教科版高中物理3-1直流电路复习

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1、教科版高中物理3-1 电阻的测定是本章的重点和难点，除了常规方法外，还有一些必备的方法和技巧要求同学们必须掌握.1.电流表、电压表的特殊规使用(1)已知电阻的电流表当电压表使用；(2)已知电阻的电压表当电流表使用；(3)当电表的量程小，达不到实验要求时，可利用电阻箱或定值电阻扩大量程.2.比例法受一些特殊的实验条件限制，比如：电流表(或电压表)表面上虽有刻度，但无刻度值(或刻度值模糊)，这时我们不能直接读出电流或电压，但可根据电流表或电压表刻度均匀的特点，通过测量其指针偏转格数用比例法完成测量.3.替换法用“伏安法”测电阻一般有电流表外接与电流表内接两种线路，因为电流表及电压表本身并非理想电表

2、，这两种线路都存在误差；另一种情况是实验只提供一个电流表或电流表本身读数不准，这时我们可以考虑在保证电表读数不变的前提下，用一定值电阻(电阻箱)替换待测电阻，完成实验并提高测量准确性.4.比较法某些问题中，因实验器材不具备(缺电流表或电压表)，或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法”.这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法”的替代形式“比较法”来设计实验方案.5.半偏法(1)用半偏法测电流表的内阻rg-恒流半偏法先将R调到最左端，闭合S1，断开S2，调节R使电流表满偏，然后使R不变，闭合S2调节R使电流表指针指到满刻度的一半，此时电阻箱R的读数即为电流表

3、的内阻rg.注：此处R只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比灵敏电流表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较大，以减小因闭合S2而引起总电流的变化，从而减小误差.(2)用半偏法测电压表的内阻-恒压半偏法先将R调到最左端，闭合S1和S2，调节R使电压表指针满偏，然后使R不变，断开S2调节R使电压表指到满刻度的一半，此时电阻箱R的读数即为电压表的内阻rg.注：此处R只能用电阻箱，而不能用滑动变阻器，其阻值只需比电压表的电阻大一点就可以了，R一般使用滑动变阻器，其阻值要求较小，以减小因闭合S2而引起总电压的变化，从而减小误差.【例1】现有器材：电压表V1(量程3 V，内阻约

4、几千欧)，电压表V2(量程15 V，内阻约几十千欧)，定值电阻R1(3.0 k)，滑动变阻器R(0100 )，直流电源(约6 V，内阻不计)，开关一个，导线若干，要求利用这些器材测量电压表V1的电阻值.(1)画出实验电路图.(图中应标明电压表的代号)(2)用已知量和直接测得量表示的电压表V1内阻的表达式为r.式中各直接测得量的意义是：.【解析】(1)要测出电压表的电阻，需知道流过电压表的电流，但题目中无电流表，所以可考虑电压表的反常规使用.将待测电压表当做电流表与定值电阻串联，测出它们串联后的电压，即可求得测电压表的电阻，实验电路如图所示.(2)R1；U1为电压表V1的示数，U2为电压表V2的

5、示数.【例2】现有一阻值为10.0 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).(1)在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.【解析】(1)我们可以把断路也作为一种负载状态，实验电路如图所示.S断开时，因电压表内阻远大于电源内阻，可认为是断路状态，S闭合时，又是一种负载状态.(2)实验步骤如下：按电路图连接好电路.在开关S断开状态下读出电压表指针所在处的分度格数n1.闭合开关S，读出电压表指针

6、所在处的分度格数n2.(3)设电压表每一小分度表示的电压为U0.S断开时，有En1U0S闭合时，有En2U0r解以上两式得rR【例3】在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R，现有如下器材：读数不准的电流表A、定值电阻R0、电阻箱R1、滑动变阻器R2、单刀单掷开关S1、单刀双掷开关S2、电源和导线若干.(1)画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码；(2)写出主要的实验操作步骤.【解析】(1)实验电路如图所示.(2)将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置.将S2与R1相接，保持R2不变，调节R1的阻值，使电流表的指针在原位置上，记下R1的值，则RxR1【例4】从下表中选出

7、适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1.要求方法简捷且尽可能高的测量精度，并能测得多组数据.器材代号规格电流表(A1)量程10 mA，内阻r1待测(约40 )电流表(A2)量程500 A，内阻r2750 电压表(V)量程10 V，内阻r310 k电阻(R1)阻值约100 ，做保护电阻用滑动变阻器(R2)总阻值约50 电池(E)电动势1.5 V，内阻很小开关(K)导线若干(1)画出电路图，标明利用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式r1，式中各符号的意义是.【解析】分析题意知道需测量电流表A1的内阻，按常规思想应用伏安法，将电压表并联在待测电流表两端，但

