第一章 直流电路基础知识.docx
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第一章直流电路基础知识
第二部分电工基础
第一章直流电路基础知识
考纲引领：
1、理解电位、电压、电流、电动势概念及单位的换算
2、掌握电阻定律、欧姆定律、电功、电功率和最大功率，能熟练进行计算
3、了解库仑定律，及其库仑力的计算
知识网络：
电流、电压
基本物理量电位、电动势
电功、电功率
直流电路的基础知识库仑定律
电阻定律
欧姆定律
最大功率输出定律
考情分析：
本章主要介绍了直流电路基础知识，概念性很强，考题多数出现在单项选择题和填空题中，所占比例不轻。
因而复习时重在基础知识的理解和记忆。
最近三年本章考试题型、分值分布
题型
年份
单项选择题
填充题
实验题
计算题
合计
2012
8分
9分
0分
0分
17分
2011
8分
12分
0分
0分
20分
2010
3分
4分
0分
0分
7分
一、直流电路基础知识
1、电路
（1）电路：
用电源、用电器、导线和开关等组成的闭合回路。
（2）电源：
把其他形式的能量转化为电能的装置。
（3）用电器：
把电能转变成其他形式能量的装置。
（4）状态：
通路、开路、短路。
（5）电路图：
用规定符号表示电路连接情况的图。
2、电流
（1）概念：
电荷的定位移动形成电流。
（2）形成条件
自由移动电荷
导体两端必须保持一定的电位差（电压）
（3）大小和方向
大小（即电流强度）：
单位时间内通过导体横截面的电量（公式：
）
方向：
规定正电荷定向移动方向为电流方向。
在外电路中，电流方向由高电位指向低电位；在电源内部，电流方向由电源负极到正极。
（4）单位：
安塔（A）。
1安塔＝1×103毫安＝1×106微安
3、电压、电位、电动势
电压与电位比较见表1，电压与电动势比较见表2
表1电压与电位比较
物理量
概念
与参考点关系
单位
电位
电场中某点对参考点的电压，
即VA=UAB（B为参考点）
相对值，与参考点有关
伏特（V）
电压
电场中两点间的电位差，
即UAB＝VA－VB
绝对值，与参考点无关
伏特（V）
表2电压与电动势比较
物理量
概念
方向
单位
电压
衡量电场力做功能力大小的物理量，
存在于电源的内、外部
由高电位指向低电位
伏特（V）
电动势
反映电源力做功能力大小的物理量，
存在于电源内部
由电源负极指向正极
伏特（V）
4、电功、电功率
（1）电功（电能）
电功：
电场力作用下电荷定向移动形成电流所做的功
定义式：
W＝UIt
常用公式：
（只适用于电阻电路）
单位：
焦耳（J）
常用单位：
度（KWh）1度＝3.6×106焦耳
（2）电功率：
A、电功率：
电流在单位时间内所做的功
B、定义式：
常用公式：
（只适用于纯电阻电路）
C、单位：
瓦特（w）
常用单位：
千瓦（Kw）
二、直流电路基本定律
1、库仑定律：
（1）内容：
在真空中，两个点电荷间的作用力与两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比
（2）表达式：
F单位：
牛顿（N）
（3）静电恒量：
K＝9×109N•㎡/c2
（4）注意点：
库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力。
库仑定律求点电荷间相互作用力时，不用把“+”、“－”符号代入公式中，计算过程可用绝对值计算，其结果可用正、负电荷确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。
2、焦耳定律
（1）内容：
电流流过导体所产生的热量与电流强度平方，导体的电阻及通电时间成正比。
