课件29张PPT。负电荷正电荷创造消灭总量不变正比反比真空中的静止的点电荷电场力 电荷量 正电荷 密 大 疏 小 电荷始末位置 比值 电势 垂直最快 绝缘 10610120 匀速直线运动 初速度为零的匀加速运动专题一 静电力作用下物体的平衡问题 1.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.库仑力与重力、
弹力一样,它也是一种基本力,因此一般的力学规律对它也适
用,在对物体进行受力分析时应一起分析在内.2.明确带电粒子在电场中的平衡问题,实际上属于力学平衡问题,其中仅多了一个静电力而已. 3.求解这类问题时,需应用有关力的平衡知识,在正确的
受力分析基础上,运用平行四边形定则、三角形定则或建立平
面直角坐标系,应用共点力作用下物体的平衡条件去解决.kg,所带电荷量为+2.0×10-8【例 1】用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0×10-2C.现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直方向成 30°角,如图 1-1 所示.
求这个匀强电场的电场强度.(取 g=10 m/s2)
图 1-1答案:C专题二电场强度、电场力、电势差、电势能、重力势能之间的区别与联系
1.电场强度与电场力2.电势差与电势能3.电场强度与电势差4.重力势能与电势能 【例 2】(2011 年广东六校联考)如图 1-4 所示,O 点为等
量异种点电荷连线的中点,a、b 两点的连线与两电荷连线垂直.
今在外力作用下将带电荷量为+q 的点电荷从 a 点移动到 b 点.关于点电荷的电势能,下列说法中正确的是( )
图 1-4A.不变B.减少C.增加D.无法判断 解析:由等量异种点电荷的等势面分布特点可知,a 点的
电势低于 b 点电势,将正电荷从 a 点移动到 b 点的过程中电场
力做负功,电势能增加,故 C 正确.
答案:C【例 3】(2012 年惠州实验中学期中)下列关于电场的叙述中正确的是( ) A.点电荷产生的电场中,以点电荷为圆心,r 为半径的球
面上,各点的场强都相同
B.正电荷周围的场强一定比负电荷周围的场强大
C.取走电场中某点的试探电荷后,该点的场强为零
D.电荷在电场中某点所受电场力的方向与该点场强的方
向不一定相同方向不同,A错误.由E=k 知E与场源电荷的正负无关,与解析:由点电荷的电场线的特点可知这些点场强大小相等、Q
r2试探电荷无关,B、C 错误.负电荷在电场中的受力方向与该点
场强方向相反,故 D 正确.答案:D过 c 点)移到 b 点,在这两个过程中( )
图 1-5【针对训练】
2.如图 1-5 所示,在点电荷-Q 的电场中, M、N 是两
个等势面.现将一点电荷+q,从 a 点分别经路径①和路径②(经A.都是电场力做功,沿路径①做的功比沿路径②做的功少B.都是电场力做功,沿路径①做的功等于沿路径②所做的功C.都是克服电场力做功,沿路径①做的功小于沿路径②做的功D.都是克服电场力做功,沿路径①做的功等于沿路径②做的功答案:B专题三 用能量观点处理带电体在电场中的运动 1.只要外力做功不为零,物体的动能就要改变,合外力做
正功,动能增加;合外力做负功,动能减少.此类问题可以使
用动能定理求解. 2.静电力做正功,物体的电势能就要改变,且静电力做的
功等于电势能的减少量,W 电=Ep1-Ep2.静电力做正功,电势能
减少;静电力做负功,电势能增加.如果只有静电力做功,物
体的动能和电势能之间相互转化,总量保持不变.3.如果除了重力和静电力之外,无其他力做功,则物体的动能、重力势能和电势能三者之和不变. 【例 4】(双选)如图 1-6 为一匀强电场,某带电粒子从 A
点运动到 B 点.在这一运动过程中克服重力做的功为 2.0 J,电场力做的功为 1.5 J.则下列说法正确的是( )
图 1-6
A.粒子带负电
B.粒子在 A 点的电势能比在 B 点少 1.5 J
C.粒子在 A 点的动能比在 B 点多 0.5 J
D.粒子在 A 点的机械能比在 B 点少 1.5 J 解析:粒子从 A 点运动到 B 点,电场力做正功,且沿着电
场线,故粒子带正电,所以选项 A 错;粒子从 A 点运动到 B 点,
电场力做正功,电势能减少,故粒子在 A 点的电势能比在 B 点
多 1.5 J,故选项 B 错;由动能定理,WG+W 电=ΔEk,-2.0 J
+1.5 J=EkB-EkA,所以选项 C 对;由其他力(在这里指电场力)
做功等于机械能的增加,所以选项 D 对.答案:CD 题后反思:在解决电场中的能量问题时常用到的基本规律
有动能定理、能量守恒定律,有时也会用到功能关系.
(1)应用动能定理解决问题需研究合外力的功(或总功).
(2)应用能量守恒解决问题需注意电势能和其他形式能间的转化.(3)应用功能关系解决该类问题需明确电场力做功与电势能改变之间的对应关系.【针对训练】
3.(双选)如图 1-7 所示,在绝缘的斜面上方,存在着匀
强电场,电场方向平行于斜面向上,斜面上的带电金属块在平
行于斜面的力 F 作用下沿斜面移动.已知金属块在移动的过程
中,力 F 做功 32 J,金属块克服电场力做功 8 J,金属块克服摩
擦力做功 16 J ,重力势能增加 18 J ,则在此过程中金属块的( )图 1-7A.动能减少 10 JB.电势能增加 24 J
C.机械能减少 24 J
D.内能增加 16 J 解析:由动能定理可知ΔEk=32 J-8 J-16 J-18 J=-10 J,
A 正确;克服电场力做功为 8 J,则电势能增加 8 J,B 错误;
机械能的改变量等于除重力以外的其他力所做的总功,故应为
ΔE=32 J-8 J-16 J=8 J,C 错误;物体内能的增加量等于克
服摩擦力所做的功,D 正确.答案:AD专题四用动力学观点解决带电物体在电场中的运动 1.带电粒子在电场中的运动综合了静电场和力学的知识,
分析方法和力学的基本相同.带电的物体在电场中受到电场力
作用,还可能受到其他力的作用,如重力、弹力、摩擦力等,
在诸多力的作用下物体可能所受合力不为零,做匀变速运动或
变加速运动.处理这类问题,就像处理力学问题一样,首先对
物体进行受力分析(包括电场力),再明确其运动状态,最后根
据所受的合力和所处的状态选择相应的规律解题. 2.相关规律:牛顿第二定律 F 合=ma、运动学公式(如匀
变速直线运动速度公式、位移公式等)、平抛运动知识、圆周运
动知识等.【例 5】两平行金属板 A、B 水平放置,一个质量 m=5×10-6 kg 的带电微粒以 v0=2 m/s 的水平初速度从两板正中央位置射入电场,如图 1-8 所示,A、B 两板间的距离 d=4 cm,
板长 L=10 cm.当 A、B 间的电压 UAB=1 000 V 时,微粒恰好不
偏转,沿图中直线射出电场,求该粒子的电荷量.(取 g=10 m/s2)
图 1-8【针对训练】
4.(双选)如图 1-9,A、B 两点各放一电荷量均为 Q 的等
量异种电荷,有一竖直放置的光滑绝缘细杆在两电荷连线的垂
直平分线上,a、b、c 是杆上的三点,且 ab=bc=l,b、c 关于
两电荷连线对称.质量为 m、带正电荷 q 的小环套在细杆上,自 a 点由静止释放,则( )图 1-9解析:中垂线上各点的合场强均为水平向右,与环的运动方向垂直,不做功,故小环做自由落体运动.答案:AD课件34张PPT。第一章 电场第一节 认识静电 1.自然界中只存在________种电荷,习惯上规定用丝绸摩
擦过的玻璃棒带 ____________ 电荷 , 用毛皮摩擦过的橡胶棒带
_________ 电荷 . 同种电荷相互 ____________ , 异种电荷相互
________. 2.物体所带电荷的多少叫________,在国际单位制中,单
位是______,符号是______.等量的异种电荷完全抵消的现象
叫________. 3.电荷守恒定律:电荷既不能______,也不能______,它
们只能从一个物体______到另一个物体,或者从物体的一部分
________到另一部分.在转移过程中,电荷的代数和______.两 正 负 排斥 吸引 电荷量 库仑 C中和 创造 消灭 转移转移 不变 4.下列叙述正确的是( )A.摩擦起电是创造电荷的过程
B.接触起电是电荷转移的过程
C.玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电
D.自然界只存在三种电荷:正电荷、负电荷和元电荷
图 1-1-1B轻小物体 B 被 A 吸引,如图 1-1-1 所示,可能的原因是( )
A.物体 B 带负电,A、B 相互吸引
B.B 不带电
C.因物体 B 太轻
D.以上分析均不对5.(双选)一绝缘金属球 A 带正电,用绝缘丝线悬挂的一个AB知识点 1 起电的三种方式 1.日常生活中,用塑料梳子梳干燥的头发时,头发会随梳
子飘起来;在黑暗的地方脱毛衣时会看见小火花,听见“噼啪”
声.这些都是什么现象?答案:摩擦起电现象.图 1-1-2 2.如图 1-1-3 所示,A、B 为相互接触的用绝缘支柱支
持的金属导体,起初它们不带电,在它们的下部贴有金属箔片,
C 是带正电的金属小球. 把球 C 移近导体 A 和将 C 与导体 A 接
触,两种情形下 A、B 上的金属箔片都会张开.原因是什么?图 1-1-3 答案:C 移近异体 A,通过感应,A、B 上的金属箔片带上
了异种电荷;C 与导体 A 接触,通过接触,A、B 上的金属箔片
带上了同种电荷.3.讨论:接触起电、摩擦起电、感应起电的实质是什么?这三种起电方式中物体所带电性有何不同? 答案:实质相同,都是电荷的转移.通过摩擦和感应起电
的两带电物体的电性相反,而接触起电时,两带电物体的电性
相同.三种起电方式的实质(1)摩擦起电:实质是得失电子;两带电物体的电性相反,电量相等.(2)感应起电:实质是导体中自由电荷的转移;两带电物体的电性近异远同.(3)接触起电:实质是自由电荷从一个物体转移到另一个物体;两带电物体的电性一定相同.【例 1 】关于摩擦起电与感应起电,以下说法正确的是( ) A.摩擦起电是因为电荷的转移,感应起电是因为产生电
荷
B.摩擦起电是因为产生电荷,感应起电是因为电荷的转
移
C.不论摩擦起电还是感应起电,都是电荷的转移
D.以上说法均不正确
解析:不论是摩擦起电还是感应起电,其带电的实质都是
电荷的转移,而不是产生电荷,故 C 正确.
答案:C【触类旁通】1.下列叙述正确的是( ) A.摩擦起电是创造电荷的过程
B.接触起电是电荷转移的过程
C.感应起电时,由于带电体和被感应导体不接触所以一
定是产生了电荷
D.一对正、负电子接触后,电子会消失,这种现象叫电
子的湮灭
解析:摩擦起电、接触起电、感应起电都是电荷的转移,
A、C 错,B 对,电子“湮灭”不是电子的消失,而是一个正电
子结合一个负电子后整体不再显示电性,D 错.B 【例 2】把两个完全相同的金属球 A 和 B 接触一下,再分
开一定距离,发现两球之间相互排斥,则 A、B 两球原来的带电情况不可能是 ( )A.带有等量异种电荷B.带有等量同种电荷 C.带有不等量异种电荷 D.一个带电,另一个不带电
解析:当两个小球分别带等量异种电荷时,两球接触后,
都不带电,不可能相互排斥,故 A 项是不可能的.
答案:A相互接触后分开,两球都带等量的正电荷,这是因为( )
A.A 球的正电荷移到 B 球上
B.B 球的负电荷移到 A 球上
C.A 球的负电荷移到 B 球上
D.B 球的正电荷移到 A 球上【触类旁通】
2.把一个带正电的金属球 A 跟不带电的同样的金属球 BB知识点 2 元电荷1 .电荷量:它表示物体所带电荷的多少,国际单位是________,用字母________表示. 2.元电荷:最小的电荷量叫做元电荷,用 e 表示, e=
____________C.所有带电体的电荷量或者等于______,或者
是____________.3.有人说质子和电子都是元电荷,这种说法你认为对吗?
子和电子是元电荷.答案:质子或电子所带电荷的多少叫元电荷,但不能说质库仑 C 1.60×10-19 ee的整数倍1.带电体的电荷量不能连续变化,因为最小的电荷量为1.60×10-19C. 2.质子及电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等,但不能
说它们是元电荷.
3.电子的电荷量与质量的比叫做电子的比荷,电子的比荷为 e
me=1.76×1011 C/kg. 【例 3】(双选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,
为了方便,常常用元电荷作为电荷量的单位.关于元电荷,下列论述正确的是( )A.把质子或电子叫元电荷B.1.6×10-19C 的电荷量叫元电荷C.电子带有最小的负电荷,其电荷量的绝对值叫元电荷
D.一个带电物体的带电量为 1.0×10-19 C
量 1.6×10-19C 称为元电荷,不能说质子和电子是元电荷,它们所带电荷量的绝对值是元电荷.所有带电体的电荷量一定等
于 1.6×10 -19 C 或者是 1.6×10-19 C 的整数倍.
解析:元电荷不是电荷,它是指电荷所带的电荷量,电荷答案:BC
【触类旁通】3.(双选)关于元电荷,下列说法正确的是( )CD A.任何一个带电粒子所带的电荷都是元电荷
B.有一个带电体的带电荷量为 205.5 倍的元电荷
C.元电荷是最小的电量单位
D.元电荷没有正负之分
解析:元电荷是最小的电荷量单位,带电体的电荷量均为
元电荷的整数倍;元电荷只是电荷量的单位,不是带电粒子,
没有电性之说,故 C、D 正确.知识点 3 验电器的使用
如图 1-1-4,用起电机使金属球 A 带上正电,靠近不带
电的验电器的金属球 B,则验电器金属箔__________(填“张
开”或“闭合”),因为验电器下部箔片都带上了______电.
讨论:
(1)验电器有什么作用?
(2)当带正电的金属球 A 靠近验电器的金属球
B 时,金属箔张开的原因是什么?当带正电的金
属球 A 与验电器的金属球 B 接触时,金属箔是否张开?图 1-1-4张开 正关于验电器的使用(1)验电器可以用来判断物体是否带电、带电荷的种类及电荷量的多少. (2)当带电体靠近验电器金属球或接触验电器金属球时,验
电器的金属箔都会张开,但要注意区分两种情形验电器所带电
荷的不同. (3)靠近和接触验电器金属球都可以判断其是否带电,前者
发生的是静电感应现象,后者是因为带电体和验电器之间发生
了电荷的转移. 【例 4】(双选)如图 1-1-5 所示,有一带正电的验电器,
当一带绝缘柄的金属球 A 靠近验电器的小球 B(不接触)时,验电器的金属箔张角减小,则( )A.金属球 A 可能不带电
B.金属球 A 可能带负电
C.金属球 A 可能带正电
D.金属球 A 一定带负电
图 1-1-5 解析:验电器的金属箔之所以张开,是因为它们都带有正
电荷,而同种电荷相互排斥,张开角度的大小决定于两金属箔
所带电荷量的多少.如果 A 球带负电,靠近验电器的 B 球时,
异种电荷相互吸引,金属箔上的正电荷逐渐“上移”,两金属箔
张角将减小,B 正确,C 错误.如果 A 球不带电,在靠近 B 球
时,发生静电感应使 A 球靠近 B 球的端面出现负的感应电荷,
而背向 B 球的端面出现正的感应电荷.A 球上负的感应电荷与
验电器上的正电荷发生相互作用,由于负电荷离验电器较近而
表现为吸引作用,金属箔张角减小,A 正确,D 错误.答案:AB【触类旁通】
4.把一个带电棒移近一个带正电的验电器,金属箔先闭合而后又张开,说明棒上带的是( )A A.负电荷
B.可以是正电荷,也可以是负电荷
C.正电荷
D.带电棒上先带正电荷,后带负电荷
解析:带电棒不与验电器接触,金属所带电荷电性不变,
D 错;若带正电,金属箔张角会增大,B、C 错.知识点 4 电荷守恒定律 1.电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体______
到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分.在转移
过程中,电荷的代数和________.这个结论叫做电荷守恒定律.
2.甲、乙两同学各拿一带电小球做实验,不小心两小球接
触了一下,结果两小球都没电了!电荷哪里去了呢?是否违背
了电荷守恒定律?答案:两球上的异种电荷中和了,即:正负电荷代数和为0,对外不显电性;没有违背电荷守恒定律.转移 不变电荷守恒定律的含义 (1)电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一.
(2)起电过程实质上是物体中正、负电荷的分离和转移的过
程;不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷.
本质都是电荷发生了转移,即物体所带的电荷重新进行分配.
(3)电荷的中和现象实质上是正、负电荷的结合过程.当电
荷的种类、数量达到异号、等量时,正、负电荷代数和为 0.
但在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变. 【例 5】(双选)原来甲、乙、丙三物体都不带电,今使甲、
乙两物体相互摩擦后,乙物体再与丙接触,最后,甲物体带正电 1.6×10-15C,丙物体带电荷量 8×10-16C.则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是( )
A.乙物体一定带有负电荷 8×10-16 CB.乙物体可能带有负电荷 2.4×10-15CC.丙物体一定带有正电荷 8×10-16 C
D.丙物体一定带有负电荷 8×10-16 C解析:由于甲、乙、丙原来都不带电,即都没有净电荷,甲、乙摩擦导致甲失去电子 1.6×10-15C 而带正电,乙物体得到电子而带 1.6×10-15C 的负电荷;乙物体与不带电的丙物体相接触,从而使一部分负电荷转移到丙物体上,故可知乙、丙
两物体都带负电荷,由电荷守恒可知乙最终所带负电荷为1.6×10-15C-8×10-16C=8×10-16C,故 A、D 正确.答案:AD【触类旁通】
5.如图 1-1-6 所示,将带有负电的绝缘棒移近两个不带
电的导体球,两个导体球开始时互相接触且对地绝缘,下列方法中不能使两球都带电的是( )A.先把两球分开,再移走棒
B.先移走棒,再把两球分开
C.使棒与甲球瞬时接触,再移走棒
D.先将两球分开,使棒与甲球瞬时接触再移走棒,然后将两球接触图 1-1-6 解析:A 方法中,由于静电感应,甲球带正电荷,乙球带
负电荷,把两球分开后,它们带上了等量异种电荷,所以 A 正
确;B 方法中,若先将棒移走,则甲、乙两球的异种电荷中和,
所以不会带上电荷,B 错误;C 方法中,使棒与甲球接触,则
两球会因接触而带上负电荷,所以 C 正确;D 方法中,若两球
分开,使棒与甲球瞬时接触甲球带上负电,移走棒后两球会因
接触而带上负电荷,D 正确.答案:B电荷守恒与电量分配在分析接触起电物体带电量的问题时必须注意: (1)无论哪种起电方式都是电荷发生转移,并没有创造新的
电荷,接触带电时,电荷的总量不变.两接触物体所带电的电
性相同,电荷的分配与物体的形状和大小有关. (2)只有当两个完全相同的带电绝缘金属小球相接触时,最
终所带的电量才相同.若两球各带同种电荷,则只需将电荷量
相加,然后均分即可;若两球带不等量异种电荷,则电荷量少
的要先被中和,剩余的电荷再均分. 【例 6】完全相同的两个金属小球 A、B 带有相等的电荷量,
相隔一定的距离,现让第三个完全相同的不带电的金属小球 C
先后与 A、B 接触后再移开.(1) 若 A、B 两球带同种电荷,接触后 A、B 两球的带电荷量之比为多少?(2) 若 A、B 两球带异种电荷,接触后 A、B 两球的带电荷量之比为多少?【触类旁通】
6.有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A、B,分别带有电荷量 QA=6.4×10-9C、QB=-3.2×10-9C,让两绝缘金属小球接触,问:
(1)两球最后各带多少电?
(2)在接触过程中,电子如何转移并转移了多少? 解:(1)当两小球接触时,电荷量少的负电荷先被中和,剩
余的正电荷重新分配.由于两球大小相同,剩余正电荷必平分,
即接触后两球带电量为4.8×10-9 C=3.0×1010(个).1.6×10-19C(2)在接触过程,电子由 B 球转移到 A 球,不仅将自身电荷中和,还使 B 球带上 1.6×10-9C 的正电.这样共转移的电子电荷量为
ΔQ=QB′-QB
=1.6×10-9C-(-3.2×10-9 C)=4.8×10-9C转移的电子数 n=
课件37张PPT。第二节 探究静电力 1.当带电体间的________比它们自身的大小大得多,以致
带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影
响 ________时 ,这 样的 带电 体就 可以 看做 带电 的点 ,叫 做
________.
2.库仑定律:在真空中两个点电荷之间的相互作用力,跟
它们的电荷量的乘积成________,跟它们间的距离的二次方成
________ ,作用力的方向在它们的 ________ 上 .其公式为
____________.距离 很小 点电荷 正比 反比连线 3.真空中有两个静止的点电荷,它们之间的相互作用力为
F.若它们的带电量都增加为原来的 2 倍,距离不变,它们之间
的相互作用力变为________;若它们的带电量不变,距离增加
为原来的 2 倍,它们之间的相互作用力变为________.4F知识点 1 点电荷 1.点电荷是有________,没有大小、形状的________模型.
2.一个带电体能否看做点电荷必须满足的条件是:当带电
体的大小比起它到其他带电体的距离________时,带电体的形
状和电荷分布对电荷间的作用力的影响________,此时带电体
可视为________.电荷量 理想小很多 很小 点电荷3.关于点电荷有以下两种理解:甲同学 :“元电荷的电荷量是最小的,所以元电荷一定是点电荷.”乙同学 :“半径为 10 cm 的带电圆盘一定不可能视为点电荷.”你认为这两种说法对吗?谈谈你的看法. 答案:以上两种说法均是错误的.点电荷与带电体所带电
荷量多少无关.半径为 10 cm 的带电圆盘能否视为点电荷要看
具体情形.若考虑它和 10 m 处某个电子的作用力,就完全可以
忽略它的形状,把它看做点电荷;若考虑带电圆盘与相距只有
1 mm 的电子的作用力,此时这一带电圆盘又相当于一个无限大
的带电平面,不能视为点电荷.1.点电荷是只有电荷量,没有大小、形状的理想化的模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在. 2.带电体能否看做点电荷是相对于具体问题而言的,不能
单凭其所带电量的多少以及大小和形状确定.只有当带电体间
的距离远远大于带电体的线度时,才能当做点电荷处理.
3.电荷分布不变的均匀带电球体,可等效为电荷量集中在球心的点电荷.【例 1】关于点电荷,下列说法中正确的是( ) A.体积小的带电体
B.球形带电体
C.带电少的带电体
D.大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体
解析:点电荷不能理解为体积很小的电荷,也不能理解为
电荷量很少的电荷.球形带电体,有时可以作为点电荷,有时
则不能,如要研究它与离它较近的电荷间的作用力时,就不能
看成点电荷,而研究它与离它很远的电荷间的作用力时,就可
以看成点电荷.因此,一个带电体能否看成点电荷,要视具体
情况而定.
答案:D【触类旁通】1.下列哪些物体可视为点电荷( )CA.电子和质子在任何情况下都可视为点电荷
B.体积和带电荷量都很小的带电体一定是点电荷
C.带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
D.带电的金属球一定不能视为点电荷知识点 2 库仑定律的理解与应用 1.库仑定律的适用条件是________中的两个__________.