8、经分析该电流表满偏时两端电压仅为0.4 V，远小于10 V量程.这恰恰就是本题设计考核学生应变能力的“陷阱”.根据所列仪器的特点，电流表A2内阻已知，由此可采用两电流表并联，因为两电流表两端电压相等即可省去电压的测量，从而减小实验误差，由I2r2I1r1解得r1【答案】(1)如图所示.(2) ；I1、I2分别表示通过电流表A1和A2的电流，r1、r2分别是电流表A1、A2的内阻(1)“与”门电路“与”门：如果一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生.这种关系叫做“与”逻辑关系.具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门. “与”逻辑电路 “与”门的逻辑符号 “与”门的真值表：输入

9、输出ABY000010100111“与”门反映的逻辑关系YAB(2)“或”门电路“或”门：如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系.具有“或”逻辑关系的电路叫做“或”门.“或”逻辑电路“或”门的逻辑符号“或”门的真值表：输入输出ABY000011101111“或”门反映的逻辑关系YAB(3)“非”门电路输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑关系，具有“非”逻辑关系的电路叫“非”门. “非”逻辑电路 “非”门的逻辑符号 “非”门的真值表：输入输出AY0110“非”门反映的逻辑关系Y【例1】风能将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源.风力

10、发电机是将风能(气流的功能)转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮箱、发电机等.如图所示.(1)利用总电阻R10 的线路向外输送风力发电机产生的电能.输送功率P0300 kW，输电电压U10 kW，求导线上损失的功率与输送功率的比值；(2)风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接受风能的面积.设空气密度为，气流速度为v，风轮机叶片长度为r.求单位时间内流向风轮机的最大风能Pm；在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接受的风能，简述可采取的措施；(3)已知风力发电机的输出电功率P与Pm成正比.某风力发电机的风速v19 m/s时能够输出电功率P1540 kW.我国某地区风速不低于

11、v26 m/s的时间每年约为5 000小时，试估算这台风力发电机在该地区的最小年发电量是多少千瓦时.【考点】电能与实际应用的结合.【解析】(1)导线上损失的功率为PI2R（）2=（）210 W9 kW损失的功率与输送功率的比值为0.03(2)风垂直流向风轮机时，提供的风能功率最大.单位时间内垂直流向叶片旋转面积的气体质量为vS，Sr2风能的最大功率可表示为Pm采取措施合理即可，如增加风轮机叶片长度，安装调向装置保持风轮机正面迎风等.(3)按题意，风力发电机的输出功率为P2540 kW160 kW最小年发电量约为WP2t1605 000 kWh8105 kWh【思维提升】这类题与实际问题了解紧密

12、，难度不大，只要将书中的知识理解透了，抓住题中的有效信息点，一般能将问题解决.1.某研究性学习小组为了整理一种传感器，需要选用一电器元件.图为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实验室备有下列器材：器材(代号)规格电流表(A1)电流表(A2)电压表(V1)电压表(V2)滑动变阻器(R1)滑动变阻器(R2)直流电源(E)开关(S)导线若干量程050 mA，内阻约为50 量程0200 mA，内阻约为10 量程03 V，内阻约为10 k量程015 V，内阻约为25 k阻值范围015 ，允许最大电流1 A阻值范围01 k，允许最大电流100 mA输出电压6 V，

13、内阻不计(1)为提高实验结果的准确度，电流表应选用；电压表应选用；滑动变阻器应选用.(以上均填器材代号)(2)为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号. (3)若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？相同点：通过该元件的电流与电压的变化关系和通过小电珠的电流与电压的变化关系都是非线性关系.不同点：该元件的电阻随电压的增大而减小，而小电珠的电阻值随电压的升高而增大.【解析】(1)图象中电流为00.14 A，电流表选A2；电源电压6 V，但图象只要求电压在03 V之间调整，为了测量准确，电压表选V1；由

14、于绘制图象的需要，要求电压从03 V之间调整，所以滑动变阻器只能采用分压式接法，为了能很好地调节电压，滑动变阻器应选用阻值较小的R1.(2)该元件约几十欧，电压表的分流作用可以忽略，所以采用电流表外接法；实验数据的采集要求从零开始，所以滑动变阻器采用分压式接法.(3)从图象的形状和斜率变化趋势上去找相同点和不同点，突出都是“非线性”，图象上某点与原点连线的斜率是电阻的倒数. 2.(2009广东)某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率，所用器材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等.(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固

