第九章+稳恒电流(教师版)

1、 “鹰隼三朝展羽翼 蛟龙一跃上九天” 2011级高三 物理 学科一轮复习学案 学案序号 25 编稿教师：常鸿 第九章 稳恒电流考纲展示高考瞭望知识点要求欧姆定律1预计在2014年的高考中，可能考查电路的计算，包括串、并联计算(纯电阻电路和非纯电阻电路)和闭合电路欧姆定律的应用；也可能考查电路分析，包括含电容器电路的分析，电功和电功率在串、并联电路中的分配分析；还可能考查与电磁感应、交流电相结合，运用相关的电路、运动学规律、能量守恒来解决的一些综合题.2高考命题的题型主要为实验题，也可能在选择题中出现。电阻定律电阻的串、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注：对各部分知识内容

2、要求掌握的程度，在“考纲展示”中用字母、标出。、的含义如下：较低要求，对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准中“了解”和“认识”相当。较高要求，对所列知识要理解其确切含义及与其他知识点之间的联系，并且会熟练应用。第一单元 基本概念【体系构建】恒定电流基本规律电阻定律：闭合电路的欧姆定律：（纯电阻）电流导体的电阻电动势电功和功率基本概念部分电路的欧姆定律：串联和并联电表的内、外接法滑动变阻器的限流、分压接法电路特点实验焦耳定律：测定金属的电阻率描绘小电珠的伏安特性曲线测定电源的电动势和内阻传感器的简单使用练习使用多用电表电表的改装【知识梳理】一、导体中的电场和电

3、流1恒定电场导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，这些电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。恒定电场的基本性质与静电场相同。2电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。（2）公式：（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值之和）（3）方向：规定和正电荷定向移动的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。（4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。（5）单位：国际单位制单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（）。（6）微观表达式：，n是单位体积内的自由电荷数

4、，q是每个电荷的电荷量，S是导体的横截面积，是自由电荷定向移动的速率。3形成电流的微粒（载流子）：自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电中定向移动的电荷是自由电子，液体导电中定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电中定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。4形成电流的条件：导体中存在自由电荷；导体两端存在电压。5电流的分类：方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流；方向改变的电流叫交变电流。二、电动势1非静电力根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，因此电源内部必然存在着将正电荷由负极搬运到正极的非静电力。2电源电动势：非静电力把正电荷从负极送到正极，所

5、做的功跟被移送的电量的比值，E。3物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小，在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功。4电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。5电源（池）的几个重要参数（1）电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。（2）内阻（r）：电源内部的电阻。（3）容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h。三、 电阻1导体对电流的阻碍作用叫电阻。2电阻的定义式：。3半导体和超导体：有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，且电阻随温度的升高而减小

6、，这种材料称为半导体。有些物质，当它的温度降低到绝对零度附近时，其电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象。能够发生超导现象的物质称为超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。四、电功与电热1电功：电流所做的功，计算公式为W=qU=UIt（适用于一切电路）。2电热：电流通过导体时，导体上产生的热量。计算公式为Q=I2Rt（适用于一切电路）。3电功与电热的关系（1）纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为内能，所以电功等于电热Q=W。纯电阻电路中有U=IR，所以。（2）非纯电阻电路：电流做功将电能转化为内能和其它能（如机械能、化学能等），所以电功大于电热，由能量守恒可知或。五、

7、电功率与热功率1电功率：单位时间内电流做的功。计算公式（适用于一切电路），对于纯电阻电路。用电器的额定功率是指电器在额定电压下工作时的功率；而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率。2热功率：单位间内电流通过导体时产生的热量。计算公式，对于纯电阻电路还有。3电功率与热功率的关系：纯电阻电路中，电功率等于热功率。非纯电阻电路中，电功率大于热功率。【典例剖析】【例1】铜的原子量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为A光速c BC D解析：选D。假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相

8、当于在体积vt·S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtS，摩尔数为，所以电量q。因电流I，于是得：v。【例2】如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是A当n1=n2时，电流强度为零B当n1>n2时，电流方向从AB，电流强度I=(n1n2)e/tC当n1<n2时，电流方向从BA，电流强度I=(n2n1)e/tD电流方向从AB，电流强度I=(n2+n1)e/t解析：选D。本题考查电流强度的方向和电流强度的定义式I=q/t，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，