2.两个点电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力,其
大小________、方向________,且方向在两者的________上.
3.库仑定律的表达式:______,其中 k=9.0×109 N·m2/C2,叫做______________.真空点电荷 相等 相反 连线静电力常量 观点一:根据F=k ,从数学角度推出“当r→0时,4.关于库仑定律的理解有这样几种观点,你认为是否正确?并请说明理由.q1q2r 2F→∞;r→∞时,F→0”. 观点二:两个处在真空中可视为点电荷的带电球,大球的
电荷量大于小球的电荷量,关于两球之间静电力的大小关系,
可以肯定“大球受到的静电力一定大于小球受到的静电力”. 成立,由此得到 F→0. 答案:观点一的前半部分是错误的,后半部分是正确的.
q1q2
r2
从物理意义上分析,这种看法是错误的.因为当 r→0 时,任何
两带电体已不能看做点电荷,库仑定律及其公式也就不再适用,F=kq1q2
r2不能成立了.所以由此得出的结论是错误的.但当r→∞时,公式 F=kq1q2
r2根据F=k ,从数学角度分析r→0时,F→∞似乎正确,但 观点二也是错误的.两带电球间的静电力具有一般力的共
性,符合牛顿第三定律,即:无论两球带电量大小、电性是怎
样的,它们之间的相互作用力总是大小相等、方向相反,在同
一直线上.所以大球受到的静电力一定等于小球受到的静电力. 1.库仑定律定律的成立条件是真空中两个点电荷间的相互
作用力.但空气中两点电荷间的相互作用力也可以近似用库仑
定律计算;两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷,此
时 r 指两球体的球心距离. 2.应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的
正、负号代入公式中,只需将其电荷量的绝对值代入公式中算
出力的大小,力的方向根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互
吸引的原则另行判断.3.库仑定律的公式中各物理量要统一用国际单位,只有采用国际单位时,k 的值才是 9.0×109 N·m2/C2.4.空间中有多个电荷时,某电荷所受的静电力是其他所有电荷单独对其作用的静电力的矢量和(力的合成).q1 q2
r2【例2】(双选)关于库仑定律的公式F=k ,下列说法正 确的是( ) A.当真空中的两点电荷间的距离 r→∞时,它们之间的静
电力 F→0
B.当真空中的两点电荷间的距离 r→0 时,它们之间的静
电力 F→∞
C.当两点电荷间的距离 r→∞时,它们之间的静电力 F→0
D.静电力常量 k 的数值是由实验得出的适应的条件是真空中的两点电荷;当 不再成立,选项 B 错.静电力常量的数值是由实验解析:公式 F=kq1q2
r 2r→∞时,任何带电体都可视为点电荷,但还必须满足真空条件,
选项 A 对,C 错.当 r→0 时,两电荷就不能看成点电荷了,公式 F=kq1q2
r2得出的,选项 D 对.
答案:AD【触类旁通】
2.真空中有两个半径为 R 的带电金属球,两球中心相距为
r(r=4R),设两球带电荷量绝对值分别为 q1、q2,对于它们之间的静电作用力,下列说法正确的是( ) 解析:此题中,无论两球带何种性质的电荷,两球均不能视为点电荷, 不成立.当带异种电荷时,电荷分布于两球最近的一侧,带同种电荷时,电荷分布于两球最远的一侧,可判断A、B、D错,C正确.答案:C 【例 3 】真空中两个相同的带等量异种电荷的小球 A 和
B(A、B 可看做点电荷),分别固定在两处,两球间的静电力为 F.
用一个不带电的同样的小球 C 先和 A 接触,再与 B 接触,然后
移去 C,则 A、B 两球间的库仑力是多少?题后反思:(1)完全相同的金属小球接触后要等分总电荷量,此处还应注意 C 球与 A、B 两球的接触顺序.(2)应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式中.【触类旁通】
3.两个分别带有电荷量-Q 和+3Q 的相同金属小球(均可
视为点电荷),固定在相距为 r 的两处,它们间库仑力的大小为
r
2大小为( ) F
A.
12B.3F
4C.4F
3D.12FCF.两小球相互接触后将其固定距离变为 ,则两球间库仑力的1.解决三点电荷在同一直线上的静电力平衡问题 (1)库仑力是电荷间的一种相互作用力.若三个点电荷在同
一直线上均处于静电力平衡,则每个点电荷受到的另外两个点
电荷的库仑力必定等大反向. (2)根据平衡条件与库仑定律可知:①三个点电荷必须在一
条直线上;②位于中间的电荷量最小;③中间电荷与两侧电荷
异号;④中间电荷与电荷量较小的电荷较近.即“三点共线,
两同夹异,两大夹小,近小远大”. 【例4】如图 1-2-1 所示,在一条直线上有两个相距 0.4 m
的点电荷 A、B,A 带电荷量为+Q,B 带电荷量为-9Q.现引入
第三个点电荷 C,恰好使三个点电荷处于静电力平衡状态,问:
C 应带什么性质的电?应放于何处?所带电荷量为多少?图 1-2-1【触类旁通】
4.(双选)如图 1-2-3 所示,同一直线上的三个点电荷 q1、
q2、q3,恰好都处于平衡状态,且除相互作用的静电力外不受其
他外力作用.已知 q1、q2 间的距离是 q2、q3 间距离的 2 倍.下列说法正确的是( )A.若 q1、q3 为负电荷,则 q2 也为负电荷
B.若 q1、q3 为负电荷,则 q2 必为正电荷
C.q1∶q2∶q3=36∶4∶9D.q1∶q2∶q3=9∶4∶36图 1-2-3
答案:BC 2.库仑定律与牛顿运动定律的综合应用
结合库仑定律与牛顿运动定律分析处理带电体的问题的方
法与纯力学问题的分析方法一样,要学会把电学问题力学化.
分析方法是:
(1)确定研究对象.如果有几个物体相互作用时,要依据题
意,适当选取“整体法”或“隔离法”.
(2)对研究对象进行受力分析,在受力分析时除了分析重力、弹力、摩擦力等力学中常见力外,多了一个库仑力因此在受力分析时千万不可漏掉.(3)列平衡方程(F 合=0 或 Fx=0,Fy=0)或牛顿第二定律求解. (4)在应用库仑定律定量计算式,各量均应采用国际单位.
即:表达式中的 r 单位为 m,电量 q 的单位是 C,力的单位是N. 【例 5】如图 1-2-4 所示,两个带等量异种电荷的小球,
质量均为 2 g,各用 L=5.1 cm 长的绝缘细线吊住,细线质量不
计,小球可看成质点.当悬点 OO′相距 d=4 cm 时两球处于
平衡,此时两球各偏离竖直方向 L′=1 cm,则每个小球的电
荷量为多少?(取 g=10 m/s2)图 1-2-4设悬线与竖直方向夹角为α,根据平衡条件,有
F=mgtan α解得 q=1.33×10-8C 故带负电的小球所带电荷量为-1.33×10-8C,带正电的小
球所带电荷量为+1.33×10-8C.【触类旁通】
5.如图 1-2-6 所示,两个带电球处于平衡状态,且球心
位于同一水平面,大球的电荷量大于小球的电荷量,可以肯定( ) A.两球都带正电
B.小球受到的细绳拉力等于所受的重力
C.大球受到的静电力大于小球受到的静
电力D.两球受到的静电力大小相等图 1-2-6 解析:由题图可知,两带电球相互排斥,则说明两球一定
带有同种电荷,但不能确定是正电荷,还是负电荷,故 A 错;
两带电球间的静电力是一对相互作用力,符合牛顿第三定律,
故选项 C 错,D 对.对小球受力分析,受重力 mg、库仑力 F、
细绳拉力,利用三力平衡得出 B 错.答案:D【例 6】带电小球 A 和 B 放在光滑绝缘水平面上,质量分别为 m1=2 g,m2=1 g;所带电荷量值 q1=q2= 10-7 C,A 带正电,B 带负电.现有水平向右的恒力 F 作用于 A 球,可使 A、
B 一起向右运动,且保持间距 d=0.1 m 不变,试问 F 多大?
图 1-2-7F电==9×10-3 N解:两球相互吸引的库仑力kq1q2
d 2 A 球和 B 球保持间距不变,可知两球加速度相同.隔离 B
球,由牛顿第二定律得
F 电=m2a①
把 A 球和 B 球看成整体,水平恒力 F 即其合外力,由牛顿
第二定律得
F=(m1+m2)a②代入数据,由①式得 a=9 m/s2,由②式得 F=2.7×10-2 N .【触类旁通】 6.一根置于水平面上的光滑玻璃管(绝缘体),内部有两个
完全一样的弹性金属球 A、B,带电荷量分别为 9Q 和-Q,从
图 1-2-8 所示的位置由静止开始释放,问两球再经过图中位
置时,两球的加速度是释放时的多少倍?图 1-2-8课件46张PPT。第三节 电场强度 1.电荷的周围存在一种特殊物质,这种物质叫________,
电荷间的相互作用是通过________发生的.
2.电场强度:放入电场中某一点的试探电荷受到的静电力
跟它的电荷量的________,叫做该点的电场强度,用 E 表示.
定义式 E=________,此公式适应于________电场.电场 电场比值 一切 3.真空中点电荷 Q 周围某点电场强度大小计算式 E=
________.匀强电场中各点的场强________和________都相同.
4.电场线:在电场中画出的一条条有________的曲线,曲
线上每点的切线表示该点的____________方向.5.(双选)有关电场的描述,正确的是( )CD A.电场看不见、摸不着,因此电场不是物质
B.电荷间的静电力与摩擦力一样,必须通过接触才能发
生作用
C.电荷间的相互作用是通过电场发生的
D.电场对放入其中的任何电荷都有力的作用大小 方向 方向 电场强度 知识点 1 对电场强度概念及其公式的理解 1.电场强度的定义:放入电场中某点的试探电荷所受的静
电力 F 跟它的电荷量 q 的________,叫做该点的电场强度.
2.定义式:__________,适应于__________电场,国际单位是__________.3.真空中点电荷 Q 产生的电场场强的公式是________,其中 r 为该点到场源的________.比值 一切 N/C 距离F答案:A 处场强大小 E= ,方向向左保持不变.场强大小、 4.在电场中 A 处放点电荷+q,所受电场力为 F,方向向
左,则 A 处场强大小、方向是怎样的?若在 A 处放点电荷-2q,
则 A 处的场强大小、方向是否改变?若将 A 处的电荷取走,则
A 处场强大小、方向又是怎样的?q方向由电场本身决定与试探电荷无关.1.对电场强度的理解 (1)电场强度是描述电场力性质的物理量,它仅由电场本身
决定.电场中某点的场强 E 是唯一、客观存在的,其大小和方
向取决于场源电荷及空间位置,与放入该点的试探电荷 q 的正
负、电荷多少及其所受的静电力 F 无关,与该点是否放试探电
荷无关.其方向规定为正电荷在该点所受静电力的方向.
(2)电场强度反映了电场的强弱与方向.场强越大,表示电量相同的试探电荷在该点所受电场力越大.
(3)匀强电场各点场强的大小与方向都相同.(4)若在某一空间中有多个电荷,则空间中某点的场强等于所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和.【例 1】如图 1-3-1 所示,在一带负电的导体 A 附近有一点 B,如在 B 处放置一个 q1=-2.0×10-8C 的电荷,测出其受到的电场力大小为 4.0×10-6N.则 B 处场强是多少?方向怎样?如果换用一个 q2=4.0×10-7C 的电荷放在 B 点,其受力多大?此时 B 处场强多大?方向是否改变?
图 1-3-1【触类旁通】
1.相距为 30 cm 的 A、B 两点上,分别放置点电荷 Q 和试探电荷q,已知 q=1.6×10-12C,q受到的电场力F=3.2×10-9N,并沿 AB 方向.求:
(1)B 点处的场强大小?
(2)若将试探电荷 q 取走,B 点处的场强是多大?
(3)点电荷 Q 的带电荷量为多少? 方向由 A 指向 B.
(2)场强的大小和方向由电场本身决定,与试探电荷无关,
B 处场强仍为 2×103 N/C,方向由 A 指向 B.
(3)由点电荷的场强公式可得点电荷 Q 的电荷量为 2×10-8C.2.两个场强公式的比较是点电荷 Q 的电场中场强的决定式,故 E 与 Q 成 F
q
本身决定,与是否引入检验电荷及 q 的大小、正负无关,故 A错.E=kQ
q2正比,与 r2 成反比是正确的,B 对.场强为矢量,E 相同意味
着大小、方向都相同,而在该球面上各处 E 方向不同,故 C 错.
因所放电荷的电性不知,若为正电荷,则 E 与 F 受力方向相同,
否则相反,故 D 错.解析:因E= 为场强定义式,电场中某点场强E只由电场 答案:B答案:BD知识点 2 电场线 1.电场线是在电场中画的一条条有________的曲线,曲线
上每点的________方向表示该点的________方向(如图 1-3-2).
电场线是为了形象地描述电场而假想的线,不是实际存在的.图 1-3-2方向切线 场强2.电场线的特点(1)电场线不是闭合线,从________或无限远出发,终止于无限远或________.(2)电场线在电场中不能________,这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向. (3)在同一幅图中,电场强度较大的地方电场线________,
电场强度较小的地方电场线________,因此可以用电场线的
________来表示电场强度的相对大小.正电荷 负电荷相交 较密较疏 疏密 3.如图 1-3-3 所示为某电场中的一条电场线,A、B 是
其中的两点,则 A、B 两点的电场强度相等,对吗?图 1-3-3 答案:不对.根据一条电场线不能确定 A、B 两点电场线
的疏密程度,因此无法确定 A、B 两点的电场强度的大小关系.1.电场线与场强 (1)在电场中根据电场线的疏密可比较电场强度的大小,根
据电场线的切线方向可确定出电场强度的方向及电荷所受静电
力的方向.(2)不同电场,电场线分布不同, 几种常见电场的电场线分布情况:图 1-3-4【例 3】如图 1-3-5 所示是静电场的一部分电场线分布,下列说法中正确的是( ) 图 1-3-5
A.这个电场可能是负电荷产生的电场
B.A 点的场强一定大于 B 点的场强
C.点电荷 q 在 A 点处的瞬时加速度比在 B 点处的瞬时加
速度小(不计重力)
D.负电荷在 B 点处受到的电场力的方向沿 B 点切线方向 解析:根据负点电荷的电场线分布特点可判断,选项 A 错
误.因电场线越密处场强越大,故由图可知场强 EA>EB,B 正
确.又因点电荷 q 在电场中所受电场力 F=qE=ma ∝E,故
aA>aB,选项 C 错误.因 B 点切线方向即 B 点场强方向,而负
电荷所受电场力方向与场强方向相反,故选项 D 错误.答案:B【触类旁通】3.如图所示的各电场中,A、B 两点场强相同的是( )C2.电场线与电荷运动轨迹的关系(1)电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的比较:电场线:①电场中并不实际存在,是为研究电场方便而人为引入的. ②曲线上各点的切线方向即为该点的场强方向,同时也是
正电荷在该点的受力方向,即正电荷在该点产生加速度的方向.
电荷运动轨迹:①粒子在电场中的运动轨迹是客观存在的.
②轨迹上每一点的切线方向即为粒子在该点的速度方向,但加速度的方向与速度的方向不一定相同.通常电荷在电场中运动的轨迹与电场线是不会重合的.(2)电场线与带电粒子运动轨迹重合的必备条件:
①电场线是直线.②带电粒子只受电场力作用(或受其他力,但合力方向沿电场线所在直线).③带电粒子初速度为零或初速度方向沿电场线所在的直线. 【例 4】(双选)某静电场中的电场线如图 1-3-6 所示,带
电粒子在电场中仅受静电力作用,其运动轨迹如图中虚线所示,由 M 运动到 N,以下说法正确的是 ( ) 图 1-3-6
A.粒子必定带正电荷
B.粒子在 M 点的加速度大于它在 N 点的加速度
C.粒子在 M 点的加速度小于它在 N 点的加速度
D.粒子在 M 点的速度大于它在 N 点的速度 解析:电荷做曲线运动时受到的合力(电场力)必指向轨迹
的凹侧,故得粒子带正电,A 正确;因电场力的方向与粒子的
速度方向间的夹角为锐角,电场力做正功,故 N 点的动能大,
D 错误;电场线的疏密程度能描述电场的强弱,由图可看出,Eq
m可知,粒子在 N 处的N 处电场线密,电场强度大,由 a=
加速度大,C 正确,B 错误. 答案:AC思维总结:解答此类问题的基本思路:第一步:根据带电粒子运动轨迹的弯曲方向,判断出受力方向.第二步:把电场方向、受力方向与粒子电性相联系.第三步:把电场线的疏密和受力大小、加速度大小相联系.【触类旁通】
4.如图 1-3-7 所示,图中实线是一簇未标明方向的由点
电荷产生的电场线,虚线是某带电粒子通过该电场区域时的运
动轨迹,a、b 是轨迹上的两点,若带电粒子在运动过程中只受到电场力作用,根据此图无法作出正确判断的( )
A.带电粒子所带电荷的正、负
B.带电粒子在 a、b 两点的受力方向
C.带电粒子在 a、b 两点的速度何处较大
D.带电粒子在 a、b 两点的加速度何处较大图 1-3-7 解析:由轨迹的弯曲情况,可知电场力应沿电场线向左,
但因不知电场线的方向,故带电粒子所带电性不能确定,A 错.
由电场线的疏密程度知 a 点场强大于 b 点场强,带电粒子在 a
点受电场力较大,从而加速度较大.设粒子从 a 运动到 b,速
度方向与电场力夹角大于 90°,故速度减小,综上所述 BCD
正确.答案:A电场强度 E 与静电力 F电场强度和静电力是两个不同的概念,它们的决定因素、大小关系以及方向判定等均有各自的规律. (1)电场强度 E 反应电场本身性质,电场中某点场强 E 的大
小与方向是唯一的,与放入该点的试探电荷 q 的正负、电荷多
少及所受的静电力 F 无关,与该点放不放试探电荷无关;规定
正电荷在该点所受静电力的方向为 E 的方向. (2)静电力 F 是电荷在电场中所受的力,由 F=qE 知,F 的
大小由 q 和 E 共同决定;F 的方向与 q 的电性有关,带正电时,
F 与 E 方向相同;带负电时,F 与 E 方向相反.【例 5】(双选)关于电场强度和静电力,下列说法正确的是( ) A.电场强度的方向总是跟静电力的方向一致
B.电场强度的大小总是跟静电力的大小成正比
C.正电荷受到的静电力的方向跟电场强度的方向一致
D.同一个点电荷在某点受到的静电力越大,该点的电场
强度就越大 解析:电场中某点电场强度的方向是一定的,而电荷在电
场中所受的静电力的方向却与电荷的性质有关系,只有正电荷
受到的静电力的方向才与电场强度的方向相同,故 A 错 C 对.
电场强度的大小与电场中的位置有关,对不同的位置在电荷量
一定时电荷受到的静电力越大,说明该点的场强越大,故 B 错
D 对.答案:CD【触类旁通】5.(双选)关于电场强度和静电力,以下说法正确的是( ) A.电荷在电场中某点所受静电力很大,该点电场强度一
定很大
B.如空间某点的场强为零,则试探电荷在该点受到的静
电力一定为零
C.以点电荷为圆心,r 为半径的球面上各点的场强相同
可能是因为q很大造成的,所以A错.由E= 知,以点电荷解析:由 F=qE 知,F 由 q 和 E 共同决定,所以 F 很大,kQr 2Q 为圆心,r 为半径的球面上,各点的场强大小相等,但方向不
同,因场强是矢量,故各点场强不相同,所以 C 错.由 F=qE
知,当 E=0 时,F=0,即 q 不受静电力作用,所以 B 对.只
要电场确定了,电场中某点的场强就是确定的,试探电荷 q 只
是用来体现电场强弱的手段,它的有无,不会改变电场的客观
性质,所以 D 对.答案:BD(1)定义式E= ,适应于一切电场,E与F、q无关.(2)真空点电荷电场的场强E=k ,Q为场源电荷.1.电场强度的计算与叠加EqQ
r2 (3)因电场强度是矢量,如果空间中同时存在几个场源,则
空间中某点的电场强度就是这几个场源单独存在时产生电场强
度的矢量和.【例 6】如图 1-3-8 所示,真空中,带电荷量分别为+Q和-Q 的点电荷 A、B 相距 r,则:图 1-3-8(1)+Q 在 B 点产生的场强多大?(2)两点电荷连线的中点 O 的场强多大?(3)在两点电荷连线的中垂线上,距 A、B 两点都为 r 的 O′点的场强如何?,由矢量图所形成(3)如图 1-3-10 所示,EA′=EB′=kQ
r2的等边三角形可知,O′点的合场强为EO′=EA′=EB′=kQ
r2方向与 A、B 的中垂线垂直水平向右.
图 1-3-10【触类旁通】
6.(双选)图 1-3-11 中 a、b 是两个点电荷,它们的电量
分别为 Q1、Q2,MN 是 a、b 连线的中垂线,P 是中垂线上的一点,能使 P 点场强方向指向 MN 的左侧的是( )A.Q1、Q2 都是正电荷,且 Q1=Q2
B.Q1 是正电荷,Q2 是负电荷,且 Q1>|Q2|
C.Q1 是负电荷,Q2 是正电荷,且|Q1|
D.Q1、Q2 都是负电荷,且|Q1|>|Q2|
图 1-3-11电荷,则其在P点场强如图 1 所示.若Q1=Q2,则E1=E2,其
合场强指向正上方,A 错;若 Q1 是正电荷,Q2 是负电荷,则
E2 方向反向,不论 E1、E2 多大,其合场强必指向 MN 右侧,B
项错.同理可判断 C、D 正确.
图 1 ,若Q1、Q2都是正解析:MN 是 ab 的中垂线,则 MN 上 P 点至 a、b 距离相等,设为r.由点电荷电场强度公式知 E=kQ
r2答案:CD2.静电场与力学的综合 处理静电力与动力学综合问题的方法与处理力学问题的方
法相似,先确定研究对象,分析受力及运动情况,然后列出牛
顿第二定律方程求解.【例 7】如图 1-3-12 所示,用 30 cm 的细线将质量为4×10-3kg 的带电小球 P 悬挂在 O 点下,当空中有方向为水平向右,大小为 1×104 N/C 的匀强电场时,小球偏转 37°后处在
静止状态.(取 g=10 m /s2)
(1)分析小球的带电性质;
(2)求小球的带电荷量;
(3)若把细绳剪断,小球将做什么性质的
运动?
图 1-3-12解得 q=3×10-6 解:(1)对小球受力分析如图 1-3-13,所受静电力 F 与电
场强度方向相同,所以小球带正电.
图 1-3-13
(2)由平衡条件知 Eq=mgtan 37°C.【触类旁通】
7.(双选)如图 1-3-14 所示,在匀强电场中,一质量为 m、
电荷量为 q 的带电小球沿图示轨迹直线运动,该直线与竖直方向的夹角为θ,则关于电场强度大小的分析正确的是( )图 1-3-14mgsinθ
.
q 解析:带电小球在匀强电场中受到重力 mg 和电场力qE 的
作用,这两个力的合力在小球运动轨迹的直线上.从题目给的
已知条件只能确定重力 mg 的大小、方向和合力的方向,而电
场力的大小和方向均不能确定,电场力不可能只有唯一的值,
A 错.
