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1、第三講 電學(xué)基礎(chǔ)
一、電流、電壓和電阻
1.電流:單位時間通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,即,單位A(安培),1A=1C/s.
自由電荷定向移動形成電流,規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向。負(fù)電荷定向移動的方向與電流方向相反.金屬導(dǎo)體中是自由電子的定向移動形成的電流.
2.電壓是驅(qū)動自由電荷定向移動形成電流的原因,符號U,單位V(伏特).
3.電阻是描述導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小的物理量,,單位Ω(歐姆).1Ω=1V/A.
電阻是導(dǎo)體的屬性,與電壓電流無關(guān),只與自身的材料,長度橫截面積和環(huán)境溫度有關(guān)。
滑動變阻器是通過移動滑片改變接入電路中電阻絲的長度,來改變連入電路中的阻值的,起到分
2、壓限流的作用.
B
A
C
D
二、電路結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)
電流
電壓
電阻
電流處處相等
U=U1+U2
R=R1+R2
電阻越串越大
I=I1+I2
支路電壓相等
電阻越并越小
電路結(jié)構(gòu)判斷:讓電流從電源正極出發(fā)最終回到負(fù)極,遇到節(jié)點要分岔;電流在有阻礙和無阻礙之間選擇無阻礙,如果都有阻礙那都走,不分阻礙大小。用電器對電流有阻礙,導(dǎo)線對電路無阻礙,電流表當(dāng)導(dǎo)線處理,電壓表當(dāng)斷路處理。
三、歐姆定律
歐姆定律描述電流與電壓的關(guān)系——電流與電阻的關(guān)系,適用條件:純電阻電路(電生熱)
【例1】 塑料外殼的手電筒的構(gòu)造
3、如圖所示,手電筒內(nèi)裝了兩節(jié)干電池。關(guān)于手電筒的電路,下列說法正確的是( )
A.燈泡發(fā)光時,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.干電池為電源,按鍵為電路開關(guān)
C.金屬彈簧為絕緣體,不屬于電路的一部分
D.燈泡發(fā)光時,燈絲中的電流是由正電荷定向移動形成的
E.電流的方向與導(dǎo)線中自由電荷定向移動的方向相反
【例2】 硬橡膠棒跟毛皮摩擦后,橡膠棒帶負(fù)電,是由于( )
A.橡膠棒的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上
B.毛皮的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上
C.橡膠棒的一些質(zhì)子轉(zhuǎn)移到毛皮上
D.毛皮的一些質(zhì)子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上
【例3】 甲、乙兩金屬球,甲不帶電,乙?guī)д?/p>
4、荷,用導(dǎo)線再將甲、乙連接起來時,下面說法中正確的是( )
A.電流方向從乙到甲,自由電子運(yùn)動方向從乙到甲
B.電流方向從乙到甲,自由電子運(yùn)動方向從甲到乙
C.電流方向從甲到乙,自由電子運(yùn)動方向從甲到乙
D.電流方向從甲到乙,自由電子運(yùn)動方向從乙到甲
【例4】 下列說法中正確的是( )
A.導(dǎo)體兩端的電壓越高,通過這段導(dǎo)體的電流就越大
B.通過導(dǎo)體的電流越大,這段導(dǎo)體的電阻就越小
C.導(dǎo)體的電阻越大,這段導(dǎo)體兩端的電壓就越高
D.導(dǎo)體的電阻與電壓成正比,與電流成反比
【例5】 為維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益,我市某技術(shù)監(jiān)督部門對市場上的電線產(chǎn)品進(jìn)行抽查
5、,發(fā)現(xiàn)有一個品牌的銅芯電線不符合規(guī)格:電線直徑明顯比說明書上標(biāo)有的直徑要?。疬@種電線不符合規(guī)格的主要原因是( )
