2025新高考方案一輪物理第八章 恒定電流第1講　電流 電阻 電功 電功率

2025新高考方案一輪物理第八章恒定電流第八章恒定電流第1講電流電阻電功電功率(基礎(chǔ)落實(shí)課)一、電流形成條件(1)導(dǎo)體中有自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓標(biāo)矢性(1)電流的方向：把定向移動的方向規(guī)定為電流的方向(2)電流是量，遵守代數(shù)運(yùn)算法則表達(dá)式(1)定義式：I＝；(2)微觀表達(dá)式：I＝二、電阻及電阻定律1．電阻：R＝eq\f(U,I)，國際單位是歐姆(Ω)，反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，大小由導(dǎo)體本身性質(zhì)決定。2．電阻定律：R＝，其中l(wèi)是導(dǎo)體的；S是導(dǎo)體的；ρ是導(dǎo)體的，國際單位是歐·米，符號是Ω·m。3．電阻率(1)反映導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性。(2)其大小跟導(dǎo)體的材料、溫度有關(guān)。三、電功和電熱三“概念”一“定律”電功表達(dá)式W＝Uq＝，指導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷做的功電功率表達(dá)式P＝eq\f(W,t)＝，表示電流做功的焦耳定律表達(dá)式Q＝，表述：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量(電熱)跟_______成正比，跟導(dǎo)體的及成正比熱功率(1)定義：電流通過導(dǎo)體發(fā)熱的功率(2)表達(dá)式：P熱＝eq\f(Q,t)＝I2R兩“注意”(1)對于純電阻電路：P＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)(2)對于非純電阻電路：P＝UI＝＋P其他＝＋P其他≠eq\f(U2,R)＋P其他情境創(chuàng)設(shè)如圖甲所示，技術(shù)人員正在用電烙鐵進(jìn)行焊接操作，電烙鐵的發(fā)熱部件可以等效為如圖乙所示的金屬棒：其長度為L，橫截面積為S，電阻率為ρ。在棒兩端加上電壓U時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流為I，在通電時間t內(nèi)通過棒某一截面的電荷量為q，電流做功為W，產(chǎn)生的熱量為Q。理解判斷(1)只要電荷運(yùn)動就會形成電流。()(2)由于規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，故電流是矢量?)(3)電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多。()(4)由R＝eq\f(U,I)知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比。()(5)根據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知電流I與電荷量q成正比。()(6)由ρ＝eq\f(RS,l)知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導(dǎo)體的長度成反比。()(7)公式W＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt對于電烙鐵是適用的。()

逐點(diǎn)清(一)電流三種表達(dá)式的應(yīng)用|題|點(diǎn)|全|練|1．[定義式I＝eq\f(q,t)的應(yīng)用]地球表面附近存在一豎直向下電場，晴天時在電場作用下，大氣中的正離子向下運(yùn)動、負(fù)離子向上運(yùn)動，由此形成的微弱電流稱為地空電流。這電流是穩(wěn)恒的，不隨高度變化而變化，全球地空電流的總電流強(qiáng)度為1800A。假設(shè)正、負(fù)離子帶電量均為1.6×10－19C，則1s時間內(nèi)穿過以地心為球心的某球殼(半徑略大于地球半徑)的離子個數(shù)約為()A．2.0×1018個 B．1.8×1020個C．1.1×1022個 D．1.6×1023個2．[微觀表達(dá)式I＝neSv的應(yīng)用]如圖所示，由同種材料制成且厚度相等的長方體合金塊A和B，上表面為正方形，邊長之比為2∶1。A、B分別與同一電源相連，電源內(nèi)阻忽略不計(jì)，則()A．通過A、B的電流之比為2∶1B．通過A、B的電流之比為1∶2C．A、B中自由電荷定向移動速率之比為2∶1D．A、B中自由電荷定向移動速率之比為1∶23．[決定式I＝eq\f(U,R)的應(yīng)用](多選)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，兩端加電壓為U時，通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為v；若導(dǎo)線均勻拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，兩端電壓仍為U，則()A．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,4)IB．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,16)IC．自由電子定向移動的平均速率為eq\f(1,4)vD．自由電子定向移動的平均速率為eq\f(1,16)v|精|要|點(diǎn)|撥|1．三種電流表達(dá)式的比較公式公式含義定義式I＝eq\f(q,t)eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝neSv從微觀上看n、e、S、v決定了I的大小決定式I＝eq\f(U,R)I由U、R決定，I∝U，I∝eq\f(1,R)2．