由平行四边形定则可知,依据一个分力(mg)的大
小、方向和合力的方向,可以作无数多个平行四边形.
如图2 所示.在这无数个平行四边形中,mg 是一个固
定的边,其另一个邻边 qE 只有与合力 F 垂直时才能取得最小值,此时 qE=mgsin θ,E=答案:BD图 2课件40张PPT。第四节 电势和电势差 1.静电力做功的特点:在电场中移动电荷时,静电力做的
功与电荷的起始位置和终止位置________,与电荷的运动路径
________.
2.静电力做功与电荷电势能变化的关系
(1)静电力做多少正功,电荷的电势能就________多少;克
服静电力做多少功,电荷的电势能就________多少.
(2)电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到
____________所做的功.有关无关减少增加零势能点 3.零势能点的选取:通常把电荷在离场源电荷_________
的电势能规定为零,或把电荷在________上的电势能规定为零.4.电势(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的________,叫做这一点的电势.(2)公式:____________.(3)电势只有________,没有________,是标量.
(4)沿着电场线方向电势逐渐________.5.电场中电势________的点构成的________叫做等势面.无限远处大地表面比值大小方向降低相等曲面知识点 1 电场力做功静电力做功的推导 如图 1-4-1 所示,试探电荷 q 在电场强度为 E 的匀强电
场中沿几条不同路径从 A 点移动到 B 点,求静电力对电荷所做
的功.图 1-4-1 (1)q 沿直线从 A 移向 B,静电力 F=________,静电力与
位移的夹角始终为θ,如图甲所示.W=F·_________=qE ·|AM|.
(2)q 沿折线 AMB 从 A 点移往 B 点,在线段 AM 上静电力做
功 W1=qE·|AM|,在线段 MB 上,W2=________.W=W1+W2=qE·________. (3)q 沿任意曲线 ANB,从 A 点移动到 B 点,如图乙所示,
与静电力平行的短折线的长度之和等于|AM|,W=qE·________.
总结:电场力做功与路径__________,只与_____________________________________有关.qE |AB|cosθ0 |AM | |AM |无关电荷的起始位置和终止位置 静电力做功的特点(1)静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,而与电荷经过的路径无关.(2)正电荷顺着电场线方向移动时电场力做正功,负电荷顺着电场线方向移动时电场力做负功. 注意:①前面是以匀强电场为例进行推导说明的,但这一
结论不仅适用于匀强电场,而且适用于任何电场.②只要初、
末位置 A、B 确定了,移动电荷 q 做的功 WAB 就是确定值,这
一点与重力做功的情况很相似. 【例 1】如图 1-4-2 所示,在点电荷形成的电
场中,将检验电荷从 A 点分别移动到以点电荷为
中心的同一圆周上的 B、C、D、E 各点,则静电力做的功( )A.从 A 到 B 做功最多
C.从 A 到 E 做功最多B.从 A 到 C 做功最多
D.做功一样多 解析:由于静电力做功只与始末位置有关,与所经的路径
无关,因此从 A 到等势面上各点静电力所做的功一样多.所以
D 正确.
答案:D图 1-4-2【触类旁通】 1.如图 1-4-3 所示,在场强为 E 的匀强电场中有相距为
L 的 A、B 两点,连线 AB 与电场线的夹角为θ,将一电荷量为 q
的正电荷从 A 点移到 B 点.(1)若沿直线 AB 移动该电荷,求电场力做的功 W1.
(2)若沿路径 ACB 移动该电荷,求电场力做的功 W2.
(3)若沿曲线 ADB 移动该电荷,求解电场力做的功 W3.图 1-4-3 解:路径 AB、ACB、曲线 ADB 在电场线方向上的投影都
是 BC=Lcos θ,因此沿这三条路径电荷由 A 运动到 B,电场
力做的功都是 qELcos θ.电场力做功的特点是:与路径无关,只与始末位置有关.知识点 2 电势能 小球沿斜坡运动,沿斜面向上运动时,克服自身重力做功,
重力势能增加,沿斜面向下运动时,重力做正功,重力势能减
少.但重力做功的多少与小球运动的具体路径无关.电荷在电
场中要受到电场力的作用,电场力对电荷也要做功,电场力做
功有什么样的规律呢?是不是与重力做功有共同之处呢?由哪
些物理量来描述呢? ①电势能之所以变化,是因为有电势能转化成其他形式的
能,或者有其他形式的能转化为电势能.能量的转化要通过做
功来完成,而电场力做的功是电荷电势能变化的量度,其关系
是:静电力做的功等于电势能的__________,WAB=EpA-EpB.
②静电力做正功,电荷电势能一定________;静电力做负 (1)电势能:物体在重力场中具有重力势能,电荷在电场中
也具有势能,这种势能叫做___________,用 Ep 表示.(2)电场力做功与电势能变化的关系.功,电荷电势能一定________.电势能变化量减少增加对电势能及其变化的理解(1)WAB=EpA-EpB 既适应于匀强电场,也适应于非匀强电场;既适应于正电荷,也适应于负电荷.(2)电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关,但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选
取无关.(3)通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零,或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.(4)静电力做的功只能决定电势能的变化量,而不能决定电荷的电势能数值.电势能为 3.2×10A.电子在 B 点时动能为 4.8×10-17【例 2】(双选)一电子飞经电场中 A、B 两点,电子在 A 点电势能为 4.8×10-17J,动能为 3.2×10-17J,电子经过 B 点时-17J.如果电子只受电场力作用,则()JB.由 A 到 B 电场力做功为 100 eVC.电子在 B 点时动能为 1.6×10-17JD.A、B 两点间电势差为 100 V解析:因只有电场力做功,电子的电势能与动能之和不变,故有 EkA+EpA=EkB+EpB,可得出 EkB=4.8×10-17J,A 正确C错误;电势能减少了(4.8×10-17-3.2×10-17) J=1.6×10-17 J,
故由 A 到 B 电场力做正功 1.6×10-17 J=100 eV,B 正确;由
100eV=UAB (-e)得 UAB=-100 V,故 D 错误.
答案:AB
注意:静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点,但因
地球产生的重力场只会对物体产生引力,但电场对电场中的电
荷既可产生引力,也可产生斥力,所以计算电场力的功时要注
意电荷的电性、移动的方向、场强的方向等,以便确定功的正
负和电势能的变化情况.【触类旁通】2.下列说法正确的是( )C A.在电场中顺着电场线移动电荷,电场力做功,电荷电
势能减少
B.在电场中逆着电场线移动电荷,电场力做功,电荷电
势能减少
C.在电场中顺着电场线移动正电荷,电场力做正功,电
荷电势能减少
D.在电场中逆着电场线移动负电荷,电场力做负功,电
荷电势能增加知识点 3 电势差 1.电势差:电荷 q 在电场中 A、B 两点间移动时,电场力
所做的功 WAB,跟它的电荷量 q 的比值,叫做 A、B 两点的电势
差,也叫电压.公式:____________.单位:____________2.电势差与电势的关系:_________________. 3.电势差的绝对性:在电场中,某点的电势与零电势点的
选取________,而两点间的电势差是绝对的,与零电势点的选
取________.伏特(V)有关无关4.电势差是标量,可以是正值,也可以是负值,如何理解电势差的正负? 答案:电势差的正负不是物理中表示矢量方向的正负,而
仅仅是表示一种比较关系,例如 UAB=6 V,表示 A 点的电势比
B 点高 6 V;UAB=-6 V,表示 A 点的电势比 B 点低 6 V.从 B 点移到 C 点,电场力对电荷做 9×10-4【例 3】有一个带电荷量 q=-3×10-6C 的点电荷,从某电场中的 A 点移到 B 点,电荷克服电场力做 6×10-4J 的功,J 的功,问: (1)AB、BC、CA 间电势差各为多少?
(2)如以 B 点电势为零,则 A、C 两点的电势各为多少?电
荷在 A、C 两点的电势能各为多少? 思维总结:(1)两种求电势差的方法各有利弊:取绝对值的
方法,判断正负较为烦琐,但对公式的记忆却较为容易,只要
在公式中代入各量的绝对值计算即可;而取代数值的方法,需
先根据各量的性质、特点对它的正、负做出判断,然后代入公
式直接计算即可.(2)对电势差要注意角标的排序,如:UAB=-UBA,UAB+UBC+UCD=UAD.(3)若求某点的电势,必须明确规定电势零点在哪里,然后根据两点间的电势差计算.【触类旁通】3.一个带正电的质点,电荷量 q=2×10-9C,在静电场中由 a 点移到 b 点,在这过程中,除电场力做功外,其他外力对质点做功为 6.0×10-5J,质点的动能增加了 8×10-5J,求 a、b 两点的电势差 Uab.知识点 4 电势1.定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的________,叫做这一点的电势,用φ表示.2.定义式:____________.3.在国际单位制中,电势的单位是____________,1 V=________.4.电势是________量,只有大小,没有方向.比值 伏特(V) 1 J/C 标 用比值定义的物理量相同,如前面学过的电场强度E= .1.对电势的三点理解 (1)电势的相对性.电势是相对的,根据公式,只有先确定
了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势.电场
中某点的电势跟零电势位置的选择有关.对不是无限大的带电
体产生的电场,选择无限远处为零电势;在实际处理问题中,
又常取大地为零电势. (2)电势的固有性.电势φ是表示电场能量性质的一个物理
量,电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的,与在
该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关,这和许多Fq (3)电势是标量.电势是只有大小、没有方向的物理量,在
规定了零电势后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负
值.正值表示该点电势高于零电势;负值表示该点电势低于零
电势.显然,电势的符号只表示大小,不表示方向.当规定无
限远处为零电势后,正电荷产生的电场中各点的电势为正值,
负电荷产生的电场中各点的电势为负值,且越靠近正电荷的地
方电势越高,越靠近负电荷的地方电势越低.2.电势高低的判断方法:电场线指向电势降低的方向.
(1)电场线法:沿着电场线的方向电势越来越低. (2)先由静电力做功判断出电势能的变化,再由电势和电势
能之间的关系判断电势的升降情况,记住:对正电荷,在电势
越高的地方电势能越大;对负电荷,在电势越低的地方电势能
越大.(3)根据场源电荷判断:在正电荷产生的电场中离它越近电势越高;在负电荷产生的电场中,情况相反.【例 4】(双选,2010 年广东卷)如图 1-4-4 是某一点电荷的电场线分布图,下列表述正确的是( ) 图 1-4-4
A.a 点的电势高于 b 点的电势
B.该点电荷带负电
C.a 点和 b 点电场强度的方向相同
D.a 点的电场强度大于 b 点的电场强度 解析:沿电场线方向电势降低,因此 A 错误;由电场线的
分布特点可知该点电荷带负电,B 正确;由于电场强度是矢量,
可知 a、b 点电场强度的方向不同,C 错误;a 处电场线比 b 处
电场线要密,可知 a 点的电场强度大于 b 点的电场强度,D 正
确.答案:BD【触类旁通】
4.(双选)如图 1-4-5 所示的电场中有 A、B两点,下列判断正确的是( )A.电势φA>φB,场强 EA>EBB.电势φA>φB,场强 EA功,电势能减少
D.将电荷量为 q 的负电荷分别放在 A、B 两点,电荷具有
的电势能 EpA>EpB图 1-4-5 解析:从题图可以看出,B 处电场线较密,故场强 EA沿电场线方向,电势降低,故φA>φB,A 错,B 对.正电荷受静
电力方向与电场线方向相同,从 A 向 B 移动时,静电力做正功,
电势能减少,负电荷受静电力方向与电场线方向相反,从 A 移
动到 B 时,静电力做负功,电势能增加,即 EpA错.答案:BC知识点 5 等势面1.定义:电场中电势相等的各点构成的曲面叫做等势面.
2.等势面的形状(1)点电荷的电场:等势面是以点电荷为球心的一簇同心球面,如图 1-4-6 甲所示.图 1-4-6(2)等量异种点电荷的电场:等势面如图乙所示,两点电荷连线的中垂面为一个等势面.(3)等量同种电荷的电场:等势面如图丙所示.(4)匀强电场:等势面是垂直于电场线的一簇平面,如图丁所示.等势面的特点(1)等势面一定和电场线垂直.(2)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功.(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.
(4)电场线越密的地方,等差等势面越密.图 1-4-7 【例 5】在如图 1-4-7 所示的正电荷产生的电场中,B、D 是以点电荷为圆心的圆周上的两个点,A、B、C 是同一条半径上的三个点.下列说法中,正确的是( )A.同一正电荷分别在电场中的 A、B、C 三
点,它在 A点的电势能最大B.同一正电荷分别在电场中的 A、B、C 三
点,它在 C点的电势能最大C.同一负电荷沿圆弧从 B 移动到 D,电势能增加D.同一正电荷沿圆弧从 B 移动到 D,电势能增加 解析:场源电荷是正电荷,故 C 点电势高于 A 点,正电荷
在电势高的地方电势能大,故 B 正确,A 错误.B、D 所在的
圆为一等势面,故在同一等势面上移动电荷,电场力不做功,
电势能不变,C、D 均错误.答案:B【触类旁通】
5.(双选)如图 1-4-8 所示,虚线同心圆是一簇某静电场
中的等势面,其电势分别是φa、φb 和φc,一带正电粒子射入电场中,运动轨迹如图中实线 KLMN 所示.可知( )
A.粒子从 K 到 L 的过程中,静电力做负
功,电势能增加
B.粒子从 L 到 M 的过程中,静电力做负
功,电势能增加
C.φa>φb>φc
D.φa<φb<φc图 1-4-8 解析:由等势面的分布规律可知,该电场为点电荷的电场.
由运动轨迹可知,运动的正电荷跟场源电荷的相互作用规律是
排斥,所以场源电荷是正电荷.根据电场线与等势面垂直,电
场的分布是发散状辐射向外的.正电荷从 K 到 L 受静电力的方
向背离圆心,与移动方向相反,做负功,电荷的电势能增加,
选项 A 正确;从 L 到 M,可看做从跟轨迹有交点的同一等势面
的点到 M,受到的静电力与移动方向相同,静电力做正功,电
荷的电势能减少,选项 B 错误;根据电场线的方向是电势降低
的方向,可知选项 D 正确.答案:AD1.电势和电势能比较2.电势和电场强度的比较课件27张PPT。第五节 电场强度与电势差的关系 1.电场强度与电势差的区别
(1)物理意义不同:电场强度 E 描述电场_______的特征,
电势差 U 描述电场________的特征.
(2)E 是________量,U 是_______量.
(3)表达式不同:E=________,U=_______.
(4)单位不同:E 为________,U 为________.力能矢 标EdV/m V2.电场强度与电势差的关系
(1)在匀强电场中 E=________. 说明:①U 表示 A、B 两点间的电势差,d 表示 A、B 两点
________方向的距离,或两点____________________间的距离.②此式只适用于________电场.(2)电场中,电势降落最快的方向为________________.
(3)在匀强电场中,场强在数值上等于____________每单位距离上的电势差.沿场强 在场强方向上的投影匀强 电场强度的方向 沿电场方向 知识点 1 电场强度和电势差的关系1.若沿场强方向移动电荷 如图 1-5-1 表示某一匀强电场的等势面和电场线.沿场
强方向把正电荷 q 由 A 点移动到 B 点,设 A、B 两点间的距离
为 d,电势差为 U,场强为 E.则电场力所做的功:图 1-5-1(3)U=Ed和E= 的适用条件是:______________.从力的角度: W=________=________①
从能的角度: W=________②由 ① ② 两 式 得 : U = ________ 或 E = ________(d 为____________________)结论:(1)在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于____________________________.(2)在匀强电场中,场强在数值上等于_____________________________________.Ud(4)单位关系:1 V/m =1 N/C.FsqEd Uq Ed 沿场强方向的距离电场强度和两点间距离的乘积 沿场强方向每单位距离上降低的电势 匀强电场2.若不是沿场强方向移动电荷 如图 1-5-2,在匀强电场 E 中,有相距为 L 的 A、B 两点,
两点连线与场强方向成α角.则 A、B两点间的电势差为 U=EL,
对不对?图 1-5-2 答案:把正电荷从 B′点移动到 B 点的过程中,与电场力
方向垂直,故在此方向上电场力不做功,因此把正电荷从 A 点
移动到 B 点电场力所做的功相当于把正电荷从 A 点移动到 B′
点电场力所做的功.从力的角度:W=Fs=qELcosα=qEd
从能的角度:W=qUAB故 A、B 两点之间的电势差为 UAB=ELcosα=Ed.与这两点沿电场线方向的距离的比值,即E= .1.电势差和电场强度的关系的三种说法(1)在匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积,即 U=Ed.(2)在匀强电场中电场强度的大小等于某两点间的电势差Ud(3)电场强度在数值上等于沿电场方向每单位距离上降低的电势.= 2.对公式 U=Ed 的理解
(1)公式 U=Ed 中 d 必须是沿场强方向的距离,如果电场中
两点不沿场强方向,d 的取值应为在场强方向的投影,即为电
场中该两点所在的等势面的垂直距离.
(2)由 U=Ed 推出的三个结论.
①在匀强电场中,与电场方向不垂直的任
意一条直线上两点间的电势差大小之比等
于直线上相应间距之比.结合图 1-5-3,此结论可用公式表达如下:UAB
UCD AB
CD.图 1-5-3 ②在匀强电场中,在与电场方向不垂直的任意两条平行直
线上分别取间距相等的两点 A、B 和 C、D,则有 UAB=UCD,
如图 1-5-4 所示.
③如图1-5-5所示,若 ABcosα=CDcosβ,即AB 和CD
在匀强电场方向的投影长度相等,则 UAB=UCD.图 1-5-4图 1-5-5 【例 1】平行的带电金属板 A、B 间是匀强电场,如图 1-
5-6 所示,两板间距离是 5 cm,两板间的电压是 60 V.图 1-5-6(1)两板间的场强是多大?(2)电场中有 P1 和 P2 两点,P1 点离 A 板 0.5 cm,P2 点离 B板也是 0.5 cm,P1 和 P2 两点间的电势差多大?
(3)若 B 板接地,p1 和 p2 两点的电势各是多少伏?U
dE=—=5×10解:(1)两板间是匀强电场,由 U=Ed 可得两板间的场强为60 V
-2m=1.2×103 V/m. (2)P1P2 两点间沿场强方向的距离 d ′=4 cm,所以 UP1P2
=Ed ′=1.2×103×4×10-2 V=48 V.
(3)B 板接地,即选 B 板电势为零,电场中某点的电势就等
于这点与 B 板的电势差,即
φP1=Ed1=1.2×103×4.5×10-2 V=54 V
φP2=Ed2=1.2×103×0.5×10-2 V=6 V 思维总结:应用 U=Ed 求两点间的电势差,一定要正确理
解 d 是两点间沿电场线方向的距离,而求某点的电势,我们是
通过求这点与电势零点的电势差实现的,由 U=Ed 计算其数值,
电势的正负由该点与电势零点的电势高低比较而定. 【例 2】(双选)如图 1-5-7 所示,实线为电场线,虚线为
等势线,且 AB=BC,电场中的 A、B、C 三点的场强分别为 EA、
EB、EC,电势分别为φA、φB、φC,AB、BC 间的电势差分别为UAB、UBC,则下列关系中正确的有( )
图 1-5-7A.φA>φB>φC
C.UAB>UBCB.EC>EB>EA
D.UAB=UBC 思路点拨:公式 U=Ed 在非匀强电场中可用于定性分析.
解析:由题图中电场线的分布规律可知,电场不是匀强电
场,C 附近稠密,A 附近稀疏,C 附近的场强大于 A 附近的场
强,选项 B 正确;由公式 U=Ed 知:UBC>UAB,选项 CD 错;
由电场线的方向是电势降低的方向可得,选项 A 正确.答案:AB【触类旁通】
1.如图 1-5-8 所示,匀强电场场强 E=100 V/m,A、B
两点相距 10 cm,A、B 连线与电场线夹角为 60°,则 UBA 的值为( )C图 1-5-8A.-10 VB.10 VC.-5 VD.5 V 2.如图 1-5-9 所示,在一匀强电场区域中,有 A、B、C、
D 四点恰好位于一平行四边形的四个顶点上,已知 A、B、C 三
点电势分别为φA=1 V,φB=4 V,φC=0,则 D 点电势φD 的大小为( )B.0C.2 VA.-3 V
图 1-5-9 D.1 V
图 1-5-10 解析:在匀强电场中,由于 AD 与 BC 平行且相等,故 UAD
=UBC,即φA-φD=φB-φC,代入数据解得φD=-3 V.A 3.图 1-5-10 中的实线为电场线,虚线为等势线,a、b
两点的电势分别为φa=-50 V,φb=-20 V,则 a、b 连线的中点 c 的电势φc 应为( )B A.φc=-35 V
B.φc>-35 V
C.φc<-35 V
D.条件不足,无法判断φc 的高低
解析:由图可知 Eb而此电场中 Eb-φa=30 V.所以 Ubc<15 V,则φb-φc<15 V,所以φc>φb
-15 V = -35 V,故 B 项正确.知识点 2 等势面和电场线的关系1.匀强电场中,等势面和电场线关系如何? 答案:电场线和等势面垂直,电场线是等间距的一组直线,
等势面也是等间距的一簇平面,电场线指向电势降低最快的方
向.2.非匀强电场中,等势面和电场线关系如何?等差等势面之间的距离相等吗? 答案:电场线和等势面垂直,电场线指向电势降低的方向,
等差等势面之间距离不等,电场强度大,电场线密集,等势面
密集;电场强度小,电场线稀疏,等势面稀疏.如点电荷电场
中的等势面.结论:等差等势面密处场强________ ,等势面疏处场强________.较强 较弱静电力做了 2.0×10-6【例 3】如图 1-5-11 所示是一组不知方向的匀强电场的电场线,把 1.0×10-6C 的负电荷从 A 点沿水平线移到 B 点,J 的功.A、B 两点间的距离为 2 cm,问: 图 1-5-11
(1)匀强电场的场强为多大?方向如何?
(2)A、B 两点间的电势差为多大?【触类旁通】
4.(双选)如图 1-5-12 所示,平行直线 AA′、BB′、CC′、
DD′、EE′,分别表示电势-4 V、-2 V、0、2 V、4 V 的等
势线,若 AB=BC=CD=DE=2 cm,且与直线 MN 成 30°角,则( )图 1-5-12A.该电场是匀强电场,场强方向垂直于 AA′,且右斜下
B.该电场是匀强电场,场强大小为 2 V/mC.该电场是匀强电场,距 C 点距离为 2 cm 的所有点中,最高电势为 4 V,最低电势为-4 VD.若一个正电荷从 A 点开始运动到 E 点,通过 AB 段损失动能为 E,则通过 CD 段损失动能也为 E的大小可以由E= 得出,式中d表示沿电场线方向的距离,即 解析:由该电场的等势面特征可以看出,该电场为匀强电
场,电场线方向垂直于等势面且从电势高的等势面指向电势低
的等势面,故场强方向为垂直于 AA′且左斜上,A 错误;场强Ud两等势面之间的距离,根据几何关系可知,相邻两个等势面之
间距离为 1 cm,电势差为 2 V,故电场强度为 200 V/m,B 错误;
以点 C 为圆心、2 cm 为半径作圆,恰好与-4 V 和 4 V 两个等
势面相切,故 C 正确; 正电荷从 A 向 E 运动电势能增加,动
能减少,由于 UAB=UBC,根据动能定理和 W=qU 得:A 到 B
和 C 到 D 过程电荷损失的动能相等,故选 C、D.答案:CD电场强度三个公式的对比【例 4】以下关于与电场强度有关的几个公式的说法,其中不正确的是( )
解析:在点电荷电场中电场线是直线,但公式 U=Ed 不
成立,故 B 错.
