高二物理选修3-1第二章恒定电流
高二新人教版物理选修3-1课件第二章恒定电流章末知识回顾
接法总功率较小.
⑤特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的
最大电流值来反复推敲,以更能减小误差的连接方式为好.
2.实验仪器选用与实物图连接
仪器的选择一般应考虑三方面因素:①安全因素,如通过电源和电
阻的电流不能超过其允许的最大电流;②误差因素,如选用电表 量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差;电压表､电流表在使 用时,要尽可能使指针接近满刻度的中间量程,其指针应偏转到 满刻度的~之间;使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻 度附近的倍率挡位;
负载电阻电压和电流的大小,但在不同条件下,调节效果大不一
样.
①负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R,须用分压式接法.
②要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调,须
用分压式接法.
③负载电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻R或相差不多,且电压电
流变化不要求从零调起时,可采取限流式接法.
④两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流
式,明确电表量程;③画线连接各元件,一般先从电源正极开始,
到开关,再到滑动变阻器等,按顺序以单线连接方式将主电路中 要串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电 路中去;连接完毕,应进行检查,检查电路也应按照连线的方法和 顺序.
例4:一阻值约为30 kΩ 的电阻R,欲用伏安法较准确地测出它的阻
2.在非纯电阻电路里,电功大于 电热,电功率大于热功率,即P
例3:如图所示的电路中,电源电动势E=10 V,内阻r=0.5 Ω ,电动
机的电阻R0=1.0 Ω ,电阻R1=1.5 Ω ,电动机正常工作时,电压
表的示数U1=3.0 V,求: (1)电源的电功率; (2)电动机消耗的电功率,将电能转化为机械能的功率;
人教版高中物理选修3-1第二章 恒定电流测试含答案
绝密★启用前人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流测试本试卷共100分，考试时间120分钟。
一、单选题(共10小题,每小题4.0分,共40分)1.如图所示是某居住小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻，R2为定值电阻，A、B接监控装置．则()A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低C．当仅增大R1的阻值时，可增大A、B之间的电压D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压2.一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图(a)所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为P D、P1、P2，它们之间的大小关系为()A．P1＝4P2B．P D＝C．P1<4P2D．P D>P23.某同学用电压表、电流表测量一节干电池的电动势和内阻，采用的电路图如图所示，实验操作正确，他记录了七组(U，I)数据，关于数据的处理，下列操作正确的是()A．电压表的读数U的平均值等于电动势EB．任意取两组数据，代入方程E＝U1＋I1r，求出E、rC．画出U－I图象，由图象求E、rD．以上说法都正确4.如图所示，已知微安表G的电阻为R g＝10 Ω，满偏电流I g＝100 μA，现将其改装，使它最大能测量0.15 mA的电流，则下列四种方案中可行的是()A．B．C．D．5.某同学做三种导电元件的导电性能实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I－U图象，如图所示，则下述判断正确的是()A．只有乙图正确B．甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定不可能正确D．甲、乙、丙三个图都可能正确，并不一定有较大误差6.如图所示的电路常称分压电路，当a、b间的电压为U时，利用它可以在c、d端获得0至U之间的任意电压．当滑动变阻器的滑片P移至中点时，则Ucd等于()A．UB．UC．UD． 07.如图所示，是两只定值电阻R1、R2的I﹣U图象．有关R1、R2的大小，及它们串联或并联后的I ﹣U图象所在区域，下列判断正确的是（）A．R1＞R2，并联后在区域ⅢB．R1＞R2，并联后在区域ⅡC．R1＜R2，串联后在区域ⅢD．R1＜R2，串联后在区域Ⅰ8.如图所示，两个定值电阻R1＝4R、R2＝2R串联后接在输出电压U稳定于10 V的理想直流电源上，有人把一个内阻不是远大于R1、R2的电压表接在R1两端，电压表的示数为6 V．如果把此电压表接在R2两端，则电压表示数将()A．等于4 VB．等于3 VC．等于5 VD．无法判断9.如图所示的电路，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时()A． L1变亮，L2、L3变暗B． L1、L2变亮，L3变暗C． L1、L3变暗，L2变亮D． L1、L3变亮，L2变暗10.下列器件，利用电流的热效应工作的是（）A．验电器B．电热水器C．电容器D．电感器二、多选题(共4小题,每小题5.0分,共20分)11.(多选)下列说法中正确的是()A．一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻也增大D．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻一定减小12.(多选)直流电池组的电动势为E，内电阻为r，用它给电阻为R的直流电动机供电，当电动机正常工作时，电动机两端的电压为U，通过电动机的电流是I，下列说法中正确的是()A．电动机输出的机械功率是UIB．电动机电枢上发热功率为I2RC．电源消耗的化学能功率为EID．电源的输出功率为EI－I2r13.（多选）关于电动势，下列说法中正确的是（）A．一个电源的电动势的大小只由电源本身决定B．因电动势的单位和电势差相同，所以电动势实质上就是电势差C．一个电动势为1.5 V的电池接入电路时，若有1 C的电荷量通过电路，就有1.5 J的化学能转变成电能D．电压表接到电源两极时，测得的就是电动势14.(多选)如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r.当开关S闭合后，小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作．已知指示灯L的电阻为R0，额定电流为I，电动机M的线圈电阻为R，则下列说法中正确的是()A．电动机的额定电压为IRB．电动机的输出功率为IE－I2RC．电源的输出功率为IE－I2rD．整个电路的热功率为I2(R0＋R＋r)三、计算题(共4小题,每小题10.0分,共40分)15.如图所示电路，R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝4 Ω.(1)如果已知流过电阻R1的电流I1＝3 A，则干路电流多大？(2)如果已知干路电流I＝3 A，流过每个电阻的电流多大？