（2）表达式：
Q=I2RtQ单位：
焦耳（J）
（3）注意点：
纯电阻电路：
电功等于电热（W=Q）
非纯电阻电路：
电功远远大于电热（W>>Q）
电流的热效应应产生电热
3、电阻定律：
（1）内容：
在常温下，导体的电阻，与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，并与材料的性质有关。
（2）表达式：
R的单位：
欧姆（Ω）
（3）注意点：
条件：
常温下（20℃~25℃）
电阻率（ρ）：
其单位是“Ω•m”（欧米），ρ值越大，导电性能愈差。
ρ值与导体的几何形状无关，而与导体材料的性质和导体所处的条件（如温度）有关。
4、欧姆定律
（1）部分电路欧姆定律：
内容：
电路中电流与电阻两端的电压成正比，与电阻的阻值成反比
表达式：
注意点：
欧姆定律表达形式：
或U＝IR，但不能用
表达，
只是计算某个量值所引用的公式
（3）全电路闭合电路欧姆定律
内容：
闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比
表达式：
注意点：
，当R增大时，I减小，Ir减小，U外增大。
当R→∞（断路），I→0，则U外=E，断路时端电压等于电源电动势。
当R减小时，I增大，则U外减小，当R＝0，则U外=0，这种情况叫短路。
此时，
，由于r很小，所以短路电流I很大，可能烧毁电源，甚至引起火灾。
为此电路中必须有短路保护装置。
5、负载获得电大功率的条件（最大功率输出定理）
（1）内容：
当负载R和电源内阻r相等时，负载获得最大功率（电源输出功率最大）
（2）表达式：
当R＝r时，
（3）注意点：
R指的是负载，指的是研究对象
典型例题
例1：
将一只电炉的电阻丝剪成长度相等的两段，并联后接到原来的电源上（设电源电压保持不变），功率将变为（）
A、原来2倍B、原来的4倍C、原来的一半D、原来的1/4倍
答案：
B
分析：
设原电炉的电阻丝电阻为R，剪成长度相等的两段后，每段电阻阻值为
，并联后的电阻为
，当电源电压不变时，由
得
，即为原功率的4倍
误区：
剪成两段，长度变了，可能想到面积也变，导致后来的阻值为多少，却算不正确。
例2：
电路如图所示。
已知：
以0点为参考点，VA＝10V，VB＝5V，VC=5V,。
（1）求UAB、UBC、UAC
（2）若以B点为参考点，求各点电位和电压UAB、UBC、UAC
答案：
（1）UAB=VA-VB=10-5=5V
UBC=VB-VC=5-（-5）=10V
UAC=VA-VC=10-（-5）=15V
（2）若以B点为参考点，则VB＝0
VA=UAB=5V
VC=UCB=-VBC=-10V
UAB=VA-VB=5-0=5V
UBC=VA-VC=0-（-10）=10V
UAC=VA-VC=5-（-10）=15V
分析：
解本题的关键是要明确电压与电位的关系，即UAB=VA-VB,VA=UAB+VB
误区：
电位是相对的，电压是绝对的容易混淆
例3、如图所示，当可调电阻R的触点左移时，电流表和电压表的读数将（）
A、
电流表读数将增大，电压表读数将增大
B、电流表读数将下降，电压表读数将增大
C、电流表读数将增大，电压表读数将下降
D、电流表读数将下降，电压表读数将下降
答案：
C
分析：
根据全电路欧姆定律
，E和r是电源本身的特性，不会随外电路发生改变的。
当可调电阻R的触点左移时，即电阻R接入电路部分阻值减小，分母减小，电流增大，再根据UR＝E－Ir可知，UR减小。
误区：
学生会直接应用UR＝I•R的概念去判断UR的变化。
其答案是猜出来的。
忽略了UR＝E－Ir的公式
[例4]:
如图所示电路中，电源参数E＝20V，r＝1Ω，R1＝3Ω，RP为可调电阻，问RP的阻值为多少时，它可以获得最大功率？
