2014年9月学科培训整合-高中物理

一、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

．U公式：I＝

R

．适用条件适用于

金属

和

电解液

导电，适用于

纯电阻

电路．4．导体的伏安特性曲线I－U

图线和U－I

图线I

11

2I－U

图线的斜率k＝U＝R，图中R

>

R

(填U“>”、“＝”或“<”)．U－I

图线斜率

k＝

I

＝R.图中R1

<

_R2(填“＞”“＝”或“＜”)二、串、并联电路的比较(I、U、R、P

分别为总电流、总电压、总电阻、总功率)串联电路并联电路电流I＝

I1＝I2＝…＝InI＝

I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U0＝…＝Un电阻R＝

R1＋R2＋…＋Rn1

1

11＝

R

＋R

＋…＋RnR

1

2

电压分配R1U1＝

R2U2Rn

RnUn

R

＋R

＋…＋R

＝

RU

＝

1

2

nU1＝U2＝…＝Un串联电路并联电路电流分配I1＝I2＝…＝InR2I1＝

R1I2I

R1＝

R1I功率分配P

R11＝

R2P2RnP1＝

R

P2R2Pn＝

R1PRPn＝

RnP特别提醒：阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻

，任意一个变小时，总电阻变小．4．n

个阻值都为

R1

的电阻串联，R＝

；5．两个电阻R1、R2

并联，R＝R

R1

2R1＋R2R2n

个阻值都为

R2

的电阻并联，R＝

n

．变大1．串联电路的总电阻

大于

电路中任意一个电并联电路的总电阻

小于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻

变大

，任意一个变小时，总电阻变小．不论电阻怎样连接，电路消耗的总功率总是等于各个电阻消耗的

功率之和．nR1三、把灵敏电流表(表头)改装成电流表或改装成电压表1．灵敏电流表(表头)的三个参数：满偏电流

Ig、内阻

Rg、满偏电压

Ug＝

．阻，就成了电流表，给表头

一个阻值很大的Ig＝或nI

UUg并串＝

)，分流电阻

R

＝

，分压电阻

R．IgRg2．改装原理：给表头

并联

一个阻值很小的分流电串联分压电阻，就成了电压表，若量程扩大的倍数为n(nRgn－1＝

(n－1)Rg3．改装原理图①改装成电流表改装后的电压表内阻RV＝

．4．把已知电流表或电压表的量程扩大的方法与改装相同Rg改装后的电流表内阻RA＝

n

_．②改装成电压表nRg题型一：伏安特性曲线的理解和应用例1在如图甲所示的电路中，L1，L2，L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特曲线如图乙所示，当开关S闭合，电路中的总电流为0.25

A，则此时()A．L1

的电压为L2电压的2倍B．L1

消耗的电功率为0.75

WC．L2

的电阻为12ΩD．L1，L2

消耗的电功率的比值大于4∶1【解析】L1的电流是L2电流的2倍，根据伏安特性曲线可知此时L1和L2的电阻不等，L1的电压与L2的电压不存在2倍关系，A错；由伏安特曲线可得，开关闭合后L1的电压为3.0 V，所以L1消耗的电功率为P＝UI＝0.25×3

W＝0.75 W，B对；流过L2的电流为0.125

A，由伏安特曲线可读出此时L2电压约为0.32V，再根据欧姆定律R＝

U

计算可得R

约为2.4

Ω，CI错；根据P＝UI计算可得，D对．【答案】BD【方法与知识感悟】1.对导体伏安特性曲线的理解定义元件伏安曲线电阻的求解线性元件伏安特性曲线为直线的电学元件金属电阻、电解液电阻R＝UI