16.在如图所示的电路中，电源电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω，电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω，电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电．求接通开关S后流过R4的总电荷量．17.如图所示，电源电动势为12 V，内电阻为r=1 Ω，R1=1 Ω，R2=6 Ω，电动机线圈电阻为0.5 Ω，若开关闭合后通过电源的电流为3 A，则R1上消耗的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？18.如图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻的U－I图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？(2)电源内部损耗的电功率是多少？(3)电源的效率η为多大？答案解析1.【答案】B【解析】由电路图可知，两电阻串联，监控装置与R2并联．当有人通过而遮蔽光线时，R1阻值变大，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U＝IR可知，R2阻值不变时，其两端的电压变小，即A、B间电压降低，故A错误，B正确．当仅增大R1的阻值时，电路中的总电阻变大，电路中的电流变小，根据U＝IR可知，A、B间电压减小，故C错误．当仅减小R2的阻值时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，电源的内阻和R1阻值不变时，路端电压变小，R1两端的电压变大，A、B间电压减小，故D错误．2.【答案】C【解析】从电阻器D的I—U图线可以得出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图(b)中，三个电阻消耗的功率相等，都为P＝＝＝，说明三个电阻的阻值相等，即R1＝R2＝R D.连接成图(c)所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值R D′>R D，这时电阻器R D两端的电压U D>，电阻R1两端的电压U1<，电阻R2两端的电压U2＝U D>，由电功率计算式综合比较得出，A、B、D错误，C正确．3.【答案】C【解析】选项A，电压表测的是外电路两端的电压，不等于电动势；选项B，测量的偶然误差很大；选项C，画出U－I图象，这七组数据对应的点不一定都在一条直线上，作U－I图象时，舍去误差较大的点，故由图象法求E、r可减小偶然误差，故正确操作应为C.4.【答案】D【解析】把微安表改装成毫安表，应并联一个分流电阻，并联电阻阻值：R＝＝20 Ω由图示可知，A、B、C错误，D正确．5.【答案】D【解析】以上三个图象分别是三种不同元件的I－U图象，甲图的特点是元件的电阻随着电压的增大而减小，所以当电压增大时电流增大的非常快，乙图就是定值电阻的I－U图象；丙图中元件的电阻随着电压的增大而增大，当电压增大时，电流增大的相对缓慢，所以三图都有可能正确．6.【答案】C【解析】由题，滑片P滑至R的中点，变阻器下半部分电阻为，根据欧姆定律得：U cd＝·＝，故C正确．7.【答案】C【解析】根据欧姆定律公式，I-U图象的斜率越小，电阻越大，故R1＜R2；根据串联电路的电阻特点知，R串比每一个串联的分电阻都要大；根据并联电路中电阻的特点可知，R并比每一个并联电路的分电阻都要小；在这4个电阻值中，R串最大，R并最小，所以两电阻并联后在区域Ⅰ，两电阻串联后在区域Ⅲ，故C正确，A、B、D错误.8.【答案】B【解析】电压表与电阻R1并联时，并联电阻为：R并＝①串联电路中电压分配与电阻成正比，故：＝②其中R1＝4R、R2＝2R联立①②解得：R V＝12R；当电压表与电阻R2并联时，并联电阻为：R并′＝＝R串联电路中电压分配与电阻成正比，故：＝解得：U2＝3 V.9.【答案】B【解析】如图所示的电路，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时L1、L2变亮，L3变暗，故答案选B。
人教版高中物理选修3-1课件：第二章 恒定电流 10
电路图
电压表 变阻箱
电流表
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变阻箱
I1 r E＝I1R1＋__________ I2R2 ＋ I2 r E＝__________
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第二章 恒定电流
知识点3
测量数据的处理方法
为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法。 1．代数法 利用U、I值多求几组E和r的值，算出它们的平均值 E1＋E2＋…＋En r1＋r2＋…＋rn ＝______________ ，＝______________ n n
你知道这个实验的原理吗？
物 理 选 修
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知识自主梳理
重点难点突破
考点题型设计 易错案例剖析 课堂知识结构
随堂巩固提升
课 时 作 业
第二章 恒定电流
知识自主梳理
物 理 选 修
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第二章 恒定电流
知识点1
实验原理
闭合电路的欧姆定律。 知识点2 测电源E、r的几种方法与电路连接图
4．断开电键，整理好器材。
物 理 选 修
5．以 U 为纵轴，I 为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点 作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。
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第二章 恒定电流
三、数据处理 1．代数法 分别将 1、4 组，2、5 组，3、6 组联立方程组分别解出 E1、r1，E2、r2，E3、 E1＋E2＋E3 r1＋r2＋r3 r3，求出它们的平均值 E＝ ， r＝ 作为测量结果。 3 3 2．图象法 把测出的多组 U、I 值，在 U－I 图中描点画图象，使 U－ I 图象的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学