9、它们同时向相反方向移动形成电流，电流应该是I=(n2+n1)e/t，电流方向按规定就是AB。【例3】关于电动势的下列说法中正确的是A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势越大C电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位正电荷量做功越多D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多解析：选AC。电源是将其他形式的能转化为电能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非静电力做功，电势能就增加，因此选项A正确。电源电动势是反映电源内部其它形式的能转化为电能的能力的物理量。电动

10、势在数值上等于移动单位电荷量的电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移动的电荷量越多，所以选项C正确。【例4】当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 A3V，1.8J B3V，3.6J C6V，l.8J D6V，3.6J解析：选D。根据E=Uq，可知通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J时电阻两端所加电压U=3V，在相同时间内通过0.6C的电荷量，则电流强度为原来的2倍，而根据I=U/R，电压也为原来的2倍，即为6V，这样消耗

11、的电能E=Uq=3.6J。【例5】一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后连在电压恒为U 的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系有AP14PD BPDCPDP2 DP1<4P2解析：选D由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后连在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相同。当三者按照题图所示电路连接时，电阻器D两端电压小于U，故其电阻大于两个标准电阻R1、R2的阻值，

12、因而通过电阻器D的电流要小于通过电阻R2的电流，即IR1<2IR2，据此可知D正确。【例6】如图所示的电路中，电源的电压为60V，内阻不计，电阻，电动机的内阻，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。解析：电压表的示数为电动机两端的电压，电源电压已知，可得URU源U电(6050)V10V由欧姆定律：IUR/R5A对电动机，由能量关系有P电P热P出所以P出P电P热UII2R0(505521.6)W210W【例7】利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E6V，电源内阻r1，电阻R3，重物质量m0.10kg，当将重物固定时，电压表的示数为5V，当重物不固定，且电

13、动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V，求重物匀速上升时的速度大小（不计摩擦，g取10m/s2）。解析：设电动机内阻为。当将重物固定时，。，。当重物不固定时，。所以对物体的功率，解得。 第二单元 基本规律【知识梳理】一、 部分电路欧姆定律1内容：通过一段电路的电流，跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电阻成反比。2表达式：。3适用范围：金属导电和电解液导电。4伏安特性曲线（1）导体的伏安特性曲线：用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的的关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映出导体中的电流与电压的关系。（2）金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线。具有这种特

14、性的电学元件叫做线性元件，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件。对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做非线性元件，通常也叫非纯电阻元件。特别提醒：在R一定的情况下，I正比于U，所以图线和图线都是通过原点的直线，如图甲、乙所示。图线中，；图线中，。二、电阻定律1内容：导体的电阻与导体的长度成正比，与横截面积成反比。2表达式：。3电阻率（）：是反映导体导电性能的物理量，其特点是随着温度的改变而变化。三、电阻的连接1串、并联电路特点：串联电路并联电路电流各处电流相等干路上的电流等于各支路上的电流和，即或电流分配和电阻成反比，即电压电压分配和电阻成正比各支路两端电

15、压相等总电阻总电阻等于各电阻之和，即总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即功率分配功率分配和电阻成正比，即功率分配和电阻成反比，即2串、并联电路规律的应用电表的改装（1）电流计原理和主要参数电流计（表头）是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指针偏角与电流强度I成正比，即，故表的刻度是均匀的。表头：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其它电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。描述表头的三个特征量：电表的内阻、满偏电流、满偏电压，它们之间的关系是，因而若已知电表的内阻，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即用电流表可以表示电压，只是刻度盘的刻度不同

16、。因此，表头串联使用视为电流表，并联使用视为电压表。电表改装和扩程：要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流（）或允许加的最大电压（）是有限制的。（2）电流表改装成电压表G_R+Ig方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大为原来的n倍，即，则根据分压原理，需串联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。_R+GIIgIR（3）小量程电流表改装成大量程电流表方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大为原来的n倍，即，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。（4）改装后的几点说明：改装后，表盘刻度相应变化，但电流计的参数（、