利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題設(shè)柱體微元的長度為L，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為e，電荷定向移動的速率為v，則：(1)柱體微元中的總電荷量為q＝nLSe。(2)所有電荷通過橫截面的時間t＝eq\f(L,v)。(3)電流的微觀表達(dá)式I＝eq\f(q,t)＝nevS。逐點(diǎn)清(二)歐姆定律和電阻定律的應(yīng)用|題|點(diǎn)|全|練|1．[電阻定律的應(yīng)用]一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長為40cm時，測得電阻為R，若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同?，F(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50cm(鹽水的體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱的電阻為()A.eq\f(4,5)RB.eq\f(5,4)RC.eq\f(16,25)RD.eq\f(25,16)R2．[電阻定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用](1)一個內(nèi)阻可以忽略的電源，給一個絕緣圓管里的水銀供電，電流為0.1A，若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是()A．0.4A B．0.8AC．1.6A D．3.2A(2)一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，棒內(nèi)單位體積含有自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為q。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動的平均速率為v，金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為E，則金屬棒材料的電阻率是()A．nqvEB．eq\f(E,nqv)C．eq\f(EL,nqv) D．eq\f(E,nqvL)|精|要|點(diǎn)|撥|電阻的決定式和定義式的比較公式?jīng)Q定式定義式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)不同點(diǎn)指明了電阻的決定因素提供了一種測定電阻的方法，電阻與U和I無關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)逐點(diǎn)清(三)伏安特性曲線的理解和應(yīng)用細(xì)作1對伏安特性曲線的理解1.(多選)A、B導(dǎo)體的U-I圖像如圖實(shí)線所示，下列判斷正確的是()A．A導(dǎo)體的電阻是6ΩB．B導(dǎo)體的電阻是2ΩC．當(dāng)電流為0.3A時，A導(dǎo)體的電阻是6ΩD．當(dāng)電流為0.3A時，A導(dǎo)體的電阻等于它此時切線的斜率，即18Ω2.如圖所示為通過某種半導(dǎo)體材料制成的電阻的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖線，在圖線上取一點(diǎn)M，其坐標(biāo)為(U0，I0)，其中過M點(diǎn)的切線與橫軸正向的夾角為β，MO與橫軸的夾角為α。則下列說法正確的是()A．該電阻阻值隨其兩端電壓的升高而減小B．該電阻阻值隨其兩端電壓的升高而增大C．當(dāng)該電阻兩端的電壓U＝U0時，其阻值為eq\f(1,tanα)ΩD．當(dāng)該電阻兩端的電壓U＝U0時，其阻值為tanβΩ一點(diǎn)一過對伏安特性曲線的四點(diǎn)說明(1)由于不同的導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體對應(yīng)不同的伏安特性曲線。(2)伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。(3)伏安特性曲線為直線時，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，則電阻越小，故圖甲中Ra＜Rb。(4)伏安特性曲線為曲線時，如圖乙所示，導(dǎo)體電阻Rn＝eq\f(Un,In)，即電阻要用圖線上點(diǎn)Pn的坐標(biāo)(Un，In)來計(jì)算，不能用該點(diǎn)的切線斜率來計(jì)算。細(xì)作2伏安特性曲線的應(yīng)用3．(2024·鄭州高三模擬)如圖所示為某晶體二極管的伏安特性曲線，下列說法正確的是()A．加正向電壓時，二極管電阻較小，且隨著電壓的增大而增大B．加反向電壓時，二極管電阻較大，無論加多大電壓，電流都很小C．無論是加正向電壓還是加反向電壓，電壓和電流都不成正比，所以該二極管是非線性元件D．二極管加正向電壓時，電阻不變一點(diǎn)一過應(yīng)用伏安特性曲線解題的一般思路(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線。(2)對線性元件R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)；對非線性元件R＝eq\f(U,I)≠eq\f(ΔU,ΔI)，即非線性元件的電阻不等于U-I圖像上某點(diǎn)切線的斜率。(3)在分析電路問題時，I-U(或U-I)圖像中的電流、電壓信息是解題的關(guān)鍵，要將電路中的電子元件和圖像有機(jī)結(jié)合。