第1节 电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．一、电源1．定义：能把电子从正极搬运到负极的装置． 2．作用(1)维持电路两端有一定的电势差． (2)使闭合电路中保持持续的电流． 二、恒定电流 1．恒定电场(1)恒定电场：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝q t或q ＝It ，其中：I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量．(3)单位：安培，简称安，符号A ；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)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，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想 电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做 如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )A ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) A ．导体中有电荷运动就形成电流B ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向C ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D ．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A ．导线内部的电场就是电源所形成的电场B ．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．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，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．由题意可知，在时间t 内通过某横截面的电荷量为n ·2e ＋2n ·e ＝4ne ，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为I ＝q t ＝4net，故选项D 正确． 电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ．2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS ．总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ．所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质 定义式 决定式 电流的意义 时间t 内的平均电流 某时刻的瞬时电流 描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系 由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源．以下关于电源的说法正确的是( )A ．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C ．只要电路中有电源，电路中就一定有电流D ．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面 A ，在铝导线上取一个截面B ，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( )A ．电流相等B ．电流不相等C ．自由电子定向移动的速率相等D ．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C ．所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得自由电子的平均移动速率v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ． 答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，可知I 与q 成正比B ．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C ．电流有方向，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．金属导体内电流增强，是因为( ) A ．导体内单位体积的自由电子数增多 B ．导体内自由电子定向移动的速率增大 C ．导体内电场的传播速率增大 D ．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ． 二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B ．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A 正确，B 错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C 错误，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ． 三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个． 答案：0．35 C 2．19×1018个。
高中物理 第二章 恒定电流 单元卷2(含解析)新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理试题
第二章章末综合测试一、选择题(共15个题，10、12、13、14、15为多项选择题，全部选对得4分，局部选对得2分，选错或不选得0分，其余为单项选择题，每题4分，共60分)1．关于正常工作的电动机和白炽灯，以下说法中正确的答案是( )A．电动机和白炽灯消耗的电能均大于产生的热能B．电动机和白炽灯消耗的电能均等于产生的热能C．电动机消耗的电能大于产生的热能，白炽灯消耗的电能等于产生的热能D．电动机消耗的电能等于产生的热能，白炽灯消耗的电能大于产生的热能解析白炽灯是纯电阻用电器其消耗的电能全部转化为内能，电动机是非纯电阻用电器其消耗的电能主要转化为机械能，其中一小局部电能转化为内能，故A、B、D三项错误，C项正确．答案 C设置目的考查纯电阻和非纯电阻在电能转化时的不同2．两根完全一样的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折，然后给它们分别加上一样电压后，如此在同一时间内，通过它们的电荷量之比为( ) A．1∶4B．1∶8C．1∶16 D．16∶1答案 C设置目的考查电流的定义式3.为探究小灯泡L的伏安特性，连好如下列图的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光．由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是( )解析随电流的增加温度逐渐升高，灯丝的电阻率、电阻随之变大，因此C项正确，A、B、D 三项错误．答案 C设置目的考查小灯泡的伏安特性曲线4.如下列图是测定电流表内电阻的电路图，闭合开关S，先调节电阻箱R的电阻值至R1，使电流表指针偏转到满刻度，再把电阻箱R的电阻值调至R2，使电流表指针偏转到满刻度的一半．在电池内电阻忽略不计的情况下，电流表的内阻等于( )A．R2－2R1 B.R22－R1C．R2－R1D．2(R2－R1)解析设电流表内阻为R g，满偏电流为I g，电源电动势为E，根据闭合电路欧姆定律得I g＝ER g＋R1①I g 2＝ER g＋R2②联立①②解得R g＝R2－2R1.答案 A设置目的考查半偏法测电流表内阻的根本原理5.如下列图的电路中，闭合电键S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是( )A．L1灯丝烧断 B．电阻R2断路C．电阻R2短路 D．电容器被击穿短路解析灯丝烧断是断路，电容器被击穿是短路．答案 B设置目的通过对电路的分析寻找故障的原因6.如下列图，A灯与B灯电阻一样，当变阻器滑片向上滑动时，对两灯明暗变化判断正确的答案是( )A．A、B灯都变亮B．A、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮解析当变阻器滑片向上移动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律分析得知，干路电流I减小，路端电压U增大，灯A变亮．