RP消耗的最大功率为多少？
[答案]：
当RP＝R1+r＝1+3＝4Ω时，
RP获得最大功率，
[分析]：
当负载电阻R和电源内阻r相等时，电源输出功率最大，同时负载获得最大功率
[误区]：
形容对象是RP，即RP是（负载R），则内阻不仅仅是r，而是R+r，学生们常常搞错。
[例5]：
某校教学大楼有教室24间，每间教室装有“220V，40W”白炽灯6只，
（1）求引入大楼照明线中的电流；
（2）若平均每日用电3小时，每月以30天计，每月耗电多少度？
[答案]：
（1）每个教室用电的功率是P=40W×6=240W
全楼用电的总功率P总=P×24=5.76Kw
又因为P总=UI，所以
（2）全楼月耗电量W=P总t=5.76×3×30=518.4kw•h=518.4度
[分析]:
可由P=UI及并联电路中I=I1+I2+……求出大楼照明线中的电流I,可由W=Pt求耗电量
[误区]:
单位换算不统一,造成结果错误
[例6]：
如图所示中，提供一只安培表，两个已知电阻R1，R2和一只单刀双掷S。
（1）试将图a连接成一个可根据全电路欧姆定律测量来知电源电动势E及内阻r的电路;
（2）用安培表测量出的电流值与已知电阻R1、R2,写出电动势E和内阻r的表达式
（a）（b）
答案:
（1）实验电路如图（b）所示
（2）电动势E和内阻r的表达式为
[分析]:
测电源电动势和内阻的方法比较多,根据图提供的实验器材,是用安培表和定值电阻测量电源电动势和内阻,应用公式E=I（R+r）测量2次即测得E和r
[误区]:
知道方法,但在整理公式时,答案很难变正确
【同步训练】
单项选择题
1、“12V,6W”的灯泡,接入6V电路中,通过灯丝的实际电流是（）
A、0.25AB、0.5AC、1AD、2A
2、我们常说“负载大”是指用电设备的（）
A、电压大B、电阻大C、电流大D、电能大
3、若5S内通过导体横截面的电量为10C,则导体中电流强度为（）
A、10AB、5AC、2AD、0.5A
4、已知:
Va=10V,Vb=-3V,则b,a两点电压Uba等于（）
A、-7VB、7VC、13VD、-13V
5、用一内阻为0.5Ω,电动势为6V的直流电源向电阻值为5.5Ω的负载供电,则电源端电压为（）
A、6VB、5.5VC、5VD、0
6、将“220V，60W”的白炽灯接入36V的安全电源使用，则此灯（）
A、能正常工作B、亮度暗些C、会烧坏D、不能用
7、“220V，40W”的电灯泡甲与“36V，40W”的电灯泡乙通电各1小时，则耗电多的是（）
A、甲灯多B、乙灯多C、甲、乙一样多D、无法判断
8、一台直流电动机，运行时消耗功率为2.8Kw，每天运行6小时，30天消耗的能量为（）
A、30度B、60度C、180度D、504度
9、已知真空中的两个点电荷Q1和Q2，相互间吸引力是F，Q1=3Q2，若将它们的距离变为原来的2倍，则它们的相互作用力是（）
A、
B、
C、
D、
10、一电阻两端加15V电压时，通过3A电流，若在两端加18V电压时，通过它的电流（）
A、1AB、3AC、3.6AD、5A
11、若某电源开路电压为120V，短路电流为2A，则负载从该电源获得的最大功率为（）
A、60WB、240WC、400WD、600W
12、如图所示电路中，要使R2获得最大功率，R2的值应为等于（）
A、R0B、R1
C、R1+R0D、R1－R0
13、有两根同种材料电阻丝，长度之比为1：
2，横截面积之比为2：
3，则它们电阻之比是（）
A、1：
2B、2：
3C、3：
4D、4：
5
14、一直电源，开路时测得其端电压为6V，短路时测得其短路电流为30A，则该电源的电动势E及内阻r分别为（）