逐點(diǎn)清(四)電功、電功率及焦耳定律細(xì)作1純電阻電路的分析與計(jì)算1.(多選)甲、乙兩只普通照明燈泡的銘牌如圖所示，下列說法正確的是()A．甲燈的實(shí)際功率一定總是40WB．將乙燈接入110V電路中，其額定功率仍為60WC．兩燈均正常發(fā)光時，甲燈燈絲電阻較大D．兩燈均正常發(fā)光時，甲燈消耗的電能較少一點(diǎn)一過純電阻電路的特點(diǎn)(1)電路中只含有純電阻元件，如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵等。(2)遵循歐姆定律：I＝eq\f(U,R)。(3)電流通過純電阻電路時，電流做功所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即：①W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t；②P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)細(xì)作2非純電阻電路的分析與計(jì)算2.(2024·南京高三質(zhì)檢)將內(nèi)阻為r的電動機(jī)和阻值為R的電爐，分別接入電壓為U0的穩(wěn)壓電源兩端，兩用電器都正常工作，且流經(jīng)用電器的電流都為I0。電爐的伏安特性曲線如圖所示，則以下說法正確的是()A．r＜eq\f(U0,I0)；R＞eq\f(U0,I0) B．r＜eq\f(U0,I0)；R＝eq\f(U0,I0)C．r＝eq\f(U0,I0)；R＞eq\f(U0,I0) D．r＞eq\f(U0,I0)；R＝eq\f(U0,I0)3．(多選)如圖甲所示，用內(nèi)阻為r1的充電寶為一手機(jī)充電，其等效電路如圖乙所示。在充電開始后的一段時間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r2，則時間t內(nèi)()A．充電寶輸出的電功率為UI－I2r1B．充電寶的總功率為UI＋I(xiàn)2r1C．手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(U2,r2)tD．手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－I2r2t一點(diǎn)一過非純電阻電路的特點(diǎn)(1)在任何電路中，P電＝UI、P熱＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都適用。(2)不遵循歐姆定律，在非純電阻電路中U＞IR，其中U為非純電阻用電器兩端電壓，R為該用電器的電阻。(3)電流通過電路時，電流做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能，如機(jī)械能、化學(xué)能等，即W＝E其他＋Q，P＝P熱＋P其他。(4)在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不表示電功也不表示電熱，是沒有意義的。作業(yè)評價：請完成配套卷P407課時跟蹤檢測(四十四)第2講電源閉合電路的歐姆定律(基礎(chǔ)落實(shí)課)一、電源1．電動勢(1)定義：電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的在電源內(nèi)從移送到所做的功。(2)表達(dá)式：E＝。反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成的本領(lǐng)大小。2．內(nèi)阻電源內(nèi)部的，叫作電源的內(nèi)阻。電動勢E和內(nèi)阻r是電源的兩個重要參數(shù)。二、閉合電路的歐姆定律1．內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成。2．公式(1)I＝eq\f(E,R＋r)，適用于純電阻電路；(2)E＝U內(nèi)＋U外，適用于任何電路。3．路端電壓U與外電阻R的關(guān)系(1)R增大，則U；(2)斷路時，I＝0，U＝；(3)電源短路時，I短＝eq\f(E,r)，U＝。4．路端電壓U與電流I的關(guān)系：U＝E－Ir。情境創(chuàng)設(shè)如圖甲所示為某款手機(jī)電池的標(biāo)簽；如圖乙所示為研究路端電壓的電路圖。理解判斷(1)圖甲中電池的電動勢是3.8V，它轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池的大。()(2)圖甲中電池的容量是3000mA·h，電池的容量大小反映了電池儲存電荷的能力大小。()(3)電動勢就是電源兩極間的電壓。()(4)非靜電力做的功越多，電動勢就越大。()(5)圖乙電路中，外電阻越大，路端電壓越大。()(6)圖乙電路中，外電阻越大，電源輸出功率越大。()(7)圖乙中外電路短路時，電源的輸出功率最大。()(8)圖乙中外電路斷路時，路端電壓等于電源電動勢。()(9)電源的輸出功率越大，電源的效率越高。()逐點(diǎn)清(一)電路的串、并聯(lián)|題|點(diǎn)|全|練|1．[串聯(lián)電路的分析與計(jì)算](多選)如圖所示，已知R1＝10Ω，R3＝5Ω，R1兩端的電壓為6V，R2兩端的電壓為12V，則()A．電路中的電流為2.4AB．電路中的電流為0.6AC．R2為20ΩD．a(chǎn)b兩端的總電壓大小為24V2．[并聯(lián)電路的分析與計(jì)算]如圖，虛線框內(nèi)為改裝好的電表，M、N為新電表的接線柱，其中靈敏電流計(jì)G的滿偏電流為200μA，已測得它的內(nèi)阻為490Ω，圖中電阻箱讀數(shù)為10Ω?，F(xiàn)將M、N接入某電路，發(fā)現(xiàn)靈敏電流計(jì)G剛好滿偏，則根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算可知()A．M、N兩端的電壓為1mVB．