＝ΔU

ΔI非线性元件伏安特性曲线不是直线的电学元件半导体器件R＝UI

≠ΔU

ΔI2.解答图象问题的基本思路：首先分清是I－U图线还是U－I图线．搞清图线斜率的物理意义， 当图线是过原点I

1的直线，所给图象为I－U图线时，斜率k＝U＝R；所I给图象为U－I图线时，斜率k＝

U

＝R.k≠tan

α，α为直线与横轴的夹角．(3)必要时结合部分电路的欧姆定律．3．对于非线性元件应注意：由于非线性元件的伏安特性曲线为曲线，元件在不同状态时的电阻并不相同，与图象上某点对应的电阻值，等于过该点与原点的直线的斜率(U－I图象)或斜率的倒数(I－U图象)，解题时应 找出伏安特性曲线中电压与电流之间的关系，结合电路特点进行求解．题型二：电路简化的电路中，电阻R1＝6

Ω，R2＝3例2Ω，R4＝18

Ω，R3为滑动变阻器，A、B为变阻器两个端点，滑动触头P在B端时，电流表的读数为2.5A，整个电路消耗的总功率为33.75

W.M、N

间的电压和R5

各多大？当滑动触头

P

处在R3

的中点时，电流表的读数为0.9

A，则R3

的阻值是多少？【解析】(1)当滑动触头P处在B端时，R3和R4均被短路，电路如图甲所示．I2＝2.5

A1I

＝2

2I

·R

2.5×3R1

6＝

A＝1.25

AI＝I1＋I2＝3.75

A总2

22P

＝I

R

＋I R

＋I

R5

1

1

2

2即33.75＝3.752R5＋1.252×6＋2.52×3R5＝0.4

ΩUMN＝IR5＋I2R2＝(3.75×0.4＋2.5×3)

V＝9V(2)当触头处在R3的中点时，电路如图乙所示，变阻器R3的上半部分被短路，I2′＝0.9

A

RxR4Rx＋R4＋R2

21

1I

′＝R

I

′UMN＝(I1′＋I2′)R5＋I′1R1联立解得I1′＝1.35

A，Rx＝9

Ω所以R3＝2Rx＝18

Ω.【方法与知识感悟】对电路的等效简化是处理电路问题和习题的常用方法．对复杂且不规则的电路，应先将其改画成等效的规则电路，以识别电路的连接形式．一般电路中所给可视为理想，故在识别改画电路时，可把电压表视为开路，电流表视为短路．然后找电路中的等势点或电流的各分支点，确定各部分的连接关系．(1)原则：①无电流的支路除去；②电势相等的各点合并；③理想导线任意长短；④理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；⑤电压稳定时电容器可认为断路．(2)方法：①电流分支法：先将各结点用字母标上，判定各支路元件的电流方向(或无电流可假设在总电路两端加上电压后判定)，按电流流向，自左到右将各元件结点、分支逐一画出，加工整理即可；②等势点排列法：标出结点字母，判断出各结点电势的高低(电路无电压时可先假设加上电压)，将各结点按电势高低从左到右排列，再将各结点间的支路画出，然后加工整理即可．注意：以上两种方法常常结合使用．题型三：电路故障分析例3在

的电路中，由于某一电阻发生断路或短路，使A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是(

)A．R1短路B．R2断路C．R3断路D．R4短路【解析】假设电阻R1短路，发生故障后总电阻减小，干路电流增大，灯A、电阻R4两端电压增大，内电压增大，所以与电阻R1

并联支路电流减小，与电阻

R1串联电路电流增大，故A、B两灯都将变亮，与题设现象不同，所以选项A

错误；假设电阻R2

断短，则电路中总电阻增大，总电流减小，A

灯变暗，电阻

R3支路两端的电压增大，电流增大，则电阻R1所在支路电流减小，两端电压减小，那么B

灯两端电压增大，

B灯变亮，与题设现象相同，所以选项B正确；假设电阻R3断路，同时推知A灯变暗，B

灯变亮，选项C正确；假设电阻R4短路，可推知A、B灯都变亮，选项D

错误．【答案】BC【方法与知识感悟】电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、变阻器断路、接触不良等现象．故障电路中，短路的特点是有电流通过而电压为零，断路的特点是电路两点间的电压不为零而电路电流为零．分析故障电路常用的方法：(1)仪器检测法：断点故障的判断①用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表的指针有偏转，则该段不含电源的电路中有断点；短路故障的判断，用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表示数为零时，则该段不含电源的电路短路．②用多用 的欧姆挡检测，先切断电源，元件(或某段电路)逐一脱离原电路，测量值为∞，则被测的元件断路．假设法：可以先假设某部分电路发生了某种故障，然后再与题设情景比较就可以得出答案．排除法：在明确电路结构的基础上，从比较故障前后电路中电压、电流的变化入手，确立故障原因，并对电路中的元件逐一分析，排除不可能的情