A、6V，6ΩB、6V，30ΩC、6V，0.2ΩD、6V，0.6Ω
15、某一电路中，当负载电阻增大到原来的2倍，电流变为原来的3/5，则该电路原来内外电阻之比为（）
A、3/5B、1/2C、5/3D、2
16、某直流电源在端部短路时，消耗在内阻上的功率是400W，则此时电流能供电给外电路的最大功率是（）
A、100WB、200WC、300WD、400W
17、如图所示电路中，电源输出最大功率时，电阻R2的值为（）
A、5ΩB、10ΩC、15ΩD、20Ω
18、电压的正方向是（）
A、高电位指向低电位B、低电位指向高电位
C、没有方向D、无法确定
19、电路中两点间的电压高，则说明（）
A、这两点间的电位都高B、这两点间的电位差大
C、这两点间的电位都大于零D、与这两点的电位无关
20、在电路中，电压与电动相同的是（）
A、物理意义相同B、方向相同
C、单位相同D、存在的地方相同
21、电源电动势为3V，内阻为0.1Ω，当外电路断开时电路中的电流和电源端电压分别为（）
A、0A、3AB、3A，1VC、0A，0VD、30A，0V
22、与导体电阻值的大小无关的因素是（）
A、导体的材料B、导体的工作温度
C、导体的几何形状D、导体的外加电压
23、把一根阻值为R的电阻经两次对折后，作为一根导线使用，则电阻变为（）
A、1/16RB、1/4RC、4RD、16R
24、有些丰导体材料具有负温度系数，当环境温度升高时，其电阻值将（）
A、增大B、减小C、不变D、无法确定
25、有一未知电源，测得其端电压V=16V，内阻r=2Ω，输出的电流I=2A，则该电源的电动势为（）
A、16VB、4VC、220VD、20V
26、在全电路中，负载电阻增大，端电压将（）
A、增大B、减小C、不变D、不确定
27、如右图所示，当可调电阻R的触点上移时，电流表和电压表的读数将（）
A、电流表读数将增大，电压表读数将增大
B、电流表读数将下降，电压表读数将增大
C、电流表读数将增大，电压表读数将下降
D、电流表读数将下降，电压表读数将下降
28、在电路中，常说的过载情况是指（）
A、负载在额定功率下的工作状态B、负载低于额定功率的工作状态
C、负载高于额定功率的工作状态D、负载无能量消耗的工作状态
29、一台电动机的额定输出功率是10KW，这表明该电动机正常工作时（）
A、每秒钟消耗电能10KWB、每秒钟对外做功10KW
C、每秒钟电枢绕组产生10KJ的热量D、每秒钟对外做功10KJ
30、白炽灯A为“12V，12W”，白炽灯B不“6V，12W”，白炽灯C为“9V，12W”，它们都在各自的额定电压下工作，以下说法正确的是（）
A、3个白炽灯一样亮B、3个白炽灯电阻相同
C、3个白炽灯的电流相同D、白炽灯C最亮
31、如右图所示，已知电流I=2A，电压U=12V，则A和B两个网络的功率情况是（）
A、A是发出功率，B是吸收功率
B、A是吸收功率，B是发出功率
C、A、B都是发出功率
D、A、B都是吸收功率
32、一位同学家里的新电表用了几个月后的读数是980，这说明他家里用电已经消耗了（）
A、980J的电能B、980KW•h的功率
C、980W的电功D、980度的电能
二、填充题
1、某电流表满偏量程是10mA，已知一个电阻两端的电压为8.0V时，通过的电流为2mA。
如果将这个电阻加上50V的电压，此时电阻上的电流大小是（），（）（填“能”或“不能”）再用这个电流表去测量通过该电阻的电流。
2、按电阻率的大小不同，物质可分为（）、（）、（）。
3、电流通过导体使导体发热的现象称为（）。
4、有一条长为2000m，横截面积是2mm2的铜导线（电阻率为P铜=1.75×10-8Ω•m），由电阻定律可求得其阻值R=（）。
