人教版高中物理选修31第13讲恒定电流综合学生版劲松齐梅云.docx
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人教版高中物理选修31第13讲恒定电流综合学生版劲松齐梅云
恒定电流综合
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1．能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2．理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。
3．掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。
知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
4．熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。
5．理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
6、理解并掌握欧姆表和多用电表的制作原理。
1、电流：
电荷的定向移动行成电流。
1、产生电流的条件：
（1）自由电荷；
（2）电场；
2、电流是标量，但有方向：
我们规定：
正电荷定向移动的方向是电流的方向；
注：
在电源外部，电流从电源的正极流向负极；在电源的内部，电流从负极流向正极；
3、电流的大小：
通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示；
（1）数学表达式：
I=Q/t；
（2）电流的国际单位：
安培A（3）常用单位：
毫安mA、微安uA；（4）1A=103mA=106uA
二、欧姆定律：
导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比；
1、定义式：
I=U/R;
2、推论：
R=U/I；
3、电阻的国际单位时欧姆，用Ω表示； 1kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω;
4、伏安特性曲线：
三、闭合电路：
由电源、导线、用电器、电键组成；
1、电动势：
电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压；用E表示；
2、外电路：
电源外部的电路叫外电路；外电路的电阻叫外电阻；用R表示；其两端电压叫外电压；
3、内电路：
电源内部的电路叫内电阻，内点路的电阻叫内电阻；用r表示；其两端电压叫内电压；如：
发电机的线圈、干电池内的溶液是内电路，其电阻是内电阻；
4、电源的电动势等于内、外电压之和；
E=U内+U外；U外=RI；E=（R+r）I
四、闭合电路的欧姆定律：
闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比；
1、数学表达式：
I=E/（R+r）
2、当外电路断开时，外电阻无穷大，电源电动势等于路端电压；就是电源电动势的定义；
3、当外电阻为零（短路）时，因内阻很小，电流很大，会烧坏电路；
五、半导体：
导电能力在导体和绝缘体之间；半导体的电阻随温升越高而减小；
六：
导体的电阻随温度的升高而升高，当温度降低到某一值时电阻消失，成为超导；
类型一：
电路故障问题
例1．（2014·济宁模拟）如图4所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（ ）
A．R3断路
B．R1短路
C．R2断路
D．R1、R2同时短路
例2．在如图5所示的逻辑电路中，当A端输入电信号“1”、B端输入电信号“0”时，则在C和D端输出的电信号分别为（ ）
A．1和0B．0和1
C．1和1D．0和0
图5
类型二：
多用表
例3．（2014·全国卷）如图11所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发现小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：
电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．
图11
（1）为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡．
（2）在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明__________可能有故障．
（3）将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤．
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例4.（14高考）在使用多用电表测量时，指针的位置如图（a）所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为_________；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为__________。
（2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图（b）所示，电池的电动势为ε、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系
图像如图（c）
所示，
则该图像的函数关系式为_____________________；
（3）下列根据图（c）中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是（）（多选）
A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小
B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig
C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D．测量中，当Rx的阻值为图（c）中的R
2时，指针位于表盘中央位置的左侧
类型三：
伏安法测量电阻
例5．图6所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是（ ）
A．此接法的测量值大于真实值
B．此接法的测量值小于真实值
C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻
D．开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端
例6．
（1）如图9甲所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．
图9
（2）某同学从标称为“220V25W”、“220V300W”、“220V500W”的3只灯泡中任选一只，正确使用多用电表测量灯泡阻值如图9乙所示．该灯泡的阻值是________Ω，标称的额定功率为________W.