答案:B【触类旁通】5.电场中有一点 P,下列说法正确的是( ) A.若放在 P 点的点电荷的电荷量减半,则 P 点场强减半
B.若该电场是由某点电荷 Q 产生,当 Q 电荷量减半,放
到 P 点的电荷的电荷量增加一半时,P 点的场强不变
C.若 P 点的场强增大一倍,放到 P 点的电荷的电荷量减
半,则该电荷在 P 点受到的静电力不变
D.P 点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向C课件35张PPT。第六节 示波器的奥秘 1.带电粒子的加速
(1)基本粒子的受力特点:对于质量很小的基本粒子,如电
子、质子等,由于在电场中受到的静电力远________重力,重
力一般可以________.
(2)初速度为零的带电粒子(质量为 m,电量为 q),经过电
势差为 U 的电场加速后,根据动能定理有 qU=________,则速
度 v=________.大于忽略 2.带电粒子在匀强电场中的偏转(1)进入电场的方式:以初速度 v0________电场线方向进入匀强电场. (2)运动特点与规律:沿初速度方向做____________运动,
x=________;沿电场力方向做__________________运动.①加速度 a=________.
②速度 vy=________.
③位移 y=________.垂直 匀速直线 v0t 初速度为零的匀加速at 3.示波器的核心部件是示波管,示波管的原理图如图 1-
6 - 1 所 示 , 示 波 管 主 要 由 ____________ 、 __________ 和
__________三部分组成.图 1-6-1电子枪 偏转电极 荧光屏 4.如图 1-6-2 所示,在点电荷+Q 的电场中,一带电量
为-q 的粒子以与电场线方向相同的初速度 v0 进入电场,关于粒子的运动描述正确的是( ) 图 1-6-2
A.沿电场线 QP 做匀加速直线运动
B.沿电场线 QP 做变减速直线运动
C.沿电场线 QP 做匀速直线运动
D.会偏离电场线 QP 做曲线运动 解析:电场力与速度方向在同一直线上,不可能做曲线运动,D错;电场力不为零,且大小变化,A、C错.
答案: B 知识点 1带电粒子的加速 1.带电粒子在静电力的作用下,若由静止开始加速,则动
能定理的表达式:qU=________.若带电粒子以初速度 v0 沿电
场 线 进 入 电 场 运 动 , 则 动 能 定 理 表 达 式 : qU =
____________________________. 2.如图 1-6-3 所示,在点电荷+Q 的电场中有 A、B 两
点,将质子和α粒子(qα=2 q 质,mα=4 m 质 )分别从 A 点由静止
释放,到达 B 点.则电场力对质子和α粒子所做的功之比为:
________ ; 质 子 和 α 粒 子 到 达 B 点时的速度大小之比是
________,你选择的方法是____________.此种情形能用 v=
at 求速度吗?________.图 1-6-31∶2 动能定理 不能1.带电粒子的受力分析 (1)基本粒子:如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或
明确的暗示以外,一般因受到的重力远远小于电场力,重力可
忽略(但质量不能忽略).(2)带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或有明确的暗示以外,一般重力都必须考虑.2.运动特点分析 带电粒子沿电场线平行的方向进入匀强电场,受到的电场
力与运动方向在同一直线上,粒子做匀加(减)速直线运动.若
电场是非匀强电场,粒子做变加速运动.3.处理方法: 可以用动力学规律和动能定理两种方法进行分析.其比较如下: (1)动能定理:可以是匀强电场,也可以是非匀强电场;电
场力所做功 W =qU 与电场力是恒力还是变力无关.
(2)应用牛顿第二定律结合匀变速直线运动公式求解加速问题,电场必须是匀强电场,电场力必须是恒力. 【例 1】(双选)如图 1-6-4 所示,在 P 板附近有一电子由
静止开始向 Q 板运动,则关于电子在两板间的运动情况,下列叙述正确的是( ) 图 1-6-4
A.两板间距越大,加速的时间越长
B.两板间距离越小,电子到达 Q 板时的速度就越大
C.电子到达 Q 板时的速度与板间距离无关,仅与加速电
压有关
D.电子的加速度和到达 Q 板时的速度与板间距离无关答案:AC【触类旁通】
1.如图 1-6-5 是示波管中电子枪的原理示意图,示波管
内被抽成真空,A 为发射热电子的阴极,K 为接在高电势点的
加速阳极,A、K 间电压为 U.电子离开阴极时的速度可以忽略.
电子经加速后从 K 的小孔中射出的速度大小为 v.下面的说法中正确的是( )图 1-6-5 A.如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变,则电子离
开 K 时的速度变为 2v
B.如果 A、K 间距离减半而电压仍为 U 不变,则电子离开 K 时的速度变为v
2C.如果 A、K 间距离保持不变而电压减半,则电子离开 K时的速度变为v
2D.如果 A、K 间距离保持不变而电压减半,则电子离开 K时的速度变为
答案:D知识点 2 带电粒子的偏转1.带电粒子(不计重力)以速度 v0 垂直于电场线方向飞入两带电平行板产生的匀强电场时,受到恒定的电场力作用而做速
度 变 化 ________ 的 曲 线 运 动 ; 粒 子 沿 初 速 度 方 向 做
____________ 运 动 , 沿 电 场 方 向 做 初 速 度 为 ________ 的
______________运动. 2.设带电粒子的质量为 m.带电量为 q,板间距离为 d,电
压为 U,极板长度为 l,则粒子在电场中运动时的加速度 a=
________,电场中运动的时间 t=__________,离开电场的偏转
量 y=__________,偏转角 tan θ=__________.均匀 匀速直线 零 匀加速直线 (1)沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间:t= .,vy=at.1.模型特点(1)带电粒子初速度 v0 方向与电场线方向垂直.
(2)受到恒定的电场力作用(限于匀强电场).
2.相关规律分析lv0(2)沿电场强度方向做初速度为零的匀加速直线运动:qU
mda= 3.对粒子偏转角的讨论
如图 1-6-6 所示,设带电粒子质量为 m、带电荷量为 q,
以速度 v0 垂直于电场线射入匀强偏转电场,偏转电压为 U1.
图 1-6-6 【例 2】如图 1-6-7 所示,质量相同的两个带电粒子 P、
Q 以相同的速度沿垂直于电场方向射入两平行板间的匀强电场
中,P 从两极板正中央射入,Q 从下极板边缘处射入,它们最
后打在同一点(重力不计),则从开始射入到打到上板的过程中( )A.它们运动的时间 tQ>tPB.它们运动的加速度 aQ C.它们所带的电荷量之比 qP∶qQ=1∶2D.它们的动能增加量之比ΔEkP∶ΔEkQ=1∶2图 1-6-7答案:C【触类旁通】
2.(双选)三个α粒子在同一点沿同一方向同时垂直飞入偏
转电场,出现了如图 1-6-8 所示的运动轨迹,由此可判断( )A.在 b 飞离电场的同时,a 刚好打在负极板上
B.b 和 c 同时飞离电场
C.进入电场时,a、b 的速度一样大
D.动能的增加值 c 最小,a 和 b 一样大
图 1-6-8AD1.带电粒子先加速后偏转 (1)分析带电粒子在电场中的运动问题通常用力和运动的
关系或功能关系.选择解题的方法是优先从功能关系角度考虑,
应用功能关系列式简单、方便,不易出错. (2)带电粒子被加速,在匀强电场中做匀加速直线运动,在
非匀强电场中做变速运动,解决问题的方法是利用动能定理.
带电粒子在电场中的偏转问题也可以选择动能定理求解,但只
能求出速度的大小,不能求出速度的方向,涉及方向问题时,
必须采用运动分解的方法. (3)对带电粒子的偏转问题要特别注意分析粒子的重力是
否可以忽略,当重力不可以忽略且电场力的方向与重力方向在一条直线上时,a=|mg-qE|
m(电场力的方向与重力反向),或a =qE+mg
m(电场力的方向与重力同向),粒子的运动性质、求解问题的思路方法与不受重力时相同.
(4)处理问题时对带电粒子进行受力分析.运动特点分析,
同时对力做功情况分析是选择规律、正确解题的关键.【例 3】一束电子流在经 U=5 000 V 的加速电压加速后,在距两极板等距离处垂直进图 1-6-9 入平行板间的匀强电场,如图 1-6-9 所示.若两板间距
d=1.0 cm,板长 l=5.0 cm,那么要使电子能从平行板间飞出,
两个极板上最大能加多大电压?C.使 U2 变为原来的 倍D.使 U2 变为原来的 倍【触类旁通】
3.如图 1-6-10 所示,静止的电子在加速电压为 U1 的电
场的作用下从 O 经 P 板的小孔射出,又垂直进入平行金属板间
的电场,在偏转电压 U2 的作用下偏转一段距离.现使 U1 加倍,要想使电子的运动轨迹不发生变化,应该( )
A.使 U2 加倍
B.使 U2 变为原来的 4 倍
1
5
1
2图 1-6-10 解析:要使电子轨迹不变,则应使电子进入偏转电场后,
任一水平位移 x 所对应的偏转量 y 保持不变,则有答案:A2.带电体在电场中的运动(1) 带电体在电场中的运动问题,务必要考虑重力作用,同时要准确进行受力分析. (2)方法一:利用力和运动的关系,即牛顿运动定律和匀变
速直线运动规律的结合.但必须注意此方法只适应于合外力为
恒力的情形. (3)方法二:利用功能关系,即动能定理.此方法无论合外
力是恒力还是变力,运动轨迹是直线还是曲线,均可采用.必
须注意重力做功与电场力做功的特点.变为原来的 ,求此电场的场强大小和方向. 【例 4】如图 1-6-11 所示,在距地面一定高度的位置以
初速度 v0 向右水平抛出一个质量为 m、电荷量为 q 的带负电小
球,小球的落地点与抛出点之间有一段相应的水平距离(水平射
程).若在空间上加一竖直方向的匀强电场,使小球的水平射程1
2图 1-6-11【触类旁通】
4.(双选)如图 1-6-12 所示,有三个质量相等分别带正
电、负电和不带电的小球,从平行板电场中的 P 点以相同的水
平初速度垂直于 E 进入电场,它们分别落到 A、B、C 三点,则可判断( )图 1-6-12A.落到 A 点的小球带正电,落到 B 点的小球不带电
B.三小球在电场中运动时间相等C.三小球到达正极板时的动能关系是:EkA>EkB>EkC
D.三小球在电场中运动的加速度关系是:aC>aB>aA答案:AD课件29张PPT。第七节 了解电容器 1.电容器:任何两个____________而又____________的导
体,都可看成一个电容器,最简单的就是________电容器,电
容器可以容纳________.
2.电容
(1)定义:电容器所带电荷量 Q 与电容器的两极板间的电势
差 U 的__________叫电容器的电容.定义式为 C=__________.彼此绝缘 相互靠近 平行板 电荷 比值 (2)电容的物理意义:表征电容器容纳________本领的物理
量,在数值上等于使电容器两板间的电压为________时电容器
需要带的电荷量,与电容器是否带电________,与 Q、U______.
(3)电容的国际制单位是________,简称________,符号
________,此外还有微法、皮法,三者关系是 1 F=______μF
=______pF.
3.平行板电容器的电容
电容 C 与平行板间电介质的介电常数ε、正对面积 S 成________,与极板间距离成________,决定式 C= εS
4πkd.电荷 1 V 无关 无关 法拉 法 F 1061012正比 反比 4.下列关于电容器和电容的说法中,不正确的是( ) Q
A.根据 C= 可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,
U
跟两板间的电压成反比
B.对于确定的电容器,其所带的电荷量与两板间的电压(小
于击穿电压且不为零)成正比
C.无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),
它所带的电荷量与电压比值恒定不变
D.电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,其
大小与加在两板上的电压无关A知识点 1 电容器平行板电容器(1)基本结构:由两块彼此________、互相靠近的平行金属板组成.(2)带电特点:两板带_________电荷,分布在两板的内侧.
(3)板间电场:板间形成匀强电场,场强大小为__________,方向________板面.绝缘 等量异种垂直 对电容器和电容的两点理解(1)电容器是一个仪器,而电容是一个物理量,它表征了电容器容纳电荷的本领.(2)电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值.【例 1】下列关于电容器的叙述中错误的是( ) A.电容器是储存电荷和电能的容器,只有带电的电容器
才称为电容器
B.任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体,都能组成电
容器,而且跟这两个导体是否带电无关
C.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对
值
D.电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电
能并储存起来;电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为
其他形式的能 解析:并不是只有带电时的电容器才称为电容器,A 错,
B 对.每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量,
C 对.电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能,放电过
程中电能转化为其他形式的能,D 对.答案:A【触类旁通】
1.(双选)关于电容器及它的充放电,下列说法正确的是( ) A.电容器是一个阻值很大的电阻器
B.把电容器接在直流电路中可以导电
C.把电容器接在直流电路中是不导电的
D.把电容器接在电路中,两端有电压,电容器两极板就
带电 解析:由电容器的定义可知,电容器的两极板彼此绝缘,
在直流电路里是不导电的,与电阻器有本质的区别,故选项 A、
B 错误,选项 C 正确;当电容器接在电路中时,电容器的两端
就产生了电压,这样就会使电容器的两极板带电,故选项 D 正
确.答案:CD知识点 2 电容1.定义:电容器所带电荷量 Q 与它的两极板间的电势差 U的________,叫做这个电容器的电容.2.定义式:C=________. 3.单位:在国际单位制中,电容的单位是法拉,符号是
______.法拉这个单位太大,实际使用中常常采用较小的单位:
________ 和 ________ . 它 们 之 间 的 换 算 关 系 是
__________________________.4.物理意义:表征电容器________电荷本领的物理量.比值 F 微法 皮法 1 F=106 μF=1012 pF容纳电势φ,都是用比值法定义的.电容C= ,但不能说电容C与1.电容 C 是用比值定义法定义的,本章学过的电场强度 E、Q
UQ 成正比、与 U 成反比,电容 C 由电容器本身的性质决定,与
Q、U 的大小无关.2.电荷量 Q=CU,电荷量随电压的升高而增大,与电压成正比.【例 2】下列关于电容器的说法中,正确的是( ) A.电容越大的电容器,带电荷量也一定越多
B.电容器不带电时,其电容为零
D.电容器的电容跟它是否带电无关
解析:电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物
理量,这是比值法定义的物理量,C 与电容器所带电量 Q 和两
极板间电压无关,故 D 选项正确.
答案:D【触类旁通】C2.电容器的电容大小取决于( )
A.电容器的带电量
B.电容器两极板间的电势差
C.电容器本身的构造
D.构成电容器的金属材料的性质知识点 3 决定电容的因素1.影响平行板电容器电容的因素 (1)影响因素:平行板电容器的电容与_________成正比,与
介质的____________成正比,与______________反比.(2)决定式:C=________,k 为______________.
2.电容器的额定电压和击穿电压 (1)额定电压:电容器能够____________工作时的电压.
(2) 击穿电压:电介质被击穿时加在电容器两极板上的
________电压,若电压超过这一限度,则电容器就会被损坏.正对面积 介电常数 两板间的距离 静电力常量长期正常 最小 公式 C= εS
4πkd 是平行板电容器电容的决定式,公式反映出影响平行板电容器电容大小的因素,此式只对平行板电容器适
用.【例 3】一个平行板电容器,使它每板电荷量从 Q1=3×10-5 C增加到 Q2=3.6×10-5C 时,两板间的电势差从 U1=10 V增加 到U2=12 V,求这个电容器的电容多大?如要使两极板电势差
从U1=10 V 降到 U ′2=6 V,则每板需减少多少电荷量?
【触类旁通】
3.有一充电的平行板电容器,两板间的电压为 3 V,现设法使它的电荷量减少 3.0×10-4C,导致电容器两极板间的电压 1
3
板上的电荷量全部放掉,电容器的电容是______.降到原来的 ,电容器原来所带的电容是______μF.若电容器极 150150μF 平行板电容器的动态分析
1.电容器的充放电
(1)电容器充电过程的特点(如图 1-7-1 所示):
①充电电流:电流方向是从正极板流进,电流由大到小.
②电容器所带电荷量增加.
③电容器两极板间电压升高.
④电容器中电场强度增加.
注意:当电容器充电结束后,电容器所在电
路中无电流,电容器两极板间电压与充电电压相等.图 1-7-1 (2)电容器放电过程的特点(如图 1-7-2 所示):
①放电电流:电流方向从正极板流出,电流由大变小.
②电容器上所带电荷量减少.
③电容器两极板间电压降低.
④电容器中电场强度减弱.
⑤电容器的电场能转化成其他形式的能.
注意:放电的过程实际上就是电容器极板正、
负电荷中和的过程,当放电结束时,电路中无电流.图 1-7-2Q
U εS
.
4πkd(2)三个公式:①C= ;②U=Ed;③C=2.平行板电容器的动态分析的思路和方法
(1)两种情况:
①保持两极板与电源相连,则电容器两极板间电压不变.
②充电后断开电源,则电容器的电量不变.(3)方法:找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量的变化关系.如下表:注意:ε变化体现在电容器中间插介电物质,插金属板相当于 d 减小. 【例 4】如图 1-7-3 所示,一平行板电容器跟一电源相
接,当 S 闭合时,平行板电容器极板 A、B 间的一带电液滴恰
好静止.若将两板间距离增大为原来的两倍,那么液滴的运动
状态如何变化?若先将 S 断开,再将两板间距离增大为原来的
两倍,液滴的运动状态又将如何变化?图 1-7-3 思路点拨:带电液滴静止时,所受的静电力和重力平衡,
液滴带负电,由于液滴所受重力不变,液滴运动状态随静电力
的变化而变化,由于 F=qE,因此只要分析出场强 E 的变化情
况即可.思维总结:平行板电容器动态分析的基本思路: (1)在判断电容器相关物理量的变化时,首先要弄清哪些量
是不变的,然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变
化情况.(2)若电容器充电后与电源断开,则带电荷量 Q 不变;若电容器始终与电源相连,则电压 U 不变.时悬线偏离竖直方向的夹角为θ,如图 1-7-4 所示,则( )
图 1-7-4【触类旁通】
4.(双选)平行板电容器的两极板 A、B 接于电池两极,一
带正电小球悬挂在电容器内部.闭合开关 S,电容器充电,这 A.保持开关 S 闭合,带正电的 A 板向 B 板靠近,则θ增大
B.保持开关 S 闭合,带正电的 A 板向 B 板靠近,则θ不变
C.开关 S 断开,带正电的 A 板向 B 板靠近,则θ增大
D.开关 S 断开,带正电的 A 板向 B 板靠近,则θ不变
解析:悬线偏离竖直方向的夹角θ的大小由带电小球受的电
场力和重力两因素决定.因重力不变,故电场力增大时θ就增大.
保持开关 S 闭合,即保持电容器两极板间电压 U 不变.答案:AD课件17张PPT。第八节 静电与新技术 1.静电产生的原因:不同的物体在________或________
的过程中,电子由一个物体________到另一个物体,一个物体
失去一些电子而带________,电子转移到另一物体上使其带
________.若在物体分离的过程中电荷难以中和,积累在物体
上的电荷就形成了静电.使物体带电称为____________.常见
的起电方式有__________、____________和______________.接触 摩擦 转移 正电 负电 起电 接触起电 感应起电摩擦起电 2.生活中静电应用的实例:激光打印、喷墨打印、
______________、静电喷涂、静电植绒、静电复印等.
3.静电的危害:静电有时会给人带来不便和烦恼,降低生产的效率,导致________和________.4.防止静电危害的原则:_____________________________________________.防止静电危害的方法:________________________________.静电除尘 燃烧 爆炸 防止静电产生,及时引走静电避免静电的积累增加湿度、非导电材料的抗静电处理 知识点 1 静电的产生 据专业机构测算,翻阅塑料说明书大约产生 7 000 V 静电
干扰,在室内走动可能产生 6 000 V 电压,屁股在椅子上一蹭
会产生 1 800 V 以上的电压.而听到噼啪声时已有上万伏的电
压了.当你感觉电击时,你身上的静电电压已超过 2 000 V!当
你看到放电火花时你身上的静电已高达 5 000 V!当你听到放电
声音时,你身上的静电已高达 8 000 V!北方干燥地区的朋友对
此一定感受很深.静电的能量和破坏性是不能小看的.你知道
静电是怎样产生的吗? 静电的产生是由于不同的物体相互接触或摩擦时,一个物
体失去一些电子而带正电,电子转移到另一物体上使其带负电.
若在物体分离的过程中电荷难以中和,积累在物体上的电荷就
形成了静电.在静电产生的过程中,满足电荷守恒定律. 【例 1】如图 1-8-1 是夏天常见的情景:风雨交加,电
闪雷鸣,你知道闪电是怎么回事?为什么会打雷?云层为什么
会带电?避雷针的原理又是什么?图 1-8-1 答案:雷电产生的原因:主要是由于云层在运动的过程中
相互摩擦,导致了云层带异种电荷的大量积累.靠近地面的云
层中电荷的大量积聚,会使地面因静电感应而引起电荷的集聚.
云层之间、云层与地面之间形成几百万伏以上的电压.这个电
压足以击穿空气(使空气电离),产生几十万安培的瞬间电流.