流过电阻R1的电流I1＝I－I A，由于干路电流I减小，灯A的电流I A增大，所以I1减小，电阻R1的电压减小．灯B的电压U B＝U－U1，由于U增大，U1减小，所以U B增大，灯B变亮．答案 A设置目的考查动态电路中相关物理量变化的分析7.如图1为测量某电源电动势和内阻时得到的UI图线，用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V ．如此该电路可能是图2中的( )解析 由UI 图象可求得电源的电动势E ＝6 V ，内电阻r ＝6－44Ω＝0.5 Ω，外电路连接电阻R 时路端电压为4.8 V ，由闭合电路的欧姆定律得E ＝U ＋IrI ＝E －U r ＝6－4.80.5A ＝2.4 A 又I ＝E R ＋r 所以R ＝E I －r ＝(62.4－0.5) Ω＝2 Ω 选项A 、B 、C 、D 四个电路的外电路电阻分别是1 Ω、2 Ω、9 Ω、4.5 Ω.答案 B设置目的 考查对闭合电路欧姆定律和UI 图的认识8.在研究微型电动机的性能时，应用如下列图的实验电路，当调节滑动变阻器R 并使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和2 V ．重新调节R 并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2 A 和24 V ，如此这台电动机正常运转时的输出功率为( )A ．32 WB ．44 WC ．47 WD ．48 W解析 电动机的输入功率为P 2＝U 2I 2＝24×2 W＝48 W ，线圈电阻：R ＝U 1I 1＝20.5Ω＝4 Ω.热功率为P 1＝I 22R ＝22×4 W ＝16 W ．输出功率：P 输＝P 2－P 1＝(48－16) W ＝32 W.答案 A设置目的 通过分析电动机在转动和不转动时的区别，考查纯电阻电路和非纯电阻电路的计算9．用两个一样的小量程电流表，分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A 1、A 2，假设把A 1、A 2分别采用串联或并联的方式接入电路，如图(a)、(b)所示，如此闭合开关后，如下有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的答案是( )A ．图(a)中的A 1、A 2的示数一样B ．图(a)中的A 1、A 2的指针偏角一样C ．图(b)中的A 1、A 2的示数和偏角都不同D ．图(b)中的A 1、A 2的指针偏角一样 解析 大量程电流表是小量程电流表并联一适当小的分流电阻改装而成的．当A 1、A 2并联时，由于A 1、A 2的电阻不同，通过A 1、A 2的电流不等，A 1、A 2的示数不同，但通过每个小量程电流表的电流一样，故指针偏角一样，A 项错误，B 项正确．当A 1、A 2串联时，通过A 1、A 2的电流一样,故示数一样,但A 1、A 2的量程不同，故指针偏角不同，C 、D 项错误.答案 B10.如下列图，电源的电动势为E ，内阻为r ，R 1为定值电阻，R 2为滑动变阻器，C 为电容器，L 为小灯泡，电表均为理想电表，闭合开关S 后，假设滑动变阻器的触头P 向下滑动时，如此( )A ．小灯泡的功率减小B ．电压表的示数增大C ．电容器上的电荷量增加D ．两表示数变化量的比值|ΔU ΔI|不变 解析 A 项，P 下滑，R 2阻值变小，故电路总电阻减小，那么，总电流增大，通过灯泡的电流增大，可知小灯泡的功率增大，故A 项错误；B 项，因电流增大，如此R 1上的电压增大，如此电压表示数增大，故B 项正确；C 项，总电流增大，内电压与R 1上的电压增大，故电容器上电压减小，所以，电容器上的电荷量减小，故C 项错误；D 项，两表示数之比U I＝R 1，故两表示数变化量的比值|ΔU ΔI|仍为R 1不变，故D 项正确；应当选B 、D 两项． 答案 BD11.如图，直线a 、抛物线b 和c 为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率P E 、输出功率P R 、电源内部发热功率P r 随路端电压U 变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断( )A ．图象中任意电压值对应的功率关系为P E ＝P r ＋P RB ．P r U 图象的对应图线b ，由图知电动势为3 V ，内阻为1 ΩC ．P E U 图象对应图线a ，由图知电动势为9 V ，内阻为3 ΩD ．外电路电阻为1 Ω时，输出功率最大为2 W解析 A 项，电源的总功率等于内电阻消耗功率和输出功率之和，即图象中任意电压值对应的功率关系为P E ＝P r ＋P R ，故A 项正确；B 项，根据电功率的计算公式可得：P r ＝〔E －U 〕2r ，由数学知识可知，P r U 图象的对应图线b ，故B 项正确；C 项，总功率为：P E ＝EI ＝E·E －U r＝－E r U ＋E 2r ，可知P E U 图象对应图线a.由数学知识得知，图象a 的斜率大小为：k ＝E r ＝93＝3；当U ＝0时，P E ＝E 2r＝9 W ．联立解得：E ＝3 V ，r ＝1 Ω.故C 项错误；D 项，当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，即当外电路电阻为R ＝r ＝1 Ω时，输出功率最大，最大输出功率为：P m ＝〔12E 〕2R ＝E 24r ＝324×1W ＝2.25 W ．故D 项错误．应当选A 、B 两项． 答案 AB点评 此题的关键要根据功率公式得到三种功率的解析式，利用图象信息进展研究．要有根本的读图能力，根据数学知识来理解图象的物理意义．12．两位同学在实验室利用如图甲所示的电路测定定值电阻R 0、电源的电动势E 和内电阻r ，调节滑动变阻器的滑动触头P 向某一方向移动时，一个同学记录了电流表A 和电压表V 1的测量数据，另一同学记录的是电流表A 和电压表V 2的测量数据．并根据数据描绘了如图乙所示的两条UI 图线．如此图象中两图线的交点表示的物理意义是( )A ．滑动变阻器的滑动触头P 滑到了最右端B ．电源的输出功率最大C ．定值电阻R 0上消耗的功率为0.5 WD ．电源的效率达到最大值解析 由图象可知，电源的电动势E ＝1.5 V ，r ＝1 Ω，交点位置：R ＋R 0＝U 1I ＝2 Ω，R 0＝U 2I＝2 Ω，R ＝0，滑动变阻器的滑动触头P 滑到了最左端，A 项错误；当电路中外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，但此题R 0>r ，改变滑动变阻器时无法达到电路中内、外电阻相等，此时当外电阻越接近内电阻时，电源输出功率越大，B 项正确；P ＝IU 2＝0.5 W ，C 项正确；电源的效率：η＝IE －I 2r IE，电流越小效率越高，可见滑动触头P 滑到最右端时电源效率最高，D 项错误．答案 BC设置目的将测定电源电动势的UI图和测电阻的UI图相结合，综合考查二者的区别和联系13.经过准确校准的电压表V1和V2，当分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，如下列图，读数依次为12.7 V和12.3 V，如此( )A．a、b间的实际电压略大于12.7 VB．a、b间的实际电压略小于12.7 VC．电压表V1的内阻大于V2的内阻D．电压表V1的内阻小于V2的内阻解析并联电压表使电路电阻减小，电流增大，R′两端电压增大，使ab两端电压比实际电压要小．且电压表的内阻越大，测量值越大，越接近实际电压．