17、）并没有改变。电流计指针的偏转角度与通过电流计的实际电流成正比。改装后的电流表的读数为通过表头G与分流小电阻所组成并联电路的实际电流强度；改装后的电压表读数是指表头G与分压大电阻所组成串联电路两端的实际电压。考虑电表影响的电路计算问题，把电流表和电压表当成普通的电阻，只是其读数反映了流过电流表的电流强度，或是电压表两端的电压。（5）电流表、电压表内阻对测量的影响用电流表测电流时，必须将电流表串联在电路中，由于电流表有内阻，电路的总电阻变大，因此测量的电流值变小，但一般电流表内阻很小，可忽略内阻对测量的影响，理想电流表内阻为零。电压表测电压时，必须将电压表并联在待测电阻两端，由于电压表有内阻，使

18、并联部分总电阻变小，分配的电压变小，因此，电压表的测量值变小，但一般电压表的内阻很大，在一般计算中，可认为电压表的内阻为无穷大，由此产生的误差可忽略不计，理想电压表内阻为无穷大。四、闭合电路的欧姆定律1内电压和外电压（1）闭合电路可以看作是由两部分组成的，一部分是电源外部电路，叫外电路，另一部分是电源内部的电路，叫内电路，内电路的电阻叫内阻。（2）电源的电动势等于内、外电压之和，。其中（纯电阻电路），叫路端电压，也叫外电压；，叫内电压。2闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比。（2）公式：EIU0Im（3）路端电压：U=IR，U=EIr。

19、断路时I=0，U=E；短路时U=0，I=E/r。（4）图像表示：纵轴截距等于电源的电动势E；横轴截距等于短路电流Im=E/r（注意：有的图像电压不是从零点开始，此情况下横轴截距不代表短路电流）。3电源的功率（1）电源的总功率通过电源的电流强度和电源电动势的的乘积叫做电源的总功率，公式为。（2）电源的输出功率通过电源的电流强度和电源的路端电压的乘积叫做电源的输出功率，公式为。设外电路总电阻为R，内阻为r，则PmrRPo若r是定值，则当R = r 时输出功率最大，最大输出功率为。电源的输出功率P和外电路总电阻R的关系图象如右图所示。当R<r时，电源的输出功率随外电路总电阻R的增大而增大；当R

20、>r时，电源的输出功率随外电路总电阻R的增大而减小；当R=r时，电源的输出功率最大。（3）电源的效率电源的输出功率占电源的总功率的百分比叫做电源的效率。可以写为由此可见，外电路的总电阻R越大，效率越大。【典例剖析】【例8】如图所示，图线1表示的导体电阻为R1，图线2表示的导体电阻为R2，则下列说法正确的是AR1R213BR1R231C将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1I213D将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I213解析：选A。根据IU图线斜率的倒数表示电阻大小知，R1R213，故A正确，B错误。再根据串、并联电路的特点，串联时电流相同，C错误；并联时，I1I2R2R1

21、31，D错误。【例9】导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是A横截面积一定，电阻与导体的长度成正比B长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C电压一定，电阻与通过导体的电流成反比D电流一定，电阻与导体两端的电压成正比解析：选A。对于同种材料的导体，电阻率是个定值，根据电阻定律R可知，横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，A正确；长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，B错误。由欧姆定律知R，此式是电阻的定义式，电阻R与电压U、电流I无正反比关系，故C、D错误。【例10】一个内电阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管子内装满的水银供电，电流为0.1 A，若把全部水银倒在一个内

22、径大一倍的绝缘圆管子里，那么通过的电流将是 A0.4 A B0.8 AC1.6 A D3.2 A解析：选C。大圆管子内径大一倍，即横截面积为原来的4倍，由于水银体积不变，故水银高度变为原来的，则电阻变为原来的，因所加电压不变，由欧姆定律知电流变为原来的16倍。【例11】在图甲所示电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100 ，R2的阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的。求：（1）电源的电动势和内电阻；（2）定值电阻R2的阻值；（3）滑动变阻器R3的最大

23、值。解析：(1)由闭合电路欧姆定律得：EUIr将图象中A、B两点的电压和电流代入得：E160.2 rE40.8 r解得E20 V，r20 (2)当R3的滑片滑到最右端时，R3、R1均被短路，此时外电路电阻等于R2，且对应于图线上B点，故由B点的U、I值可求出R2的阻值为：R2 5 (3)滑动变阻器的滑片置于最左端时，R3阻值最大。设此时外电路总电阻为R，由图象中A点坐标求出：R 80 .又RR2，代入数值解得滑动变阻器的最大阻值R3300 .V1V2A1A2答案：(1)20 V20 (2)5 (3)300 【例12】如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A1的量程大

