独家学案与测评物理人教版恒定电流闭合电路的欧姆定律课件.ppt
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1、第七章第七章 恒定电流闭合电路的欧姆定律恒定电流闭合电路的欧姆定律第第1节节 电流、电阻、电功和电功率电流、电阻、电功和电功率例例1(2009全国)全国)(15分分)某材料的电阻率某材料的电阻率随温度变化的规律为随温度变化的规律为0(1+t),其中其中称为电阻温度系数,称为电阻温度系数,0是材料在是材料在t=0 时的电阻率时的电阻率.在一定的温度范围内在一定的温度范围内是与温度无关的常数是与温度无关的常数.金属的电阻一般随温度的金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数温度系数.利用具有
2、正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在已知:在0 时,铜的电阻率时,铜的电阻率为为1.710-8 m,碳的电阻率为碳的电阻率为3.510-5 m,在在0 附近时,铜的电附近时,铜的电阻温度系数为阻温度系数为3.910-3-1,碳的电阻温度系数为碳的电阻温度系数为-5.010-4-1.将横将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在的导体,要求其电阻在0 附附近不随温度变化,求所需碳棒的长度近不随温度变化,求所需
3、碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化变化).【点拨】(【点拨】(1)应用电阻定律求每个棒的电阻)应用电阻定律求每个棒的电阻.(2)根据两棒是串联关系可求总电阻)根据两棒是串联关系可求总电阻.(3)总电阻的值在)总电阻的值在0 附近是定值附近是定值.【解析】【解析】满分展示满分展示设所需碳棒的长度为设所需碳棒的长度为L1,电阻率为,电阻率为1,电阻温度系数为,电阻温度系数为1;铜棒的长度为;铜棒的长度为L2,电阻率为,电阻率为2,电阻温度系数为,电阻温度系数为2.根据题意有根据题意有1=10(1+1t)1分分2=20(1+2t)1分分式中式中10、20分别为碳
4、和铜在分别为碳和铜在0 时的电阻率时的电阻率.设碳棒的电阻为设碳棒的电阻为R1,铜棒的电阻为,铜棒的电阻为R2,有,有R1=1L1/S 1分分R2=2L2/S 1分分式中式中S为碳棒与铜棒的横截面积为碳棒与铜棒的横截面积.碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为R=R1+R2 1分分L0=L1+L2 1分分式中式中L0=1.0 m联立以上各式得联立以上各式得R=10L1/S+20L2/S+(101L1+202L2)/St 3分分要使电阻要使电阻R不随温度不随温度t变化,式中变化,式中t的系数必须为零的系数必须为零.即即101L1+202L2=0
5、3分分联立得联立得L1=202/(202-101)/L0 1分分代入数据解可得代入数据解可得L1=3.810-3 m 2分分1.(2010北京模拟北京模拟)根据电阻定律可得电阻率根据电阻定律可得电阻率=RS/l.对于温对于温度一定的某种金属导线来说,它的电阻率度一定的某种金属导线来说,它的电阻率()A.跟导线的电阻成正比跟导线的电阻成正比B.跟导线的横截面积成正比跟导线的横截面积成正比C.跟导线的长度成反比跟导线的长度成反比D.由所用金属材料本身的特性决定由所用金属材料本身的特性决定【解析】电阻率是反映导体材料导电性能好坏的物理量,大【解析】电阻率是反映导体材料导电性能好坏的物理量,大小与温度
6、有关,但与导体电阻的大小、长度和横截面积无关,小与温度有关,但与导体电阻的大小、长度和横截面积无关,仅存在一定的数量关系,故只有仅存在一定的数量关系,故只有D正确正确.【答案】【答案】D例例2 如图所示的如图所示的I-U图象对应的两个导体图象对应的两个导体,求求:(1)电阻之比电阻之比R1 R2=.(2)若两导体中的电流相等(不为若两导体中的电流相等(不为0)时,)时,电压之比电压之比U1 U2=.(3)若两导体中的电压相等(不为若两导体中的电压相等(不为0)时,)时,电流之比电流之比I1 I2=.【点拨】正确理解图象的含义是解决问题的关键【点拨】正确理解图象的含义是解决问题的关键.【解析】【