电流使空气电离发光,产生了闪电;空气受热突然膨胀发出巨
响,产生了雷声. 避雷原理:避雷针是由一根一端尖细的金属杆通过导体与
一块埋在地下深处的金属板相连的装置.如果建筑物安装了避
雷针,在避雷针上产生的感应电荷就会通过针尖放出,逐渐中
和云中的电荷,保护建筑物,使其免遭雷击.【触类旁通】1.关于避雷针,以下说法正确的是 ( )A.避雷针避雷是中和云层的异种电荷
B.避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地
C.为了美观,通常把避雷针顶端设计成球形
D.避雷针安装在高大建筑物顶部,而不必接地A知识点 2 静电的应用 如图 1-8-2 所示的是浓烟滚滚、污染很严重的工厂,有
什么方法锁住黑烟呢?实际生活中,有很多除尘的办法,今天
我们介绍一种——静电除尘装置.静电除尘装置基本构造如图
1-8-3.图 1-8-2 图 1-8-3除尘原理: 高压电源的正极接到金属圆筒上,负极接到悬挂在管心的
金属线上,它们之间有很强的电场,而且距管心的金属线越近,
场强越大.因此,金属线附近的气体分子被强电场电离,成为
电子和正离子.在电场力的作用下,正离子被吸引到金属线上,
得到电子而成为分子;电子向着金属圆筒正极运动的过程中,
附在空气中的尘埃上,使尘埃带上________电,并被吸附到金
属圆筒上.尘埃积累到一定程度,在________作用下落入下面
的漏斗中.此装置既可以清洁环境又可回收尘埃中的有用物质.负 重力 静电在生活中有很多的应用,比如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷涂、静电植绒等.【例 2】查资料解释静电喷洒农药. 答案:喷洒农药的飞机上安装有静电喷嘴.静电喷嘴内装
有一根带正电的针,喷洒过程中农药水珠离开喷嘴时会带有大
量正电荷.由于与大地相连的农作物的叶子一般都带负电,带
正电的农药水珠喷洒到农作物上时,就被吸附在叶子上,不会
被风吹走.图 1-8-4知识点 3 静电危害及控制静电的危害防止静电危害的基本方法 静电的产生并不可怕,可怕的是静电的积累.随时产生的
微小能量在持续累积后,就可能具备可怕的破坏性.在干燥地
区和干燥季节,电荷的释放相对困难,所以静电的积累及由其
产生的后果会非常明显.避免静电积累的常用方法有静电接地、
增加空气湿度、非导电材料的抗静电处理等.【例 3】试解释油罐车为什么拖一根长铁链?图 1-8-5 答案:油罐车在开动时,里面的汽油由于车身晃动和罐内
壁冲撞摩擦,使油罐带电,油罐车的轮胎是橡胶绝缘体,油罐
中的电荷不能及时传走,只能越聚越多,到一定数量,就会产
生放电火花,有可能把汽油点燃引起爆炸.车后拖到地上的铁
链能及时把油罐里产生的电荷传到地下,不会产生电火花,保
证油罐车的安全.1.对于体内积存静电较多的人,可以通过“输出”的方式将其消耗掉. 在家里洒些水,不便弄湿地板的地方,放置一两盆清水,
同样可以达到增加室内空气湿度的目的.室内可用加湿器,摆
放花草或在室内饲养观赏鱼. 2.为避免静电击打,可用小金属器件(如钥匙)、棉抹布等
先碰触大门、门把、水龙头、椅背、床栏等消除静电,再用手
触及.3.电视机不能摆放在卧室.人们看电视时要打开窗户,同电视机保持 2~3 m 距离,看完之后要洗脸、洗手. 4.雷暴来临时留在室内比处于室外安全;留在有防雷设施
的室内比无防雷设施的室内安全;站立于屋顶最不安全.雷暴
来临时当处于空旷的田野或开阔地带时,应尽快找有防雷设施
的地方躲避;如果当时找不到躲避的地方,切记:处于低矮的
地方比突出的高地更安全.不能在山顶、山脊、田埂、土堆上
行走或肩扛长形工具和物件,不能靠近孤立的高大树木和烟囱
类建筑物.【触类旁通】
2.物体中的电子因受原子核的束缚较弱,跑到另一个物体
上去,使得到电子的物体由于其中的负电荷多于正电荷,因而
显出带负电;失去电子的物体由于其中的正电荷多于负电荷,
因而显出带正电.由此物体所带的电称为“静电”,当其积聚
到一定程度时就会发生火花放电现象,静电往往会带来一些不便或危害.下列做法不利于消除静电的是( )CA.在机器设备上增加接地线
B.在地毯中夹杂 0.05~0.07 mm 的不锈钢导电纤维
C.使用空气干燥机降低空气湿度
D.在干燥的季节尽量穿纯棉衣服课件45张PPT。特别策划(一) 实验:描绘小电珠的伏安特性曲线 1.描绘小电珠的伏安特性曲线时,用____________测出流
过小灯泡的电流,用____________测出小灯泡两端的电压,测
出多组(I,U)值,在 I-U 坐标系中描出各对应点,用一条平滑
曲线将这些点连接起来,就可以得到小灯泡的伏安特性曲线.
2.小灯泡“3.8 V 0.3 A”的电阻很小,当它与电流表(量
程为 0.6 A)________时,电流表的分压影响很大,故为了准确
地描绘出小灯泡的伏安特性曲线,电流表应采用______接法;
为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化,滑动变阻器应采用
________接法.电压表串联 电流表 外分压式 3 .如图 T1 -1 所示:当电流表接 3 A 量程时,读数是________,电压表接 15 V 量程时读数是________.图 T1-1 解析:0~3 A 挡电流表的最小刻度值为0.1 A,估读到0.1A,
故图中读数为1.72 A;0~15 V 电压表的最小刻度值为 0.5 V,
图中读数为10.8 V.1.72 A 10.8 V 4.选项所列的四个图象中,能正确地表示小电珠 U、I 之间的函数关系的是( )C 解析:此图象描述 I 随 U 变化的规律,由于金属导体的电
阻率随温度的升高而增大,从而使小电珠灯丝的电阻随温度的
升高而增大,因而它的伏安特性线是曲线,由欧姆定律知 U 越
大,I 越大,温度越高,对应的电阻越大,选 C.描绘小电珠的伏安特性曲线【实验目的】(1)练习电压表、电流表、滑动变阻器的使用.
(2)描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律.
(3)学会利用图象处理实验数据.【实验原理】(1)原理图:如图 T1-2 所示. (2)原理:用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出
小灯泡两端的电压,测出多组(I,U)值,在 I-U 坐标系中描出
各对应点,用一条平滑曲线将这些点连接起来,就可以得到小
灯泡的伏安特性曲线.图 T1-2【实验器材】小灯泡、4~6 V 学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、导线若干、开关.
【实验步骤】(1)连接电路:将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图 T1-2 所示电路.(2)测出小电珠在不同电压下的电流.①闭合开关 S 前,滑动变阻器触头应移到最左端.②移动滑动变阻器触头的位置,测出多组不同的电压值 U和电流值 I,并将测量数据填入表格. 特别提醒:I-U 图线在 U0=1.0 V 左右将发生明显弯曲,
故在 U=1.0 V 左右测绘点要密,否则将出现很大误差.(3)拆除电路,整理仪器.【数据处理】 (1)在坐标纸上以 U 为横轴、以 I 为纵轴,建立坐标系.
(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横
轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜).
(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到了小电珠的伏安特性曲线.【注意事项】(1)电路的连接方式.①电流表应采用外接法:因为小电珠的电阻较小,与电流表串联时,电流表的分压影响不能忽略.②滑动变阻器应采用分压式连接:目的是为了使小电珠两端的电压能从零开始连续变化. (2)滑片位置:闭合开关 S 前,滑动变阻器触头应移到小电
珠分得电压为零的位置,使开关闭合时小电珠电压能从零开始
变化,同时也可防止开关刚闭合时小电珠两端电压过大而烧坏
灯丝.(3)电流表选择 0.6 A 量程.“3.8 V0.3 A”的小电珠,选用电压表的 15 V 量程;“2.5 V0.6 A”的小电珠,则选用电压表的 3 V 量程.
(4)保持小电珠电压接近额定值时要缓慢增加,到额定值,
读出 I 后立即断开开关.
(5)误差较大的点要舍去,I-U 图线应是平滑曲线而非折
线.要点 1 实验器材的选取及电路的选择 仪器选择的一般顺序是先易后难.首先确定出必须使用而
又不必选择的仪器,然后以其为突破口,根据电路要求和电路
计算,选择出电源、滑动变阻器、电流表、电压表以及合理的
量程.待测电阻的额定电流、额定电压(估算值)是选择合适量
程的电流表和电压表的重要依据.【例 1】在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中,使用的小电珠为“6 V3 W”,其他可供选择的器材有:电压表 V1(量程 6 V,内阻 20 kΩ)
电压表 V2(量程 20 V,内阻 60 kΩ)
电流表 A1(量程 3 A,内阻 0.2 Ω)
电流表 A2(量程 0.6 A,内阻 1 Ω)
变阻器 R1(0~1 000 Ω,0.5 A)
变阻器 R2(0~20 Ω,2 A)
学生电源 E(6~8 V)
开关 S 及导线若干 实验中要求电压表在 0~6 V 范围内读取并记录下 12 组左
右不同的电压值 U 和对应的电流值 I,以便作出伏安特性曲线,
在上述器材中 , 电流表应选用 ________ , 变阻器应选用
________.在下面的方框中画出实验的原理图. 解析:小灯泡额定电压为 6 V,额定电流为 0.5 A,即允许
通过小灯泡的电流最大不超过 0.5 A,最大电压不超过 6 V.在
选择电压表和电流表时,本着安全、精确的原则,安全原则是
量程要大于所测电流或电压值,精确原则是量程要尽量小,量U2 62程越小测量越精确,故电流表应选 A2,电压表应选 V1;滑动变
阻器选取时要本着安全、够用、调节方便的原则.“安全”即
流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流.“方便”
即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻,本
实验中的小灯泡在正常工作时电阻为 R 灯==P 3Ω=12 Ω,故应选用 R2.连接电路时,变阻器采取分压式,电流表外接,原理如图T1-3 所示.图 T1-3答案:A2 R2 如图 T1-3 所示.【触类旁通】1.一只小灯泡,标有“3 V 1.5 W”字样.现要描绘小灯泡 0~3 V 的伏安特性曲线.实验器材有:A.最大阻值为 10 Ω的滑动变阻器B.电动势为 6 V、内阻约为 1.0 Ω的电源C.量程为 0.6 A、内阻约为 1.0 Ω的电流表 A1
D.量程为 3 A、内阻约为 0.1 Ω的电流表 A2
E.量程为 3 V、内阻约为 6 kΩ的电压表 V1
F.量程为 15 V、内阻约为 10 kΩ的电压表 V2
G.开关、导线若干 (1)电压表应选用________;电流表应选用________.
(2)在该实验中,设计了如下图所示的四个电路.为了减小
误差,应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线
上).E C C 要点 2 实物图连线 分压电路的实物连接是学习的难点,连线时可先连电源→
开关→滑动变阻器两端(阻值最大),再连接待测电阻支路,最
后将伏特表并联到 Rx 两端.连图时要尽量按照电流的流向,先
“串”后“并”,先“干路”后“支路”,同时也要注意电压表和电流表
接线柱的“+”、“-”.必须注意以下两点:连线不能交叉;必须
把线接在接线柱上.【例 2】现在要测量一只额定电压为 U=3 V 的小电珠 L 的额定功率 P(约为 0.3 W).实验室备有如下器材:电流表 A1(量程 200 mA,内阻 r1=10 Ω)
电流表 A2(量程 300 mA,内阻约为几欧姆)
定值电阻 R(10 Ω)滑动变阻器 R1(0~100 Ω,0.5 A)
电源 E(E=5 V,内阻 r≈1 Ω)
单刀开关一个、导线若干(1)设计出实验电路(画在下面的方框中).图 T1-4(2)按(1)中设计的电路图把图 T1-4 中仪器连接起来.
(3)写出主要的操作步骤:=150 mA,故用 A1 和 R 解析:本实验中要测灯泡电压,但没有电压表,要用电流
表和定值电阻来代替,灯泡的额定电压为 3 V,则流过电流表和定值电阻的电流最大值为 Im= U
R+r1答案:(1)如图 T1-5 所示. (2)如图 T1-6 所示.图 T1-5图 T1-6代替电压表. (3)①按设计好的电路图连接好电路,开关 S 闭合前,滑动
变阻器的滑片 P 移至阻值最大的位置.②闭合开关 S,移动滑片 P,使电流表 A1 的示数 I1= U
R+r1= 3
10+10A=150 mA,使小电珠正常发光,同时记下此时电流
点评:电流表和定值电阻(电阻箱)串联可代替电压表,电
压表和定值电阻(电阻箱)并联可代替电流表.表 A2 的示数 I2.
③断开开关 S,拆除电路,整理仪器.【触类旁通】2.如图 T1-7 所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:图 T1-7A.待测电阻 Rx(约 100 Ω)B.直流毫安表(量程 0~10 mA,内阻 50 Ω)
C.直流电压表(量程 0~3 V,内阻 5 kΩ)
D.直流电源(输出电压 4 V,内阻不计)E.滑动变阻器(阻值范围 0~15 Ω,允许最大电流 1 A)
F.开关 1 个,导线若干条根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线.图 4要点 3 数据处理,画伏安特性曲线【例 3】某同学在测绘额定电压为 2.5 V 的小灯泡的 I-U特性曲线的实验中测得有关数据如下表:根据表中的实验数据,在图 T1-8 中画出小灯泡的 I-U特性曲线.图 T1-8解析:适当建立标度,描点如图 T1-9 所示.图 T1-9答案:如图 T1-9 所示.【触类旁通】3.一个小灯泡的额定电压为 2.0 V,额定电流约为 0.5 A,选用下列实验器材描绘小灯泡的伏安特性曲线.电源 E1:电动势为 3.0 V,内阻不计
电源 E2:电动势为 12.0 V,内阻不计电压表 V:量程为 0~3 V,内阻约为 10 kΩ
电流表 A1:量程为 0~3 A,内阻约为 0.1 Ω
电流表 A2:量程为 0~0.6 A,内阻约为 0.6 Ω滑动变阻器 R:最大阻值为 10 Ω,额定电流为 1.0 A
开关 S,导线若干用实验得到如下数据(I 和 U 分别表示小灯泡的电流和电压):(1)实验中电源应选用________;电流表应选用________.
(2)在下面虚线框中画出实验电路图.(3)在下面坐标系中画出小灯泡的 U-I 曲线.图 T1-10分压接法;R灯= =4Ω,电流表要外接,测量电路如图5所示. (4)若将本题中的小灯泡接在电动势是 1.5 V、内阻是 1.0 Ω
的电池两端,则小灯泡的实际功率是________(若需作图,可直
接画在坐标系中).解析:(1)因小灯泡的额定电压为 2.0 V,所以电源选 E1,又因小灯泡的额定电流约为 0.5 A,故电流表选 A2.(2)因为小灯泡的电压从 0.2 V 开始,所以滑动变阻器要用UI (4)设小灯泡的电压为 U,电流为 I,由闭合电路欧姆定律
得:U=1.5-I,作出电源 U-I 图象与小灯泡的 U-I 曲线,交
点坐标为小灯泡工作时的电压和电流,两者之积为小灯泡的实
际功率. (2)如图 5 所示.
(4)0.44 W答案:(1)E1 A2
(3)如图 6 所示.
图 5图 61.电流表内、外接的判断 (3)试探法:按图 T1-11 所示接好电路,让电压表的一接
线柱按电路连接好,另一接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下,如
果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则
可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电
压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法.图 T1-112.滑动变阻器的分压、限流式接法3.误差的分析及注意事项(1)本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小,因此测量电路必须采用电流表外接法.(2)本实验要作出 I-U 图线,要求测出一组包括零在内的电流、电压值,故控制电路必须采用分压接法.(3)为保护元件不被烧毁,开关闭合前变阻器滑片应位于使加在待测电路电压最小端.(4)加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压. 记忆口诀:电路连接是关键,先串后并把线连,滑动变阻
要分压,电流表外接减误差,电压从零开始变,I-U 坐标连曲
线,要对图线细研究,得出规律记心间.【例 4】表格中所列数据是测量小灯泡 U-I 关系的实验数据:图 T1-12(1)分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是图______(填“甲”或“乙”). (2)在方格纸内画出小灯泡的 U-I 曲线.分析曲线可知小
灯泡的电阻随 I 变大而________(填“变大”、“变小”或“不
变”). (3)如图丙所示,用一个定值电阻 R 和两个
上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不
计、电动势为 3 V 的电源上.已知流过电阻 R
的电流是流过灯泡 b 电流的两倍,则流过灯泡
b 的电流约为__________A.图 T1-13 解析:(1)由小灯泡 U-I 关系的实验数据可得,电路中灯
泡两端的电压可调为 0,只有甲电路具有此功能,而乙图的电
路不具此功能. (2)U-I 曲线如图 T1-14 所示,由所做出的 U-I 曲线知,
曲线上各点与原点连线的斜率越来越大,说明灯泡的电阻越来
越大.图 T1-14答案:(1)甲 (2)如图 T1-14 所示. 变大 (3)0.07【触类旁通】 4.(2012 年茂名一模)小明同学用下列器材描绘额定电压为
3.0 V 的小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始),并研
究小灯泡实际功率及灯丝温度等问题.A.电流表(0.6 A,1 Ω)
B.电压表(3 V,1 kΩ)C.滑动变阻器(10 Ω,1 A)
D.电源(4 V,内阻不计)(1)用笔画线代替导线,将图 T1-15 中的实验仪器连成完整的实验电路.图 T1-15(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于________端(填“a”或“b”). (3)闭合开关,变阻器的滑片向 b 端移动,电压表的示数逐
渐增大,电流表指针却几乎不动,则电路的故障为__________. (4)排除故障后,小明完成了实验,并由实验数据画出小灯
泡 I-U 图象如图 T1-16 中实线所示.由图可确定小灯泡在电
压为 2.0 V 时实际功率为________(保留两位有效数字).图 T1-16 (5)图 T1-16 是用多用电表欧姆挡“×1”挡直接测量小灯
泡灯丝在 27 ℃时电阻值,则阻值为________Ω,若小灯泡灯丝
电阻值与灯丝温度的关系为 R=k(203+t),k 为比例常数.根据
I -U 图中的实线,估算该灯泡正常工作时灯丝的温度约为
______________℃. (6)若 I-U 图中的虚线Ⅰ或Ⅱ表示小灯泡真实的伏安特性
曲线,与实线相比,虚线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)才是其
真实的伏安特性曲线.图 T1-17答案:(1)如图 7 所示.
(3)小灯泡断路(2)a
(4)0.38(5)1.5 1 797 (6)Ⅱ
图 7课件34张PPT。特别策划(二) 实验:测量电源的电动势和内阻 1.利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公
式是____________,需要测量的物理量有________.E=U+IrU、I 2.用作图法求电池的电动势和内阻,作 U-I 图象时,在
坐标图上以________为横坐标,以________为纵坐标,作出图
象后,把这条直线用虚线延长,这条直线与纵轴交点的物理意
义是________________,与横轴交点的物理意义是__________,
直线的斜率的物理意义是_______________________.由此可以
看出,用图象法处理实验数据的优点是_____________________,
但要求在测量数据准确的基础上,作图象时必须严格认真,且
使大多数的点在这一直线上,不在这一直线上的点大致均匀地分
布在直线的两侧,才能从图象中找出正确的结论和准确的答案.I U电源电动势E 短路电流I斜率的大小等于电源内阻 减小实验中的偶然误差 3.下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路
图,由于一般电池的内阻较小(比电压表的内阻小得多,与电流
表的内阻相差不多),所以为使测量结果比较准确,应选用下列哪种电路( ) 解析:图 A 的测量结果里,内阻包含电流表的内阻,误差
太大,不合适;图 C 是伏安法测电阻 Rx,图 D 是测量小灯泡
的电阻的,故只有 B 合适.答案:B测量电源的电动势和内阻【实验目的】(1)进一步熟练电压表、电流表、滑动变阻器的使用.
(2)学会用伏安法测电池的电动势和内阻.
(3)学会利用图象处理实验数据.【实验器材】待测电池、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、滑动变阻器、开关、导线若干.
【实验步骤】(1)确定电流表、电压表的量程,按电路图把器材连接好.
(2)将滑动变阻器的滑片移到一端,使接入电路部分的电阻值最大.(3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显读数,记录一组电流表和电压表的读数. (4)用同样方法,再次测量并记录几组 U、I 值.
(5)断开开关,整理好器材.
(6)根据测量的数据描绘 U-I 图线,所得图
线的延长线与 U 轴交点即为电源的电动势 E,图线斜率的绝对值即为电池的内阻 r.
图 T2-2E=U1+I1r
E=U2+I2r 【误差分析】
造成误差的主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得电
流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一
些,U 越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大;作图不准
确也会造成偶然误差.采用图 T2-4 电路时有 E 测显下降,内阻 r 会明显增大,故实验中不能将电流调得过大(长
时间放电不宜超过 0.3 A,短时间放电不宜超过 0.5 A),且读数
要快,读完后立即切断电源;水果电池的内阻变化也比较明显,
测量前应做好充分准备,测量尽量迅速,在内阻发生较大变化
之前结束测量.ΔU
Δ I 求出(横坐标必须从零开始). (3)实验中 U 取值不能太小,一般不得小于 1 V,测得的 U、
I 值不少于 5 组,且变化范围要大一些,解方程组求解 E、r 值
时,取 1、4 组,2、5 组,3、6 组求解后,求平均值.
(4)纵坐标可不从零开始,如图 T2-6 所示,计算内阻时,要在直线上取两较远点,用 r=图 T2-6要点 1 实验器材选取和电路设计【例 1】测量电源的电动势 E 及内阻 r(E 约为 4.5 V,r 约为 1.5 Ω). 器材:量程 3 V 的理想电压表 V,量程 0.5 A 的电流表 A(有
一定的内阻),固定电阻 R=4 Ω,滑动变阻器 R′,开关 S,导
线若干.请画出实验电路原理图.图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出. 解析:实验中,由于电流表具有一定的未知阻值的电阻,
所以应将电流表内接.电路中最大电流即电流表 A 的量程为
0.5 A,电源内电压最大值约为 0.5×1.5 V=0.75 V,路端电压最
小值为(4.5 V-0.75 V)=3.75 V,而电压表量程为 3 V,因此需将
电阻 R 置于测量电路外,这样并联电路
的最小电压 U =4.5 V -0.5×(1.5+4)V
=1.75 V,小于电压表的量程.所以实
验原理如图 T2-7 所示.答案:如图 T2-7 所示.图 T2-7 总结:本题中测电源的电动势和内阻时,电压表、电流表
各有一个,且量程固定,但电压表量程较小,不可直接连在电
源两端,此时可利用固定电阻与电源串联,固定电阻起到一定
的分压作用.【触类旁通】 1.用图 T2-8 的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻.因
蓄电池内阻非常小,为防止调节滑动变阻器时造成短路,电路
中用了一个保护电阻 R0.除蓄电池、开关、导线外,可供使用的
实验器材还有:图 T2-8A.电流表(量程 0.6 A、3 A)
B.电压表(量程 3 V、15 V)C.定值电阻(阻值 1 Ω,额定功率 5 W)
D.定值电阻(阻值 10 Ω,额定功率 10 W)E.滑动变阻器(阻值范围 0~10 Ω,额定电流 2 A)
F.滑动变阻器(阻值范围 0~200 Ω,额定电流 1 A)
(1)电流表选________挡,电压表选________挡.
(2)定值电阻选________,滑动变阻器选________. 解析:先由电源的电动势 E=2.0 V(一节蓄电池的电动势)
分析,电压表的量程应选 3 V 挡,若选 15 V 挡则不便读数.
定值电阻只有两个,若选用 R0=10 Ω的电阻,则线路上的
电流最大为 0.2 A,但电流表的最小量程为 0.6 A,读数也不准
确,故应选 R0=1 Ω的定值电阻.
滑动变阻器接入电路后,改变其阻值时,应使线路中电流
有明显的改变,若阻值过大,反而不利于调节,故选用最大阻
值 R=10 Ω的变阻器.
由于定值电阻 R0 与滑动变阻器 R 已选,则可知电流表选量
程为 0.6 A 挡.答案:(1)0~0.6 A0~3 V (2)C EΔU
Δ I流,内阻 r=.当然,电源内阻也可以用 r=要点 2 实验原理及数据处理
1.作图时,应使尽量多的点分布在直线上,不在直线上的
点均匀分布在直线两侧,个别离直线较远的点可忽略.
2.如果 U-I 图象坐标原点是 U 轴、I 轴的零点,那么图
线与 U 轴交点表示电动势 E,与 I 轴交点坐标表示电源短路电 E
I短求. 【例 2】用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻 r,
所用的电路如图 T2-9 所示,一位同学测得的 6 组数据如下表
所示.图 T2-9(1)试根据这些数据在图 T2-10 中作出 U-I 图线.图 T2-10(2)根据图线得出电池的电动势 E=________V,电池的内阻 r=________Ω. (3)若不作出图线,只选用其中两组 U 和 I 的数据,可利用
公式 E=U1+I1r 和 E=U2+I2r 算出 E 和 r,这样做可能得出误
差很大的结果,选用第________组和第________组的数据,求
得 E 和 r 误差最大.