5、某导体两端的电压是6V，在2min内通过该导体任一横截面的电量是15C，则该导体的电阻为（）。
6、有一个包括电源和负载电阻简单闭合电路，当外电阻的值增加到原来的2倍时，通过该电阻的电流变为原来的2/5，则内外电阻值之比r：
R=（）。
7有一个“400Ω，0.25W”的电阻器，允许加在这个电阻器上的最大电压是（）V，允许通过的最大电流是（），给这个电阻器加上8V的电压时，它消耗的功率是（）W。
8、额定值为“220V，0.25W”的白炽灯，灯丝的热态电阻的阻值为（），如果把它接到110V的电源上，它实际消耗的功率为（）。
9、甲乙两电炉，额定电压都是220V，但甲的功率是1000W，乙的功率是2000W，那么，其中（）电炉的电阻较大。
10、电功的国际单位是（），电功率的国际单位是（）。
11、发电机是把（）能转变成（）能的设备；电动机是把（）能转化为（）能的设备。
12、在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为（）。
13、有一个表头，满偏电流Ig=100μA，内阻rg=1KΩ，若要将其改装成量程为1A的电流表，需要并联（）欧姆的分流电阻。
14、两个点电荷相互之间的作用力为F，如果两个点电荷的电量都变为原来的两倍，而距离也变为原来的两倍，则它们之间的相互作用力将是原来的（）倍。
15、如下图：
两个电阻的伏安特性
则Ra比Rb（）。
Ra=（），Rb=（）
第15题第16题
16、电路如图所示，将电路处于表中的所列状态下的电压值填入表中
所示电压
S1、S2断开
S1合上，S2断开
S1、S2合上
UAB
UBC
UCD
UDA
三、实验题
1、电路如图所示
（1）、M是（）表，B点接表的（）接线柱；N是（）表，D点接表的（）接线柱。
（2）如已知电压表的读数为11V，电流表读数为0.5A，电源电阻为2，则电阻R的阻值为多少？
（3）若电源不变，已知电阻R的阻值为10，则M表和N表的读数分别为多少？
2、测量一个电源的电动势E和内阻r实验器材：
安培表、伏特表、滑动变阻器RP、单刀单掷开关
（1）连接实验原理图
（2）简要写出实验步骤
（3）写出计算电动势E和内阻r的表达式
四、计算题
1、有一导线，通过4A的电流，两端电压为2V，若把导体拉长到原来长度的3倍，并以相同的电流，求两端的电压为多少？
2、如图所示，已知R=10Ω，当开关断开时，电压表的读数为50V，当开关合上时，电压表的读数为40V，试求：
电源电动势和内阻值。
3、
如图所示电路，已知电源电动势E=30V，内电阻不计，外电路电阻R1=10Ω，R2=R3=40Ω，求
（1）S打开时，AB间的电压、R1上消耗的功率；
（2）S闭合时，AB间的电压，R2上的电流、R1上2S内产生的热量。
4、
如图所示，已知：
R1=3Ω，R2=5Ω，当开关打在1位置时，电压表的读数为6V，当开关打在2位置时，电压表的读数为8V，试求电源的电动势和内阻值。
5、一个“220V，1KW”的电热器，接在220V的电源上，求通电1小时后，耗电多少度？
产生热量多少焦耳？
6、在电路中，已知某用电器的额定功率为2.2KW，额定电压为220V，问应不应该选用熔断电流为6A的熔丝？
为什么？
7、如图所示，已知电源电动势E=12V，内电阻r=6Ω，R1=4Ω，当可变电阻R为某一个值时，电流表的读数为0.4A，求：
（1）此时可变电阻R的阻值和它消耗的功率；
（2）R为何值时，R消耗的功率最大？
最大消耗功率为多少？
此时，电源的输出功率是多少？
（3）若要使电源的输出功率最小，R又应该是何值？
电源的最大输出功率是多少？
（4）当电源的输出功率为最大时，R上消耗的功率又是多少？