答案AC设置目的电压表内阻较大，考查其接入电路时对电路的影响14.某学生在研究串联电路电压特点的实验时，连接成如下列图的电路，接通S后，他将大内阻的电压表并联在A、C两点间，电压表读数为U，当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U，当并联在B、C两点间时，电压表的读数为零，如此出现此种情况的原因可能是(R1、R2的阻值相差不大)( )A．AB段断路 B．BC段断路C．AB段短路 D．BC段短路解析电压表并联在AC端和AB端时示数都为U.有两种可能情况：一是AB段断路，电压表示数U为电源电动势；二是AB段没有断路但BC段短路，AB与BC段电压一样．答案AD设置目的考查故障电路的排查15．图甲电路中，D为二极管，其伏安特性曲线如图乙所示．在图甲电路中，闭合开关S，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中( )A．二极管D消耗的功率变大B．二极管D的电阻变大C．通过二极管D的电流减小D．电源的功率减小解析A、B、C三项，滑动变阻器R的滑片P从左端向右移动过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路电流增大，由图乙可知，二极管的电阻减小，电流、电压增大，消耗的功率也增大，故A 项正确，B 、C 两项错误；D 项，电源的功率为：P ＝EI ，因为电流增大，所以电源的功率增大，故D 项错误．应当选A 项．答案 A二、实验题(共5小题，每题8分，共40分)16．如下列图为一电学实验的实物连线图．该实验可用来测量待测电阻R x的阻值(约20 Ω)．图中两个电流表量程一样，内阻都较小．实验步骤如下：①调节电阻箱，使它的阻值R 0与待测电阻的阻值接近；将滑动变阻器的滑动触头调到最左端．②合上开关S.③将滑动变阻器的滑动触头向右端滑动，使两个电流表指针都有明显偏转．④记下两个电流表A 1和A 2的读数I 1和I 2.⑤屡次改变滑动变阻器滑动触头的位置，记下A 1和A 2的多组读数I 1和I 2.⑥求R x 的平均值．回答如下问题：(1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路图，器材用通用的符号表示；(2)不计电流表内阻的影响，用I 1、I 2和R 0表示R x 的公式为R x ＝________．答案 (1)如下列图(2)I 1R 0I 217．(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如下列图，校零时的读数为________ mm ，合金丝的直径为________ mm.(2)为了准确测量合金丝的电阻R x，设计出如图甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接．解析(1)按照螺旋测微器的读数原如此得，校零时的读数为0.007 mm，合金丝的直径为0.656 mm－0.007 mm＝0.649 mm(在0.647 mm～0.651 mm都算正确)．(2)连线如下列图．答案(1)0.007 0.649(在0.647 mm～0.651 mm都算正确) (2)见解析图18．某同学准备探究一未知元件Q的伏安特性曲线，他设计了如图甲所示的电路图．请回答如下问题：(1)请将图乙中的实物连线按电路图补充完整．(2)该同学正确连接实验电路后闭合开关，调节滑动变阻器滑动头P，发现电流表和电压表的指针始终不发生偏转．在不断开电路的情况下，他使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“＋〞“－〞接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明电路故障是________．(3)排除故障后，该同学测得实验数据如下表所示，请在坐标系中作出该元件的UI图线．序号电流/A 电压/V1 0.00 0.002 0.10 1.003 0.20 1.604 0.30 1.825 0.40 1.956 0.50 2.087 0.60 2.13(4)通过实验可以得出，该元件的阻值随所加电压的增大而________(选填“增大〞“减小〞或“不变〞)．解析使用多用电表直流电压挡检查电路故障，将多用电表的红、黑表笔与电流表的“＋〞“－〞接线柱接触时，发现多用电表指针发生较大角度的偏转，说明多用电表与电源构成通路，电路故障是电流表断路．根据画出的图象，由欧姆定律可知，该元件的阻值随所加电压的增大而减小．答案(1)如图1 (2)电流表断路(3)如图2(4)减小19．某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的微安表，来测量多用电表“×1k〞挡内部电池的电动势E.(1)该小组采用图甲的电路进展实验，请将图乙中的实物连线连接完整．(2)请将下面的实验步骤补充完整：a．插上红、黑表笔，把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×1 k〞位置，将红、黑表笔________，调整“欧姆调零旋钮〞，使指针指到“0 Ω〞．b．按照电路图连接好电路．c．接通开关，改变滑动变阻器的阻值，得到多用电表和微安表的示数分别如下列图．多用电表和微安表的读数分别为________ kΩ和________μA.d．断开开关，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到________位置．(3)由以上信息可得多用电表“×1k〞挡内部电池的电动势为________V(保存两位有效数字)．解析(1)根据电路图，连接实物图，注意红、黑表笔的正、负接法．(2)a.根据欧姆表的使用方法可知，选挡后应将红、黑表笔短接进展欧姆调零；c．欧姆表的读数为R＝22×1 kΩ＝22 kΩ，微安表的读数为242 μA或243 μA或244 μA.(3)根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋R0)，I表示微安表的示数、R表示多用电表的读数、R0表示多用电表的内阻，代入数据有E＝242×10－6×(22＋15)×103 V＝8.954 V≈9.0 V.答案(1)电路连接如图(2)短接22 242 交流电压最高挡或OFF挡(3)9.020．(1)某实验小组为了测量某一电阻R x的阻值，他们先用多用电表进展粗测，测量出R x的阻值约为18 Ω左右．为了进一步准确测量该电阻，实验台上有以下器材：A ．电流表(量程15 mA ，内阻未知)B ．电流表(量程0.6 A ，内阻未知)C ．电阻箱(0～99.99 Ω)D ．电阻箱(0～999.9 Ω)E ．电源(电动势约3 V ，内阻约1 Ω)F ．单刀单掷开关2只G ．导线假设干甲同学设计了如图甲所示的实验原理图并连接好实验器材，按照如下步骤完成实验： a ．先将电阻箱阻值调到最大，闭合S 1，断开S 2，调节电阻箱阻值，使电阻箱有适宜的阻值R 1，此时电流表指针有较大的偏转且示数为I ；b ．保持开关S 1闭合，再闭合开关S 2，调节电阻箱的阻值为R 2，使电流表的示数仍为I.①根据实验步骤和实验器材规格可知，电流表应选择________，电阻箱应选择________(选填器材前的字母)②根据实验步骤可知，待测电阻R x ＝________(用步骤中所测得的物理量表示)． (2)同学乙认为该电路可以用来测电源的电动势、内阻．