况，找出故障原因．1．(多选)

，四个相同的微安表分别改装成两个电流表和两个电压表，电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，把它们按图接入电路中，则下列说法正确的是(

BD

)A．电流表A1的偏转角大于电流表A2的偏转角B．电流表A1的读数大于电流表A2的读数

C．电压表V1的读数小于电压表V2的读数D．电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角【解析】两个电流表是由相同的微安表并联不同的电阻改装成的，若把两个电流表并联，那么这两个微安表两端的电压相同，流过微安表的电流也相同，所以微安表的偏转角度也一致，当微安表的偏转角度相同时，量程大的电流表的计数大，即电流表A1的读数大于电流表A2的读数，所以选项A错误，B正确；两个电压表是由相同的微安表串联不同阻值的电阻改装而成的，若把两个电压表串联，那么这两个微安表也是串联关系，流过微安表的电流相同，所以微安表的偏转角度也相同，同理，当微安表的偏转角度相同时，量程大的电压表的读数大，即电压表V1的读数大于电压表V2的读数，所以选项C错误，D正确．2．(多选)阻值较大的两个电阻R1和R2串联后，接入电压恒定的电路，，现用同一电压表依次测量a与b、b与c以及a与c间电压，测量值依次为U1、U2及U，则(

BC

)A．U1＋U2＝U

B．U1＋U2<U22U1

R1

U1

R1C.U

＝R

D.U

≠R2

2【解析】由于电压表的分流，测量U1时，读数小于2R1

R2R1＋R2

R1＋R2U，同样测量U

时，读数小于

U，所以B正确、A错误．设电压表的内阻为r，U1＝R1rR1＋r＋R2

U

·

R1rR1＋r＝UrR1R1r＋R1R2＋R2r2，同理：U

＝UrR2R1r＋R1R2＋R2r.两式相比则是结论C正确．3．某电流表内阻Rg为200

Ω，满偏电流Ig为2

mA.改装成量程为0.1

A和1

A的两个量程的电流表，试求这两种情况下，R1和R2各为多少？【解析】按题图中接法，由并联电路中电流跟电1阻成反比，可得：R

＝

I

gI－IggR

＝2.0×10－30.1－2×10－3×200Ω＝4.08

Ω2R

＝

I

gI′－IggR

＝2.0×10－31－2×10－3×200

Ω＝0.4

Ω.【巩固基础】三只完全相同的电压表，

接入电路，已知

V1的示数为

12

V，V2的示数为

4

V，则

V3的示数为(

C

)大于8

V

小于12

V大于4

V

小于8

VC．8

VD．12

V【解析】设每只电压表的内阻为R，V1中电流为I1，V2中电流为I2，V3中电流为I3，依题意有12＝(I2＋I3)R，4＝I2R，U3＝I3R，解得U3＝8

V，C对．2．

电路，当a、b两端接入

100

V的电压时，c、d两端电压为20

V，当c、d两端接入100

V电压时，a、b两端电压为50

V，则R1∶R2∶R3等于(

A

)A．4∶2∶1C．3∶2∶1B．2∶1∶1D．1∶2∶1【解析】依题意有：2R1＋R2100

＝20R2①R2＋2R3100

＝50R2②由①②得：R1＝2R2，R2＝2R3∴R1∶R2∶R3＝4∶2∶1，A

对．3．下列说法正确的是(

B

)UA．由R＝

I

可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比UB．由I＝R可知，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比C．导体的电阻率由导体本身的物理条件决定，与温度无关UD．欧姆定律

