电流等于0．42A当所加的电压低于12V时，通过灯泡的电流更要小于工作电流0．42A．因而根据加在灯泡两端的电压可连续地从0V调到12V的要求得知，实验中通过灯泡的电流小于0．42A为了使电流表指针有较大的偏转，以减小实验误差，电流表应采用0．6A的挡．明确了实验电路应采用外接电路、滑动变阻器应作为调压器使用和电流表应选择0．6A挡后，就可在实物图上将所给的器材连成所需的实验电路。连线见图14－8－10。图14－8－109．在伏安特性曲线的110V处作平行于I轴的直线，如图所示，和A、B两曲线交于两点，这两点对应的电流分别为IA＝0.3A，I2＝0.18A，即为两灯并联接在110V电源上时通过两灯的实际电流值．故在这种情况下，两灯消耗的实际功率分别为PA＝IAU’＝33WPB＝IBU’＝20W10．100011．0.0632