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1、第八单元 恒定电流高考热点统计要求2014年2015年2016年2017年高考基础要求及冷点统计测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)欧姆定律()电阻定律,电阻的串联、并联,电功率,焦耳定律()电源的电动势和内阻()闭合电路的欧姆定律()以上考点为高考基础要求,一般不单独命题.描绘小电珠的伏安特性曲线23测定电源的电动势和内阻23练习使用多用电表23考情分析1.高考对本章内容的考查重点有电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识,实验部分则以基本仪器的使用和电路实验为主,题型以填空题的形式出现.2.预测高考命题的重点仍将是对基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律的理解和应用,实验则考查基本
2、仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的处理等知识.第22讲部分电路及其规律一、电流1.定义:自由电荷的移动形成电流.方向:规定为定向移动的方向.2.两个公式:(1)定义式:;(2)微观式:(q为自由电荷的电荷量).二、电阻与电阻定律1.电阻:导体两端的电压和通过它的的比值.表达式为.2.电阻定律(1)内容:导体的电阻跟导体本身的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,还跟导体的有关.(2)公式:,该式是电阻大小的决定式.(3)电阻率:反映材料导电性能的物理量,单位为,符号为.三、部分电路的欧姆定律1.内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比.2.适用条件:适用于金属导体和电
3、解液,和元件不适用.3.表达式:(说明:这是电流的决定式).四、电功、电功率、电热1.电功:电路中电场力对移动电荷做的功,公式为W=(适用于任何电路).2.电功率:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢,公式为P=(适用于任何电路).3.电热:电流流过导体产生的热量,由焦耳定律Q=计算;热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量,表达式为P热=.【思维辨析】(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以电流是矢量.()(2)电荷的移动速度就是电流的传导速度.()(3)在非纯电阻电路中,UII2R.()(4)由R=知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比.()(5)由=知,导体
4、的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比.()(6)公式W=t=I2Rt适用于所有电路.()(7)公式W=UIt及Q=I2Rt适用于任何电路.()考点一电流的理解与计算考向一电流的定义式应用I=计算时应注意:若导体为金属,则q为自由电子带电荷量的绝对值;若导体为电解液,因为电解液里的正、负离子移动方向相反,但形成的电流方向相同,故q为正、负离子带电荷量的绝对值之和.1 如图22-1所示为一磁流体发电机示意图,A、B是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在t时间内有n个自由电子落在B板上,则关于R中的电流大小及方向判断正
5、确的是()图22-1A.I=,从上向下B.I=,从上向下C.I=,从下向上D.I=,从下向上考向二电流的微观表达式掌握推导电流的微观表达式的过程,带电粒子在外加电场的作用下,形成定向移动的粒子流,从中取一圆柱形粒子流作为研究对象,即为“柱体微元”模型.设柱体微元的长度为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq,电荷通过横截面的时间t=,电流的微观表达式为I=nqvS.2 如图22-2所示,一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端
6、加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为()图22-2A.考向三等效电流的计算有一类由运动电荷的周期性运动形成闭合回路的模型中,计算其形成的等效电流时,一般取一个周期的时间来计算,则此时间内通过回路截面的电荷量即运动电荷带的电荷量.3 2016河南新乡模拟 安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是()A.电流大小为,电流方向为顺时针B.电流大小为,电流方向为顺时针C.电流大小为,电流方向为逆时针D.电流大小为
7、,电流方向为逆时针考点二电阻定律的理解与应用1.电阻与电阻率的关系2.电阻的决定式和定义式(1)电阻的决定式R=指明了电阻的决定因素,适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液.(2)电阻的定义式R=提供了一种测量电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关,适用于任何纯电阻电路.4 有一长方形导体,长a、宽b、高h之比为632,它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线,如图22-3所示,分别将AA、BB、CC接在同一恒压电源上时,导体中电荷定向移动的速度分别为v1、v2、v3,则v1v2v3为()图22-3A.632B.111C.236D.123式题 有两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀
8、拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A.14 B.18C.116 D.161 方法技巧某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点:(1)导体的电阻率不变;(2)导体的体积不变,由V=lS可知l与S成反比;(3)在、l、S都确定之后,应用电阻定律R=求解.考点三欧姆定律与伏安特性曲线 1.I=的区别(1)I=表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比.(2)R=表明了一种测量电阻的方法,不能错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”.2.伏安特性曲线(1)定义:用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出
9、的I-U图像.(2)应用伏安特性曲线上每一点的纵、横坐标对应此时的电流值、电压值.I-U图像中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小.I-U图像中图线上某点到I轴、U轴的垂线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率.(3)两类图线(如图22-4所示)图22-4线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是过原点的直线,表明它的电阻是不变的.非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线,表明它的电阻是变化的.5 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图22-5所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中正确的是()图22-5A.