I＝R，不仅适用于纯电阻电路，对于非纯电阻电路也适用4．(多选)

是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法正确的是(

ABD

)通过电阻的电流与其两端的电压成正比此导体的电阻R＝2

ΩI－U图线的斜率表示电阻的倒数，所以R＝cot45°＝1.0

Ω在R两端加6.0

V电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0

C【解析】因为I－U

图线是过原点的直线，说明电阻是定值，A

对，R＝U

10

＝2

Ω，所以

B

对，CI

＝

5ΩU′错，依

q＝It＝

R

t，所以

D

对．、【提升能力】5．在的电路中，电源电压不变，闭合开关S后，灯L1L2都发光．一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因B．灯L2短路D．灯L2断路【解析】可以采用排除法．灯L2短路，会导致电压表示数变小，电流表示数变大；灯L2断路，会导致电流表示数变为0；灯L1短路，会导致两灯都不亮；一灯熄灭而 示数都不变，只有灯L2发生断路时才有可能．故选C.可能是(

C

)A．灯L1短路C．灯L1断路A．10

℃B．35

℃C．50

℃D．60

℃6．在温度为10

℃左右的的环境中工作的某自动恒温箱原理简图，箱内的电阻R1＝20

kΩ，R2＝10

kΩ，R3＝40

kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示．当a、b端电压Uab≤0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；当a，b端电压Uab>0时，电压鉴别器会令开关S断开，停止加热，则恒温箱内的温度可保持在(

B

)【解析】由题给信息：①当Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内温度升高；②当Uab>0时，电压鉴别器使S断开，停止加热．综合以上两点，则估算恒温箱的温度大约恒定范围的条件为：Uab＝0，由欧姆定律可知Uab＝0的条件为R

R3

1t＝ ，即R

＝R

R3

2Rt

R2

R1＝40×1020kΩ＝20

kΩ，结合图表乙，当Rt＝20

kΩ时，对应的温度约为35

℃.7．用两个相同的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表

A1、A2，若把

A1、A2

分，则闭指针偏转角度别采用串联和并联的方式接入电路，合开关后，下列有关

的示数和的说法正确的是(

B

)图(a)中的A1、A2

的示数相同图(a)中的A1、A2

的指针偏角相同图(b)中的A1、A2

的示数和偏角都不同图(b)中的A1、A2

的指针偏角相同【解析】图a中，两表头并联，流过两表头的电流相等，指针偏角相同，但由于两电流表量程不相

同，故示数不相同．A错，B对．图b中，两电流表串联，流过两电流表的电流相等，示数相同，但两表头的电压不相等，流过两表头的电流不相等，指针偏角不相同，C、D都错．8．

，电源电动势

E＝6

V，电源内阻不计．定值电阻

R1＝2.4

kΩ、R2＝4.8kΩ.若在

ab

之间接一个

C＝100

μF

的电容器，闭合开关

S，电路稳定后，求电容器上所带的电荷量；若在

ab

之间接一个内阻

RV＝4.8

kΩ的电压表，求电压表的示数．【解析】(1)设电容器上的电压为UC，CU

＝R2R1＋R2E电容器所带电荷量Q＝CUC解得：Q＝4×10－4

C2(2)设电压表与

R

并联后电阻为

R

R并．

并＝

R2RV2R

＋RV

R并

则电压表上的电压为：UV＝R1＋R

E并解得：UV＝3

V9．A、B两地相距11km，A地用两根相同的平行导线向B地送电，若两地间某处发生漏电故障(相当于在两点间连接了一个电阻)，为了检查故障地点，在A地给两导线加上电压12V时，B地测得电压为10V；若在B地给两导线加上12

V电压时，在A地测得电压为4

V，则故障发生在何处？【解析】设双线导线单位长度的电阻为r，故障处离A地的距离为x

km，故障处两线间的电阻为R0，，由欧