24、于A2的量程，伏特表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A1的读数 安培表A2的读数；安培表A1的偏转角 安培表A2的偏转角；伏特表V1的读数 伏特表V2的读数；伏特表V1的偏转角 伏特表V2的偏转角。（都填“大于”、“等于”或“小于”）解析：A1、A2并联，说明两端电压相等，又知是相同的电流表改装而成，表头内阻相等，所以流过表头的电流相等，所以偏转角相同，但与它并联的分流电阻不同，量程大的电阻小，所以总电流是量程大的电流示数大，或者说量程大的扩大倍数大，由于偏转角相同，所以指示的电流大，即A1的示数大于A2的示数；V1、V2串联，由改装原理可知是四个电阻串联起来，因此流过电

25、压表的电流相等，所以两电压表的偏转角相同，但量程大的内阻大，所以示数也大，即V1表的示数大于V2表的示数。答案：大于、等于、大于、等于【例13】按图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是L1变暗 L1变亮 L2变暗 L2变亮ABC D解析：选C。滑动变阻器的滑动头向左移动时，电路中的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律I知，干路电流增大，则L2变亮，路端电压减小，又L2两端的电压增加，则并联电路两端的电压减小，那么L1两端的电压减小，L1变暗。【例14】如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变

26、阻器R0的滑动端向下滑动的过程中A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的小数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大解析：选A。变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，使连入电路中的R0阻值减小，整个电路的电阻减小，电路中的电流I增大，路端电压U=EIr减小，即电压表的示数减小，又R2与R0并联后再与R1串联，在R0减小时，使得R2两端电压减小，R2中的电流减小，即电流表示数减小。【例15】如图所示，水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态，现将滑动变阻器的滑片P向左移动，则A电容器中的电场强度将增大 B电容器所带的电荷量将减少C电容器的电

27、容将减小D液滴将向上运动答案：B【例16】如图所示的电路中，灯泡A和B原来都是正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些，则电路中出现断路故障的是（设只有一处出现了故障）AR2BR3 CR1D灯B解析：选A。依题意，整个电路只有一处发生了断路，下面分别对不同区域进行讨论：若R1断路。电路中总电阻变大，电流变小，路端电压升高，A、B两灯均变亮，不合题意。若R3断路。B与R3并联，该段电路中电阻变大，电压升高，B中的电流增大，B灯变亮，不合题意。若R2断路，A与R2并联，这段电路中电阻变大，A灯两端电压升高，A中电流增大，A灯变亮；因B灯两端电压减小，B灯中电流变小，B灯变暗，与题

28、中条件相符。若B灯断路，则B灯不能发光，不合题意。【例17】如图所示，电源电动势E8 V，内电阻为r0.5 ，“3 V，3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R01.5 。下列说法中正确的是A通过电动机的电流为1.6 AB电源的输出功率是8 WC电动机消耗的电功率为3 WD电动机的输出功率为3 W解析：选D。“3 V，3 W”的灯泡L与电动机M串联，说明通过灯泡与电动机的电流相等，其电流大小为IL A1 A；路端电压UEIr8 V1×0.5 V7.5 V，电源的输出功率P出UI7.5×1 W7.5 W；电动机消耗的功

29、率为PMP出PL7.5 W3 W4.5 W；电动机的热功率为P热IR012×1.5 W1.5 W；电动机的输出功率为PMP热4.5 W1.5 W3 W。GMNPR0Rx【例18】（2013安徽卷）用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得MP=l1，PN=l2，则Rx的阻值为A B C DK1S2R1R2R3S1解析：选C。通过电流表的电流为零时，P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等。则。又电阻丝的电阻，故，所以。【例19】（2013上海卷）如图，电路

30、中三个电阻Rl、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当电键S1断开、S2闭合时，电源输出功率为P0；当S1闭合、S2断开时，电源输出功率也为P0。则电源电动势为 ；当S1、S2都断开时，电源的总功率为 。答案：E=3，P0第三单元 电学实验一、测定金属的电阻率1实验目的（1）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。（2）会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。2实验原理欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由R，所以金属丝的电阻率R。3实验器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电