8、有一台直流发电机，其端电压V=237V，内阻r=0.6Ω，输出电流I=5A。
求：
（1）发电机的电动势E和此时的负载电阻R；
（2）各项功率大小，并写出功率平衡式。
9、一台电动机，线圈电阻为0.5Ω，额定电压为220V，额定电流为4A，在额定条件下工作30min。
求：
（1）电动机的额定功率；
（2）电流通过电动机所做的功；
（3）电动机发热消耗的功率；
（4）电动机产生的热量；
（5）有多少电能转化成了机械能。
【历年高考试题】
一、单项选择题
1、在国际单位制中，电阻的基本单位为（）（2008年高考题）
A、欧姆B、安培C、西门子D、库仑
2、某具有内阻的直流电源与负载电阻构成的简单供电网如右图，当开关SA打开闭合时，电压表的读数分别为12V、10V，RL=20Ω；若在SA闭合时，电路中M、N二点间发生短路，则该短路电流为（）（2008年高考题）
A、3AB、30AC、25AD、无法计算
3、0.03mA=（）μA=（）A。
（）（2008年高考题）
A、55×10-5B、5×1025×10-5
C、505×10-5D、5×1035×10-5
4、如右图所示方框A为有源二端网络，在a、b间接入电压表时，其读数为100V，在a、b间接10电阻时，测得电流为5A，那么a、b两点间的开路电压为（），两点间等效电阻为（）。
（ ）（2009年高考题）
A、100V10ΩB、200V10Ω
C、100V20ΩD、200V20Ω
5、关于电位的概念，下列说法正确的是（）（2010年高考题）
A、电位是绝对值B、电位是相对值
C、电位就是电压D、参考点的电位不一定等于零
6下列四种规格的灯泡（额定值），灯丝电阻值最小的是（）（2011年高考题）
A、110V，100WB、110V，50WC、110V，30WD、110V，25W
7通常电路的（）是一种严重事故，应尽力预防。
（）（2011年高考题）
A、短路B、开路C、过载D、欠压
8、若将粗细均匀而电阻为36的铜丝截成等长的三段，并联在一起，成为一根较粗的铜导线，则此导线的电阻值为（）（2012年高考题）
A、12ΩB、108ΩC、4ΩD、1.33Ω
9、一个电源分别接上2Ω和10Ω的负载电阻时，两个电阻上消耗的功率相等，则电源的内阻为（）（2012年高考题）
A、
B、
C、
D、
二、填空题
1、电流流过电炉做功，电能转化为（），电流通过电动机做功，电能转化为（），通过电解槽做功，电能转化为（）。
（2008年高考题）
2、在一段时间内，电路产生或消耗的电能与（）的比值叫做电功率。
（2008年高考题）
3、电阻计算公式中（
），ρ值与导体的（）无关，而与导体的（）和导体所处的（）有关，如温度等。
（2008年高考题）
4、现需绕制一个“220V，1KW”的电炉丝，则电炉丝的电阻值应为（）Ω，流过的电流约等于（保留1位小数）（）A。
（2009年高考题）
5、一个“100，0.25W”的定值电阻，它的额定电流I=（）A，可以接到U=（）V的电路中使用。
（2010年高考题）
6、某电路中有a、b、c三点，已知Uab=8V，Uac=3V，若取a点为参考点，则Vb=（）V，Vc=（）V。
若取b点作为参考点，则Va=（）V.（2010年高考题）
7、由电源、（）、联接导线、（）四部分组成的闭合回路叫电路。
（2011年高考题）
8、导体的电阻是由它本身的物理条件决定的，金属导体的电阻是由它的长度、（）、（）的性质和温度决定。
（2011年高考题）
9、电流是一种（）现象，一般规定（）定向运动的方向为电流方向。
（2012年高考题）
10、电动势的方向即电位（）的方向。
（2012年高考题）
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