假设所选电流表的内阻R A ＝2.0 Ω，闭合开关S 2，调节电阻箱R ，读出多组电阻值R 和电流I 的数据；由实验数据绘出的1IR 图象如图乙所示，由此可求得电源电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(计算结果保存两位有效数字)解析 (1)①根据闭合电路欧姆定律可知，通过待测电阻的最大电流为：I max ＝E R x ＝318A ≈0.167 A ＝167 mA ，如果电流表选B ，如此读数误差太大，故电流表应选A ； 电源电动势为3 V ，电流表量程为15 mA ＝0.015 A ，由欧姆定律：I ＝U R可知， 电路中的最小电阻应为：R max ＝E I A ＝ 3 V 0.015 A＝200 Ω，所以电阻箱应选D ； ②根据闭合电路欧姆定律得：S 2断开时有：E ＝I(R x ＋R 1＋R A ＋r)，S 2闭合时有：E ＝I(R 2＋R A ＋r)，解得：R x ＝R 2－R 1；(2)闭合开关S 2，由闭合电路欧姆定律得：E ＝I(R ＋R A ＋r)，整理得：1I ＝1E R ＋R A ＋r E， 由图示：1I R 图象可知：0.2×103＝1E ×636＋R A ＋r E， 0．1×103＝1E ×316＋R A ＋r E，：R A ＝2.0 Ω， 解得：E ＝3.2 V ，r ＝2.0 Ω；答案 (1)①A D ②R 2－R 1 (2)3.2 2.0点评 此题考查了测电源电动势与内阻实验、考查了测量电阻的实验，要注意正确根据题意明确实验原理；然后根据所对应的物理规律分析求解即可；对于图象分析问题，要注意根据物理规律确定公式，结合图象的性质分析斜率以与截距的意义．。
高二物理上学期选修3-1课件：第二章 恒定电流 2.10
(4)图线斜率的绝对值即电池的内阻r，即r=| U |= E ，
如图所示。
I
I短
【实验探究】 1.在实验中为什么要选用旧电池？ 提示：旧电池内阻较大，在实验时，电流变化时路端 电压变化明显，测量时相对误差较小。
2.为什么在实验中电流不宜过大，且通电时间不宜过 长？ 提示：电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E 会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电电流不 宜超过0.3A，短时间放电电流不宜超过0.5A。因此实 验中不宜将I调得过大，读电表的示数要快，每次读完 后应立即断电。
待测电源，电阻箱R(最大阻值为999.9Ω )，电阻R0(阻 值为3.0Ω )，电阻R1(阻值为3.0Ω )，电流表 (量 程为200mA，内阻RA=6.0Ω )，开关S。
实验步骤如下：
①将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S；
②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应
的阻值R；
③以 1 为纵坐标，R为横坐标，作 1 -R图线(用直线拟
,
I1 I2
分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、
r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值
EE1
E2 3
E3
、
r r1 r2 r3 作为测量结果。
3
2.U-I图象法： (1)本实验中，为了减小实验误差，一般用图象法处理 实验数据，即根据多次测出的U、I值，作U-I图象。 (2)将图线两端延长，纵轴截距点意味着断路情况，它 的数值就是电池电动势E。 (3)横轴截距点(路端电压U=0)意味着短路情况，它的 数值就是短路电流 E 。
I
I
合)；
④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
回答下列问题： (1)分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则 1 与R的
人教版高中物理选修(3-1)第2章《恒定电流》ppt课件
• 本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路欧姆 定律为中心，主要研究直流电路的基本参量、串并 联电路的规律、伏安法测电阻、电功和电热等问题； 第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究 了电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量转化 关系、电路的分析和计算等问题；第三部分以电流 表、电压表、滑动变阻器等电工仪表的使用为中心， 结合学生实验，研究了仪器的选择和使用，数据的 处理和误差分析等问题。
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、 语文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
⑤ 搁置问题抓住老师的思路。碰到自己还没有完全理解老师所讲内容的时候，最好是做个记号，姑且先把这个问题放在一边，继续听老师讲后面 的内容，以免顾此失彼。来自：学习方法网
• 2．要注意研究方法的学习
• 在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如动 态分析法、等效法的应用，模型的转化，非电学量 和电学量的转化，以及极限法、赋值法的应用技巧 等。
• 3．要注重加强实验能力的提高
• 高考考查的四个电学实验，全部属于本章内容，要 认真做实验，要从基本原理、基本方法入手，循序 渐进，逐步掌握。要学会正确使用电流表、电压表、 多用电表、滑动变阻器、电阻箱等基本实验仪器， 要切实掌握各种仪器的原理、使用方法、注意事项 才能以不变应万变。
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知 识逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
高中物理选修3-1课件第二章《恒定电流》(共37张)
第二章 恒定电流
(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容 器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相 等
栏目 导引
第二章 恒定电流
例2
(2012·福 建 师 大 附 中 高 二 检
测)在如图所示的电路中，当滑动
变阻器的滑动片向下移动时，关
于电灯L的亮度及电容器C所带电
荷量Q的变化判断正确的是( )
栏目
导引
第二章 恒定电流
项目
电功
电热
电功与 纯电阻电路 一般电路中电流通过导
电热的 中，U＝IR，体时，不仅发热，而且还
联系与 区别
UIt＝I2Rt＝ U2 Rt
能做功等．在一般电路中
电功大于电热，即 W>Q， UIt>I2Rt
电功率 纯电阻电路 非纯电阻电路中 UI>I2R，
与热功 中，P＝UI
第二章 恒定电流
物理选修3-1
恒定电流复习
栏目 导引
第二章 恒定电流
专题归纳整合
专题1 纯电阻电路与非纯电阻电路
1．电功与电热比较表
项目
电功
电热
电功与 电热的 本质
电功实质是电场力 移动电荷做的功， W＝Uq＝UIt
电热是由于电流的 热效应，电流通过 导体发热，Q＝ I2Rt
说明：电功也叫电流所做的功
(1)电动机线圈电阻上消耗的热功
率是多少？
(2)电动机输入功率和输出功率各 栏目 导引
第二章 恒定电流
【精讲精析】 首先要知道输入功率是电机 消耗的总功率，而输出功率是机械功率．消 耗的电能转化为机械能和内能两部分，由能 量守恒定律可求解． (1)根据焦耳定律，热功率P热＝I2r＝12×1 W＝ 1 W. (2)输入功率等于输入电流与电动机两端电压 的乘积 P入＝IU＝1×5 W＝5 W 输出功率等于输入功率减去发热消耗的功率 P出＝P入－P热＝5 W－1 W＝4 W.