31、源、电键、滑动变阻器、导线等。4实验步骤（1）用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。（2）依照所给电路图用导线将器材连好，将滑动变阻器的阻值调至最大。（3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的长度，即有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。（4）电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记入记录表格内；断开电键S，求出导线电阻R的平均值。（5）将测得的R、l、d值代入电阻率计算公式，计算出金属导线的电阻率。（6）拆去实验线路，整理好实验器材。5注意事项（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必

32、须用电流表外接法。（2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。（3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。（4）测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量。（5）闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。（6）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I不宜过大（电流表用00.6 A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。（7

33、）求R的平均值可用两种方法：第一种是用RU/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用图像法（UI图线）来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。6误差分析（1）金属丝直径、长度测量带来误差。（2）电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R，可知 测 < 真 。（3）通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。【例20】某同学做“测定金属电阻率”的实验。（1）需要通过实验直接测量的物理量有：_（写出名称和符号）。（2）这位同学在一次测量

34、时，电流表、电压表的示数如图所示。由图中电流表、电压表的读数可计算出金属丝的电阻为_。解析：（1）由R、R得，需要直接测量的物理量有U、I、l、d.（2）电压表读数是2.40 V，电流表读数是0.46 A，电阻R 5.22 .答案：（1）加在金属丝两端的电压U，通过金属丝的电流I，金属丝的长度l，金属丝的直径d（2）5.22【例21】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 ，为了使测量结果尽量准确，从实验室找到以下供选择的器材：A电池组（3 V，内阻约1 ）B电流表A1（03 A，内阻0.012 5 ）C电流表A2（00.6 A，内阻约0.125 ）D电压表V

35、1（03 V，内阻4 k）E电压表V2（015 V，内阻15 k）F滑动变阻器R1（020 ，允许最大电流1 A）G滑动变阻器R2（02 000 ，允许最大电流0.3 A）H开关、导线若干（1）实验时应从上述器材中选用_（填写仪器前字母代号）。（2）测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表_接法，将设计的电路图画在下面方框内。（3）若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如下图，则读数为_ mm。（4）若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式_。解析：（1）由于电源电动势为3 V，则电压表选D；由I可知电路中最大电流约为0.5

36、A，则电流表选C；滑动变阻器采用限流接法，故电阻不能太大，选F；本实验所选器材为ACDFH.（2）由于，故电流表采用外接法；设计的电路如右图所示。（3）由图可以看出螺旋测微器固定刻度值为0.5 mm，可动刻度为40×0.01 mm，则读数为：0.900 mm。（4）由R及S2可解得：。答案：（1）ACDFH（2）外见右图（3）0.900 mm（4）二、描绘小电珠的伏安特性曲线1实验目的（1）描绘小电珠的伏安特性曲线。（2）分析曲线的变化规律。2实验原理（1）用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组（U，I）值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将

37、这些点连结起来。（2）电流表外接：因为小电珠电阻很小，如果内接电流表，分压明显。滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化。（3）滑动变阻器的限流式接法和分压式接法接法限流式接法分压式接法电路图特点用电器和滑动变阻器的一部分串联，另一部分不起作用；调节电压的范围不能从零开始变化；闭合开关前一定要使滑片P置于B端。用电器和滑动变阻器的一部分并联后和另一部分串联；电压可以从零调节到最大值；合上开关前滑片应在A端，以使负载Rx的电压和电流最小。适用条件滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能小，优先使用限流式。滑动变阻器的最大阻值远小

38、于待测电阻的阻值；电压要求从零变化；实验仪器最大允许电流、电压不够，即连成限流式接法时，电压或电流超过电表量程。（4）仪器选择的三个原则安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流。精确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的仪器，以尽可能的减小实验误差。电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一。操作方便：实验时要调节方便，易于操作，比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的，则应选用小阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动滑片时，相应的用电器上的电压变化才会明显；如果选用大阻值的滑动变阻器，就会出现在移动滑片时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增

39、大的现象，不易操作。3实验器材学生电源（46 V直流）、小电珠（4 V、0.7 A或3.8 V、0.3 A）、电流表（内阻较小）、电压表（内阻很大）、开关和导线、滑动变阻器、坐标纸。4实验步骤（1）将电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如下图所示电路。（2）测出小电珠在不同电压下的电流。移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格。U/V00.20.40.60.81.01.21.62.02.42.83.23.6I/A（3）拆除电路、整理仪器（4）画出伏安特性曲线在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。在坐标纸上描出各组数据所对应