M、N兩端的電壓為100mVC．流過M、N的電流為2μAD．流過M、N的電流為10mA3．[混聯(lián)電路分析](2024·廣東廣州質(zhì)檢)如圖所示，四個完全相同的燈泡，亮度最高的是()A．L1 B．L2C．L3 D．L4|精|要|點(diǎn)|撥|1．串、并聯(lián)電路的電壓、電流和電阻關(guān)系對比串聯(lián)電路并聯(lián)電路電路電壓總電壓等于各部分電路兩端電壓之和。即U＝U1＋U2＋U3各支路兩端的電壓相等。即U＝U1＝U2＝U3電流各部分的電流相等。即I＝I1＝I2＝I3總電流等于各支路的電流之和。即I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3電阻總電阻等于各個部分電路電阻之和。即R＝R1＋R2＋R3總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。即eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)2．串、并聯(lián)電路的電功率分配關(guān)系(1)在串聯(lián)電路中，電功率與電阻成正比，即：P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝R1∶R2∶R3∶…∶Rn。(2)在并聯(lián)電路中，電功率與電阻成反比，即：P1∶P2∶P3∶…∶Pn＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶eq\f(1,R3)∶…∶eq\f(1,Rn)。注意：無論電阻如何連接，電路消耗的總功率一定等于各個電阻消耗的功率之和。逐點(diǎn)清(二)閉合電路的功率及效率問題1．閉合電路的功率和效率電源總功率任意電路：P總＝EI＝P出＋P內(nèi)純電阻電路：P總＝I2(R＋r)＝eq\f(E2,R＋r)電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝P總－P出電源的輸出功率任意電路：P出＝UI＝P總－P內(nèi)純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)電源的效率任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%2.純電阻電路中P出與外電阻R的關(guān)系在純電阻外電路中，電源的輸出功率P出＝I2R＝eq\f(E2R,R＋r2)，作出P出-R圖像，如圖所示。由P出與外電阻R的關(guān)系圖像可知：(1)當(dāng)R＝r時，電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r)。(2)當(dāng)R＞r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當(dāng)R＜r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當(dāng)P出＜Pm時，每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻R1和R2，且R1R2＝r2。[考法全訓(xùn)]考法1閉合電路功率問題的定性分析1．如圖所示，電源的電動勢為E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝4Ω，ab是一段粗細(xì)均勻且電阻率較大的電阻絲，總阻值為10Ω，長度l＝1m，橫截面積為0.2cm2。下列說法正確的是()A．當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為1Ω時，電阻絲的功率最大B．當(dāng)電阻絲接入電路的阻值為4Ω時，保護(hù)電阻的功率最大C．電源效率的最小值為80%D．電阻絲的電阻率為1×10－4Ω·m考法2閉合電路功率問題的定量計(jì)算2．如圖所示，已知電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，并求這個最大值。(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個最大值。(3)求電源的最大輸出功率。(4)若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω，當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R的功率最大，并求這個最大值。逐點(diǎn)清(三)閉合電路的動態(tài)分析1．一般電路動態(tài)分析的三種方法(1)程序法(2)結(jié)論法用口訣表述為“串反并同”：①所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將減小，反之則增大。②所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、消耗的電功率都將增大，反之則減小。(3)極限法因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端，讓電阻最大或?yàn)榱氵M(jìn)行討論。2．含容電路動態(tài)分析的三個步驟第一步理清電路中的串、并聯(lián)關(guān)系第二步確定電容器兩極板間的電壓。在電容器充電和放電的過程中，不能應(yīng)用歐姆定律等電路規(guī)律求解，但對于充電或放電完畢的電路，電容器的存在與否不再影響原電路，電容器接在某一支路兩端，可根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)規(guī)律求解該支路兩端的電壓U第三步分析電容器所帶的電荷量。針對某一狀態(tài)，根據(jù)Q＝CU，由電容器兩端的電壓U求電容器所帶的電荷量Q，由電路規(guī)律分析兩極板電勢的高低，高電勢極板帶正電，低電勢極板帶負(fù)電[考法全訓(xùn)]考法1一般電路的動態(tài)分析1．