第二节 对电阻的进一步研究
问题探究
1.在实际生活中,多个家用用电器接上电源时是按什么方式连接的 ?????
答案:在家用用电器用电时,不可能保证每个用电器都有一个电源对其供电,一般是把所有的用电器并联起来,用同一个电源供电.我们国家规定的家用用电器的额定电压相同,所以可以在一个电源下同时工作.?
2.金属导体的实际IU图线真是过原点的直线吗？?
答案:导体的伏安特性曲线反映的是导体的导电性能,由于金属导体的电阻率随温度的升高而增大,因此其对电流的阻碍作用也变大,特性曲线应为一条曲线,比如实验测得小灯泡的伏安特性曲线为曲线.?
自学导引
1.导体的_________________是研究导体电流和电压关系的重要工具,金属导体的伏安特性曲线是_________________,即_________________成正比.?
答案:伏安特性曲线 通过原点的直线 电流与电压?
2.把电阻______________的连接方式叫串联.在串联电路中,流过每个电阻的电流______________,串联电路两端的总电压等于___________________________,串联电阻的总电阻值等于_____________________________.?
答案:依次首尾相接 相等 各电阻两端的电压之和 各个电阻的阻值之和?
3.把几个电阻______________________的连接方式叫并联.在并联电路中,每个电阻两端的______________________,并联电路的总电流等于______________________,并联电阻的总电阻阻值的倒数等于______________________.?
答案:并列地连接起来 电压相等 流过各电阻的电流之和 各个电阻阻值的倒数之和
4.研究导体的IU图线的斜率反映______________.
答案:导体电阻的大小?
疑难剖析
对导体伏安特性曲线的正确认识?
【例1】
如图2-2-1所示,a、b直线分别表示由两种材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝甲、乙的伏安特性曲线,下列判断中正确的是（ ）?
图2-2-1
A.a代表的电阻丝?较粗??
B.b代表的电阻丝较粗?
C.两根电阻丝的阻值是定值?
D.图线表示电阻丝的阻值与流过的电流成正比?
解析:导体的伏安特性曲线的斜率反映了电阻的大小,由图可知,Ra>Rb,由电阻定律知,Sb＞Sa,可见,选项A错,选项B?正确.由于两根电阻丝的IU图线是一条过原点的直线,所以电阻是定值,选项C正确.电阻丝的阻值与流过的电流无关,选项D错.正确选项为BC.?
答案:BC??
温馨提示:导体的伏安特性曲线的斜率能反映电阻的大小,可通过比较斜率来确定电阻丝电阻的大小关系,从而确定其粗细.??
串联电路的计算?
【例2】
在如图2-2-2所示的电路中,R1=R3=R,R2=2R,a、c两点接入电压为U的稳压电源.若在d、b间接入理想电压表,读数为多少 ?
图2-2-2
解析:由电路图可知,当d、b间接入理想电压表时,a、c两点间由R1和R2串联组成,由欧姆定律知I=U/(R+2R)=U/3R,U2=IR2=2U/3,而理想电压表的读数正好是R2两端的电压.?
答案:?
温馨提示:本题最大的特点要正确认识电路的结构,在此基础上才能根据串联电路的特征进行求解.??
并联电路的计算?
【例3】
电阻R1、R2、R3并联在电路中,已知R1=10
Ω,R3=5
Ω,流过R1的电流为1
A,?电路中的总电流为3.5
A,则( )?
A.电阻两端的电压为10
V??
B.电阻R2的阻值为20
Ω?
C.电阻R2的阻值为2.5
Ω??
D.流过R1和R2的电流之和为1.5
A??
解析:电阻并联时,各电阻两端的电压相等,电路中的总电流等于各电阻上的电流之和,每个电阻的电流、电压关系满足欧姆定律,可见,U=I1R1=10
V,选项A正确.I3=U/R3=2
A,所以,I2=I-I1-I3=0.5
A,R2=U/I2=20
Ω,选项B正确,选项D正确.?
答案:ABD??
温馨提示:利用并联电路的电流、电压之间的关系可确定每个电阻两端电压和流过每个电阻的电流大小,从而确定答案.??
用等效思想处理串、并联电路?