A.電線的長度引起電阻偏大
B.電線的橫截面積引起電阻偏大
C.電線的材料引起電阻偏大
D.電線的溫度引起電阻偏大
1
S1
S
R2
R1
M
~220V
2
3
4
S2
【例6】 如圖是小娟家電吹風(fēng)的簡化電路圖。其中R1、R2是發(fā)熱電阻絲,M是電動機(jī),S2為三檔旋鈕開關(guān)。開關(guān)S1閉合后,S2與不同觸點連接,可以使電吹風(fēng)處于冷風(fēng)檔、溫風(fēng)檔、熱風(fēng)檔三種不同工作狀態(tài)。則下列判斷正確的是( )
A.開關(guān)S1閉合,S2接1、2時,是
6、溫風(fēng)檔
B.開關(guān)S1閉合,S2接2、3時,是冷風(fēng)檔
C.開關(guān)S1閉合,S2接3、4時,是熱風(fēng)檔
D.開關(guān)S1閉合,S2接2、3時,是熱風(fēng)檔
【例7】 擊劍比賽中,當(dāng)甲方運(yùn)動員的劍擊中乙方的導(dǎo)電服時(相當(dāng)于圖中 “S甲”閉合),乙方指示燈L乙亮;當(dāng)乙方運(yùn)動員的劍擊中甲方的導(dǎo)電服時(相當(dāng)于圖中 “S乙”閉合),甲方指示燈L甲亮。在如圖所示的四個電路中,可能實現(xiàn)上述功能的是( )
A
L甲
L乙
S甲
S乙
B
L甲
L乙
S甲
S乙
D
L甲
L乙
S甲
S乙
C
L甲
L乙
S甲
S乙
【例8
7、】 如圖所示,在封閉盒子上表面有兩個小燈泡和一個開關(guān),它們的連線電路在盒子內(nèi),無法看到.已知閉合開關(guān)時兩燈均亮,斷開開關(guān)時,兩燈均熄滅,這兩個小燈泡是串聯(lián)還是并聯(lián),請寫出你的判斷方法: .
S
L1
L2
【例9】 如圖所示的電路,關(guān)于燈L1與L2的連接方式和表與表示數(shù)大小的比較,下列說法正確的是( )
A.燈L1和L2串聯(lián),V1表的示數(shù)較大
B.燈L1和L2串聯(lián),V2表的示數(shù)較大
C.燈L1和L2并聯(lián),V1表的示數(shù)較大
D.燈L1和L2并聯(lián),V2表的示數(shù)較大
【例10】 判斷下列電路圖的結(jié)
8、構(gòu)并說明電流表和電壓表分別測哪個用電器的相關(guān)物理量。
【例11】 已知電阻R1R2。閉合開關(guān)S后,電流表A1、A2的示數(shù)分別為Il、I2,電壓表V1、V2、V3的示數(shù)分別為U1、U2、U3,下列關(guān)系式正確的是( )
A.I1<I2 U1=U2=U3
B.I1=I2
9、 U1>U2=U3
C.I1>I2 U2=U1+U3
D.I1=I2 U2=Ul+U3
【例13】 在如圖所示電路中,電源兩端的電壓恒定.?dāng)嚅_S1、S3,閉合S2,電壓表的示數(shù)為U1,電流表A1的示數(shù)為I1,電流表A2的示數(shù)為I2;斷開S2,閉合S1、S3,電壓表的示數(shù)為U2,電流表A1的示數(shù)為I3,電流表A2的示數(shù)為I4.下列說法中正確的是( )
V
A1
A2
S3
S2
S1
R1
R2
A.U1>U2,I1<I2
B.U1=U2,I1=I2
C.U1<U2,I3<I4
D.U1>U2,I3>I4
【例14】 如圖所
10、示電路,電源兩端電壓不變,開關(guān)S1閉合,開關(guān)S2由斷開到閉合,示數(shù)增大的電表是( )
A.電流表A1和電壓表V1
B.電流表A1和電壓表V2
C.電流表A2和電壓表V1
D.電流表A2和電壓表V2
【例15】 李瑞同學(xué)在參加物理實驗技能大賽時,對串聯(lián)電路電壓規(guī)律進(jìn)行了探究。
S
A
B
C
L1
V
L2
【猜想與假設(shè)】串聯(lián)電路總電壓等于各用電器兩端電壓和。
【設(shè)計與進(jìn)行實驗】
(1)按圖所示的電路圖連接電路;
(2)閉合開關(guān),用電壓表測出L1兩端的電壓UAB,將UAB的數(shù)值記錄在表格中;
(3)斷開開關(guān),電壓表所接的B點不動,只斷開A點,并改
11、接到C點上,閉合開關(guān),打算用電壓表測出L2兩端的電壓UBC,但實驗過程出現(xiàn)了故障,沒有測出UBC的電壓值.實驗記錄表格如下表所示.