高中物理选修3-1学案：第二章 恒定电流章末总结
章末总结一、伏安特性曲线的理解及应用1.图线的意义(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。
(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。
2.应用：I－U图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小。
3.两类图线图1(1)线性元件的伏安特性曲线(图1甲中a、b)是过原点的直线，表明它的电阻是不变的。
(2)非线性元件的伏安特性曲线(图1乙中c、d)是曲线，表明它的电阻是变化的。
[例1](2018·宜昌高二检测)如图2所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断正确的是()图2A.a代表的电阻丝较粗B.b代表的电阻丝较粗C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比[解析]图线的斜率表示电阻的倒数，故R a>R b，C错误；由R＝ρlS知a的横截面积较小，A错误，B正确；由图象知导体的电阻与电压无关，D错误。
[答案] B二、纯电阻电路与非纯电阻电路1.两种电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律I＝UR不服从欧姆定律U>IR或I<UR能量转化电流做功电能全部转化为电热电流做功电能除转化为内能外还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电动机、电解槽等2.电功与电热[例2]电动自行车已成为人们出行的重要交通工具，下表为某辆电动自行车的铭牌上给出的技术参数。
根据表中数据可以得出(取g＝10 m/s2)规格后轮驱动直流电动机车型26英寸额定输出功率160 W 整车质量40 kg额定电压40 V最大载量120 kg额定电流 5 A水平路面额定功率下满载行驶最大速度10 m/sA.电动机在正常工作时的电功率为40 WB.水平路面上额定功率下且满载最大速度行驶过程中，电动自行车所受阻力为20 NC.在额定电压下，电动机突然卡死时，电动机的总功率为200 WD.电动自行车在额定功率情况下正常行驶1小时消耗的电能为7.2×105 J[解析]电动机在正常工作时的电功率为P＝UI＝40×5 W＝200 W，故选项A错误；当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则P＝f v，计算得出f＝P出v＝16010N＝16 N，故选项B错误；电机的内阻r＝P－P出I2＝200－16052Ω＝1.6 Ω，在额定电压下，电动机突然卡死时，电动机的总功率为P＝U2r ＝4021.6W＝1 000 W，故选项C错误；电动自行车在额定功率情况下正常行驶1小时消耗的电能为W＝Pt＝7.2×105 J，所以选项D正确。
人教版高二物理选修3-1第二章《恒定电流》等效电源法的应用
目录一、等效电源 (2)二、闭合电路的功率 (2)三、测电源电动势和内阻的误差分析 (5)一、等效电源电源的内阻等于电源短路时的电阻值，电源的电动势等于外电路断开时的路端电压。
等效电源电动势：E =′E 等效电源内阻：1R r r +=′等效电源电动势：E rR R +=′22E 等效电源内阻：r R r R +=′22r二、闭合电路的功率例题：如图所示，已知电源的电动势为E ，内阻r ＝2 Ω，定值电阻R 1＝0.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为5 Ω，求：(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R 1消耗的功率最大？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？ 解析：（1）定值电阻的最大功率由12R I p =可知，当电流I 最大时，电阻1R 消耗的功率最大；只需将滑动变阻器的阻值调到最小，电路中的电流最大。
（2）可变电阻的最大功率把电源和电阻1R 的电路等效为一个新电源：滑动变阻器2R 消耗的功率最大，说明等效电源的输出功率最大，当外电阻2R 等于等效电源内阻r R +1时，滑动变阻器2R 消耗的功率最大：()r R E r E p +=′′=122max 44 （3）电源的最大输出功率当电源内阻r 等于21R R +时，电源有最大输出功率：rE p 42max = 【针对习题】如图所示，电源电动势为E ，电源内阻为r ＝1 Ω，定值电阻R 1＝4 Ω，滑动变阻器R 2变化范围是0～10 Ω，下列说法正确的是( BD )A.当R 2＝3 Ω时，电源的输出功率最大B.当R 2＝5 Ω时，2R 上获得的功率最大C.当R 2＝0时，电源的效率最大D.当R 2＝0时，R 1上获得的功率最大解析：当R 1＋R 2>r 时，随着外电阻阻值增大，电源输出功率减小，所以当R 2＝0时，电源的输出功率最大，故A 错误；把电阻1R 和电源看成等效电源，当21R r R =+时，滑动变阻器2R 消耗的功率最大，那么Ω52=R ，故B 正确；电源的效率η＝UI EI ×100%＝E －Ir E ×100%，当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，电源的效率最小，故C错误；当滑动变阻器的阻值为0时，电路中电流最大，定值电阻R1的功率最大，故D正确。
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1 第二章、恒定电流知识点 一、导体中的电场和电流 1. 导线中的电场 ⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。 ⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。 ⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。 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。尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以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电场称为恒定电场。 2. 电流 ⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。 ⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式：
⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。单位：A， 1A=103 mA=106μA 恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流； ⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。（适用于金属导体） 说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）
例1．某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )． A．O B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A 解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电量应为： q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C。 根据电流的定义式得：I=q/t=6.4/2=3.2A 例2．有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（ ） A．nvs Δt B．nv·Δt C．IΔt /e D． IΔt /se 解析：因为I=q/Δt，所以q=I·Δt 自由电子数目为：N=q/e= IΔt /e，则选项C正确。 又因为电流强度的微观表达式为I=nev·s，所以自由电子数目为 N=q/e= IΔt /e =nevsΔt/e=nvs Δt 则选项A正确。 2
