ⅰ.电阻;电阻定律。
电阻:电阻的定义是对电流有阻碍作用的电器元件。单位:欧姆(简写:欧,符号:ω)
电阻定律:电阻大小与材料电阻率有关,与长度成正比,与横截面积成反比。
表达式: 电阻的串联和并联:
电阻的串联公式:(原理:串联电路的分压作用)
电阻的并联公式:(原理:并联电路的分流作用)
其中特殊的例子为:
例题1:1.关于电阻率的说法,正确的是。
a.电阻率ρ越大的导体,电阻可以很小。
b.电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱,由导体的长度决定,与温度无关。
c.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积s有关。
d.所有导体和半导体电阻率ρ与温度都成正比。
解析:此题是定义题,考的地方是对电阻定律的理解和认识。
a.电阻率ρ越大的导体,电阻可以很小(正确)
b.电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱,由导体的长度决定,与温度无关(错误,红色部分表述完全错误,铂电阻温度计是一个反例)
c.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积s有关(错误,电阻率是物质的性质)
d.所有导体和半导体电阻率ρ与温度都成正比(错误,电阻率是物质的性质+1)
所以选的是a。
例题2:有一金属电阻丝的阻值约为20ω,现用以下实验器材测量其电阻率:
a.电压表v1(量程0~15v,内阻约为15)
b.电压表v2(量程0~3v,内阻约为3)
c.电流表a1(量程0~0.3a,内阻约为0.5)
d.电流表a2(量程0~3a,内阻约为0.1)
e.滑动变阻器(阻值范围0~1kω,允许最大电流0.2a)
f.滑动变阻器(阻值范围0~20ω,允许最大电流1.0a)
g.螺旋测微器。
h.电池组(电动势3v,内电阻约为0.5ω)
i.开关一个和导线若干。
1)某同学决定采用分压式接法调节电路.为了比较准确地测量出电阻丝的电阻,电压表选___电流表选___滑动变阻器选只需填写器材前面的字母)
2)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图甲所示,该电阻丝直径的测量值d=__mm;
3)如图乙所示,将电阻丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上,其间有一可沿电阻丝滑动的触头p,触头的上端为接线柱c.当按下触头时,它才与电阻丝接触,触头位置可在刻度尺上读出.
该同学测电阻丝电阻的实物连接如图丙所示,在连接最后一根导线的左端到电池组正极之前,请指出其中仅有的2个不当之处,并说明如何改正.
4)实验中改变触头与电阻丝接触的位置,并移动滑动变阻器的滑片,使电流表i的示数保持不变,记录对应的电压表的示数u和接入电路的电阻丝的长度l.
利用测量数据描点作出u-l图线,如图丁所示,并求得图线的斜率为k.则用电阻丝的直径d、电流i和斜率k表示电阻丝的电阻率。
解答和解析:ⅰ.这里考察的主要是实验器材的选择。
首先,由于电池组e=3v且有内阻,选择小电压表已经够用了。而由于电阻丝电阻在20ω左右,由于i=e/r+r≈0.15a,所以选的表是小电流表即可。
滑动变阻器主要看的是阻值。由于变阻器rmax=1kω时,电流表难以读数,所以不选用,选小的。
.这里考察的是螺旋测微器的读数。从这里我们可以知道:整数部分为0,小数部分为左右),所以得到读数为0.185-0.187mm。(符合即可,要写符号)
.这里考察的是电学实验规范问题。首先先看接线,接线的话主要是看电表是否接反的问题。然后看细节,细节主要集中在操作规范上(比如说开关,比如说变阻器)。
从这里我们可以看到,接线没问题。但是在细节上有较大问题。看图:
.这里考察的问题是对电阻定律的理解。我们在初中学过的欧姆定律(部分电路的欧姆定律)可以知道,u∝r,电阻定律得r∝l。
所以,i/(l/r)=k。由于直径为d,所以横截面积为s=πd^2/4.