UAB/V
UBC/V
UAC/V
2.4
1.4
3.75
UAB/V
UBC/V
UAC/V
由于電路出現(xiàn)了故障,實驗沒有完成,請你完成下面的交流與評估問題.
【交流與評估】
(1)在拆接電路時,開關(guān)必須 ;
(2)李瑞同學(xué)用上面的方法能否測出L2兩端的電壓?為什么?
12、 ;
(3)故障排除后,實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示,李瑞同學(xué)分析后得出結(jié)論:串聯(lián)電路總電壓不等于各用電器兩端的電壓之和;他的結(jié)論與猜想是否相符;這個實驗在設(shè)計方案上還存在的不足之處是 。
【例16】 在“探究并聯(lián)電路的電流規(guī)律”的實驗中,圖甲是實驗的電路圖。
(1)電流表應(yīng) (選填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)在被測電路中.若要測量干路電流,則電流表應(yīng)接在甲圖中的 點.
(2)小明同學(xué)在測量A處的電流時,發(fā)現(xiàn)電流表的指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示,原因是
13、 ;在排除故障后,電流表的示數(shù)如圖丙所示,則電流表的示數(shù)為 A.
(3)下表是小亮同學(xué)在實驗中用兩盞規(guī)格相同的燈泡得出的實驗結(jié)論是:
A點電流IA/A
B點電流IB/A
C點電流IC/A
0.16
0.16
0.32
在并聯(lián)電路中,干路電流等于各支路電流之和,且各支路的電流相等.請指出小亮的探究過程的兩點不妥之處:
② .
② .
【例17】 如圖所示電路,當(dāng)開關(guān)S閉合后,L1、L2均能發(fā)光,電流表、電
14、壓表均有示數(shù).過一會兒,燈都不發(fā)光,電流表、電壓表的示數(shù)均為零,可能發(fā)生的故障是( )
若開關(guān)閉合時,電路中的電流表沒有示數(shù),但電壓表有示數(shù),那么電路發(fā)生故障的原因可能是( )
A.L1燈絲斷了 B.L1短路
C.L2燈絲斷了 D.L2短路
【例18】 小明在做電學(xué)實驗時,按如圖連接一個電路,電源電壓不變,閉合開關(guān)后,燈L1、 L2都發(fā)光,一段時間后,其中一盞燈突然熄滅,而電流表、電壓表的示數(shù)都不變。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是( )
A.燈L1短路 B.燈L2短路
C.燈L1斷路 D.燈L2斷路
【例19】 在
15、如圖所示的電路中,閉合開關(guān),兩表有示數(shù),過一會后發(fā)現(xiàn)兩只電表中有一只電表的示數(shù)明顯變小,另一只電表的示數(shù)明顯變大.下列判斷中正確的是( )
A.可能是燈L斷路
B.一定是燈L短路
C.可能是滑動變阻器R斷路
D.一定是滑動變阻器R的滑片向左滑動
S
L2
L1
b
d
a
c
【例20】 如圖所示電路,電源電壓保持不變,三只電表均完好.開關(guān)S閉合后,發(fā)現(xiàn)只有兩個電表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),若電路中只有一個燈泡出現(xiàn)了故障,則可能是( )
A.電壓表V1示數(shù)為零,燈L1斷路
B.電壓表V1示數(shù)為零,燈L1短路
C.電流表A示數(shù)為零,燈
16、L2斷路
D.電流表A示數(shù)為零,燈L2短路
【例21】 如圖所示電路,閉合開關(guān)S時,燈泡L1、L2都不亮.若電路中的故障是燈L1斷路,用一塊電壓表查找故障,閉合開關(guān)S,下列說法中正確的是( )
A.電壓表接在b、c兩點間,電壓表示數(shù)接近電源電壓
B.電壓表接在a、b兩點間,電壓表示數(shù)接近電源電壓
C.電壓表接在c、d兩點間,電壓表示數(shù)為0 V
D.電壓表接在a、d兩點間,電壓表示數(shù)為0 V
【例22】 如圖所示電路中,閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)L1和L2均不發(fā)光,電流表無示數(shù),為了找出故障原因,小華用電壓表進(jìn)行檢測,發(fā)現(xiàn)ab間電壓為0,ac間電壓為3V,bc間電壓為3V.
