第二章恒定电流单元复习学案.doc

第二章恒定电流单元复习学案
[知识网络]
基本概念
电流
定义式：I=q/t
量度式：I=U/R，I=E/（R+r）
测量仪器：电流表
电压
定义式：U=W/q
量度式：U=IR，U端=IR外=E-Ir，U内=Ir=E-IR
测量仪器：电压表
电阻
定义式：R=U/R
量度式：R=ρL/S
测量仪器：欧姆表法，伏安法
电功
定义式：W=qU
量度式：W=UIt（普遍适用），
W=I2Rt=U2t/R（只适用于纯电阻电路）
测量仪器：电能表
电功率
定义式：P=W/t
量度式：P=UI（普遍适用）
P=I2R=U2/R（只适用于纯电阻电路）
测量仪器：伏安法和功率表法
电动势
量度式：E=U端+U内=IR+Ir
测量仪器：电流表和电压测量
串联电路
电流关系、电压关系、电阻关系
功率关系
并联电路
电流关系、电压关系、电阻关系
功率关系
基本电路
基本定律
电阻定律：R=ρL/S
欧姆定律：I=U/R
焦耳定律：Q=I2Rt
纯电阻电路：E=Q
对非纯电阻电路：W>Q
闭合电路欧姆定律：I=E/(R+r)
恒定电流

[范例精析]
例1 有二个标有“110V，25W”和“110V，60W”字样的灯泡，要把它们接在220V的电源上，灯泡既正常发光，又最省电的连接方式是图12—11—1中的哪一个？ （ ）
220V
25W
60W
A
220V
25W
60W
B
220V
25W
60W
C
220V
25W
60W
D
图12—11—1

解析：额定电压相同而额定功率不同的电灯，它们的电阻是不相同的，由可知，功率大的电灯的电阻比功率小的电灯电阻小，也就是说，60W的灯泡电阻比25W的灯泡电阻小。对于A图，两灯并联后与一个滑动变阻器串联，若是滑动变阻器的分压作用与两灯泡并联后的分压作用相等，两灯泡能正常工作，整个电路消耗的电功率为170W，有用的电功率是85W；对于B图，若是滑动变阻器与25W灯泡并联后的总电阻与60W灯的电阻相等，两灯均能正常发光，此时电路消耗的总功率为120W，有用功率为85W；对于C图，因60W灯的电阻比25W的灯电阻小，若是再并联一个电阻，总电阻比25W灯泡的电阻更小，分压作用更小，25W灯两端电压可能远超过其额定电压而被烧毁，所以C图的电路不可能使两灯正常工作；在D图中，当两个滑动变阻器与其串联的灯泡电阻分别相等时，两灯均能正常发光，电路消耗的总率为170W，有用功率为85W。综上所述，只有B项符合题目要求。
拓展：所谓省电的方式是电路中消耗的电能最少，比较一下灯泡能正常发光的电路消耗的总功率的大小即可判断；解决本题的过程中，直接用到了串联电路电压分配，功率分配与电阻成正比的规律，熟练应用公式即可。
例2 如图12—11—2所示,电动机M的内阻是0.6Ω，R=10Ω,直流电压U=160V,电压表示数110V,求通过电动机的电流多大?电动机消耗的电功率为多少?电动机工作1h所产生的热量为多少?
解析 本题计算电动机中的电流可以根据电阻R两端的电压和R的阻值计算:
图12—11—2
UR=U-UM=160-110=50V
电动机电流:IM=IR=UR/R=5A
电动机的功率:PM=IMUM=550W
电动机产生的热量：
QM=IM2RMt=5.4×104J
图12—11—3
拓展 本题中电动机消耗的电能一部分发热,一部分产生机械能,欧姆定律不适用,不能用欧姆定律。根据电动机两端的电压和通过电动机的电流来计算电动机消耗的电能。如要计算1h内电动机产生的机械能,可以根据能量的关系,用电动机消耗的机械能减去电动机产生的内能来得到。
例3 如图12—11—3所示，电源的内阻为r=0.3Ω，R1=4Ω，R2=6Ω，电源消耗的总功率是40W，外电路消耗的电功率为37.6W。求：（1）AB两点的电压；（2）电源的电动势。
解析 该电路连接为R1和R2并联后再与R3串联，AB两点的电压就是R1、R2两端的电压，要求这个电压，需要知道电路的总电流，但电源电动势未知，只能根据已知的功率来求电流。电源总功率知道，但电动势不知道，外电路功率知道，但R3不知道，仍不能求电流。但是这两个功率之差正是电源内电阻上消耗的功率。于是有：电源内阻的功率：I2r=40-37.6=2.4
总电流：I=2A
AB两点电压：UAB=IR12=2×2.4=4.8V
电源总功率：IE=40W
电源电动势：E=20V
拓展 本题的关键是（1）搞清楚电路的串、并联情况；（2）分析要求电阻、电压、电流属于哪一部分电路；（3）运用欧姆定律、串并联电路的特性，将这些待求量与已知量之间的联系找出来。
[能力训练]
一．选择题
1．在总电压不变的情况下，初入夜时电灯比深夜时暗，这是因为初入夜时 （ ）
A．线路中的总电阻变大，电流变小 B．总电流不变，支路增多分了电流
C．干路电流过大，线路损失电压增大 D．总电阻变小，每支路电流增大
2．图12—11—4列出了不同品牌的电视机、电风扇、空调机和电冰箱铭牌上的主要项目，试判断正常工作时，其中功率最大的是 (　 　)
54cm彩色电视接收机
工作电压170V-240V
工作频率50Hz
额定功率85W
FS-69电风扇
规格400mm
额定电压220V
工作频率50Hz
额定功率65W