40、的点。（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜）。将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。5注意事项（1）本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。（2）滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小电珠两端的电压能从0开始连续变化。（3）UI图线发生明显弯曲处，绘点要密，以防出现很大误差。（4）建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸。6误差分析（1）由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。（2）测量时读数带来误差，严格按照读数规则

41、。（3）在坐标纸上描点、作图带来误差。用细铅笔，严格标度。【例22】一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”字样。现要描绘小灯泡03 V的伏安特性曲线。实验器材有：A最大阻值为10 的滑动变阻器B电动势为6 V、内阻约为1.0 的电源C量程为0.6 A、内阻约为1.0 的电流表A1D量程为3 A、内阻约为0.1 的电流表A2E量程为3 V、内阻约为6 k的电压表V1F量程为15 V、内阻约为10 k的电压表V2G开关、导线若干（1）电压表应选用_；电流表应选用_。（将选项代号的字母填在横线上）（2）在该实验中，设计了如下图所示的四个电路。为了减小误差，应选取的电路是_（将选项代号的字母填在横线上

42、）。（3）以下是该实验的操作步骤：A将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路B调节滑动变阻器触头的位置，保证闭合开关前使变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大C闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数（U，I），移动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组（U，I）值，共测出12组数据D按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：_答案：（1）EC（2）C（3）步骤B不妥，应为：闭合开关前应使变阻器与小灯泡并联部分的电阻为零。步骤D有错，应为：按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来。【例23】某同

43、学测绘标有“4.8 V，0.3 A”小电珠的电功率随电压变化的图象，要使小电珠两端电压从0至4.8 V连续变化，为了使测量尽可能地准确，除了导线和开关外，可供选择的仪器还有A电流表：量程00.6 A，内阻约为1 B电流表：量程03 A，内阻约为0.2 C电压表：量程06 V，内阻约为2 kD电压表：量程015 V，内阻约为4.5 kE滑动变阻器：阻值范围020 ，额定电流2 AF滑动变阻器：阻值范围02 k，额定电流0.5 AG电池组：电动势6 V，内阻约为1 （1）选用的器材代号为_；（2）画出电路图；（3）根据实验测量的数据描出PU图线，如右图所示，则小电珠在1.5 V电压下的电阻值R_

44、。解析：（1）根据小电珠的额定电压为4.8 V，额定电流为0.3 A，电流表选择A，电压表选择C.由于使小电珠两端电压由0至4.8 V连续变化，应采用分压电路，滑动变阻器阻值不宜太大，应选E；（2）小电珠正常发光时的电阻R 16 ；RRV，因此选用安培表外接电路，电路如右图所示；（3）由图象可得小电珠在1.5 V电压时功率为1.0 W，故此时小电珠的电阻为R2.25 .答案：（1）ACEG（2）如解析图所示（3）2.25三、测定电源的电动势和内阻1实验目的掌握用伏特表和安培表测量电池电动势和内电阻的方法，学会利用图象法处理数据的方法。2实验原理在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律可得电源的电动势

45、E、内阻r、路端电压U、电流I存在关系为UEIr，E、r在电路中不随外电阻R的变化而改变。3实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线若干、坐标纸。4实验步骤（1）电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路。（2）将滑动变阻器的阻值调到有效电阻最大（图中左端）。（3）检查电路无误后闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I，U）。（4）改变滑动变阻器滑片的位置，用同样方法测量几组I、U值，记录在自己设计的表格中。（5）断开电键，整理好器材。（6）处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。5注意事项（1）使用内阻大些（用过一段时间）的干电

46、池，在实验中不要将I调得过大，一般不超过0.5 A，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化。（2）测出不少于6组（I，U）数据，且U、I变化范围尽量大些。（3）在画UI图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧，而不要顾及个别离开较远的点以减小偶然误差。（4）干电池内阻较小时U的变化较小，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，下部分大面积空间得不到利用，为此可使纵坐标不从零开始，如图乙所示，纵坐标不从零开始，把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小些。此时图线与横轴交点不表示短路电流，计算内阻要在直线上任取两个相距较远的点，用计算出电