【例4】
如图2-2-3所示，电路由8个不同的电阻组成，已知R1=12
Ω，其余电阻阻值未知，测得A、B间的总电阻为4
Ω.今将R1换成6
Ω的电阻，则A、B间的总电阻变为Ω.（提示：用等效替代法）?
图2-2-3
图2-2-4
解题思路：设除R1外其他七个电阻串并联后的总电阻为R′，则电路化简为如图2-2-4所示.
故?
所以，当R1=12
Ω时，?
有
①?
当R1=6
Ω时，有
②?
由①②解得RAB=3
Ω.?
答案：3?
温馨提示：本题指明用等效替代法进行求解，说明了本题考查的意图是物理方法.?
无论是由几个电阻并联之后构成的电路，还是由几个电阻串联后形成的电路，都可以用一个和它们的总电阻相等的电阻替代它们.即使是既有串联又有并联的复杂的电路，也可以通过电阻的串、并联规律使电路得到简化.亦即可用同一个电阻组成的电路来替代未简化前的复杂的电路，这样的思想称之为等效电路思想.效果相同的两个电路互称等效电路.本题若未能将除R1之外的7个电阻等效为一个电阻，或未能认识到等效电阻与R1为并联关系，则将无法处理或处理错误.
拓展迁移
随着人们用电的日益扩大，大功率和长距离送电变得非常普遍，输电线的架设也因地而异，输电线一般是架空线，但跨过海峡给海岛输电时要用水下电缆，穿过人口密集的城市输电时要用地下电缆.电缆是在金属芯线的外面包着一层绝缘皮，当其中一根电缆的绝缘皮损坏而通地时，会造成电能的损失.怎样才能快捷地找到通地位置呢？请看下面的问题：?
AB两地间铺有通信电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆.在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个电阻.检测人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：（1）令B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻Ra；（2）令A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻Rb；（3）在A端的双线间加一已知电压Ua，在B端用内阻很大的电压表测出两线间的电压Ub.?
试由以上测量结果确定损坏处的位置.
答案要点：设双线电缆每单位长度的电阻为r，漏电处电阻为R，漏电处距A为x，题设测量过程可用如图电路所示，则AA′间电阻Ra=rx+R;BB′间电阻Rb=r(L-x)+R.当AA′间加电压Ua时，在BB′间用内阻很大的电压表测出的电压Ub等于R两端电压（电缆上近似看作无电流无电势降落），根据欧姆定，联立解得.?第四节 认识多用电表
问题探究
多用电表不仅功能多,可以测量不同种类的物理量,而且每一种功能有多个量程,这些量程是怎样构成的
答案:多用电表的每个测量功能,都有多个量程,比如电阻有“×1
Ω”“×10
Ω”?“×100
Ω”和“×1
kΩ”等,电流表有“10
mA”“100
mA”和“3
A”?等,这些多量程一般是通过串、并联电阻而改变量程的,多个量程是通过转换开关来实现的.?
自学导引
1.指针式多用电表由___________、___________、___________及___________、___________等部分构成,它的结构如图甲所示,由图可知,______________________为转换开关.?
答案:表头 测量电路 转换开关 红 黑表笔 中央能旋转的部分?
2.多用电表的表头是一个_____________,指针偏到最大角度时对应的电流Ig叫表头的______________,表头线圈的电阻Rg叫_______________,表头的内部结构电路如图乙所示,其中1和2组成_______________,3和4组成_______________,5是,S是_______________.?
甲
乙
图2-4-1
答案:灵敏电流计 满偏电流 表头内阻 电流表 电压表 欧姆表 转换开关?
3.多用电表测量电流、电压时,其刻度盘的刻度数是_____________的,而测量电阻时刻度盘上的刻度是_____________的,这主要是因为指针偏转的角度与电流成_____________,而待测电阻的阻值与电流不成正比.?
答案:均匀 不均匀 正比?
4.用多用电表检查电路的故障时,既可以用测量_________________的方法,也可以用测量_______________的方法,通过分析_______________就可以确定故障的类型而及时排除.
答案:电流、电压 电阻 测量结果?
疑难剖析
电流表的基本原理的理解?