7、解析】(1)在在I-U图象中为直线斜率图象中为直线斜率tan=I/U=1/R,故,故R=U/I,于是得,于是得R1=1/0.1=10,R2=1/0.3=10/3,故故R1 R2=3 1.(2)由欧姆定律可得由欧姆定律可得U=IR,当,当I相同时,相同时,UR,故,故U1 U2=R1 R2=3 1.(3)根据欧姆定律可得根据欧姆定律可得I=U/R,当,当U相同时,相同时,I1/R,故,故I1 I2=R2 R1=1 3.也可由图象直接得出也可由图象直接得出.【答案】(【答案】(1)3 1(2)3 1(3)1 32.如图所示为电阻如图所示为电阻R1和和R2的伏安特性曲线,并且把第一象限的伏安特性曲线
8、,并且把第一象限分为了分为了、三个区域三个区域.现把现把R1和和R2并联在电路中,消耗并联在电路中,消耗的电功率分别用的电功率分别用P1和和P2表示;并联的总电阻设为表示;并联的总电阻设为R.下列关于下列关于P1与与P2的大小关系及的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是的伏安特性曲线应该在的区域正确的是()A.特性曲线在特性曲线在区,区,P1P2B.特性曲线在特性曲线在区,区,P1P2C.特性曲线在特性曲线在区,区,P1P2D.特性曲线在特性曲线在区,区,P1P2【解析】并联之后电阻【解析】并联之后电阻R比比R1、R2电阻都小,根据此图电阻都小,根据此图的斜率的倒数是电阻,所以并联之
9、后的特性曲线在的斜率的倒数是电阻,所以并联之后的特性曲线在区区,B、D错误,由题图可得错误,由题图可得R1E干电池干电池=1.5 V,故,故D正确正确.【答案】【答案】AD例例2(2008广东)如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片广东)如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片P向上端向上端a滑动过程中,两表的示数变化情况为滑动过程中,两表的示数变化情况为()A.电压表示数增大,电流表示数减少电压表示数增大,电流表示数减少B.电压表示数减少,电流表示数增大电压表示数减少,电流表示数增大C.两电表示数都增大两电表示数都增大D.两电表示数都减少两电表示数都减少【点拨】电阻【点拨】电阻Rp变化变化I外总外
10、总变化变化 U端端变化变化支路电压、电流的变化支路电压、电流的变化【解析】由图滑动变阻器上部分被短路,【解析】由图滑动变阻器上部分被短路,P向上滑动时滑动向上滑动时滑动变阻器电阻增大,电路中总电阻增大,总电流减小变阻器电阻增大,电路中总电阻增大,总电流减小,R1电压电压减小,内电压减小,外电压增大即电压表示数增大,减小,内电压减小,外电压增大即电压表示数增大,R2电电压增大,压增大,R2电流增大,电流表示数减少电流增大,电流表示数减少.【答案】【答案】AI总总变化变化U内内变化变化2.(2009广东理科基础)如图所示是一实验电路图广东理科基础)如图所示是一实验电路图.在滑动在滑动触头由触头由a
11、端滑向端滑向b端的过程中,下列表述正确的是端的过程中,下列表述正确的是()A.路端电压变小路端电压变小 B.电流表的示数变大电流表的示数变大C.电源内阻消耗的功率变小电源内阻消耗的功率变小 D.电路的总电阻变大电路的总电阻变大【解析】当滑片向【解析】当滑片向b端滑动时,接入电路中的电阻减少,使得端滑动时,接入电路中的电阻减少,使得总电阻减小总电阻减小,D错误错误.根据根据I=E/R总总,可知总电流增加,根据闭合,可知总电流增加,根据闭合电路的欧姆定律有电路的欧姆定律有E=Ir+U外外,可知路端电压减小,可知路端电压减小,A正确正确.流过流过电流表的示数为电流表的示数为I=U外外/R3,可知电流
12、减小,可知电流减小,B错误错误.根据根据P=I2r,可可知内阻消耗的功率增大,知内阻消耗的功率增大,C错误错误.【答案】【答案】A例例3 如图所示电路,已知如图所示电路,已知E=6 V,r=4,R1=2,R2的变化范围是的变化范围是010.求:求:(1)电源的最大输出功率电源的最大输出功率.(2)R1上消耗的最大功率上消耗的最大功率.(3)R2上消耗的最大功率上消耗的最大功率.【点拨】【点拨】(1)当当R1+R2=r时、输出功率最大时、输出功率最大.(2)R1是固定电阻,注意不要照搬上述方法是固定电阻,注意不要照搬上述方法.(3)R2是可变电阻,可把是可变电阻,可把R1+r看成内阻,当看成内阻
13、,当R2=R1+r时,时,R2功率最大功率最大.【解析【解析】(1)R2=2 时,外电阻等于内电阻,由时,外电阻等于内电阻,由P出出max=E2/4r,可知电源最大可知电源最大输出功率为输出功率为2.25 W.(2)R1是定值电阻,电流越大功率越大,所以是定值电阻,电流越大功率越大,所以R2=0时时R1上消耗的功率最大由上消耗的功率最大由P1=Imax2R1=2 W.(3)把把R1也看成电源的一部分,等效电源的内阻为也看成电源的一部分,等效电源的内阻为6,所以,当,所以,当R2=6 时,时,R2上消耗的功率最大为上消耗的功率最大为1.5 W.3.如图所示的如图所示的U-I图,其中图,其中A是路