BC-65B电冰箱
额定电压220V
工作频率50Hz
额定功率70W
耗电量：0．50KWb/24h

KFR-33GW空调机
额定电压220V
工作频率50Hz
制冷／制热电流：
6.2A/6.2A

A
图12—11—4
B
C
D

3．根据上题铭牌上提供的信息，判断在12小时内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是 (　 　)
A．电冰箱比电风扇多 B．电风扇比电冰箱多
C．电风扇与电冰箱一样多 D．电冰箱比电风扇可能多，也可能少
4．电池电动势为1V，下列说法正确的是 （ ）
A．电池在1s内将1J的化学能转化为电能
B．外电路闭合时，内、外电路上的电压降落之和为1V
C．外电路断开时，电池两极间的路端电压是1V
D．用该电池与纯电阻组成闭合回路，1C正电荷沿电流方向在回路上运行一周，电流做功为1J
5.如图12—11—5所示，电池组的电动势为E，内电阻为r，R0为定值电阻，R为变阻器，已知R0＞r.为使R0上消耗的电功率最大，应将变阻器阻值调整到( )
(A)R0 (B)R0＋r (C)R0－r (D)0
6．如图12—11—6所示，电容器C的上极板带正电。为了使该极板仍带正电且电量增大，下列办法中可采用的是 (　 　)
A．增大R1，其它电阻不变 B．增大R2，其它电阻不变
C．增大R3，其它电阻不变 D．增大R4，其它电阻不变
图14—11—6
图12—11—7
图12—11—5

7．如图12—11—7所示，直线a为电源的U—I图线，直线b为电阻R的U—I图线。用该电源和该电阻组成闭合电路，则电源输出功率和电源的效率分别是 (　 　)
A．4W，33.3% B．2W，33.3% C．2W，67% D．4W，67%
图12—11—8
8．如图12—11—8所示，电源E的电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W，当开关接位置1时，电压表的示数为3V，那么当开关接到位置2时，小灯泡L的发光情况是 (　 　)
A．很暗，甚至不亮
B．正常发光
C．比正常发光略亮
D．有可能被烧坏