15、定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图.(2)实验的主要步骤如下：正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；读出电流表的示数，记录金属夹的位置；断开开关，读出接入电路中的金属丝的长度，同时移动金属夹的位置，合上开关，重复的操作.(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此给出了如图所示的关系图线，其斜率为10.510.6A1m1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表)的电阻之和.(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示

16、.金属丝的直径是0.200 mm.关系图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属丝的电阻率，其数值和单位为1.54107m(保留三位有效数字).【解析】依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率，电路实物图如图所示，依据闭合的电路欧姆定律得EI(rR0Rx)，参照题目给出的图象可得L，可见直线的斜率k，可知斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属的电阻率，其数值和单位为1.54107 m；依据直线可得其斜率为1.63 A1m1，截距为，则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为(rR0)；金属丝的直径是0.200 mm.3.(2009海南)图1是利用两个电流表和测量干

17、电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关，R为滑动变阻器，固定电阻R1和内阻之和为10 000 (比r和滑动变阻器的总电阻都大得多)，为理想电流表.(1)按电路原理图在图2虚线框内各实物图之间画出连线.(2)在闭合开关S前，将滑动变阻器的滑动端c移动至b端(填“a端”、“中央”或“b端”).(3)闭合开关S，移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置，读出电流表和的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置，得到的数据为I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145I2(mA)48040032023214068在图3所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1

18、I2曲线.(4)利用所得曲线求得电源的电动势E1.49(1.481.50)V，内阻r0.60(0.550.65)(保留两位小数).(5)该电路中电源输出的短路电流Im2.4(2.32.7)A. 【解析】(1)实物连线如图所示.(3)I1-I2图线如图所示.4.(2009山东)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx).某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻(k)754028232018根据表中数据，请在

19、给定的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点.如图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻RP(符号 ，阻值见上表)；直流电源E(电动势3 V，内阻不计)；定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出)；开关S及导线若干.【解析】光敏电阻的阻值随光照变化的曲线如图所示.特点：光敏电阻的阻值随光照强度的增大非线性减小.电路

20、原理图如图所示.当天色渐暗照度降低至1.0(lx)时启动照明系统，即此时光敏电阻阻值为20 k，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，所以应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 k，即选用R1.5.(2009重庆)硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件.某同学用图1所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系.图中R0为已知定值电阻，电压表视为理想电压表.(1)请根据图1，用笔画线代替导线将图2中的实验器材连接成实验电路；(2)若电压表V2的读数为U0，则I； (3)实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的UI曲线a，见图3.由此可知电池内阻不是(填“是”或

21、“不是”)常数，短路电流为0.295(0.2930.297)mA ，电动势为2.67(2.642.70)V；(4)实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得UI曲线b，见图3.当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为1.5 V，则实验二中外电路消耗的电功率为0.068(0.0600.070)mW(计算结果保留两位有效数字).【解析】(1)见下右图；(2)根据欧姆定律可知I；(3)路端电压UEIr，若r为常数，则U-I图线为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当U0时的电流为短路电流，约为295 A0.295 mA；当电流I0时路端电压等于电源电动势E，约为2.67 V

22、；(4)实验一中的路端电压为U11.5 V时电路中电流为I10.21 mA，连接a中点(0.21 mA,1.5 V)和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻(定值电阻)的UI图线，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流，电流和电压分别为I97 A、U0.7 V，则外电路消耗功率为PUI0.068 mW6.(2009江苏)有一根圆台状均质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验：(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L9.940cm.甲 乙(2)测

23、量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出).该合金棒的电阻约为几个欧姆.图中有一处连接不当的导线是(用标注在导线旁的数字表示).丙(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R6.72 .根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd13.3 、RD3.38 .他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2RdRD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R.(用、L、d、D表述)【解析】(1)游标卡尺的读数，按步骤进行则不会出错.首先，确定游标卡尺的精度为20分度，即为0.05 mm，然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数99.00 mm，注意小数点后的有效

24、数字要与精度一样，再从游标尺上找出对得最齐的一根刻线，精度格数0.058 mm0.40 mm，最后两者相加，根据题目单位要求换算为需要的数据，99.00 mm0.40 mm99.40 mm9.940 cm(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻，在用伏安法测量其两端的电压和通过电阻的电流时，因为安培表的内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，线的连接使用的是安培表内接法.(3)审题是处理本题的关键，弄清题意也就能够找到处理本题的方法.根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd13.3 、RD3.38 .即Rd，RD，而电阻R满足R2RdRD，将Rd、RD代入得R友情提示：部分文档来自网络整理，供您参考！文档可复制、编制，期待您的好评与关注！10 / 10