例7．图12为用伏安法测量电阻的原理图．图中，
为电压表，内阻为4000Ω；
为电流表，内阻为50Ω；E为电源，R为电阻箱，Rx为待测电阻，S为开关．
（1）当开关闭合后电压表读数U＝1.6V，电流表读数I＝2.0mA.若将Rx＝
作为测量值，所得结果的百分误差是________．
（2）若将电流表改为内接，开关闭合后，重新测得电压表读数和电流表读数，仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值，这时结果的百分误差是________．
（百分误差＝
×100%）
基础演练
1．在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r．将滑动变阻器的滑片P从图示位置向右滑动的过程中，关于各电表示数的变化，下列判断中正确的是（ ）
A．电压表V的示数变小
B．电流表A2的示数变小
C．电流表A1的示数变小
D．电流表A的示数变大
2．某实验小组用三只相同的小灯泡连接成如图所示的电路,研究串并联电路的特点．实验中观察到的现象是（）
A．K2断开，K1与a连接，三只灯泡都熄灭
B．K2断开，K1与b连接，三只灯泡亮度相同
C．K2闭合，K1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同
D．K2闭合，K1与b连接，三只灯泡都发光，L3的亮度小于L2的亮度
3．在如图所示的电路中，电源电压不变．闭合电键K后，灯L1、L2都发光．一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（）
A．灯L1短路
B．灯L2短路
C．灯L1断路
D．灯L2断路
4．有四盏电灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220V，100W”字样,L3和L4都标有“220V，40W”字样，把电路接通后，最暗的是（）
A.L1
B.L2
C.L3
D.L4
5．在如图所示的电路中，R1为定值电阻,R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻．则以下说法中正确的是（）
A．当R2=R1+r时，R2上获得最大功率
B．当R1=R2+r时，R1上获得最大功率
C．当R2=0时，R1上获得最大功率
D．当R2=0时，电源的输出功率最大
6．如图所示的电路中，输入电压U恒为12V，灯泡L标有“6V，12W”字样，电动机线圈的
电阻RM=0.50Ω．若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是（）
A．电动机的输入功率是12W
B．电动机的输出功率12W
C．电动机的热功率是2W
D．整个电路消耗的电功率是22W
7．在如图所示的电路中，E为电源的电动势，r为电源的内电阻，R1、R2为可变电阻．在下列叙述的操作中，可以使灯泡L的亮度变暗的是（）
A．仅使R1的阻值增大
B．仅使R1的阻值减小
C．仅使R2的阻值增大
D．仅使R2的阻值减小
8．一台直流电动机的电阻为R，额定电压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下述正确的是（）
A．电动机所消耗的电功率I2R
B．t秒内所产生的电热为UIt
C．t秒内所产生的电热为I2Rt
D．t秒内输出的机械能为（U－IR）It
9、（15年江苏模拟考）一个灯泡L，标有“6V12W”字样，一台直流电动机D，其线圈电阻为2Ω，把L与D并联，当电动机正常工作时，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）
10．用伏安法测电阻,可采用图所示的甲、乙两种接法.如所用电压表内阻为5000Ω,电流表内阻为0.5Ω.
（1）当测量100Ω左右的电阻时,宜采用电路.
（2）现采用乙电路测量某电阻的阻值时,两电表的读数分别为10V、0.5A,则此电阻的测量值为Ω,真实值为Ω.
巩固提高
1.如图10—1所示，电源内阻和电压表电阻都不知道，当开关S断开时，V1的示数为12V，V2的示数为6V；当S闭合后，V2的示数为15V，则
A.电源电动势E=20V
B.电源电动势E=27.5V
C.电源内阻与电压表V1电阻之比为1：
6
D.电源内阻与电压表V1电阻之比为1：
12
2.在闭合电路中，下列说法中正确的是
A.电流总是由高电势点流向低电势点B.电流越大，电源功率越大
C.电源输出功率越大，电源效率越高D.电源输出电压越高，电源效率越高
3.在如图所示的电路中，A、B、C分别表示理想电流表或电压表，它们的示数以安或伏为单位，当电键S闭合后，A、B、C三块表的示数分别为1、2、3时，灯L1、L2恰好正常发光。
已知灯L1、L2的额定功率之比为3：
1，则可判定
A.A、B、C均为电流表
B.A、B、C均为电压表
C.B为电流表，A、C为电压表
D.B为电压表，A、C为电流表
4.在如图所示电路中，电源内阻为r，定值电阻R0=r，滑动变阻器R的全部阻值为2r，当滑动头P由a向b端滑动时
A.电源输出功率由小变大
B.电源内部消耗的功率由大变小
C.滑动变阻器R消耗的功率由大变小
D.电源的输出功率由大变小
5．欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻,要求测量结果尽量准确,现备有以下器材:
A.电池组（3V,内阻1Ω）B.电流表（0～3A,内阻0.0125Ω）
C.电流表（0～0.6A,内阻0.125Ω）D.电压表（0～3V,内阻3kΩ）
E.电压表（0～15V,内阻15kΩ）F.滑动变阻器（0～20Ω,额定电流1A）
G.滑动变阻器（0～2000Ω,额定电流0.3A）H.开关、导线
（1）上述器材中应选用的是.（填写各器材的字母代号）
（2）实验电路应采用电流表接法.（填“内”或“外”）
（3）实验中,电流表、电压表的某组示数如下图所示,图示中I=A,U=V.
（4）为使通过待测金属导线的电流能在0～0.5A范围内改变,请按要求画出测量待测金属导线的电阻Rx的原理电路图,然后根据你设计的原理电路将下图中给定的器材连成实验电路.
6．现有一特殊电池,它的电动势E约为9V,内阻r约为40Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50mA.为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图所示的电路进行实验,图中电流表的内阻RA已经测出,阻值为5Ω,R为电阻箱,阻值范围0～999.9Ω,R0为定值电阻,对电路起保护作用.
（1）实验室备用的定值电阻R0有以下几种规格.
A.10ΩB.50ΩC.150ΩD.500Ω
本实验选用哪一种规格的定值电阻最好.
（2）该同学接入符合要求的R0后,闭合开关K,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了如下图所示的图线,则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E=V,内阻r=Ω.