(2024·九江統(tǒng)考二模)如圖所示電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，各電表均為理想電表。閉合開關(guān)K后，將滑動變阻器滑片向上滑動，電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，電流表A示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，則()A．V1、V2、V3、A示數(shù)均變小B．ΔU2＝ΔU1＋ΔU3C.eq\f(ΔU2,ΔI)和eq\f(ΔU3,ΔI)均不變，且eq\f(ΔU2,ΔI)＜eq\f(ΔU3,ΔI)D．電源輸出功率先增大后減小考法2含有傳感器電路的動態(tài)分析2.如圖所示的電路中，電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r，C為電容器，R1(R1>r)和R2為定值電阻，R3為光敏電阻(阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，A為理想電流表，G為靈敏電流計(jì)，當(dāng)開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定后，在逐漸增大對R3的光照強(qiáng)度的過程中()A．電源的輸出功率可能先增大后減小B．A表的示數(shù)變小C．電源的效率變小D．G表中有從a至b的電流考法3含電容器電路的動態(tài)分析3．(2024·長沙高三模擬)如圖所示，電源內(nèi)阻等于燈泡的電阻，當(dāng)開關(guān)閉合，滑動變阻器滑片位于某位置時，水平放置的平行板電容器間一帶電液滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將滑動變阻器滑片由該位置向a端滑動，則()A．燈泡將變亮，R中有電流流過，方向豎直向上B．液滴帶正電，在滑片滑動過程中液滴將向下做勻加速運(yùn)動C．電源的路端電壓增大，輸出功率也增大D．滑片滑動過程中，帶電液滴電勢能將減小考法4用電器故障分析4.在如圖所示的電路中，開關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，導(dǎo)致電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，電壓表和電流表均為理想電表，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障()A．R1短路 B．R2短路C．R3短路 D．R1斷路逐點(diǎn)清(四)兩類U-I圖像的比較與應(yīng)用電源與電阻的U-I圖像的對比圖形圖像表述的物理量間的變化關(guān)系圖線與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)圖線上每一點(diǎn)坐標(biāo)的乘積UI圖線上每一點(diǎn)對應(yīng)的U、I比值圖線的斜率的大小電阻U-I圖像電阻中的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系過坐標(biāo)軸原點(diǎn)，表示沒有電壓時電流為零表示電阻消耗的功率每一點(diǎn)對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小電阻的大小電源U-I圖像電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系與縱軸交點(diǎn)表示電源電動勢E，與橫軸交點(diǎn)表示電源短路電流eq\f(E,r)(注意坐標(biāo)數(shù)值是否從零開始)表示電源的輸出功率表示外電阻的大小，不同點(diǎn)對應(yīng)的外電阻大小不同圖線斜率的絕對值等于內(nèi)電阻r的大小[考法全訓(xùn)]考法1電源的U-I圖像的理解及應(yīng)用1．(2024·保定統(tǒng)考三模)在一次分組實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動中，某小組用如圖甲所示電路做實(shí)驗(yàn)，電路中R1是滑動變阻器，R2是定值電阻，滑動變阻器的滑片從左端往右滑動，分別記錄多組電流表和電壓表的示數(shù)，用這些數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作圖，得到的U-I圖像如圖乙中的AB所示，下列說法中正確的是()A．R1的最大阻值為20Ω B．R2的阻值為5ΩC．電源電動勢為2V D．電源內(nèi)阻為5Ω考法2兩類U-I圖像的綜合應(yīng)用2.在如圖所示的U-I圖像中，直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，曲線Ⅱ?yàn)槟骋恍襞軱的伏安特性曲線，曲線Ⅱ與直線Ⅰ的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.5，0.75)，該點(diǎn)的切線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為(1.0,0)，用該電源直接與小燈泡L連接成閉合電路，由圖像可知()A．電源電動勢為2.0VB．電源內(nèi)阻為0.5ΩC．小燈泡L接入電源時的電阻為1.5ΩD．小燈泡L實(shí)際消耗的電功率為1.125W3．(2024·鄭州宇華實(shí)驗(yàn)學(xué)校第一次模擬)如圖所示，圖甲中在滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的AC、BC兩直線所示，不考慮電表對電路的影響。(1)定值電阻R0、滑動變阻器的總電阻R分別為多少？