47、池的内阻r。（5）合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差，电压表选取03 V量程，电流表选取00.6 A量程。6误差分析用伏安法测电源电动势和内阻的方法很简单，但系统误差较大，这主要是由于伏特表和安培表内阻对测量结果的影响而造成的。用这种方法测电动势可供选择的电路有两种，如下图甲、乙所示。当用甲图时，考虑电表内阻，从电路上分析，由于实验把变阻器的阻值R看成是外电路的电阻，因此伏特表应看成内电路的一部分，故实际测量出的是电池和伏特表这一整体的电动势和等效内阻（如甲图中虚线所示），因为伏特表和电池并联，所以等效内阻r测应等于电池真实内阻值r和伏特表电阻RV的并联值，即r测<r真。此时

48、如果断开外电路，则电压表两端电压U等于电动势测量值，即UE测，而此时伏特表构成回路，所以有U<E真，即E测<E真。同样的分析方法，可分析出当选用乙图进行测量时，仍把滑动变阻器作为外电路，因此安培表应看做内电路的一部分（如图乙中虚线框内所示），因为安培表和电池串联，所以等效内阻r测应等于电池真实阻值r真和安培表电阻RA之和，即r测r真RA >r真，此时如果断开外电路，则电流为零，安培表两端电势相等，等效电源的电动势E测就是电源电动势的真实值E真，即E测E真。【例24】某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：A被测干电池一节B电流表：量程00.6 A，内阻0.1

49、 C电流表：量程03 A，内阻0.024 D电压表：量程03 V，内阻未知E电压表：量程015 V，内阻未知F滑动变阻器：010 ，2 AG滑动变阻器：0100 ，1 AH开关、导线若干伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。（1）在上述器材中请选择适当的器材：_（填写选项前的字母）；（2）在图甲方框中画出相应的实验电路图。（3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图乙所示的UI图象，则在修正了实验系统误差后，干电池的电动势E_V，内电阻r_ 。答案：（1）ABDFH（2）如图（3）1.5

50、0.9【例25】老师要求同学们测出一待测电源的电动势及内阻。所给的实验器材有：待测电源E，定值电阻R1（阻值未知），电压表V（量程为3.0 V，内阻很大），电阻箱R（099.99 ），单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干。（1）一同学连接了一个如上图所示的电路，她接下来的操作是：将S2接到a，闭合S1，拨动电阻箱旋钮，使各旋钮盘的刻度处于如图甲所示的位置，记录下对应的电压表示数为2.20 V，然后断开S1；保持电阻箱示数不变，将S2切换到b，闭合S1，记录此时电压表的读数（电压表的示数如图乙所示），然后断开S1。请你解答下列问题：图甲所示电阻箱的读数为_，图乙所示的电压表读数为_V。由

51、此可算出定值电阻R1的阻值为_（计算结果保留三位有效数字）。（2）在完成上述操作后，该同学继续以下的操作：将S2切换到a，多次调节电阻箱，闭合S1，读出多组电阻箱的示数R和对应的电压表示数U，由测得的数据，绘出了如图丙所示的图线。由此可求得电源电动势E_ V，电源内阻r_。答案：（1）20.002.805.45（2）2.90.26四、练习使用多用电表1实验目的（1）了解多用电表的构造和原理。（2）使用多用电表测电阻。（3）探测黑箱内的电学元件。2实验原理（1）多用电表的构造及功能多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如右图所示。其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有

52、三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“”，右端标有“0”，是用于测电阻的，中间的刻度线是用于测直流电流和直流电压的，其刻度是分布均匀的，最下面一条刻度线左侧标有“V”是用于测交流电压的，其刻度是不均匀的。多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插“”插孔，黑表笔插“”插孔，插孔上面的旋钮叫调零旋钮，用它可进行电阻调零。另外，在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中

53、时）指在左端“0”刻线。（2）多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合，测电流和电压的原理与电流表和电压表相同。直流电流挡：直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表。直流电压挡：直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。测电阻的原理如右图所示。欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可直接读出电阻值，比用伏安法测电阻方便。调零时 Ig测量时 I只要将对应Rx值的电流刻度I改为阻值Rx即为欧姆表。由于I与R成非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处。（3）二极管的单向导电性二极管是用半导体材料制成的电子元件，它有两个引线，一根叫正极，另一根叫负极，二极管的表示符号是，当二极管的正极接高电势点、负极接低电势点，即加正向电压时，二极管电阻很小（与加反向电压比较），处于导通状态，相当于一个接通的开关；当给二极管加反向电