10、随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小B.对应P点,小灯泡的电阻为R=C.对应P点,小灯泡的电阻为R=D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM的面积式题 (多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W及以上的白炽灯,以后将逐步淘汰白炽灯.假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U-I曲线如图22-6所示.图像上A点与原点的连线与横轴成角,A点的切线与横轴成角,则()图22-6A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点,白炽灯的电阻可表示为tan C.在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点,白炽灯的电阻可表示为考点四电功、电功率及焦耳定律1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电
11、阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等工作中的电动机、电解槽、日光灯等能量转化电路中消耗的电能全部转化为内能,W=Q电路中消耗的电能除转化为内能外,还转化为其他形式的能,WQ电功的计算W=UIt=I2Rt=tW=UIt电热的计算Q=UIt=I2Rt=tQ=I2Rt是否满足欧姆定律满足不满足2.非纯电阻电路的分析思路处理非纯电阻电路问题时,要善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能量”分析、求解.6 如图22-7所示,A为电解槽,M为电动机,N为电炉子,恒定电压U=12 V,电解槽内阻rA=2 ,S1闭合,S2、S3断开时,电
12、流表示数为6 A,当S2闭合,S1、S3断开时,电流表示数为5 A,且电动机输出功率为35 W;当S3闭合,S1、S2断开时,电流表示数为4 A.求:(1)电炉子的电阻及发热功率;(2)电动机的内阻;(3)在电解槽工作时,电能转化为化学能的功率.图22-7式题 (多选)2017河南新乡模拟 如图22-8所示是某一直流电动机提升重物的示意图,重物质量m=50 kg,电源提供给电动机的电压为U=110 V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时,通过电动机的电流为I=5.0 A,重力加速度g取10 m/s2,则()图22-8A.电动机的输入功率为550 WB.电动机提升
13、重物的功率为550 WC.电动机提升重物的功率为450 WD.电动机的线圈电阻为22 第23讲电动势闭合电路的欧姆定律一、电源电动势与内阻1.电动势(1)定义:电源在内部移动电荷过程中,与移动电荷的的比值.(2)定义式:,单位为.(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为的本领(通常认为电动势不变).2.内阻:电源内部也是导体,其电阻称为.二、闭合电路的欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流跟成正比,跟成反比.2.表达式:,只适用于纯电阻电路.3.路端电压:U=E-Ir.【思维辨析】(1)不管什么电路,只要其中一个电阻增大,则总电阻增大,总电阻一定大于任意一个电阻.()(2)电动势的大小反映了电
14、源把电能转化为其他形式的能的本领强弱.()(3)电动势等于电源的路端电压.()(4)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.()(5)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.()考点一电阻的串、并联考向一串、并联电路的特点串、并联电路的几个常用结论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0,R并=R0.(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻.(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻增大(或减小).(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和.1 2016福建宁德质检 电阻R1和R2分别标有“
15、2 1.0 A”和“4 0.5 A”,将它们串联后接入电路中,如图23-1所示,则此电路中允许消耗的最大功率为()图23-1A.1.5 W B.3.0 WC.5.0 W D.6.0 W考向二电路的简化(1)基本原则:电势相等的点可合并可拆分;导线可任意长短;无电流的支路可去除;理想电流表可视为短路,理想电压表可视为断路;电路稳定时电容器可视为断路.(2)基本方法:等电势法:首先找出各等势点,并用同一字母标注,不同电势点用不同字母标注,并按电势高低排列各点,最后将所有元件画在相应的位置.独立分支法:先将各结点用字母标上,判定各支路元件的电流方向,按电流流向确定各独立支路,然后加工整理即可.2 在