【例1】一个电流表的满偏电流Ig=1
mA,内电阻为200
Ω,现要把它改装成一个量程为0.5
A的电流表,则应在电流表上( )?
A.并联一个0.4
Ω的电阻 ?
B.串联一个0.4
Ω的电阻?
C.并联一个200
Ω的电阻?
D.串联一个200
Ω?的电阻?
解析:由题中的条件可知,电流表的满偏电压为Ug=IgRg=0.2
V,而改装成一个大量程的电流表,必须并联一个电阻,由欧姆定律可知,可见,选项A正确.??
答案:?A??
温馨提示:改装电流表是将原表的两端并联一个小电阻组成,并联电阻的大小可根据原表和改装表的量程及原表的内阻推算.
电压表的基本原理的理解?
【例2】
一个电压表由电流表G和电阻R串联而成,如图2-4-2所示.若在使用中发现电压表的示数总比准确值稍小一些,采取下列哪种措施可以改进（ ）?
图2-4-2
A.在R上串联一个比R小得多的电阻?
B.在R上串联一个比R大得多的电阻?
C.在R上并联一个比R小得多的电阻?
D.在R上并联一个比R大得多的电阻?
解析:电压表的读数比准确值稍小一些,表明通过电流表的电流偏小,为了改进,必须提高流过电流表的电流,可行的方法是减小与表头串联的电阻值,但减小的阻值又不能太大,所以只能给电阻R并联一个比R大得多的电阻,选项D正确.?
答案:D??
温馨提示:弄清电压表读数比准确值小的原因是改正的依据,对电压表的结构的了解是改正实施的关键,同时,还要注意读数只是稍小,改正时要注意力度.??
欧姆表的原理的理解?
【例3】一个用满偏电流为3
mA的电流表改装而成的欧姆表,调零后用它测量500
Ω的标准电阻时,指针恰好指在刻度盘的正中间.如用它测量一个未知电阻时,指针指在1
mA处,则被测电阻的阻值为?( )?
A.1
000
Ω
B.5
000
Ω?
C.1
500
Ω
D.2
000Ω??
解析:设欧姆表的内阻R内,由欧姆定律知,E=1.5
V,,选项A正确.??
温馨提示:欧姆表的基本原理是电路中的每个电流与外电路的电阻对应,通过直接测电流而间接测电阻,当表的两个表笔短接时,电路中的电流达到满偏,此时的电阻为欧姆表的内阻,可利用这一关系进行换算,推出待测电阻的大小.
拓展迁移
多用电表的使用
多用电表是一种多用仪表,一般可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程.由于多用电表具有用途多、量程广、使用方便等优点,因此得到了广泛的应用.??
多用电表的盘面部分包括刻度部分和调节部分,如图?243所示?.刻度部分有三条刻度线,最上面一条是欧姆表刻度线,零刻线在最右侧,从左至右读数增加,但刻度不均匀;中间是电流和电压刻度线,最下面是交流低压刻度线,这条刻度线上零刻度线在左侧,从左至右读数均匀增加.?
图2-4-3
调节部分:(1)表盘下面中间的调整定位螺丝,它的作用是使指针在测量前指在左侧的零刻度线,通常调整第一次后,就不再动它了.如果发现使用前表针不在左侧零点,需用螺丝刀轻轻调整.(2)选择开关,它的作用是:选择测量项目和量程.它带着箭头,四周刻着各种测量项目和量程.(3)欧姆表的调零旋钮,实际上是一个可变电阻,它的作用是:当多用电表当欧姆表使用时,可以通过调整调零旋钮,实现欧姆调零. 第六节 走进门电路 第七节 了解集成电路
问题探究
十字路口的红绿灯是我们很熟悉的.你知道红绿灯交替亮灭的原理吗？?
答案：红绿灯电路就是将简单的门电路组合起来的逻辑电路，应用的就是门电路原理.
自学导引
1.与门电路是实现____________的电子线路,它的逻辑功能是________________________时,输出才为“1状态”.?
答案:与逻辑 所有的输入均为“1”?
2.或门电路是实现___________的电子线路,它的逻辑功能是______________时,输出就为“1状态”.?