由于r=ρl/s,r=u/i。所以ρl/s=u/i。即u/l=k=ρi/s.
所以:ρ=ks/i=kπd^2/4i。
参***:ⅰ.b;c;f。
ⅱ.0.185mm-0.
187mm范围内算对。ⅲ.操作上第一个不当为开关s在连接电路时闭合,正确应为开关s断开。
第二个,滑动变阻器p没有调到分压最小值,应该调至最右端。ⅳ.ks/i=kπd^2/4i。
.部分电路以及闭合电路的欧姆定律问题。
部分电路的欧姆定律。
表述:在部分电路中(没有电源的电路或者只有理想电源的电路中),电流与电压成正比,与电阻成反比。
表达式: 闭合电路的欧姆定律。
表述:在闭合电路中,电流的值为电动势与外端电阻和电源内阻之和的比。
表达式: 几个重要的推导:
例题1:如图所示的电路图中,r为定值电阻,r′为变阻箱,此电路可以进行下列实验中的( )
a.测定电阻r的阻值。
b.测定金属丝的电阻率。
c.测定电流表a的内电阻。
d.测定电源的电动势e和内电阻r
答案与解析:
因为r'为变阻箱,所以我们可以从这里知道其读数为几何。而这里是伏安法测量电阻的电路,所以可以测的是r的电阻,a正确。
虽然说我们知道r的电阻,但是由于不知道r的长度和横截面积,所以不知道其电阻率,所以b不正确。
c是错误的,如果说电流表有内阻的话,由于内阻可以小到忽略,无法测量,c错误。
d正确。选ad。
电功,电功率,输出功率问题。
电功的定义和表达式:电能转化成多种其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功,即电功是多少。
表达式: 电功率。
定义:单位时间内电源做功的多少。
表达式: 焦耳定律。
定义:电阻在阻碍电流做功时,所产生的热量与电流的二次方成正比,与电阻成正比。
表达式: 电动势与输出功率的关系。
由闭合电路的欧姆定律可得: (r为电池内阻)
在这里易推得,当r外=r时,p外去最大值。
即: 例题1:电源的电动势为e=15v,内阻为r=2ω,外电路定值电阻r2=r3=6ω,可变电阻r1任意可调.闭合开关调节r1,求:
1)当将r1调到2.5ω时电源的输出功率;
2)r2上功率的最大值.
解析:首先我们要先分析一下电路的情况。在图上我们可以知道,r2与r3并联后与r1串联。由于r2=r3=6ω,所以易得∑(r2+r3)=3ω。
1)由于r1=2.5ω,所以:∑r外=5.5ω。由于r=2ω,所以:
首先,我们先用闭合电路的欧姆定律i=e/(r+r)求电流。求得i=2a。
由得:p=22w。
2)这里要用到的是闭合电路的欧姆定律,还有焦耳热的知识。由于p=i^2*r,只要求导出imax即可。
当变阻器被短路的时候,i=imax,即:
i=e/(r总+r)=15/(3+2)=3a。并联分流得i(r2)=i/2=1.5a,所以p=i^2r=1.5^2*6=13.5w。
注:切勿使用去做!因为这个仅适用于外电路的最大输出功率!)
专题五:电表改装(表为灵敏电路表的改装问题)
.电表改大问题的推导(思想:并联分流)
图示:推导:若想把表改装成一个量程为n ig的电流表,请问需要使用多大的电阻与其(串联/并联),已知表头内阻rg?
.表改电压表(思想:串联分压)
推导:若想把表改装成一个量程为n ug的电压表,请问需要使用多大的电阻与其(串联/并联),已知表头内阻rg?
.表改欧姆表(思想:伏安法利用闭合电路的欧姆定律测电阻)
推导:若想把表改装成一个电阻表,已知表头内阻rg,内阻r,请问当r=n (rg+r)时,读数为几何?
注:电阻表的刻度不均匀,左密度大,右密度小)
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