一、概念荐入
1.电流 ,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 对于金属导体有I=nqvS
2.电阻定律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增大②半导体的电阻率随温度的升高而减小③有些物质当温度接近0 K时,电阻率突然减小到零
3.欧姆定律:(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电)。
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:
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U 2之间的函数关系的是以下哪个图象
A. B. C. D.
4.电功和电热
电功就是电场力做的功,因此是W=UIt;由焦耳定律,电热Q=I2Rt。
⑴对纯电阻而言,W=Q=UIt=I 2R t=
⑵对非纯电阻电路(如电动机和电解槽),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=I 2Rt计算,两式不能通用。
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。求这时电动机的机械功率是多大?P=31W
例4. 来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L和4L的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n1和n2,则n1∶n2=_______。
解:而
二、串并联与混联电路
例5. 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_________。
P1∶P2∶P3=1∶2∶6
例6. 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.
例7. 左图甲为分压器接法电路图,电源电动势为E,内阻不计,变阻器总电阻为r。闭合电键S后,负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线
A.① B.② C.③ D.④
3.对复杂电路分析,一般情况下用等势点法比较方便简洁。⑴凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计电阻的电流表连接的点)。⑵在外电路,沿着电流方向电势降低。⑶凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。⑷不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响。
4.电路中有关电容器的计算。
⑴电容器跟与它并联的用电器的电压相等。⑵在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上。⑶在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。⑷如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。
例8. 已知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,
可采取以下那些方法:()
A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1
例9. 已知如图,R1=30Ω,R2=15Ω,R3=20Ω,AB间电压U=6V,A端为正C=2μF,为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C,应将R4的阻值调节到多大?
解:此R4应调节到20Ω或4Ω。
三、闭合电路欧姆定律
1.主要物理量。闭合电路欧姆定律:①E=U外+U内 ②(I、R间关系)
③U=E-Ir ④(U、R间关系)
2.电源的功率和效率。⑴功率:①总功率PE=EI ②输出功率P出=UI
③电源内部消耗的功率Pr=I 2r ⑵电源的效率:
而当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,为。
例10. 已知如图,E =6V,r =4Ω,R1=2Ω,R2的变化范围是0~10Ω。求: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。
解:①2.25W;②R1功率最大为2W;③R2上消耗的功率最大为1.5W。
3.变化电路的讨论。
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的相反,和变化电阻有并联关系的相同(并同串反)。
例11. 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.0.28A B.0.25A C.0.22A D.0.19A
例12. 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>ΔU2
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13. 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。
解: 6Ω。50W。
5.滑动变阻器的两种特殊接法。
⑴右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大;可以证明:A1的示数一直减小,而A2的示数一直增大。
⑵右图电路中,设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小;总电流I逐渐增大;RX两端的电压逐渐增大,电流IX也逐渐增大(这是实验中常用的分压电路的原理);滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。
6.断路点的判定。
当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时,用电压表就可以方便地判定断路点:凡两端电压为零的用电器或导线 无故障;两端电压等于电源电压的用电器或导线 断路。
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一.选择题。(本题共10小题,每小题4分,共4分。每小题中提供的四个选项中至少有一项是满足题设要求的,请选出符合题设要求的答案。全部选正确的,得4分,选不全的得2分,有选错的不得分。)
1、一盏电灯直接接在电压恒定的电源上,其功率为100瓦,若将这盏灯先接于一段很长的导线后再接在同一电源上,此时导线上损失的电功率是9瓦,那么此灯的实际功率将:( )
A、等于91瓦; B、小于91瓦;C、大于91瓦; D、无法确定。
2、如图,当滑动变阻器的滑片P向上端移动时,则电表示数的变化情况是( )
A. V1减小,V2 增大,A增大B.V1增大,V2减小,A增大
C.V1增大,V2增大,A减小
D.V1减小,V2减小,A减小
3、某同学用电流表外接法测电阻时,误将两电表互换位置,则造成的结果为( )
A.电阻烧坏 B.电流表烧坏
C.电压表示数几乎为零 D.电流表示数几乎为零
4、三只阻值相等的电阻连接成图5所示的电路,由于某种原因,其中有一只电阻的阻值发生了变化,导致RAB>RBC则可能的原因是( )
A.R1变小 B.R2变小 C.R3变大 D.R3变小
5、如图所示电路,可能进行的实验有( )
A.测定定值电阻的阻值 B.测电池的电动势和内阻
C.测定电阻在某一电压下的电功率 D.测定电阻材料的电阻率
二、填空题。(本大题共6小题,共30分。在每题的空格中填上正确的答案,不要求写出演算过程。)
在 处。
7、(3分)某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆挡“×1”挡测量时,指针指示位置如下图所示,则其电阻值是________ __。如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是______ ___。改变挡位调整倍率后,要特别注意重新___________________ _。
8、(4分)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
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)__ ___.
三.计算题
9、(8分)如图所示,电动机M的内阻是0.6Ω,R=10Ω,直流电压U=160V,电压表示数110V,求(1)通过电动机的电流多大? (2)电动机消耗的电功率为多少? (3)电动机工作1h所产生的热量为多少?
10、(10分)如图电路,变阻器R1最大值为4Ω,此时它的有效阻值为2Ω,定值电阻R2= 6Ω,电源内阻r= 1Ω,当开关S闭合时,电源的总功率为16W,输出功率为12W,这时灯正常发光,求:(1)电灯的电阻
(2)当开关S断开时,要使电灯仍正常发光,R1的滑片应移到什么位置?并求此时电源的输出功率及电源的效率