14、端电是路端电压随电流的变化规律,压随电流的变化规律,B是某一电阻的是某一电阻的伏安特性曲线,用该电源与该电阻组成伏安特性曲线,用该电源与该电阻组成闭合电路时,电源的输出功率是闭合电路时,电源的输出功率是 ,电源的效率是电源的效率是 .【解析】由图中【解析】由图中A可知可知E=3 V,r=0.5,由图中由图中B可知可知R=1,电源的输出功率是电源的输出功率是P出出=E/(R+r)2=4 W.因为是纯电阻电路,电源的效率为因为是纯电阻电路,电源的效率为=P出出P总总=I2R/I2(R+r)=R/(R+r)=1/1.5100%=66.7%.【答案】【答案】4 W 66.7%例例4 如图所示,电源电动
15、势如图所示,电源电动势E=9 V,内电阻内电阻r=0.5,电阻,电阻R1=5.0、R2=3.5、R3=6.0、R4=3.0,电容电容C=2.0 F.当开关当开关K由与由与a接触接触到与到与b接触接触,通过通过R3的电量是多少?的电量是多少?【点拨】(【点拨】(1)明确电键与)明确电键与a接触时电容器的电压、带电量和电接触时电容器的电压、带电量和电势高低势高低.(2)明确开关与)明确开关与b接触时电容器的电压、带电量和电势高低接触时电容器的电压、带电量和电势高低.(3)流过)流过R3的电量为的电量为Q=Q1+Q2.【解析】开关【解析】开关K接接a时,时,UC=U1=/(R1+R2+r)R1=9/
16、(5.0+3.5+0.5)5.0 V=5 V,此时电容器带电量此时电容器带电量QC=CU1=2.010-65 C=110-5 C,开关开关K接接b时,时,UC=U2=/(R1+R2+r)R2=9/(5.0+3.5+0.5)3.5 V=3.5 V,此时电容器带电量此时电容器带电量QC=CU2=2.010-63.5 C=0.710-5 C,流过流过R3的电量为的电量为Q=QCQC=1.710-5 C.4.如图所示电路中,开关如图所示电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,均闭合,C是极板是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮一油滴水平放置的平行板电容器,板间悬浮一油滴P,断开哪一个,断开哪一个开
17、关后开关后P会向下运动会向下运动()A.S1 B.S2 C.S3 D.S4【解析】先弄清本题涉及的知识及知识间的内在联系【解析】先弄清本题涉及的知识及知识间的内在联系.开关开关S1、S2、S3、S4均闭合,带电油滴在电场中处于平衡状态,即重力均闭合,带电油滴在电场中处于平衡状态,即重力与向上的电场力平衡与向上的电场力平衡,则有则有qE=mg;式中电容器极板间匀强电;式中电容器极板间匀强电场的场强场的场强E=U/d,电路中与电容器串联的,电路中与电容器串联的R1与与R2的并联电阻并的并联电阻并无电流通过,仅起无电流通过,仅起“导线导线”作用,故电容器极板间电压作用,故电容器极板间电压U即是即是R
18、3两端的电压两端的电压.题中要求断开某一开关后,油滴向下运动,就是要降低两极板题中要求断开某一开关后,油滴向下运动,就是要降低两极板间电压间电压.当断开当断开S1后,电阻后,电阻R2仍使电容器极板保持原来的连接,仍使电容器极板保持原来的连接,即极板间电压不变,油滴仍静止即极板间电压不变,油滴仍静止.当断开当断开S2后,电容器两极板间后,电容器两极板间电压升至电源电动势,油滴电场力电压升至电源电动势,油滴电场力Fmg,油滴会向上运动,油滴会向上运动.当当断开断开S3后,切断电源,电容器通过电阻后,切断电源,电容器通过电阻R1、R2、R3放电,极板放电,极板电压降低,最后降为零,油滴将向下运动电压
19、降低,最后降为零,油滴将向下运动.当断开当断开S4后,电容器后,电容器所充电量不变,两极板间电压所充电量不变,两极板间电压U不变,油滴仍保持静止,故本不变,油滴仍保持静止,故本题正确选项是题正确选项是C.【答案】【答案】C例例5 如图所示,一个与门的输出端与一个或门的输入端相连,另一个输如图所示,一个与门的输出端与一个或门的输入端相连,另一个输入端入端C直接和或门的输入端相连,形成一个组合的门电路,直接和或门的输入端相连,形成一个组合的门电路,A、B、C就就是这个组合电路的总输入端是这个组合电路的总输入端.Y是它的输出端,请在表中填写出这个组合是它的输出端,请在表中填写出这个组合门电路的真值表