17、則電路故障可能是( )
A.L1斷路 B.L1短路
C.L2斷路 D.L2短路
【例23】 小明在做用滑動變阻器改變燈泡亮度的實驗時,連接了如圖所示的電路。她閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)燈泡L不亮,她將滑動變阻器的滑片P從右端滑動到左端,再滑動到右端的過程中,燈泡L始終不發(fā)光。為了排除電路故障,小英用量程為0~3V的電壓表進(jìn)行檢查判斷。她將電壓表的負(fù)接線柱與A接線柱連接,電壓表正接線柱依次與其他接線柱連接,對應(yīng)出現(xiàn)的電壓表示數(shù)如下表所示。
根據(jù)以上信息,可判斷 段電路一定出現(xiàn)了故障。
電壓表正接線柱的連接情況
電壓表示數(shù)/V
與B接
18、線柱連接
3
與C接線柱連接
3
與D接線柱連接
3
與E接線柱連接
3
與F接線柱連接
3
與G接線柱連接
3
與H接線柱連接
3
【例24】 小強(qiáng)在做用滑動變阻器改變燈泡亮度的實驗時,連接了如圖所示的電路。他閉合開關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)燈泡L不亮,他將滑動變阻器的滑片P從右端移到左端,再移到右端的過程中,燈泡L始終不發(fā)光。為了排除電路故障,小強(qiáng)用電壓表進(jìn)行檢測。他將電壓表的負(fù)接線柱與A接線柱連接,電壓表正接線柱依次與其他接線柱連接,對應(yīng)出現(xiàn)的電壓表示數(shù)如下表所示。
根據(jù)以上信息,可判斷 段電路一定出現(xiàn)了
19、 故障。
L1
L2
S
【例25】 如圖中,當(dāng)開關(guān)S閉合時,小燈泡L1和L2均不亮.某同學(xué)用一根導(dǎo)線去查找電路故障,他先用導(dǎo)線把L1短接,發(fā)現(xiàn)L2亮,L1不亮;再用該導(dǎo)線把L2短接,發(fā)現(xiàn)兩燈均不亮.由此可判斷( )
A.L1斷路 B.L2斷路 C.開關(guān)斷路 D.電源斷路
【例26】 在連接串聯(lián)電路的實驗中,小陽小組的同學(xué)電路連接完成后如下圖所示,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈L1發(fā)光,燈L2不發(fā)光。經(jīng)檢查電路連接無誤且元件完好。請你猜想燈泡不亮的原因是 ,只借助一根完好的導(dǎo)線檢驗?zāi)愕牟孪耄瑢懗鰴z驗猜想的方法
20、是: 圖 26
。
圖27
紅燈
S1
+
-
黃燈
綠燈
S2
【例27】 小軍想設(shè)計一個模擬交通路口紅綠燈工作的實驗電路,要求:紅燈亮?xí)r,黃燈和綠燈都不亮;當(dāng)紅燈滅時,黃燈和綠燈可以分別亮一盞。實驗桌上已經(jīng)備有的實驗器材:符合要求的電源,紅、黃、綠三盞燈,兩個單刀雙擲開關(guān)S1 和S2,導(dǎo)線若干。小軍已連接了部分電路,如圖所示, 請你用筆畫線代替導(dǎo)線,只添加兩根導(dǎo)線,按要求將小軍的實物電路圖補(bǔ)充完整。
【例28】 圖9中壓敏電阻的阻值是隨所受壓力的增大而減小的。小聰同學(xué)想設(shè)計一個通過電表示數(shù)反映壓敏電阻所受壓力大小的電路,要求壓力增大時電表示數(shù)增大。下列電路中不符合要求的是( )
R0
A
壓敏電阻
S
A
B
C
D
圖9
R0
壓敏電阻
A
R0
壓敏電阻
S
V
R0
壓敏電阻
S
V
S
【例29】 如圖20所示,選取一根自動鉛筆芯,夾子A固定不動,夾子B向右移動,下列說法正確的是( )
A.電路中的電阻變大,燈泡變亮
B.電路中的電阻變小,燈泡變亮
C.電路中的電阻變大,燈泡變暗
D.電路中的電阻變小,燈泡變暗