的坐标(0.65,1.0),连同得出的E 值代入E=U+Ir 中,得r=E-U
I=0.71 Ω. 解析:(2)作图线时应把个别不合理的数据排除,由直线与
纵轴的交点可读出电动势 E=1.46 V,再读出直线与横轴的交点 (3)选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大.选用
这两组数据求 E 和 r,相当于过图中 3 和 4 两点作一直线,利
用此直线求出 E 和 r,而此直线与所画的直线偏离最大,实际
上,第 4 组数据不合理,已经排除.答案:(1)如图 T2-11 所示.(2)1.46 0.71 (3)3 4图 T2-11【触类旁通】 2.某同学采用如图 T2-12 所示的电路测定电源的电动势
和内电阻.已知干电池的电动势约为 1.5 V,内阻约为 1 Ω;电
压表(量程 0~3 V,内阻 3 kΩ),电流表(量程 0~0.6 A,内阻
1.0 Ω),滑动变阻器有 R1(最大阻值 10 Ω,额定电流 2 A)和
R2(最大阻值 100 Ω,额定电流 0.1 A)各一只.图 T2-12 (1)实验中滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”).
(2)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图 T2-13 所
示的电压与电流关系图线,根据图线求出的电源电动势 E =
__________V,内阻 r=________Ω.图 T2-13 解析:(1)选择阻值小的,方便调节,故选R1;(2)图线的截距就是电动势,斜率就是内阻.注意纵轴U的变化是从0.8开始的.
答案:(1)R1 (2)1.46 0.92要点 3 实物图连线 实物图连接是一类考查学生实验技能和操作能力较为有效
的题型,连线前一定要画出实验电路图,然后按图连线,且必
须注意以下几点:
(1)连线不能交叉;(2)必须把线接在接线柱上;(3)电流应从电表正接线柱流入,从负接线柱流出;
(4)变阻器应处在有效控制状态. 在实际操作中,画电路图时,各元件的相对位置应尽量与
实物图相吻合;连实物图时,应先串后并,先连控制电路后连
测量电路.要特别注意变阻器的分压连接,把变阻器的全电阻、
开关、电源连成干路,让变阻器的部分电阻与测量电路并联即
可. 【例 3】测量电池的电动势 E 及内阻 r (E 约为 6 V,r 约为
1.5 Ω).器材:量程 3 V 的理想电压表 V,量程 0.6 A 的电流表
A(具有一定内阻),固定电阻 R=8.5 Ω,滑动变阻器
R′(0~10 Ω),开关 S,导线若干.
(1)在下面的虚框中画出实验电路
原理图.图中各元件需用题目中所给
出的符号或字母标出.
(2) 用笔画线代替导线在图 T2 -14中完成实物连线.图 T2-14解析:本题考查实验原理和实验图的连接,及处理实验数据的能力.答案:(1)、(2)如图 T2-15 甲、乙所示.图 T2-15【触类旁通】 3.测一待测电源的电动势及内阻.所给的实验器材有:待
测电源 E,定值电阻 R1(阻值未知),电压表 V(量程为 3.0 V,内
阻很大),电阻箱 R(0~99.99 Ω),单刀单掷开关 S1,单刀双掷
开关 S2,导线若干.(1)某同学连接了一个如图 T2-16 所示的电路,她接下来的操作是:图 T2-16 ①将 S2 接到 a,闭合 S1,拨动电阻箱旋钮,使各旋钮盘的
刻度处于如图 T2-17 甲所示的位置,记录下对应的电压表示数
为 2.20 V,然后断开 S1;②保持电阻箱示数不变,将 S2 切换到 b,闭合 S1,此时电压表的读数如图乙所示,然后断开 S1.请你解答下列问题:图 T2-17 1 1
U R图丙所示的 - 图线. 图甲所示电阻箱的读数为________Ω,图乙所示的电压表
读 数 为 ________V . 由 此 可 算 出 定 值 电 阻 R1 的 阻 值 为
________Ω(计算结果保留三位有效数字).
(2)在完成上述操作后,她继续以下的操作: 将 S2 切换到 a,多次调节电阻箱,闭合 S1,读出多组电阻
箱的示数 R 和对应的电压表示数 U,由测得的数据,绘出了如由此 可求 得电 源电 动势 E = ________V ,电 源内 阻 r =________Ω.
答案:(1)20.00 2.80 5.45 (2)2.9 0.26课件36张PPT。正比 反比 ρ 增大 电能 正电荷正 伏 V 正比 反比 中间部分 增大 欧姆调零 黑表笔 红表笔 总结:电动机是非纯电阻元件,解答时要注意从能量的转化与守恒的角度理解电动机所消耗的功率、线圈内阻消耗的热功率和电动机的输出功率之间的关系. 1.如图 2-1 所示为电动机提升重物的装置,电动机线圈
的电阻为 r=1 Ω,电动机两端电压为 5 V,电路中的电流为 1 A.
则:(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是多少?图 2-12.方法二:结论法.(1)串反:某电阻增大(减小),与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).(2)并同:某电阻增大(减小),与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小).注意:串反并同的结论对电源内阻不为零的电路才成立. 【例 2】(双选)如图 2-2 所示的电路,A、B、C 为三个相
同的灯泡,其电阻大于电源内阻,当变阻器的滑动触头 P 向上移动时( ) 图 2-2
A.A 灯变亮,B 灯和 C 灯都变暗
B.A 灯变亮,B 灯变暗,C 灯变亮
C.电源的总电功率增大,电源的供电效率升高
D.电源输出的电功率增大,电源的供电效率降低答案:BD【针对训练】
2.(双选,2012 年佛山一中高三期中)如图 2-3 所示电路,
电源内阻不可忽略.开关 S 闭合后,在变阻器 R0 的滑片向下滑动的过程中( )A.电压表示数减小
B.电压表示数增大
C.电流表示数减小D.电流表示数增大图 2-3 解析:变阻器 R0 的滑片向下滑动的过程中,R0 减小,总电
阻减小,总电流增大,路端电压减小,A 对 B 错;R1 电压增大,
R2 电压减小,故电流表示数减小,C 对 D 错.答案:AC 1.测定金属的电阻率
【例 3】(2012 年深圳一模)在测定一根粗细均匀合金丝 Rx
的电阻率的实验中:
(1)利用螺旋测微器测定合金丝的直径,示数如图 2-4 所
示,则可读得合金丝的直径为________mm.
图 2-4专题三实验专题(2)待测合金丝 Rx 的电阻约为 5 Ω.提供的仪器有:
A.电压表 V(内阻约为 10 kΩ,量程为 3 V)
B.电流表 A1(内阻约为 3 Ω,量程为 0.6 A)
C.电流表 A2(内阻约为 0.1 Ω,量程为 3 A)D.滑动变阻器 R(阻值为 0~5 Ω,额定电流为 2 A)
E.电源 E(电动势为 5 V,内电阻为 1 Ω)
F.一个开关、若干导线①要求较准确地测出其阻值,电流表应选________.(填序号) ②某同学根据以上仪器,按图 2-5 连接实验电路,在实验
中发现电流表示数变化范围较窄,现请你用笔在图中画一条线
对电路进行修改,使电流表示数的变化范围变宽.③修改后的电路其测量结果比真实值偏______(填“大”或“小”).图 2-5答案:(1)0.609 (2)①B②如图 2-6 所示. ③小图 2-62.描绘小电珠的伏安特性曲线 【例 4】一个小灯泡的额定电压为 2.0 V,额定电流约为
0.5 A,选用下列实验器材进行实验,并利用实验数据描绘和研
究小灯泡的伏安特性曲线.A.电源 E:电动势为 3.0 V,内阻不计B.电压表 V1:量程为 0~3 V,内阻约为 1 kΩ
C.电压表 V2:量程为 0~15 V,内阻约为 4 Ω
D.电流表 A1:量程为 0~3 A,内阻约为 0.1 Ω
E.电流表 A2:量程为 0~0.6 A,内阻约为 0.6 ΩF.滑动变阻器 R1:最大阻值为 10 Ω,额定电流为 0.6 A
G.滑动变阻器 R2:最大阻值为 15 Ω,额定电流为 1.0 A
H.滑动变阻器 R3:最大阻值为 150 Ω,额定电流为 1.0 A
I.开关 S,导线若干实验得到如下数据(I 和 U 分别表示通过小灯泡的电流和加在小灯泡两端的电压):(1)实验中电压表应选用______;电流表应选用______;滑动变阻器应选用______(请填写选项前对应的字母). (2)请不要改动已连接的导线,在下面的实物连接图 2-7
中把还需要连接的导线补上.闭合开关前,应使变阻器滑片放
在最________(填“左”或“右”)端.图 2-7图 2-8(3)在图 2-8 所示的坐标中画出小灯泡的 U-I 曲线. 解析:(1)电源电压为 3 V,所以电压表选取量程为 0~3 V
的电压表 V1,即选 B;小灯泡的额定电流约为 0.5 A,所以电流
表应选取量程为 0~0.6 A 的电流表 A2,即选 E;由于使灯泡两
端电压由 0 到 2.0 V 连续变化,所以滑动变阻器采用分压电路,
其阻值不宜太大,应选择 G. (2)滑动变阻器采用分压接法,即将下面两个接线柱接入电
源正负极.小灯泡灯丝的电阻值较小,所以电流表采取外接法,
完整的实物连接图如图 2-9 甲或乙所示.因为闭合开关后,灯
泡两端的电压要从 0 调起,所以在闭合开关前,若是电路甲,
应使变阻器滑片放在最左端; 若是电路乙,应使变阻器滑片放
在最右端.图 2-9(3)图线如图 2-10 所示.图 2-10答案:见解析3.测量电源的电动势和内阻 【例 5】(2012 年汕头一模)用伏安法测一节干电池的电动
势 E 和内电阻 r,器材有:电压表 V:0~3~15 V;电流表 A:
0~0.6~3 A;变阻器 R1(总电阻 20 Ω);以及开关 S 和导线若干.
(1)根据现有器材设计实验电路并连接电路实物图 2-11,
要求滑动变阻器的滑动头在右端时,其使用的电阻值最大.图 2-11(2)由实验测得的 7 组数据已在图 2-12 的 U-I 图上标出,请你完成图线,并由图线求出 E=________V.图 2-12 (3)下表为另一组同学测得的数据,分析可以发现电压表测
得的数据__________________,将影响实验图象的准确性,原
因是:________________________________.解析:(1)电流表用内接法,如图 2-13.图 2-13 (2)图线如图 2-14 所示,作出的图线要使尽可能多的点落
在直线上,个别偏离的点应该舍弃.由图线与纵轴的交点可得
E=1.50 V.
答案:见解析图 2-14(3)电压数据变化很小,原因是电池的内阻太小.
4.练习使用多用表 【例 6】(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的
电阻 Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中 S 为选择开关,
P 为欧姆挡调零旋钮.把你认为正确的步骤前的字母按合理的
顺序排列____________.a.将两表笔短接,调节 P 使指针对准刻度盘上欧姆挡的 0刻度,断开两表笔b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出 Rx 的阻值后,断开两表笔c.旋转 S 使其尖端对准欧姆挡“×1 k”
d.旋转 S 使其尖端对准欧姆挡“×100”e.旋转 S 使其尖端对准交流 500 V 挡,并拔出两表笔根据图 2 -15 所示指针位置,此时被测电阻的阻值约为________Ω.图 2-15(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( ) A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关 S 拨
至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,
则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时,都必须重新调零 解析:(1)使用欧姆表的步骤是:选挡、欧姆挡调零、测量
读数、将选择开关打在交流电压的最高挡或 OFF 挡.根据被测
电阻的阻值知,应选“×1 k”挡,根据欧姆表的读数规则知读
数为 30×1 kΩ=30 kΩ. (2)测量电阻时,若指针偏角过大,说明被测电阻较小,应
选用倍率较小的挡位,A 正确;测量时按规定红、黑表笔分别
插正、负插孔,但表笔只是两个测量的引线,本身并没有正负,
故测量电阻时调换不会影响测量结果,B 错误;根据欧姆表的
使用规则,C 正确;换挡重新调零,若测不同电阻,不用换挡
则不需要重新调零,D 错误.
答案:(1)cabe 3×104 (2)AC【针对训练】3.在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,备有下列器材:A.待测干电池(电动势约为 1.5 V,内阻小于 1.0 Ω)
B.电流表 G(满偏电流 Ig=3 mA,内阻 Rg=10 Ω)
C.电流表 A(0~0.6 A,内阻 0.1 Ω)
D.滑动变阻器 R1(0~20 Ω,10 A)
E.滑动变阻器 R2(0~200 Ω,1 A)
F.定值电阻 R0(990 Ω)
G.开关和导线若干 (1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表,但给出了两个
电流表,于是他设计了如图 2-16 中的甲、乙两个参考实验电
路.其中合理的是图________所示的电路;在该电路中,为了
操作方便且能较准确的进行测量,滑动变阻器应选________(填
器材的选项字母).图 2-16 (2)图 2-17 为该同学根据(1)中选出的合理实验电路,利用
测出的数据绘出的 I1-I2 图线(I1 为电流表 G 的示数,I2 为电流
表 A 的示数),则由图线可得被测电池的电动势 E=________V,
内阻 r=________Ω.图 2-17答案:(1)乙 D(2)1.47~1.49 0.78~0.82课件48张PPT。第二章 电路第一节 探究决定导线电阻的因素 1.滑动变阻器是电阻值________的电阻,方法是通过改变
____________________________来实现电阻大小的改变.
2.在“探究决定导线电阻的因素”的实验中,采用的方法是________________.(1)在保持导体横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻大小与长度成________.(2)在保持导体长度、材料相同的条件下,导体的电阻大小与横截面积成________.可以改变 接入电路中的电阻线的长度 控制变量法正比反比 (3)在保持导体横截面积、长度相同的条件下,导体的电阻
大小还与导体的材料有关,材料不同,其电阻值________.
3.电阻定律:均匀导体的电阻 R 的大小跟它的________
成正比,跟它的__________成反比,这就是电阻定律,用公式
表示就是:__________. 式中ρ 是电阻率,它是一个反映材料
________性能的物理量.不同长度 横截面积 导电4.(双选)以下说法正确的是( )BD A.导体对电流的阻碍作用叫电阻,因此只有导体上加有
电压时导体才有电阻
U
I
C.将一根导线一分为二,则半根导线的电阻和电阻率都
是原来的一半
D.将一根导线一分为二,则半根导线的电阻是原来的一
半,但电阻率不变B.导体对电流阻碍作用的大小可以通过R= 来确定 5.两材料相同的金属导线,甲、乙长度之比是 l 甲∶l 乙=
3∶ 1,面积之比是 S 甲∶S 乙=1∶3,则甲、乙的电阻之比R 甲∶R 乙为( )DA.3∶1B.1∶1C.1∶9D.9∶1B.由R= 可得,导体的电阻与加在导体两端的电压成正知识点 1 导体电阻及其特性关于导体的电阻,下面两种分析是否正确? A.导体对电流的阻碍作用叫电阻,所以通过导体的电流
越大,说明阻碍作用越小;通过导体的电流为零时,导体阻碍
作用最大,此时电阻也最大.UI比,与通过导体的电流成反比. 答案:两种分析都错了.导体对电流的阻碍作用叫电阻,
它只与导体的几何形状和材料性质有关,与导体是否通电、通
电电流的大小、电压的大小均无关.一种性质,与外界因素无关;其大小的表达式为R= .1.电阻 R:描述导体对电流的阻碍作用,它是导体本身的UI 2.电阻的决定因素:导体电阻的大小由导体的长度、横截
面积和材料共同决定,其定量关系只能通过实验进行探讨.【例 1】白炽灯的灯丝是由钨制成的,下列说法中正确的是( ) A.由于白炽灯正常工作时的灯丝和未接入电路时的灯丝
是同一个导体,故两种情况下电阻必定相同
B.白炽灯正常工作时通过灯丝的电流大于未接入电路时
的电流,故正常工作时灯丝电阻小
C.白炽灯未接入电路时灯丝无电流通过,所以灯丝对电
流的阻碍作用不存在
D.以上分析均不对 解析:灯丝对电流的阻碍作用只决定于灯丝自身的长度、
横截面积和材料,与灯丝是否通电、通电电流的大小均无关,
B、C 错;灯丝为金属,电阻率随温度的升高而增大,正常工
作时温度高于不工作时的温度,所以工作时的电阻大于不工作
时的电阻,A 错.答案:D【触类旁通】1.以下说法正确的是( )B A.导体对电流的阻碍作用叫电阻,因此只有导体有电阻,
其他物体无电阻
B.加在导体两端的电压变化时,导体中的电流也发生变
化,但电压与电流的比值对这段导体来说保持不变(不考虑温度
变化)
C.通过导体的电流越大,说明导体对电流的阻碍作用越
小,电阻越小
D.一个电阻一旦做好,任何情况下其阻值都不会改变知识点 2 电阻定律 一段粗细均匀的金属导线,电阻为 R,电阻率为ρ,若把它
均匀拉长为原来的 2 倍后,导线的电阻变为原来的________倍,
电阻率________;若把它对折绞合成一根,导线的电阻变为原
来的______,电阻率________.(设拉长与绞合时温度不变)不变 4不变 1.电阻定律公式 R=ρ l
S (1)上式为电阻的决定式,表明导体的电阻由ρ、l、S 决定.
(2)上式只适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均
匀的电解质溶液.
(3)符号意义:l 表示导体的长度,S 表示横截面积,ρ是电
阻率.2.电阻率ρ(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量,国际单位制的单位是欧·米,符号是Ω·m. (2)不同材料的电阻率不同.连接电路用的导线一般用电阻
率小的纯金属制成,电炉丝通常用电阻率大的合金丝制成.
(3)电阻率与温度的关系:各种材料的电阻率一般都随温度
的变化而改变.金属的电阻率随温度的升高而增大,电阻温度
计就是利用这一规律制成的.有些合金的电阻率随温度变化极
小(如康铜合金材料),这样的材料常用来制作标准电阻.当温
度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率会突然减小到零
成为超导体. 【例 2】金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”,所
以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计,下图的 I-U 图象中能表示金属铂电阻情况的图象是( ) 解析:金属铂的电阻率随温度的升高而变大,所以电阻增
大,C 选项正确.
答案:C【触类旁通】2.(双选)关于材料的电阻率,下列说法中正确的是( ) A.导体的电阻率与导体的长度成正比,与导体的横截面
积成反比,还与导体的材料有关
B.金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D.产生超导现象时,材料的电阻为零,但材料的性质没
有变,材料的电阻率不为零 解析:电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、
横截面积无关,所以 A 错;金属导体的电阻率随温度的升高而
增大,B 对;纯金属的电阻率小,合金的电阻率大,C 对;超
导现象是指某些物质的温度降到绝对零度附近时,其电阻突然
减小到无法测量的程度,可以认为它们的电阻率突然变为零,
所以 D 错.答案:BC电阻定律是通过实验总结出来的一条规律,公式R=ρ 使电阻定律的应用lS用时应注意:(1)这个公式只适用于均匀金属导体或浓度均匀的电解质溶液(不同材料对应的电阻率不同).(2)计算出来的电阻是某一特定温度的电阻,因为电阻率会随温度的改变而改变.(3)当导体接入电路中时,公式中的长度应指其有效长度,不能将其全部长度代入公式计算.(4)计算导体的电阻时一定要统一各个物理量的单位,通常用国际单位制计算. 【例 3】两根完全相同的金属导线 A 和 B,如果把其中的
一根 A 均匀拉长到原来的两倍,把另一根导线对折后绞合起来,
则它们的电阻之比为多少?体积不变,故横截面积必减为原来的 ,再由电阻定律就知道后来的电阻是原来的n2倍;而导线对折长度变为原来的时 ,横截面积变为原来的n倍,故电阻变为原来的 . 方法总结:搞清导线变形后长度和横截面积的变化是解题
的关键.当导体长度被均匀地拉长为原来的 n 倍时,因导体的1
n1
n 1
n2【触类旁通】
3.当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时,熔丝就要熔断.
由于种种原因,熔丝的横截面积略有差别.那么熔丝熔断的可能性较大的是( )AA.横截面积小的地方
B.横截面积大的地方
C.熔丝各处同时熔断
D.可能是横截面积大的地方,也可能是横截面积小的地方1.电阻与电阻率 (1)电阻 R 是描述导体对电流阻碍作用大小的物理量,由导
体本身的长度、横截面积与电阻率决定,与外界因素无关;温
度一定、粗细均匀的金属导体其电阻的大小遵循电阻定律lSR=ρ . (2)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量.它与导体的
长度、面积、电阻大小无关,由导电材料和所处温度决定. (3)导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导体材
料的电阻率小,电阻不一定小;电阻和电阻率是两个不同的物
理量,两者不能混淆. (4)有关电阻率的概念问题,在处理时要注意不同材料的电
阻率随温度变化的规律是不一样的,有随温度的升高电阻率减
小的,也有随温度升高而电阻率增大的.【例 4】关于电阻和电阻率的下列说法中,正确的是( ) A.把一根均匀导线等分成等长的两段,则每部分的电阻、
电阻率均变为原来的一半B.由ρ=RS
l得出,ρ∝S,ρ∝1
l C.各种材料的电阻率都随温度的升高而增大
D.对某一确定的导体,当温度升高时,若不计导体的体
积和形状变化,发现它的电阻增大,说明该导体材料的电阻率
随温度的升高而增大 解析:导体的电阻率由材料本身决定,并往往随温度的变
化而变化,但并不都是随温度的升高而增大,则 A、B、C 错.
若导体温度升高时,电阻增大,又不考虑体积和形状的变化,
其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的,则 D 选项正确.答案:D【触类旁通】
4.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为 R,现将它均匀拉
长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为( )DA.4ρ和 4R
C.16ρ和 16R B.ρ和 4R
D.ρ和 16R 解析:导体的电阻率反映材料的导电性能,温度一定时电
阻率是不变的.导线拉长后,直径变为原来的一半,则横截面
1
4
阻定律计算可知电阻变为原来的 16 倍.积变为原来的 ,因总体积不变,长度变为原来的4倍,由电2.公式R=ρ 与R= 的区别 L U
S I【例 5】下列说法中正确的是( )Sl并不说明电阻与 U 和 I 有关,电阻的大小由R=ρ 决定,A错,解析:R= 是电阻的定义式,提供了测定电阻的方法,UIB 对.电阻率大小决定于导体材料和温度,C 错.金属电阻率
随温度的升高而增大,D 错.答案:B 1
D. A
4【触类旁通】
5.如图 2-1-1 所示,均匀的矩形金属薄片边长 ab=10
cm,bc=5 cm,当将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时,电流为1 A;若将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中,则电流为( )
图 2-1-1A.4 AB.2 AC.1 A 答案:A测定金属的电阻率【实验目的】(1)掌握螺旋测微器的原理及读数方法.(2)学会用伏安法间接测定金属导体的电阻率.【实验原理】(1)螺旋测微器. ①构造:如图 2-1-2 所示是常用的螺旋测微器.它的测
砧 A 和固定刻度 B 固定在尺架 C 上,旋钮 D、微调旋钮 D′和
可动刻度 E、测微螺杆 F 连在一起,通过精密螺纹套在 B 上.图 2-1-2 ②原理:测微螺杆 F 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距
为 0.5 mm,即旋钮 D 每旋转一周,F 前进或后退 0.5 mm,而
可动刻度 E 上的刻度为 50 等份,每转动一小格,F 前进或后退
________mm,即螺旋测微器的精确度为________mm.读数时误
差出现在毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺.