答案:或逻辑 只要输入≥“1”?
3.非门电路是实现____________的电子线路,它的逻辑功能是________________________恰好相反.?
答案:非逻辑 输入与输出的状态?
4.集成电路将元件集中制作在_____________,减少了元件间的_____________,使_____________得到很大提高.?
答案:芯片上 连接导线 可靠性?
5.门电路是________________________________,可以由二极管、________________________________构成，也可以制成集成电路.基本的门电路有三种类型：________________________________,较复杂的门电路由_______________________________组成.
答案:是用来实现基本逻辑功能的电子电路,三极管等分立元件,与门电路、或门电路和非门电路,上述三种基本电路混合.?
疑难剖析
与门电路逻辑功能的理解?
【例1】如图2-7-1所示,要将灯泡L点亮,应将
… ( )??
图2-7-1
A.开关S1接通,S2断开?
B.开关S2接通,S1断开?
C.开关S1和S2同时接通?
D.开关S1和S2都断开?
解析:?由电路的连接方式可知,只有两个开关同时接通,灯泡才能发光,选项C正确.?
答案:C??
温馨提示:这是典型的与门电路,只有两个开关都处于“1”的状态,输出才能达到状态“1”.??
或门电路逻辑功能的理解?
【例2】
如图272所示,要将?灯泡L点亮,应将…（ ）?
图2-7-2
A.开关S1闭合,S2断开?
B.开关S2闭合,S1断开?
C.开关S1和S2都闭合?
D.开关S1和S2都断开??
解析:?由电路的连接关系可知,两个开关中任何一个只要接通,灯泡就可以发光,可见,选项ABC都正确.???
答案:ABC??
温馨提示:这是典型的或门电路,只要有一个开关的状态处于“1”的状态,输出就能达到状态“1”,这是或门电路的逻辑功能.?
非门电路逻辑功能的理解?
【例3】如图273所示,开关S断开和闭合时灯泡的亮度为（ ）??
图2-7-3
A.开关闭合时灯泡发光?
B.开关断开时灯泡发光?
C.开关闭合与断开灯泡都发光?
D.开关闭合与断开灯泡都不发光?
解析:由电路的连接关系可知,开关断开时,灯泡发光,选?项B正确.开关闭合时,灯泡被短路,灯泡不发光.正确选项为B.?
答案:B??
温馨提示:这是典型的非门电路,灯泡的亮、暗与开关的合上、断开正好相反,即输入为“1”时,输出为“0”,输入为“0”时,输出为“1”.??
逻辑电路?
电路的输入、输出状态呈现一定的逻辑关系的电路称为逻辑电路，如三种基本的门电路呈现三种基本的逻辑关系，所以三种门电路是最基本的逻辑电路，其他呈现出较复杂的逻辑关系的逻辑电路都是由这三种门电路组成的.逻辑电路输入、输出的都是数字信号，这些信号只有两种状态：逻辑“1”和“0”.?
确定逻辑“1”和“0”：?
“1”和“0”是分别代表两种相反状态的代码，例如开关断开代表“0”状态，接通代表“1”状态.对逻辑电路的输入、输出来说，一般是高电压为“1”，低电压为“0”.对具体的数字电路来说，电压高于某一值时为“1”，低于某一值时为“0”.?
两种简单的复合门电路的真值表：?
（1）与非门：由一个与门和一个非门组成.它具有的逻辑关系用真值表表示为?
（2）或非门：由一个或门和一个非门组成.?
【例4】在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号.试列出其真值表.?
解析：设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Y.并且对于A、B、C，设：判上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.对于Y设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”.根据题意及上述假设可列出真值表.?
答案：真值表如下表所示.
输入
结果
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
【例5】
在铁路与公路的交叉路口，安装有自动控制的信号灯.当火车来的时候信号灯亮，火车过去时信号灯灭.图274是这种信号灯的控制电路图.?S1、S2为两个光控开关，光照?到时接通，没照到时断开.只有两个开关都接通时，信号灯才是灭的.请在方框内画出符合要求的门电路符号.?