1.（15浙江效实中学检测）如图7－1－2所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（ ）
图7－1－2
A．vq B.
C．qvSD.
2、电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是（）
A电源的路端电压一定逐渐变小B电源的输出功率一定逐渐变小
C电源内部消耗的功率一定逐渐变大D电源的供电效率一定逐渐变小
3、将内阻为0.5Ω的电池组用电阻为0.75Ω的导线，与标有“6V7.2W”的小灯泡串联，就可以使这个小灯泡正常发光，由此可知，所用电池组的电动势是（）
A6VB7.5VC9VD10.5V
4、关于电阻和电阻率的说法中，正确的是（）
A．由R=U／I可知导体的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比
B．将一根导线等分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
C．超导体是指当温度降低到绝对零度时，它的电阻突然变为零的导体
D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制成标准的电阻
5、如图所示，电阻R1=20Ω，电动机的绕组R2＝10Ω。
当电键打开时，电流表的示数是0．5A，当电键合上后，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（）
AI＝1．5ABI＜1．5A
CP＝15WDP＜15W
6、某同学用螺旋测微器测量一根金属杆的直径时，螺旋测微器的读数如图6
（1）所示。
可知该金属杆的直径d＝______mm；同学在某次实验中，电压表接0～3V量程、电流表接0～0.6A量程，当两表指针所指位置如图6
（2）所示时，电压表的读数为 V，电流表的读数为 A；用欧姆表测一个电阻R的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度的正中间，可以确定：
R1500Ω（选填“＞”、“＝”或“＜”）。
7、将内阻分别为100Ω和80Ω，满偏电流相同的两个电流表，通过串联不同的电阻改装成量程相同的电压表，两电压表内阻之比为。
将两电压表串联后去测某一电压，两表示数之比为。
8．（2014·北京海淀期末）一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220V的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作。
用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是（ ）
A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W
C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍
9、有一电流表，量程为1mA，内阻r1约为100Ω。
要求测量其内阻。
可选用器材有：
A．电阻器R0，最大阻值为99999.9Ω；
B．滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；
C．滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；
D．电源E1，电动势约为2V，内阻不计；
E．开关2个，
F．导线若干。
采用的测量电路图如图8所示，实验步骤如下：
断开S1和S2，将R调到最大；
合上S1调节R使满偏；
合上S2，调节R1使半偏，此时R=96Ω。
在上述可供选择的器材中，可变电阻R1应该选择；为了使测量尽量精确，可变电阻R应该选择；rg＝。
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1、图所示电路中，各灯额定电压和额定功率分别是：
A灯“10V10W”，B灯“60V60W”，C灯“40V40W”，D灯“30V30W”。
在a、b两端加上电压后，四个灯都能发光。
比较各灯消耗功率大小，正确的是（）
APB＞PD＞PA＞PCBPB＞PA＞PD＞PC
CPB＞PD＞PC＞PADPA＞PC＞PD＞PB
2、如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（）
A增大R1B减小R1
C增大R2D减小R2
3、电阻R1和R2串联在电路中，R1=2R2/3，欲使R1和R2上消耗的电功率之比P1：
P2=3：
2，可采用的办
法是（）
A给R1并联一个电阻R，R=2R2B给R2并联一个电阻R，R=2R1
C给R2并联一个电阻R，R=3R1D给R2并联一个电阻R，R=2R2
图3
4、在一次研究性学习的实验探究中，某组同学分别测绘出一个电源的路端电压随电流变化的关系图线，还测绘出了一个电阻两端的电压随电流变化的关系图线，如图3中AC和OB所示。
若把该电阻R接在该电源上构成闭合电路（R为唯一用电器），由图可知（）
A．外电阻的电阻值是1.2Ω
B．电源的内电阻是1.2Ω
C．电源提供的电功率是1.5W
D．电源的效率是80%
5、先后按图中
（1）、
（2）所示电路测同一未知电阻阻值Rx，已知两电路的路端电压恒定不变，若按图
（1）所示电路测得电压表示数为6V，电流表示数为2mA，那么按图
（2）所示电路测得的结果应有（）
A电压表示数为6V，电流表示数为2mA
B电压表示数为6V，电流表示数小于2mA
C电压表示数小于6V，电流表示数小于2mA
D电压表示数小于6V，电流表示数大于2mA
6.如图所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是
A.电流表坏了或未接好
B.从点a经过灯L1到点b的电路中有断路
C.灯L2的灯丝断或灯座未接通
D.电流表和灯L1、L2都坏了
7.（2014·浙江高考）功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当。
根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰。
假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（ ）
A．8×108kW·hB．8×1010kW·h
C．8×1011kW·hD．8×1013kW·h
8、用电动势为8V，内电阻2Ω的电池组连接两根各1Ω的电阻线，向某用电器（纯电阻）供电，如下图所示，该用电器可获得3W的电功率，求通过该用电器的电流和它两端的电压。
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