③读数:测量时被测物体长度的整毫米数由__________读出,小数部分由__________读出.测量值(mm)=固定刻度数(mm,注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)0.01 0.01 固定刻度 可动刻度 (2)根据电阻定律公式__________,可推导出电阻率的表达
式ρ=____________.只要测量出金属导线的长度和它的直径 d,
计算出导线的横截面积 S,并用伏安法测出金属导线的电阻 R,
即可计算出金属导线的电阻率.
【实验器材】 被测金属丝、____________、____________、直流电源(4 V)、
电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、滑动变阻器(50 Ω)、开关、
导线若干.螺旋测微器刻度尺【实验步骤】 (1) 用螺旋测微器在被测金属导线上的____________ 各测
一次直径,求出其平均值 d,计算出导线的横截面积 S.
(2)按如图 2-1-3 所示的原理电路图连接好实验电路.图 2-1-3三个不同位置 S πd 2U
l 4lI计算式ρ=Rx = (3) 用毫米刻度尺测量__________ 中的被测金属导线的有
效长度,反复测量 3 次,求出其平均值 l.
(4) 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值
________的位置,电路经检查确认无误后,闭合开头 S.改变滑
动变阻器滑片的位置,读出几组相应的 I、U 值,填入记录表格
内.断开开关 S,求出导线电阻 Rx 的________.
(5)拆去实验线路,整理好实验器材.
(6)计算电阻率ρ:将记录的数据 Rx、l、d 的值代入电阻率中,计算出金属导线的电阻率.接入电路最大 平均值 【注意事项】 (1)被测金属导线的有效长度是指待测导线接入电路的两
个端点之间的实际长度,即电压表两接入点间的待测导线的长
度,测量时应将导线拉直.为了方便,测量直径应在金属丝连
入电路之前测量.(2)本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法. (3)此实验通过待测导线的电流强度 I 的值不宜过大(电流表
用 0~0.6 A 量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明
显升高,造成其电阻率在实验过程中变化.(4)闭合开关 S 之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置. (5)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开
关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电
路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.【误差分析】(1)测量误差:测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差. (2)由于采用电流表外接法,电压表的分流,造成电阻测量
值偏小导致ρ测<ρ真.(若误用内接法,则电流表分压影响更大)
(3)通电电流太大,或时间太长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化. 【例 6】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验
中,通过粗测电阻丝的电阻约为 5 Ω,为了使测量结果尽量准
确,从实验室找到以下供选择的器材:A.电池组(3 V,内阻约 1 Ω)B.电流表 A1(0~3 A,内阻 0.012 5 Ω)
C.电流表 A2(0~0.6 A,内阻约 0.125 Ω)
D.电压表 V1(0~3 V,内阻 4 kΩ)
E.电压表 V2(0~15 V,内阻 15 kΩ)F.滑动变阻器 R1(0~20 Ω,允许最大电流 1 A)
G.滑动变阻器 R2(0~2 000 Ω,允许最大电流 0.3 A)
H.开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用____________. (2)测电阻时,电流表、电压表、待测电阻 Rx 在组成测量电
路时,应采用电流表________接法,请画出设计的电路图.图 2-1-4(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径 d 的读数如图 2-1-4,则读数为________mm.(4)若用 L 表示金属丝的长度,d 表示直径,测得电阻为 R,请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=________.解析:(1)由于电源电动势为 3 V,则电压表选 D;由I= E
R+r可知电路中最大电流约为 0.5 A,则电流表选 C;滑动变阻器采
用限流接法,故电阻不能太大,选 F;本实验所选器材为ACDFH.
图 2-1-5【触类旁通】 6.在“测定金属丝的电阻率”的实验中,金属导线长约
0.8m,直径小于 1 mm,电阻在 7 Ω左右,实验步骤如下:
(1)用米尺测量金属导线的长度,测三次,求出平均值 L,
在金属导线的不同位置用____________测量直径,求出平均值d.(2)用伏安法测量金属导线的电阻 R.试把图 2-1-6 中所给的器材连接成测量 R 的合适的电路.图 2-1-6 图中电源的电动势为 6 V,变阻器的阻值为 0~20 Ω,电流
表的量程为 0~0.6~3 A,内阻接近 2 Ω,应选____________量
程 , 电压表的量程为 0 ~ 3 ~ 15 V , 内阻为几千欧 , 应 选
____________量程;在闭合开关前,变阻器的滑动触点应处于
正确位置. (3)用上面方法测得的金属导线长度为 L、直径为 d 和电阻
为 R,可根据电阻率的表达式ρ=________算出所测金属的电阻
率.(4)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图 2-1-7所示.金属丝的直径是____________.图 2-1-7πRd 2
4L 解析:由于被测金属导线的电阻值较小,因此应采用电流
表外接法,闭合开关前,滑动变阻器的滑片处在最大阻值处.
(3)ρ=(4)0.260 mm 答案:(1)螺旋测微器
(2)0~0.6 A 0~3 V 连接电路如图 3 所示.
图 3课件36张PPT。第二节 对电阻的进一步研究 1.导体的伏安特性曲线:在直角坐标系中,用纵轴表示通
过导体的________,横轴表示导体的__________,画出的 I-U
图线叫做导体的______________.在 I-U 图线中,图线斜率的
倒数表示导体的________.电流电压 伏安特性曲线电阻 3.电阻的并联:把几个导体的一端连在一起,另一端也
连在一起,然后在把这两端接入电路,这样的连接方式叫
.并联电路的总电压与各支路电压 ,总电
流等于各支路电流 .并联电路总电阻的倒数等于________________,公式为 =______________. 2.电阻的串联:把几个导体依次首尾相连,接入电路,这
样的连接方式叫________.串联电路中各处的电流________,
总电压等于各部分电路的电压________.串联电路的总电阻等
于______________,公式为 R=______________.1R串联 相等之和 各电阻之和 R1+R2+…+Rn 并联相等之和各电阻倒数之和 4.将电阻 R1=1 Ω、R2=3 Ω并联接入电路,那么通过电阻CR1、R2 的电流强度之比 I1∶I2 为( )
A.1∶3
B.1∶1
C.3∶1
D.无法确定5.有四个金属导体,它们的伏安特性曲线如图 2-2-1 所示,电阻最大的导体是( )D图 2-2-1A.a
C.cB.b
D.d知识点 1 导体的伏安特性曲线
如图 2-2-2 所示为两电阻 RA、RB 的
伏安特性曲线,根据图线回答:
(1)RA、RB 的大小之比为________.
(2)当这两个电阻分别加上相同电压
时,通过的电流之比为 IA∶IB=________. (3)当这两个电阻分别通过相同的电流时,
电阻两端的电压之比 UA∶UB=________.图 2-2-21∶3 3∶1 1∶3流跟电压成正比,导体电阻R= = ,即电 1.导体的伏安特性曲线:较直观地反映了导体中的电流和
电压的关系,I-U 图线上各点的斜率为导体电阻的倒数.斜率
越大,电阻越小;斜率越小,电阻越大.2.图线的形状:按照 I-U 图线的形状是否为直线,可将电学元件分为线性元件和非线性元件.
(1)线性元件的 I-U 图线是直线,表示电U 1I k阻等于图线斜率的倒数.如图 2-2-3 所示. 图 2-2-3点连线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数.如图
2-2-4 所示.
图 2-2-4关系,导体电阻 Rn=(2)非线性元件的 I-U 图线是曲线,电流跟电压不是正比Un
In,即电阻等于图线上点(Un,In)与坐标原【例 1】(双选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图2-2-5 所示,则下列说法中正确的是( )
B.加 5 V 电压时,导体的电阻约是 5 Ω
C.由图可知,随着电压的增大,导体
的电阻不断减小 D.由图可知,随着电压的减小,导体
的电阻不断减小图 2-2-5解析:不论是线性元件还是非线性元件,R= 一样适用,A错误.当U=5V时,I=1.0A,R= =5Ω,B选项正确.UIUI由图线可知,随着电压的增大,各点到坐标原点连线的斜率越
来越小,电阻越来越大,反之,随着电压的减小,电阻减小,
C 错误,D 正确.答案:BD【触类旁通】
1.(双选)如图 2-2-6 所示是电阻 R1 和R2 的伏安特性曲线,则下列结论正确的是( )ACA.R1>R2
B.R1 D.R1、R2 串联后作为一个新电阻的伏安特性曲线在Ⅱ区
解析:斜率 k 表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小;R1>R2,
A 正确;R1、R2 串联后电阻值变大,因此在Ⅰ区,C 正确.图 2-2-6 (1)若将两个电阻串联接入电压 6 V 的电路上,则总电阻为
______Ω,流过电路的总电流为______A;流过 R1、R2 的电流
分别为_____A、_____A;R1、R2 两端的电压分别为______V、知识点 2 电阻的串、并联两个定值电阻阻值分别为 R1=4 Ω、R2=2 Ω,将它们按以下情形接入电路,回答问题:________V. (2)若将两个电阻并联接入电压 6 V 的电路上,则总电阻为
________Ω,流过电路的总电流为________A;流过 R1、R2 的
电流分别为________A、________A;R1、R2 两端的电压分别为
________V、________V.611 1 424.51.53661.特点与规律
(1)电流.
①串联电路中各处的电流相等:I 总=I1=I2.
②并联电路的总电流等于各支路电流之和:I 总=I1+I2.图 2-2-7图 2-2-8= + . (2)电压.
①串联电路的总电压等于各部分电路电压之和:U 总=U1
+U2.
②并联电路的总电压与各支路电压相等:U 总=U1=U2.
(3)总电阻 R 总.
①串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和:R 总=R1+
R2. 1
R 总 ②并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和:
1 1
R1 R2①串联电路中功率和电阻成正比:(4)功率分配关系.②并联电路中功率和电阻成反比:P1R1=P2R2=…=U 2.(5)几个相同阻值的电阻R并联,其总电阻为R总= .若并2.几个重要结论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻.
(2)电阻串联时,其中一个电阻增大,总电阻一定增大.
(3)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻,且小于其中最小的电阻.(4)多个电阻并联时,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之增大或减小.Rn联的支路增多时,总电阻将减小.【例 2】电阻 R1 的阻值为 6 Ω,与电阻 R2 并联后接入电路中,通过它们的电流之比 I1∶I2=2∶3,则:(1)R2 的阻值多大?并联电路的总阻值是多少?电阻 R1、R2消耗的电功率之比是多少?(2)若将 R1、R2 串联接入电路中,则电路总阻值是多少?电阻 R1、R2 消耗的电功率之比是多少?R 总=解:(1)由并联电路电压相同的特点得
I1R1=I2R2=U
所以电阻 R2=4 Ω R1R2
R1+R2=2.4 Ω又由 P1R1=P2R2=…=PnRn=U2 得
P1∶P2=2∶3.
(2)若将 R1、R2 串联,R 总=R1+R2=10 Ω
R1、R2 消耗的电功率之比 P1∶P2=R1∶R2=3∶2.【触类旁通】
2.(2011 年执信中学高二期末)把一条电阻为 64 Ω的均匀电
阻丝截成等长的 n 段后,再并联起来,电阻变为 1 Ω,则 n 等于( )DA.32B.24C.12D.8解析:64 Ω的均匀电阻丝截成等长的 n 段后,每段电阻为1.串、并联电路的分析与计算 对于同时含有串联和并联连接的混联电路的计算,首先要
弄清电路的连接情况,即各电阻之间的串、并联关系;然后根
据欧姆定律和串、并联电路的电压、电流关系,正确选择相关
公式,逐级计算.【例 3】由 4 个电阻连接成如图 2-2-9 所示的混联电路,其中 R1=8 Ω,R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω.求:图 2-2-9(1)a、d 之间的总电阻;(2)如果把 42 V 的电压加在 a、d 两端,通过每个电阻的电流是多少?【触类旁通】
3.(双选)一个 T 型电路如图 2-2-10
所示,电路中的电阻 R1=10 Ω,R2=120 Ω,
R3=40 Ω.另有一测试电源,电压恒为 100 V,则( )A.当 c、d 端短路时,a、b 之间的等效电阻是 40 Ω
B.当 a、b 端短路时,c、d 之间的等效电阻是 40 Ω
C.当 a、b 两端接通测试电源时,c、d 两端的电压为 80 V
D.当 c、d 两端接通测试电源时,a、b 两端的电压为 80 V图 2-2-10 解析:根据电路中串、并联特点,c、d 端短路时,a、b 间
等效电阻是 40 Ω,A 正确;a、b 端短路时,c、d 间等效电阻是
128 Ω,B 错误;a、b 接电源时,c、d 端电压为 80 V,C 正确;
c、d 端接电压时,a、b 端电压为 25 V,D 错误.答案:AC2.滑动变阻器的两种接法及其作用 (1)限流式接法电路简单,耗能低,但电压调节范围较小;
而分压式接法电压调节范围较大.且可从零开始变化.
(2)通常滑动变阻器以限流接法为主,但在下列三种情况,必须选择分压式接法. ①若采用限流式将滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻
上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测
电阻的额定电流,则必须选用分压式接法. ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在
限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电
阻上的电流或电压变化范围不够大,此时应改用分压式电路.
③若实验中要求电压从零开始连续可调,则必须采用分压式电路.【例 4】如图 2-2-11,滑动变阻器 R1 的最大值是 200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B 两端电压 UAB=8 V.图 2-2-11(1)当开关 S 断开时,移动滑片 P,R2 两端可获得的电压变化范围是多少?(2)当开关 S 闭合时,移动滑片 P,R2 两端可获得的电压变化范围又是多少? 解:(1)当 S 断开时,滑动变阻器 R1 为限流式接法,R3 及
R1 的下部不接在电路中,当滑片 P 在最上端时,R2 上获得的电
压最大,此时 R1 接入电路的电阻为零,因此 R2 最大电压等于
UAB=8 V.当滑片 P 在最下端时,R1 全部与 R2 串联,此时 R2上的电压最小,UR2= R2
R1+R2UAB=4.8 V,所以 R2 上的电压变化范围为 4.8~8 V.【触类旁通】 4.在如图 2-2-12 所示的电路中,滑动变阻器的最大电
阻为 R0,负载电阻为 RL,电路 A、B 两端电压为 U0 不变.
(1)当开关 S 断开时,移动滑片 P,RL 两端可获得的电压变化范围是多少?(2)当开关 S 闭合时,移动滑片 P,RL 两端可获得的电压变化范围又是多少?图 2-2-121.公式I= 、R= 和U=IR中的I、U、R具有同时性的U U
R I特点,表明流过同一导体的电流与导体两端电压、导体电阻的
一种瞬时对应关系.可以用来求导体中的电流、导体两端的电
压与测定导体的电阻.2.R= 是电阻的定义式,具有普适性,反映了导体对电阻R与U、I无关,仅与导体本身有关.I= 是欧姆定律的数UI流的阻碍作用,是测量和计算电阻的一种方法,对于给定的电UR学表达式,反映了电流决定于导体两端的电压和导体的电阻的
大小.而 U=IR 反映了导体两端的电压降等于 I 和 R 的乘积,
即在导体中沿电流方向电势逐渐降低,给出了计算导体两端电
压的方法. 解析:导体的电阻是导体本身的性质,与导体的长度、横
截面积、材料及温度有关,与 U、I 无关,在温度不变时是一个
定值,所以 B 错 A 对;导体中的电流由加在它两端的电压和本
身的电阻决定,且与 U 成正比,与 R 成反比,所以 C 对;导体
两端的电压是由电源和该导体在电路中的连接情况决定的,不
是由 I、R 产生的,所以 D 错.答案:AC 解析:导体的电阻是由导体自身的性质决定的,与所加的
电压和通过的电流无关.当 R 一定时,才有 I∝U,故 A 错误,
B、C、D 正确.答案:A课件35张PPT。第三节 研究闭合电路 1.闭合电路:由内电路和外电路组成.
(1)内电路:电源________的电路,其电阻称为________,
内 电 阻 所 降 落 的 电 压 称 为 ________ . 在内电路里电流从
________极流向________极.
(2) 外 电 路 : 电 源 ________ 的 电 路 , 其 两 端 电 压 称 为
________.在外电路中电流方向为从_______极流向_______极.
(3)内、外电压的关系:_____________________________.内部内电阻内电压负 正外部 路端电压 正 负 内、外电压之和等于电源电动势2.闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成________,跟内、外电路的电阻之和成________.(2)公式:____________.(3)适用条件:外电路为________电路.(4)常用的变形公式:E=__________;E=________.正比 反比 纯电阻 U外+U内 U外+Ir3.关于闭合电路,以下说法正确的是( )DA.电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
B.闭合电路中,路端电压越大,内电压也越大
C.闭合电路中,电源的电动势等于外电路的路端电压
D.当外电路断开时,路端电压的大小等于电动势4.电动势为 3 V 的电池,输出电流为 3 A,由此可知( )
A.内、外电阻相差 1 Ω
B.内、外电阻之和为 1 Ω
C.外电阻为 1 Ω
D.内电阻为 1 ΩB知识点 1 闭合电路欧姆定律的理解与应用 1.闭合电路欧姆定律的公式:I=________.在闭合电路中
同一个电源的__________和______一般是不变的,但电源产生
的______则会随外电路电阻的变化而变化;外电路电阻变大,
电源产生的电流会________,外电路电阻变小,电源产生的电
流会________.电动势内阻 电流减小 增大 2.如图 2-3-1 所示的电路,当开关 S 断开时,理想电压
表的读数为 3.0 V;当开关 S 闭合且变阻器电阻调到 4 Ω时,电
压表的读数为 2.4 V .则电源的电动势 E =______,内阻 r =________.图 2-3-1答案:3 V 1 Ω 1.闭合电路欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势
成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.2.表达式:I= E
R+r.其中 R 为外电路的等效电阻,r 为内电阻,E 为电源的电动势.E 表征电源把其他形式的能转化为
电能本领的物理量,数值上等于不接用电器时电源两极间的电
压.E、r 大小由电源确定.3.变形式:E=U 外+U 内,E=U 外+Ir.
4.公式的适用范围(1)I= E
R+r只适用于外电路为纯电阻的闭合回路.(2)E=U 外+U 内与 E=U 外+Ir 适用于任何闭合电路.【例 1】下列关于电源的说法,正确的是( ) A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大
B.电动势就是电源两端的电压
C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动
势就越大
D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本
领越大 解析:电源向外提供的电能除与电动势有关之外,还与输
出的电流、通电时间有关,故 A 错误;只有当外电路断路时,
电动势才等于电源两端的电压,故 B 错误;电源的电动势由电
源自身的性质决定,与有无外电路无关,故选项 C 错误;电动
势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量,故选项
D 正确.
答案:D 题外拓展:(1)电动势和电压在数值上有时相等,但两者是
不同的概念.(2)当电路开路时,可以直接用电压表粗略地测出
电源的电动势.【触类旁通】1.关于闭合电路与电动势,下列说法正确的是( ) A.电源短路时,闭合电路电流为无限大
B.电源短路时,电源内电压等于电源电动势
C.电动势 E 的单位与电势、电势差的单位都是伏特,故
三者本质上一样
D.把电压表直接和电源连接时,电压表的示数总是等于
电源电动势数值上才等于电源的电动势,D错.电源短路时电流为 ,A错. 解析:电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本
领大小的物理量,而电压是电场中两点间的电势差,电动势与
电压有着本质的区别,C 错.当电源开路时,两极间的电压在Er答案:B 【例 2】如图 2-3-2 所示电路中,R1=R2=R3=1 Ω,电
压表内阻很大.当 S 断开时,电压表示数为 0.8 V,当 S 闭合时,
电压表示数为 1 V,求电源的电动势与内阻.图 2-3-2【触类旁通】
2.某电池当外电路断开时的路端电压为 3 V,接上 8 Ω的
负载电阻后其路端电压变为为 2.4 V,则可以判定该电池的电动势 E 和内电阻 r 为( )A.E=2.4 V,r=1 Ω
C.E=2.4 V,r=2 Ω B.E=3.0 V,r=2 Ω
D.E=3.0 V,r=1 Ω 解析:当电路断开时的路端电压等于电源电动势大小,即
E=3 V.再由题意知,当 R=8 Ω时,U 外=2.4 V,即回路电流为 I=2.4
8A=0.3 A.E=U 内+U 外=U 外+Ir,解得 r=2 Ω.B知识点 2 路端电压的变化规律
1.闭合电路中外电路两端的电压叫________或_________;根据 U=E-Ir=E- Er
R+r可知:当外电阻 R 增大时,U______;当外电阻 R 减小时,U________.外电压 路端电压 增大 减小 2.“当外电路是纯电阻时,根据外电压 U=IR(R 为外电路
的等效电阻)得出电流 I 越大,外电压 U 也越大;根据 U=E-
Ir 得出电流 I 越大,外电压 U 越小”.为什么得出的结论不同?
究竟应如何理解外电压 U 与电流 I 的关系? 答案:当外电路是纯电阻时,外电压 U=IR,但当 R 变化
时,I 也变化,且 R 增大,I 减小,所以不能用 U=IR 来判断 U
的变化,而应根据 U=IR=E-Ir 来分析,即 R 增大,I 减小,
U 增大.【例 3】(双选)如图 2-3-4 所示的是两个闭合电路中两个电源的 U-I 图象,下列说法正确的是( )A.电动势 E1=E2,内阻 r1<r2
B.电动势 E1=E2,内阻 r1>r2
C.电动势 E1=E2,发生短路时的电流I1>I2 D.当两电源的工作电流变化相同时,电源 1 的路端电压
变化较大图 2-3-4答案:AC【触类旁通】3.对闭合电路的说法中,错误的是( )A.电源短路时,路端电压等于电动势
B.电源短路时,路端电压为零
C.电源断路时,路端电压最大
D.外电路的电阻增大时,路端电压也增大A 【例 4】(双选)如图 2-3-6 所示,R1 为定值电阻,R2 为可
变电阻,E 为电源电动势,r 为电源内阻,下列说法正确的是( )A.当 R2=R1+r 时,R2 上获得最大功率
B.当 R2=R1+r 时,R1 上获得最大功率
C.当 R2=0 时,R1 上获得最大功率D.当 R2=0 时,电源的输出功率最大图 2-3-6 解析:求 R2 的电功率时,可将 R1 视为电源内阻的一部分,
如图 2-3-7 所示.R2 的电功率是等效电源的输出功率,当
R2 =R1+r 时,R2 获得的电功率最大,A 正确.而 R1 的电功率P1 =I2R1,且I= E
R1+R2+r,可知,R2=0 时,R1 获得的电功率最大,故 B 错误,C 正确.在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)
为外电阻,内电阻 r 恒定,由于题目中没有
给出 R1 和 r 的具体数值,所以当 R2=0 时,
电源的输出功率并不一定最大,D 错误.答案:AC图 2-3-7【触类旁通】
4.如图 2-3-8 所示的闭合电路,电源内阻不为零,闭合开关调节滑动变阻器的阻值,以下分析正确的是( ) A.滑动变阻器的阻值越大,电源的输出功率越大
B.滑动变阻器的阻值越大,电源的总功率越大
C.滑动变阻器的阻值越小,电源的输出
功率越大
D.滑动变阻器的阻值越小,电源内阻消耗的功率也越大图 2-3-8 解析:当滑动变阻器的阻值 R 与内阻 r 相等时,输出功率
最大,AC 错;滑动变阻器的阻值越大,I 越小,电源的总功率
P 总=EI 越小,B 错.由 P 内=I2r 知,P 内随 I 增大而增大,D 对.答案:D判断总电流的变化. 2.闭合电路的动态问题分析
(1)闭合电路的动态分析步骤.