9.如图12—11—9所示，用半偏法测电流表G的内电阻Rg，下列说法中正确的是( )
图12—11—9
A．电键S1闭合前，R1必须调节到高阻值处
B．电键S1闭合前，R2的必须调节到最大
C．当电流表示数从满偏电流I1调到半偏电流I1/2时，R2中电流稍大于I1/2
D．电源电动势的大小及相应的R1最大值的大小，对实验误差有很大影响
二、填空题
图12—11—10
10．四个阻值都为R的电阻，按图12—11—10中四种方式连接后，接在电动势为E，内电阻也为R的电源上，则：(1)要求输出电流最大时，应按图 接法；(2)要求输出电压最大时，应按图 接法；(3)要求输出功率最大时，应按图 接法．
11．如图12—11—11所示电路中，R1=R3＝R5=…＝R99=5Ω，R100=5Ω，R2=R4=R6=…=R98=10Ω，电源电动势E=10V，内阻不计，则电阻R2上的电功率为_____W.

图12—11—11
12．如图12—11—12所示，灯泡A和B都是正常发光的。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 地方出现了断路的故障(设只有一处出了故障)。
图12—11—13
图12—11—12

13．如图12—11—13所示电路中，电阻R1=R2=100Ω，R4=200Ω，电容器C=0.3μF，电源电动势E=120V，其内阻忽略不计。R3为一可变电阻。为使电容器所带电量不超过4×10-6C，调节R3阻值的最大范围是 。
图12—11—14
14．伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，所给的器材有:(A)电压表:0—3—15V；(B)电流表:0—0.6—3A；(C)变阻器R1(总电阻20Ω)；(D)变阻器R2(总电阻100Ω)；以及电键S和导线若干.
(1)画出实验电路图(标明变阻器规格).
(2)如图12—11—14所示的U-I图上是由实验测得的7组数据标出的点，请你完成图线，并由图线求出E=________V，r=________Ω.
(3)若只选用两组数据，用欧姆定律算出E、r，有可能误差较大.若选用第________和第________组数据误差最大.
三．计算题
15．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在2×104V的高电压下被加速，形成1mA的平均电流，求：
（1）每秒钟轰击荧光屏的电子数目
（2）电子轰击荧光屏所消耗的功率是多少？
（3）1h显像管耗多少度电？

16.如图12—11—15所示为某一用直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源的电动势E=110V.不计电源电阻及各处的摩擦，当电动机以v=0.9m／s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I=5A，试求电动机线圈的电阻.
图12—11—15

R1
R2
R3
R4
+
_-
a
b
U
图12—11—16
17．如图12—11—16所示的电路中，R1=4Ω，R2=10Ω，R3=6Ω，R4=3Ω，U＝24V，a、b间接入一理想电流表时，它的示数是多少？

18．如图所示，ε=10V，C1=C2=30μF，R1=4.0Ω,R2=6.0Ω,电池内阻忽略不计。先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电量为多大？

【素质提高】
图12—11—18

19．如图12—11—18所示，电源的电动势E=18V，内电阻r=1Ω，电阻R2=5Ω，电阻R3=6Ω，两平行金属板水平放置，相距d＝2cm，当变阻器R1的触头P恰好在中点时，一个带电量q=-6×10-7C的油滴恰好可静止在两板中间，此时，电流表的示数为2A。求：(1)变阻器R1的阻值；(2)带电油滴的质量；(3)当触头P迅速滑到最低点后，油滴怎样运动？当油滴达到上板或下板时具有多大的速度？

20．某同学按如图12—11—19所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示(　　)
序号
A1示数
(A)
A2示数
(A)
V1示数
(V)
V2示数
(V)
1
0．60
0．30
2．40
1．20
2
0．44
0．32
2．56
0．48
将电压表内阻看作无限大，电流表内阻看作零。
(l)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电阻，在这五个物理量中，可根据表中的数据求得的物理量是____________(不要求具体计算).
A1
A2
V1
V2
E r
R1
R2
R3
RP
P
图12—11—19
(2)由于电路发生故障，发现两电压表示数相同(但不为零)，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是 。