16、如图23-2所示的电路中,电源电压U=15 V,电阻R1、R2、R3的阻值均为10 ,S为单刀三掷开关,求下列各种情况下电压表的读数:(1)开关S接A;(2)开关S接B;(3)开关S接C.图23-2考向三电流表和电压表的改装改装为大量程电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U=IgR+IgRg,所以R=-RgIgRg=(I-Ig)R,所以R=改装后的电表内阻RV=R+RgRgRA=r时,随着R的增大输出功率越来越小.当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大.当P出P2 B.P1=P2C.12 D.1Rx测量值大于真实值R测=Rx测量值小于真实值适用条件R
17、ARxRVRx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻2.两种电路的选择 (1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.(2)临界值计算法:Rx时,用电流表内接法.(3)实验试探法:按图Z7-7所示接好电路,让连接电压表的导线P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.图Z7-73 2014全国卷 在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200 ,
18、电压表V的内阻约为2 k,电流表A的内阻约为10 ,测量电路中电流表的连接方式如图Z7-8甲或乙所示,结果由公式Rx=计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.图Z7-8式题 用内阻为3000 的电压表和内阻为10 的电流表测电阻,在图Z7-9甲、乙两种情况下,电压表的示数都是60 V,电流表的示数都是0.2 A,则R1的测量值为 ,真实值是 ,R2的测量值为 ,真实值
19、是 .图Z7-9考向二滑动变阻器两种连接方式1.滑动变阻器两种接法的对比限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件2.分压和限流电路的选择原则(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),此时,则必须选用分压式电路.(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电
20、压变化范围不够大,此时,应用分压式电路.4 2017河南商丘二模 某同学用伏安法测量一个电阻(阻值约为1200 )的阻值,现有下列器材:A.电流表(量程100 mA,内阻约2 );B.电流表(量程15 mA,内阻约4 );C.电压表(量程15 V,内阻约100 k);D.电压表(量程50 V,内阻约500 k);E.直流电源(电动势20 V,允许最大电流4 A);F.滑动变阻器(最大阻值100 );G.开关、导线若干.(1)电流表应选,电压表应选.(填对应器材前的字母代号)(2)该同学正确选择仪器后连接了如图Z7-10所示的电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,
21、指出电路的接线上存在的问题:;.图Z7-10 特别提醒在选滑动变阻器时,为调节方便,分压法一般选总阻值小的滑动变阻器,限流法选总阻值比待测电阻大几倍的滑动变阻器.热点三实验器材的选取与实物图连接1.电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材,一般要考虑四方面因素:(1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流.(2)误差因素:选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏转到满偏刻度的以上;使用欧姆表时应选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.(3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足
22、实验要求,又便于调节.在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都被用到.(4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与打点计时器的匹配问题等.2.实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图先到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电路中去.(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉.(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出.5 2017全国卷 某同学利用如图Z7-11所示的电路测量一微安表(量程为100 A,内阻大约为2500