①认识电路,明确各部分电路的串、并联关系及电流表或
电压表的测量对象.
②由局部电阻变化判断总电阻的变化.③由 I= E
R+r ④据 U=E-Ir 判断路端电压的变化.
⑤由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压
及电流的变化.姆定律I= 分析.讨论变化电阻R上的电压或电流变化时,不能用I= 进行分析,这时应根据总电压和部分电压的关系或干(2)闭合电路的动态分析方法.①任一电阻增大(减小),则电路的总电阻增大(减小).
②任一电阻增大(减小),则该电阻两端的电压一定会增大(减小),而通过该电阻的电流会减小(增大).③讨论定值电阻上的电压或电流变化时,可用部分电路欧URUR路电流与各支路电流的关系进行判断.【例 5】在如图 2-3-9 所示电路中,当变阻器 R3 的滑片P 向 b 端移动时( )A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小
图 2-3-9 解析:当 R3 的滑片 P 向 b 端移动时,R 外↓→I↑→U 外=
(E-Ir)↓,故电压表示数减小,R1 两端的电压 U1=IR1↑,R2 两端的电压 U2=(U外-U1)减小,通过 R2 的电流 I2=U2
R2减小,通
答案:B
总结:电路的动态分析应该先局部后整体,整体后再局部.
先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化,然后
看整体的干路电流和路端电压的变化情况,结合它们的变化情
况再分析需要求解的物理量的变化.过 R3 的电流 I3=(I-I2)增大,故电流表示数增大,故 B 正确.【触类旁通】
5.如图 2-3-10 所示的电路.在滑动触头由 a 端滑向 b端的过程中,下列表述正确的是( )
A.路端电压变小
B.电流表的示数变大
C.电源内阻消耗的功率变小
D.电路的总电阻变大图 2-3-10 解析:滑动触头由 a 到 b,R1 电阻值减小,总电阻变小,
总电流增大,内电压增大,路端电压减小,A 正确,D 错误.
再结合欧姆定律知电流表的示数变小,B 错误.由P 内=I 2r 知
电源内阻消耗的功率变大,C 错误.答案:A课件24张PPT。第四节 认识多用电表1.多用电表用途:共用一个表头,可分别测量________、________、________等物理量.2.最简单的多用电表原理图 如图 2-4-1 所示,当单刀多掷开关接
通 1 时,可作为____________使用,接通 2
时,可作为__________使用,接通 3 时,可
作为______________使用.图 2-4-1电压 电阻 电流 电流表 欧姆表 电压表 3.外部结构:如图 2-4-2 是一种多用电表外形图,表的
上半部分为________,下半部分是______________,周围标有
测量功能的区域及量程.将选择开关旋转到电流挡,多用电表
内的电流表电路就被接通,选择开关旋转到电压挡或电阻挡,
表内的______________或欧姆表电路就被接通.在不使用时,
应把选择开关旋到________挡,或交流电压最高挡.图 2-4-2表盘 选择开关 选择开关OFF知识点 多用电表的原理 某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值,由于第一
次选择的欧姆挡不合适,又改换另一欧姆挡测量,两次测量时
电表指针所指的位置如图 2-4-3 中的虚线所示,下面列出这
两次测量中的有关操作:图 2-4-3A.将两根表笔短接,并调零B.将两根表笔分别跟被测电阻的两端接触,观察指针的位置C.记下电阻值D.将多用电表面板上旋钮旋到“×100”挡
E.将多用电表面板上旋钮旋到“×10”挡
F.将多用电表面板上旋钮旋到交流 500 V 挡(1)根据上述有关操作,将两次的合理实验步骤按顺序写出(用字母表示,字母可以重复使用)____________.(2)该电阻的阻值是________. 解析:按正确的操作顺序,第一次测量前所选欧姆挡偏小,
为×10 挡;改换×100 挡后,重新调零,再测量并记录示数,
最后将选择开关置于合适的位置.答案:(1)EABDABCF(2)2 000 Ω1.多用电表内部构造 如图 2-4-4 是简化的多用电表电路图.它由表头 G、直
流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换
开关 S 等部分组成.其中 1、2 为电流测量端,3、4 为电压测
量端,5 为电阻测量端.测量时,黑表笔
插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,
并通过转换开关接入与待测量相应的测量
端.使用时,电路只有一部分起作用.图 2-4-42.测量原理 (1)测直流电流和直流电压的原理,就是电阻的分流和分压
原理,其中转换开关接 1 或 2 时测直流电流;接 3 或 4 时测直
流电压;转换开关接 5 时,测电阻.
(2)多用电表电阻挡(欧姆挡)原理.多用电表欧姆挡电路原理如图 2-4-5 所示.图 2-4-5 【例 1】多用电表是实验室和日常实验中常用的仪器之一,
它具有测量电压、电流和电阻等多种测量功能.如图 2-4-6
所示是多用电表的内部电路图,在进行电阻测量时,应将开关
S 拨到________或________位置;若测量电压时只有 10 V 和 50
V 两个量程,在测量时选择 50 V 量程,应将开关 S 拨到______
位置;若测量电流时只有 25 mA 和 100 mA
两个量程,在测量时选择 25 mA 量程,应
将开关 S 拨到________位置.图 2-4-6 解析:使用欧姆挡时需要电表内接电源,所以 3、4 为电阻
挡;由于串联电阻具有分压作用,所以将灵敏电流计的表头改
装成电压表时应串联电阻,故 5、6 为电压挡,又因串联电阻越
大,量程越大,所以在测量时选择 50 V 量程,应将开关 S 拨到
6 位置;由并联电阻的分流作用知 1、2 为电流挡.设 1 接线柱
左侧电阻为 R1,1、2 间的电阻为 R2,1、2 两挡测电流的对应量程分别为 I1=Ig(Rg+R2)
R1+Ig,I2= IgRg
R1+R2+Ig,故选择 25 mA 量程
答案:3 4 6 2时,应将开关 S 拨到 2 位置. 点评:本题考查对电流表、电压表、欧姆表的构造和原理
的掌握情况.欧姆表内部要有电池;电压表串联电阻越大,量
程越大;电流表并联阻值越小,量程越大.【触类旁通】1.一学生用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则之处,他的主要实验步骤如下:(1)选择开关扳到欧姆挡“×100”上;(2)把表笔插入测试笔插孔中,先把两根表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;(3)把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接,发现这时指针几乎满偏;(4)换用“×1 k”的欧姆挡,发现这时指针的偏转适中,随即记下欧姆数值;(5)把表笔从测试笔插孔中拔出后,就把多用表放回桌上原处,实验完毕. 这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源
断开,不用手碰表笔的金属杆.这个学生在实验中违反了哪一
条或哪一些重要的使用规则? 解析:使用欧姆表要注意的地方比较多.使用前要经过调
零(机械调零,选择量程后要电阻调零),使用后要复位(拔出表
笔,选择开关应置于“OFF”挡或交流高压挡),使用过程中换挡
后要重新调零……这些往往都是考查的重点. 答案:该题中不符合操作规则的是:换到合适的量程后,
要重新调整调零旋钮;使用后不能把选择开关置于欧姆挡.练习使用多用电表【实验目的】(1)知道多用电表的测量原理,熟练使用多用电表.(2)会用多用电表测电压、电流、电阻以及探测电路中的未知元件和查明电路故障.
【实验器材】多用电表、1.5 V 干电池、220 V 交流电源、阻值不同的定值电阻若干、二极管等.【实验步骤】(1)准备. ①观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程;
②检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.
若不指零,则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零;③将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔.(2)测电压.①将选择开关置于直流电压 2.5 V 挡,测 1.5 V 干电池的电压;②将选择开关置于交流电压 250 V 挡,测 220 V 的交流电压.(3)测电流:将选择开关置于直流电流 10 mA 挡,测量 1.5 V干电池与 200 Ω电阻串联回路的电流.(4)测电阻. ①将选择开关置于欧姆表的“×1”挡,短接红、黑表笔,
转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置;
②将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端,读出
欧姆表指示的电阻数值,并与标准值比较,然后断开表笔;
③将选择开关置于欧姆挡的“×100”挡,重新调整欧姆零
点,然后测定几百欧、几千欧的电阻,并将测定值与标准值进
行比较.(5)测二极管的正、反向电阻. ①测正向电阻:将选择开关置于欧姆表的“×10”挡,短
接红、黑表笔,转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆表
刻度的零位置.黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极,
如图 2-4-7,读出欧姆表指示的电阻数值,乘以倍率,记下
正向阻值.图 2-4-7 ②测反向电阻:将选择开关置于欧姆表的“×1 000”挡,
短接红、黑表笔,转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆
表刻度的零位置.黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极,
如图 2-4-8,读出欧姆表指示的电阻数值,乘以倍率,记下
反向阻值.图 2-4-8③实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.【注意事项】(1)多用电表在使用前,一定要观察指针是否指向电流的零刻度.若有偏差,应调整机械零点.(2)合理选择电流、电压挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央附近.(3)测电阻时,待测电阻要与别的元件断开,切忌不要用手接触表笔.(4)合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央附近. (5)换用欧姆挡的量程时,一定要重新调整欧姆零点.
(6)要用欧姆挡读数时,注意乘以选择开关所指的倍数.
(7)实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于
“OFF”挡或交流电压最高挡.长期不用,应将多用电表中的电
池取出.【例 2】多用电表表头的示意图如图 2-4-9.图 2-4-9(1) 当指针位置如图中白三角箭头所示 ,则测量的是________,测量结果为____________. (2)当指针位置如图中白三角箭头所示,正确操作后发现指
针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:
①_______________________________________________;
②_______________________________________________;
③_______________________________________________.
(3)测量结束后应将选择开关拨到________或者________.
(2)选择开关至“×1 k”挡,红黑表笔短接,欧姆调零,将待测电阻与多用表表笔串联,并测量读数.(3)应拔到 OFF 挡或交流电压最高挡.答案:(1)测量的是电阻,为 3 400 Ω.【触类旁通】2.思考与讨论:甲、乙两位同学在多用电表用完后,把选择开关放在图示的位置,你认为谁的习惯比较好?图 2-4-10答案:甲同学的习惯较好.使用完后,选择开关应置于交流电压的最高挡或置于 OFF 位置.课件25张PPT。第五节 电功率 1.电流做功的多少等于__________转化为其他形式能的数
量;所谓电流做功,实质上是导体中的恒定电场对___________
的静电力在做功,电荷的________减少,其他形式的能在增加.
公式:W=__________,P=__________.
2.电流通过用电器时把________能全部转化为________
能,这样的电路叫纯电阻电路.电能 自由电荷电势能UIt UI电内3.电热 Q=________,热功率 P=________. 4.若电路中有电动机或电解槽,电能除转化为内能外,还
转化为________或________,它们之间遵从能量守恒.I 2RtI 2R机械能 化学能知识点 1 电功和电功率 近几年来,我国许多地区对供电线路进行了改造.将电线
换成更粗的,电能表的额定电流换成更大的.为什么要这样做
呢?小明家添置了新的大功率用电器.那么添置前和添置后对
电路有什么影响呢?为什么电路中同时使用的用电器不能太
多? 答案:电线越粗其电阻就越小,用于线路上损耗的电功就
越小.由于家用用电量增大,流过电能表的额定电流就越大,
特别是添置了大功率用电器后,入户线路的电流更是增大很多,
在给定的线路规格下,用电器太多会超出允许值,线路会因发
热造成损坏,这不仅浪费能源,更严重地会引起火灾等重大事
故.1.电功(1)定义:电场力对电荷做的功,叫做电功.
(2)表达式:W=qU=UIt.
(3)单位:焦耳,符号为 J.
2.电功率(1)定义:电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率.(2)表达式:P=UI. 注意:电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程,
电流做了多少功,表明有多少电能转化为其他形式的能.可见
电功反映了电能转化为其他形式能的多少.电功的表达式
W=UIt 以及电功率 P=UI 适用于所有电流做功和功率的计算.【例 1】下列关于电功的说法中,错误的是( ) A.导体内电场力移送电荷所做的功叫做电功
B.电流做功的过程,就是电能转化为其他形式能的过程
C.电流做功消耗的能量,由电源来供给
D.电功就是电能
解析:做功是能量转化的量度,电流做功就是把电能转化
为其他形式的能量,故 D 答案错误.
答案:D【触类旁通】1.关于电功率的下列说法中,正确的是( )C A.用电器的额定功率与用电器的实际电压和实际电流有
关
B.用电器的实际功率取决于用电器的额定功率
C.白炽灯正常工作时,实际功率等于额定功率
D.电功率越小,则电流做功越少
解析:用电器的额定功率是它正常工作时的功率,其值是
由用电器本身的结构决定的,与实际电流和电压无关,故 A 错
C 对;用电器实际功率多大是由加在它两端的电压和通过的电
流决定的,故 B 错.电流做功的多少不仅与功率的大小有关,
还与时间有关,故 D 错.知识点 2 焦耳定律和热功率如图 2-5-1,电流流过电动机的时候,图 2-5-1(1)电流做了多少功?(2)电流做功引起哪些能量转化?
(3)电动机的效率是多少?(4)若由于某种原因电动机被卡住,这时电动机消耗的功率为多少?答案:(1)电流做功为 W=UIt.(2)电流做功使电能转化为电动机的机械能和内能.(3)电动机的效率即转化为机械能的功率与输入总功率的比值.(4)若电动机被卡住,则变为纯电阻电路.电动机消耗的功率等于输入功率.电能转化为内能的功率,即P= =I 2R.1.焦耳定律(1)内容:电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比.(2)表达式:Q=I 2Rt.(3)适用范围:Q=I 2Rt 是电热的定义式,可求任何电路中电流 I 通过电阻 R 时产生的热量.(4)实质:电能通过电流做功转化为内能.
2.热功率单位时间内电流通过导体发热的功率叫热功率.热功率即Qt3.纯电阻电路和非纯电阻电路 注意:(1)在非纯电阻电路中,只能用 W=UIt 和 P=UI 计
算电功和电功率,表示电路消耗的总功和总功率;用 Q=I 2Rt
及 P热=I 2R 计算电热和热功率.(2)对于含有电动机的电路,电动机转动时不是纯电阻电路,电动机不转时是纯电阻电路.【例 2】一台电风扇,内阻为 20 Ω,接上 220 V 电压后,消耗功率 66 W,问:(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少?(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少?转化为内能的功率是多少?电动机的效率是多少? (3)如果接上电源后,电风扇的风叶被卡住,不能转动,这
时通过电动机的电流,以及电动机消耗的电功率和发热功率是
多少?所以 I= ==×100%≈97.3%.解:(1)用电器总功率是输入电压和电流的乘积,即 P=UI, P 66
U 220A=0.3 A. (2)由于电风扇是非纯电阻用电器,输入的总功率一部分转
变为机械能,另一部分在电阻上转变为内能.且 P=P机+P内,
电风扇正常工作时,转化为内能的功率的是
P内=I 2R=0.32×20 W=1.8 W
转化为机械能的功率是
P内=P-P内=66 W-1.8 W=64.2 W
电动机的效率是η=P 机 64.2
P 66I= = (3)电风扇风叶被卡住后电动机不转时可视为纯电阻,通过
电风扇的电流U 220
R 20A=11 A电动机消耗的电功率 P=IU=11×220 W=2 420 W
电动机发热功率 P内=I 2R=112×20 W=2 420 W.【触类旁通】2.一电动机线圈的电阻为 1 Ω,线圈两端所加电压为 2 V时,电流为 0.8 A,电动机正常工作.(1)在求电动机正常工作 1 min 所消耗的电能时,有以下两种不同的解法:解法一:W=UIt=2 V×0.8 A×60 s=96 J
解法二:W=I 2Rt=(0.8 A)2×1 Ω×60 s=38.4 J
你认为哪种解法对,请作出判断并说明理由.(2)求电动机正常工作 1 min 所转化的机械能是多少. 解:(1)解法一对.因为电动机工作时电能没有全部转化为
内能,而大部分转化为机械能.解法二求出的是电动机工作时
产生的电热,只占所消耗电能的一部分.(2)电动机工作 1 min 消耗的电能
W=UIt=2 V×0.8 A×60 s=96 J
电动机工作 1 min 产生的电热Q=I2Rt=(0.8 A)2×1 Ω×60 s=38.4 J
电动机工作 1 min 转化成的机械能
W 机械=W-Q=96 J-38.4 J=57.6 J.知识点 3 闭合电路中的功率1.电源的功率 P电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式为:P=IE.2.电源内阻消耗的功率 P 内电源内阻热功率,也称为电源的损耗功率,计算式为:P 内=I 2r.3.电源的输出功率 P 出外电路上消耗的功率,计算式为:P 出=IU 外. 【例 3】电动势为 E、内阻为 r 的电池与固定电阻 R0、可
变电阻 R 串联,如图 2-5-2 所示,设 R0=r,Rab=2r.当滑动
变阻器的滑动片自 a 端向 b 端滑动时,下列说法不正确的是( )A.变阻器消耗的功率减小
B.电池消耗的总功率变大
C.固定电阻 R0 上消耗的功率将减小
D.电池内电阻上消耗的功率将变大图 2-5-2 解析:当滑动变阻器滑片从 a 端滑向 b 端时,把固定电阻
R0 和r 之和等效成新电源的总内阻(R0+r=Rab),变阻器从消耗
功率的最大值开始减小;由于电路中总电阻在减小,总电流增
大,固定电阻 R0 上消耗的功率将变大;电池内电阻上消耗的功
率将变大;由 P=EI 知,电源消耗的总功率变大.答案:C【触类旁通】 3.如图 2-5-3 所示,图线 AB 是电路的路端电压随电流
变化的关系图线.OM 是同一电源向固定电阻 R 供电时,R 两
端的电压电流变化的图线,由图求:(1)R 的阻值;(2)交点 C 处电源的输出功率;(3)在 C 点对应的状态,电源内部消耗的电功率;(4)电源的最大输出功率.图 2-5-3课件19张PPT。第六节 走进门电路第七节 了解集成电路1.门电路:就是一种________________的基础电路.用来实现基本的________________的电子电路.2.基本的门电路有三种类型:____________、__________和______________.3.集成电路按功能分类可分为三类:__________________、__________________和__________________.数字信号技术 逻辑功能 与门电路 或门电路 非门电路数字集成电路 模拟集成电路 微波集成电路 知识点 1 三种基本的门电路按照输入和输出关系的不同,可以将基本的逻辑门电路分为“与”门、“或”门、“非”门等.(1)“与”门. 如果一个事件和几个条件相联系,当几个条件同时具备才
能出现某一结果,这些条件与结果之间的关系称为“与”逻辑,
具有这种逻辑的电路称为“与”门电路,简称“与”门.如果把开关 A 闭合作为条件 A 满足,把开关 B 闭合作为条件 B 满足,
把电灯 L 亮作为结果 Y 成立,则“与”逻辑关系可以示意为图
2-6-1.图 2-6-1(2)“或”门. 如果一个事件和几个条件相联系,当几个条件中只要有一
个或一个以上具备就能出现某一结果,则这些条件与结果之间
的关系称为“或”逻辑,具有这种逻辑的电路称为“或”门电
路,简称“或”门.如果把开关 A 闭合作为条件 A 满足,把开
关 B 闭合作为条件 B 满足,把电灯 L 亮作为结果 Y 成立,则
“或”逻辑关系可以示意为图 2-6-2.图 2-6-2(3)“非”门.设正常的逻辑关系为:当条件 A 满足时,结果 C 发生;当条件 A 不满足时,结果 C 不发生.与正常逻辑
关系相反,如果条件 A 满足时,结果 C 不发生;
如果条件 A 不满足时,结果 C 却发生,这种关
系叫“非”逻辑关系,具有这种逻辑关系的电
路叫“非”门电路.如果把开关 A 闭合作为条则“非”逻辑关系可以示意为图 2-6-3.注意:三种基本的门电路的理解,重在理解条件和结果之间的逻辑关系.件 A 满足,把电灯 L 亮作为结果 Y 成立, 图 2-6-3 A.“与”门电路
B.“或”门电路
C.“非”门电路
D.无法判定
图 2-6-4
解析:开关 S 断开时,灯泡发光,闭合时,灯泡不亮,输
入与输出相反,属于“非”门电路.
答案:C【例 1】如图 2-6-4 所示电路为( )【触类旁通】
1.走廊里有一盏电灯,在走廊两端各有一个开关,我们希
望不论哪一个开关接通都能使电灯点亮,那么设计的电路为( )CA.“与”门电路
C.“或”门电路B.“非”门电路
D.上述答案都有可能 解析:不论哪一个开关接通都能使电灯点亮,条件与结果
的关系为“或”逻辑关系,此电路为“或”门电路,故 C 正确.知识点 2 门电路的符号、真值表和逻辑关系 数字信号的 0 和 1 好比是事物的“是”与“非”,而处理
数字信号的电路称数字电路,因此,数字电路就有了判别“是”
与“非”的逻辑功能. 我们把门电路中的条件满足用数字 1 表示,不满足用数字
0 表示.同样把某一结果实现用 1 表示,结果不实现用 0 表示.
那么门电路就可以用数学方法表示为真值表的形式.1.“与”门(1)符号:如图 2-6-5 所示.
(2)真值表:如表所示.图 2-6-52.“或”门(1)符号:如图 2-6-6 所示.
(2)真值表:如表所示.图 2-6-63.“非”门(1)符号:如图 2-6-7 所示.
(2)真值表:如表所示.图 2-6-7 注意:“与”、“或”门电路有两个输入端,输出由两输
入端共同决定;而“非”门电路只有一个输入端,其输出和输
入恰好相反. 【例 2】真值表是包含各种可能性在内的逻辑关系表,它
包括两部分,一部分是所有输入逻辑变量的各种可能组合;另
一部分是相应的输出.图 2-6-8 是一种具有“与”逻辑功能的
门电路.图 2-6-8把开关接通记为 1,开关断开记为 0,灯亮记为 1,灯灭记为 0,试完成下列真值表.解析:由图可知,开关 A、B、C 三个都闭合时,灯泡才亮,所以这个电路满足“与”门电路逻辑.答案:真值表如下:【触类旁通】2.如图 2-6-9 所示,试判断这是一个什么逻辑门电路?图 2-6-9A、B、C 闭合时记“1”,断开时记“0”,Y 灯亮时记“1”,不亮记“0”.试完成下面真值表. 解析:由图可知,开关 A、B、C 只要有一个闭合时,灯
泡就亮,所以这个电路满足“或”门电路逻辑.即当几个条件中
只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果,所以这是一个
“或”门电路.答案:0 1 1 1 1 1 1 1知识点 3 集成电路 集成电路是一种微型电子器件或部件.采用一定的工艺,
把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元
件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质
基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微
型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件
向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步.它在电
路中用字母“IC”表示. 1.集成电路特点:集成电路具有体积小,重量轻,引出线
和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,
便于大规模生产.它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视
机、计算机等方面得到广泛的应用,同时在军事、通讯、遥控
等方面也得到广泛的应用.用集成电路来装配电子设备,其装
配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间
也可大大提高. 2.集成电路的分类:根据其功能、结构的不同,可以分为模拟集成电路、数字集成电路和微波集成电路三大类.