例3．关于电源的作用,下列说法正确的是 ( ) A.电源的作用是能为电流提供自由电子 B.电源的作用是使导体中形成电场 C.电源的作用是能够保持导体两端的电压 D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来 （BCD） 例4．下列叙述正确的是（ ） A．导体中电荷运动就形成电流 B．电流的国际单位是安培 C．因为电流强度有方向，所以电流强度是矢量 D．导体中有电流通过时，导体内部场强不为零 （BD） 例5．关于电流的方向，下列说法正确的是（ ） A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向 B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向 C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反 D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向 （C） 例题6．关于电流的说法正确的是（ ） A．根据I=q/t可知，I与q成正比 B．如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流 C．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的 D．电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 （BD）
二、电动势 1. 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的物理量，它由电源本身的性质决定。 （比如一节干电池电压是1.5V，不管接什么样的电路他的电压都是1.5V，干电池是将化学能转换为电能，电能在导线中形成电场！） 2. 大小（在数值上等于） ①在电源内部把1C的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的功。 ②电源没有接入电路时两极间的电压。 ③在闭合电路中内外电势降落之和。 3. 电动势的符号是E，国际单位是伏特；是一个标量，但有方向（？），电动势的方向在电源内部由负极指向正极。 4．电源内阻：电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫电源内阻。对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，其内阻越小。电池的内阻在使用过程中变化很大。 例1：有一电流表零刻度在表盘中央，已知电流从正接线柱流入，从负接线柱流出时，电流表指针向右偏，现将该电流表接入如图12—2—1所示电路，合上开关，发现电流表指针向左偏，试判断电源的正、负极。 3
例2：关于电源的电动势，下面说法正确的是（ ） A．电动势是表征电源把其它形式的能转化为电能本领的物理量 B．电动势在数值上等于电路中通过1C电量时电源提供的能量 C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟外电路有关 D．电动势有方向，因此电动势是矢量 （AB） 例3．沿闭合电路移动单位电荷绕行一周，其所需能量决定于（ ） A．电流 B．外电路的电阻 C．内外电路的电阻 D．电源电动势 （D）
三、电阻、电阻率 1. 电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比与它的横截面积成反比，导体的
电阻还与构成它的材料及温度有关，电阻的定义式： （注意与表达式公式R=U/ I区别，后者是用来计算，前者是用来决定电阻的大小的）。 如果以上信息确定，那么电阻的大小是不变的。 2. 电阻率：上式中的比例系数ρ（单位是Ωm） ，它与导体的材料温度有关，是表征材料导电性质的一个重要的物理量。 常温下（25-26C°）材料电阻率(Ω m) (1)银 1.65 × 10-8 (2)铜 1.75 × 10-8 (3)金 2.40×10-8 (4)铝 2.83 × 10-8 (5钨 5.48 × 10-8 (6)铁 9.78 × 10-8 有些金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用，半导体的电阻率随温度的升高而减小，有些合金的电阻率不受温度影响。 3.电阻的测量： （1）伏安法测电阻的两种电路形式（如图所示） （a）电流表内接法 由于电流表的分压作用，电阻的测量值比真实值偏大， 适合测量大电阻 （b）电流表外接法 由于电压表流的分流作用，电阻的测量值比真实值偏小 适合测量小电阻
经验总结： 4
四、伏安特性曲线： 1. 定义：导体的电流随电压变化的关系曲线叫做伏安特性曲线。如图所示 2. 意义：斜率的倒数表示电阻。 3. 对于金属、电解液在不考虑温度的影响时其伏安特性曲线是过原点的倾斜的直线，这样的导体叫线性导体，否则为非线性导体。
五、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。 2. 公式：R=U/ I 电阻：表征导体对电流阻碍作用的物理量。符号常用R表示， 电阻的单位：欧姆，简称欧，符号是Ω，1Ω＝1V/A，常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），1MΩ=103kΩ=106Ω。 3. 适用条件：适用与金属导电和电解液导电，对气体导体和半导体元件并不适用。 4. 导体的伏安特性曲线：用横坐标表示测的导体两端的电压为U，纵坐标表示导体流过的电流I，画出的I-U关系图线。如图12－3－1所示。 图线斜率的物理意义：斜率的倒数表示电阻，即tanα=I/U=1/R ⑴线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律。 ⑵非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件，不适用于欧姆定律。
例1.电路中有一段导体，给它加上3V的电压时，通过它的电流为2mA，可知这段导体的电阻为______Ω；如果给它加上2V的电压，则通过它的电流为______ mA；如果在它两端不加电压，它的电阻为______Ω。 例2：关于电流和电阻，下列说法中正确的是（ ） A．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同 B．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大 C．由R=U/I可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U与I成反比 D．对给定的电阻，比值U/I是一个定值，反映导体本身的一种性质 D
例3.两电阻R1、R2 的I-U图线如图12－3－3所示，由图可知两电阻的大小之比R1：R2＝______。当通过两个电阻的电流相等时，两个电阻两端的电压之比U1:U2＝______。当加在两个电阻上的电压相等时，通过它们的电流之比I1:I2＝______。 5
例4．.两电阻R1、R2 的U-I图线如图12－3－4所示，由图可知两电阻的大小之比R1：R2＝______。当通过两个电阻的电流相等时，两个电阻两端的电压之比U1:U2＝______。当加在两个电阻上的电压相等时，通过它们的电流之比I1:I2＝______。
对比例题三和例题四的区别？ 例4．小灯泡的伏安特性曲线如图12—3—6中的AB段（曲线）所示，由图可知，灯丝的电阻因温度的影响改变了________Ω.
六、串联电路和并联电路 1．串联电路的基本特点： （1）电路中各处的电流相等，即I1=I2=„„=In； （2）电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，即U=U1+U2+„„+Un 串联电路的重要性质： （1）总电阻：R=R1+R2+„„+Rn； （2）电压分配：U1/R1=U2/R2=„„=Un/Rn。 2．并联电路的基本特点： （1）电路中各支路两端的电压相等，即U1=U2=„„=Un。 （2）电路的总电流等于各支路电流之和，即I=I1+I2+„„In。 并联电路的重要性质： （1）总电阻:； 推论：①并联总电阻小于任一支路电阻； ②任一支路电阻增大，总电阻增大；反之，减小。 （2）电流分配：I1R1=I2R2=„„InRn=U。 3．含有电容器的直流电路的分析方法：