20、门电路的真值表.ABCY输入端结果ABCY【点拨】根据【点拨】根据A、B输入值按与门电路判断输出结果,再和输入值按与门电路判断输出结果,再和C作为输入端按或门电路判断出最后结果作为输入端按或门电路判断出最后结果.输入端结果ABCY0000001101001000101111011111【解析】如下表所示:【解析】如下表所示:5.如图所示电路,当如图所示电路,当A、B、C输入分别为输入分别为0、1、0时,时,Y端的结果是(端的结果是()A.0 B.0 C.0或或1 D.无法确定无法确定 ABCY【解析】作出真值表可判断输出结果为【解析】作出真值表可判断输出结果为1.选项选项B正确正确.【答案】【
21、答案】B 例例 如图所示电路的三根导线中有一根是断的如图所示电路的三根导线中有一根是断的.电源、电阻器电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的及另外两根导线都是好的.为了查出其中的断导线,某学生想为了查出其中的断导线,某学生想先用多用表的红表笔连接在电源的正极先用多用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接再将黑表笔分别连接在电阻器在电阻器R1的的b端和端和R2的的c端,并观察多用表指针的示数端,并观察多用表指针的示数.在下在下列选挡中,符合操作规程的是列选挡中,符合操作规程的是()A.直流直流10 V挡挡 B.直流直流0.5 A挡挡C.直流直流2.5 V挡挡 D.欧姆挡欧姆挡【错
22、解】如果电路连接正常,电路中的电流【错解】如果电路连接正常,电路中的电流I=E/(R1+R2)=6/15A=0.4 A,选选B.测量的最大电压为测量的最大电压为U1=IR1=2 V.可选可选A、C.用欧姆挡可以直接测量回路中的电阻是否等于用欧姆挡可以直接测量回路中的电阻是否等于15 或者等于或者等于10.选选B的同学没有考虑的同学没有考虑R1与与R2之间的导线断开的情况之间的导线断开的情况.选选C的同学的同学没有考虑到导线断开,测得的电压等于没有考虑到导线断开,测得的电压等于6 V的情况,大于的情况,大于2.5 V.选选D的同学没有考虑到如果被测回路中有电源,欧姆表就可能的同学没有考虑到如果被
23、测回路中有电源,欧姆表就可能被毁坏或读数不准被毁坏或读数不准.【剖析】设多用表各挡都理想,忽略电源的内阻【剖析】设多用表各挡都理想,忽略电源的内阻.选用不同功能选用不同功能挡时,应画出电路图,至少在头脑中应清楚挡时,应画出电路图,至少在头脑中应清楚.【正解】用电压挡测量时,由于电路断开【正解】用电压挡测量时,由于电路断开(无论是从无论是从ab间断间断开,还是从开,还是从R1与与R2之间断开之间断开)电路中无电流,黑表笔与电源电路中无电流,黑表笔与电源负极等电势负极等电势.直流电压挡测量的数值是电源电动势直流电压挡测量的数值是电源电动势E.所以所以A选选项可行,项可行,C选项不可行选项不可行.用
24、电流挡测量时,假设用电流挡测量时,假设ab间导线完好,而间导线完好,而R1与与R2之间导线之间导线断开断开.黑表笔接在黑表笔接在c端测得的电流为端测得的电流为I=E/R2=0.6 A,大于电流挡大于电流挡量程量程.排除排除B选项选项.被测回路中有电源,欧姆表不能适用,排除被测回路中有电源,欧姆表不能适用,排除D选项选项.【答案】【答案】A实验七实验七 测定金属的电阻率测定金属的电阻率例例 (2009海南)某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金海南)某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度,读出图中的示数,该金属圆片的直径的测量值属圆片的直径和厚度,读出图中的示数,该
25、金属圆片的直径的测量值为为 cm,厚度的测量值为,厚度的测量值为 mm.【解析】游标卡尺的读数,按步骤进行就不会出错【解析】游标卡尺的读数,按步骤进行就不会出错.首先,确首先,确定游标卡尺的精度为定游标卡尺的精度为20分度,即为分度,即为0.05 mm,然后以毫米为,然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数单位从主尺上读出整毫米数12.00 mm,注意小数点后的有效,注意小数点后的有效数字要与精度一样,再从游标尺上找出对得最齐一条刻线,数字要与精度一样,再从游标尺上找出对得最齐一条刻线,精度格数精度格数=0.058 mm=0.40 mm,最后两者相加,根据,最后两者相加,根据题目单位要求换算为需要
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