23、)的内阻.可使用的器材有:两个滑动变阻器R1、R2(其中一个最大阻值为20 ,另一个最大阻值为2000 );电阻箱Rz(最大阻值为99 999.9 );电源E(电动势约为1.5 V);单刀开关S1和S2.C、D分别为两个滑动变阻器的滑片.(1)按图Z7-11的原理图将图Z7-12中的实物连线.图Z7-11图Z7-12(2)完成下列填空:R1的最大阻值为(选填“20”或“2000”).为了保护微安表,开始时将R1的滑片C滑到接近图Z7-11中的滑动变阻器的(选填“左”或“右”)端对应的位置;将R2的滑片D置于中间位置附近.将电阻箱Rz的阻值置于2500.0 ,接通S1.将R1的滑片置于适当位置,
24、再反复调节R2的滑片D的位置.最终使得接通S2前后,微安表的示数保持不变,这说明S2接通前B与D所在位置的电势(选填“相等”或“不相等”).将电阻箱Rz和微安表位置对调,其他条件保持不变,发现将Rz的阻值置于2601.0 时,在接通S2前后,微安表的示数也保持不变.待测微安表的内阻为.(结果保留到个位)(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议:.热点四数据处理与误差分析考向一图像法6 2017天津卷 某探究性学习小组利用如图Z7-13所示的电路测量电池的电动势和内阻.其中电流表A1的内阻r1=1.0 k,电阻R1 =9.0 k,为了方便读数和作图,给电池串联一个R0=3.0 的电阻.图Z7-
25、13(1)按图Z7-13所示电路进行连接后,发现aa、bb和cc三条导线中,混进了一条内部断开的导线.为了确定哪一条导线内部是断开的,将开关S闭合,用多用电表的电压挡先测量a、b间电压,读数不为零,再测量a、a间电压,若读数不为零,则一定是导线断开;若读数为零,则一定是导线断开.(2)排除故障后,该小组顺利完成实验.通过多次改变滑动变阻器触头位置,得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据,作出图像如图Z7-14.由I1-I2图像得到电池的电动势E=V,内阻r=.图Z7-14考向二解析法7 2017湖南怀化二模 在测量未知电阻Rx阻值的实验中,可供选择的器材有:A.待测电阻Rx(阻值约300 )
26、;B.电流表A1(量程20 mA,内阻约50 );C.电流表A2(量程50 mA,内阻约10 );D.电阻箱R(0999.9 );E.滑动变阻器R1(20 ,2 A);F.滑动变阻器R2 (1750 ,0.3 A);G.电源E(电动势6.0 V,内阻不计);H.开关S及导线若干.某同学采用如下方案进行测量:a.按图Z7-15甲连好电路,调节滑片P和R的阻值,使电流表指针指在合适位置,记下此时A1示数I1、A2示数和电阻箱阻值R0;b.将电流表A1改接到另一支路(如图乙所示),保持电阻箱阻值R0不变,调节P,使A2示数不变,记下此时A1示数I1;c.计算得到Rx的阻值.图Z7-15(1)该同学按
27、图Z7-15甲连成如图Z7-16所示的电路,则第(填图中表示导线的数字)条导线连接错误.图Z7-16(2)正确连线后,闭合S,将P从左向右滑动,发现开始时A2示数变化不大,当临近最右端时示数变化明显,这是选择了滑动变阻器(选填“R1”或“R2”)造成的.(3)待测电阻Rx=(用I1、R0、I1中的某些量表示);针对该实验方案,下列说法正确的是(填选项前的字母).A.电流表A1的内阻不会造成系统误差B.电流表A2的内阻会造成系统误差1.2015全国卷 图Z7-17甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路.图Z7-17(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 m
28、A;R1和R2为阻值固定的电阻.若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA.由题给条件和数据,可求出R1=,R2=.(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表A对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mA.电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格, 阻值分别为300 和1000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3000 .则R0应选用阻值为的电阻,R应选用最大阻值为的滑动变阻器.(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图
29、乙的电路可以判断出损坏的电阻.图乙中的R为保护电阻,虚线框内未画出的电路即为图甲虚线框内的电路.则图中的d点应和接线柱(选填“b”或“c”)相连.判断依据是:.2.2017南昌三校四联 为了测量一个量程03 V、内阻约3 k的电压表的内阻,提供的实验器材有:A.待测电压表V1;B.电流表A1(量程 00.6 A,内阻约0.2 );C.电压表V2(量程010 V,内阻约10 k);D.滑动变阻器R1(050 ,额定电流0.5 A);E.定值电阻R=5 k;F.电源E(电动势8 V,内阻较小);G.开关一个、导线若干.(1)在虚线框内画出正确的实验电路图.(要求测量值尽可能精确,测量值的变化范围尽可能大一些,所用器材用对