(2)求出電源的電動勢和內(nèi)阻；(3)電源的工作效率什么時候最大，最大效率是多少？作業(yè)評價：請完成配套卷P408課時跟蹤檢測(四十五)第3講電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題——3層級6課時梯度進(jìn)階學(xué)習(xí)第1課時基礎(chǔ)先行——電學(xué)實(shí)驗(yàn)必須熟練掌握的基本知能(一)基本儀器的使用及讀數(shù)(一)游標(biāo)卡尺1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)，游標(biāo)尺與深度尺是一個整體(如圖所示)。2．原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度總是比主尺上同樣多的小等分刻度的總長度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3．讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果為(x＋K×精確度)mm。注意：對于游標(biāo)卡尺，無論哪種規(guī)格，讀數(shù)x＋K×精確度mm中的K值均不需要向后估讀一位。(二)螺旋測微器1．構(gòu)造：如圖所示，螺旋測微器的測砧和固定刻度是固定在尺架上的；可動刻度、旋鈕、微調(diào)旋鈕是與測微螺桿連在一起的，通過精密螺紋套在固定刻度上。2．原理：測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，而可動刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，測微螺桿前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。3．讀數(shù)(1)測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。(2)測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。(三)電壓表、電流表1．量程選擇選擇合適量程：測量時指針偏轉(zhuǎn)角度要盡可能大，一般要求超過量程的eq\f(1,3)，但又不能超過量程。(1)使用前應(yīng)先進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整(機(jī)械調(diào)零)。(2)紅表筆插“＋”插孔，黑表筆插“－”插孔。(3)紅表筆接電勢高處，黑表筆接電勢低處，即電流從紅表筆進(jìn)表，從黑表筆出表。電表使用“三注意”2．電表估讀(1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”時，估讀到最小分度的eq\f(1,10)(即估讀到最小分度的下一位)。(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”時，估讀到最小分度的eq\f(1,2)(即估讀到最小分度的本位)。(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”時，估讀到最小分度的eq\f(1,5)(即估讀到最小分度的本位)。[針對訓(xùn)練]1．(1)如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺自左向右分別為10分度、20分度、50分度，它們的讀數(shù)依次為______mm、______mm、________mm。(2)某同學(xué)用如圖丁所示的螺旋測微器測量小球的直徑時，他應(yīng)先轉(zhuǎn)動_______使F靠近小球，再轉(zhuǎn)動_______使F夾住小球，直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止，撥動________使F固定后讀數(shù)(填儀器部件字母符號)。正確操作后，螺旋測微器的示數(shù)如圖戊所示，則小球的直徑是________mm。2．(1)如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分，則讀數(shù)依次為________mm、________mm。(2)在測定一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖丙、丁所示，校零時的讀數(shù)為________mm，測得合金絲的直徑為________mm。(3)圖戊所示是電流表的刻度線，若使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表______A，表針的示數(shù)是________A；若使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表______A，圖中表針示數(shù)為______A。(4)圖己所示是電壓表的刻度線，若使用3V量程時，每小格表示______V，圖中表針的示數(shù)為______V；若使用15V量程，則這時表盤刻度每小格表示________V，圖中表針指示的是______V。(5)如圖庚所示為旋鈕式電阻箱，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω?，F(xiàn)要將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是____________________________________。若用兩個這樣的電阻箱，則可得到的電阻值范圍為______________。[關(guān)鍵點(diǎn)撥]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)要“三看”(1)第一看→精確度。例如(如圖所示)：該游標(biāo)卡尺的精確度為0.1mm，正確的讀數(shù)應(yīng)為11mm＋4×0.1mm＝11.4mm。(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度線與游標(biāo)尺最前端的線。如圖所示，不注意這一點(diǎn)易錯讀成：10mm＋4×0.1mm＝10.4mm。(3)第三看→游標(biāo)尺的哪條刻度線與主尺上刻度線對齊，注意游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零，也不能隨意去零。如圖所示，不注意這一點(diǎn)，易錯讀成：11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm。(二)伏安法測電阻1．電流表內(nèi)、外接法的比較電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx，測量值大于真實(shí)值R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，測量值小于真實(shí)值適用條件RA?Rx，適用于測量大電阻RV?Rx，適用于測量小電阻2．電流表的內(nèi)、外接法的選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較：①若Rx較小，宜采用電流表外接法；②若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。(2)比值比較法：①若eq\f(RV,Rx)>eq\f(Rx,RA)，則用電流表外接法；②若eq\f(RV,Rx)＜eq\f(Rx,RA)，則用電流表內(nèi)接法。注意：比值比較法也可以變形為臨界值法。即：①Rx<eq\r(RVRA)時，用電流表外接法；②Rx>eq\r(RVRA)時，用電流表內(nèi)接法；③Rx＝eq\r(RVRA)時，內(nèi)、外接法均可。(3)試觸法：按如圖所示連接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下：①如果電壓表的示數(shù)有明顯的變化，而電流表的示數(shù)變化不明顯，即eq\f(|Ia－Ib|,Ia)＜eq\f(|Ua－Ub|,Ua)，則可采用電流表外接法；②如果電流表的示數(shù)有明顯的變化，而電壓表的示數(shù)變化不明顯，即eq\f(|Ia－Ib|,Ia)＞eq\f(|Ua－Ub|,Ua)，則可采用電流表內(nèi)接法。[針對訓(xùn)練]1．小李在實(shí)驗(yàn)室測量一電阻Rx的阻值。因電表內(nèi)阻未知，用如圖甲所示的電路來判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后，合上開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1，電壓表的讀數(shù)U1＝1.65V，電流表的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)I1＝______A；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知應(yīng)采用電流表________(填“內(nèi)”或“外”)接法。2．(2023·全國甲卷)某同學(xué)用伏安法測繪一額定電壓為6V、額定功率為3W的小燈泡的伏安特性曲線，實(shí)驗(yàn)所用電壓表內(nèi)阻約為6kΩ，電流表內(nèi)阻約為1.5Ω。實(shí)驗(yàn)中有圖(a)和(b)兩個電路圖供選擇。(1)實(shí)驗(yàn)中得到的電流I和電壓U的關(guān)系曲線如圖(c)所示，該同學(xué)選擇的電路圖是圖(____)(填“a”或“b”)。(2)若選擇另一個電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在圖(c)上用實(shí)線畫出實(shí)驗(yàn)中應(yīng)得到的I-U關(guān)系曲線的示意圖。(三)滑動變阻器的兩種接法1．兩種接法的比較限流接法分壓接法兩種接法電路圖負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)閉合S前滑片位置b端a端2．兩種接法的選擇采用分壓接法①要求待測電阻兩端的電壓從零開始變化，或精確性要求較高時②滑動變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻或串聯(lián)的其他電阻的阻值時③題設(shè)條件中所提供的電表量程或電阻的最大允許電流不能滿足限流接法時采用限流接法①待測電阻接近或略小于滑動變阻器的最大阻值時②電源的放電電流或滑動變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓接法的要求時③沒有很高的精確性要求，考慮安裝簡捷和節(jié)能因素時[針對訓(xùn)練]1．為測量“12V、5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：電源：12V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω；電壓表：量程0～3V、0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ；滑動變阻器：0～20Ω，允許最大電流1A；開關(guān)一個，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)要求加在小燈泡上的電壓從零開始調(diào)節(jié)。(1)以下四個電路圖你認(rèn)為最合適的是________。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，電流表的量程可選________。2．(2023·北京高