图2-7-4
解析：开关闭合时输入为高电势，灯亮时输出为高电势.所以开关闭合为“1”，断开为“0”，灯亮为“1”，灯灭为“0”，则此时门电路的真值表应为：
输入
结果
A
B
Y
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
答案：这是与非门真值表，所以框内应为：
温馨提示：要判断是何种电路，应先根据条件写出真值表，再根据真值表判断是何种门电路.所以五种门电路的真值表要记清.
拓展迁移
火警报警装置的逻辑电路
图2-7-5是一个火警报警装置的逻辑电路图.Rt是一个热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，R是一个阻值较小的分压电阻.?
火警报警装置
图2-7-5
（1）要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起.在图中虚线处应接入怎样的元件？?
（2）为什么温度高时电铃会被接通？?
（3）为了提高该电路的灵敏度，即报警温度调得稍低些，R的值应大一些还是小一些？
答案：（1）温度较低时Rt的阻值很大，R比Rt小得多，因此P、X之间电压较大.要求此时电铃不发声，表明输出给电铃的电压应该较小，输入与输出相反，可见虚线处元件应是“非”门.?
（2）当高温时Rt阻值减小，P、X之间电压降低，输入低电压时，从“非”门输出是高电压，电铃响起.?
（3）由前面分析可知，若R较大，由于它的分压作用，Rt两端的电压不太高，则外界温度不太高时，就能使P、X之间电压降到低电压输入，电铃就能发声.因此R较大，反应较灵敏.?第一节 探究决定导线电阻的因素
问题探究
白炽灯的灯丝是由金属钨制成的，当用万用表测量白炽灯的灯丝电阻时，测得的电阻值与其正常工作时用欧姆定律计算的电阻值相同吗？为什么？
解析:由于白炽灯工作时要发热,温度会升高,而材料的电阻率因此会发生较大的变化,故其工作电阻应大于不发光时的电阻.?
答案:?不同,理由略?
自学导引
1.滑动变阻器是电阻值______________的电阻,方法是__________________________而改变电阻值.?
答案:可以改变 通过改变接入电路中的导体的长度?
2.均匀电阻的阻值计算公式是_________________________,式中ρ是_____________________,?l是______________________,?S是_______________________.?
答案:
材料的电阻率 导体的长度 导体的横截面积
3.导体的电阻率ρ与导体的____________和____________有关,通常把________________叫绝缘体,而用电阻率受温度影响较小的材料制作_____________.?
答案:材料 温度 电阻率较大的材料 标准电阻?
4.在实验探究中,常常使用控制变量法,方法是当探究的物理量与其他几个物理量有关时,可选择研究探究的量与其中一个物理量的关系而保持_____________________.
答案:其他物理量不变?
疑难剖析
理解电阻的物理意义?
【例1】
下列说法中正确的是( )?
A.通过导体的电流越大,导体的电阻一定越小?
B.导体的电阻与加在导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比?
C.电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量,温度越高,金属导体的电阻越大?
D.无论加在导体两端的电压如何变化,它的电压与电流的比值都不变?
解析:电阻反映导体对电流阻碍作用的强弱,它只与导体本身有关,与外界因素无关,导体的电阻与其通过的电流无关,故选项A错.导体的电阻与加在导体两端的电压无关,故选项B错.正确的选项为CD.?
答案:CD??
温馨提示:导体的电阻值与导体的材料和温度有关,与其他因素无关,虽然导体在工作时通过的电流发生变化时,也会引起温度的变化,但实际中一般不考虑这种变化.
导体电阻的计算?
【例2】
如图211所示为均匀的长方形金属板abcd.ab边长为L1,ad边长为L2,当接点A、B接入电路时电阻阻值为R1,当接点C、D接入电路时电阻阻值为R2,则R1∶R2等于…( )?
图2-1-1
A.L1∶L2
B.L2∶L1?
C.L12∶L22
D.L22∶L12?
解析:本题可直接用电阻定律先表达出两种接法的电阻阻值,再求出两电阻的比值.设金属板的电阻率为ρ,厚度为d,当接点A、B接入电路时,由电阻定律知
当接点C、D接入电路时,由电阻定律知?
由此可知R1∶R2=L22∶L12?
正确选项为?D.?
答案:D??
温馨提示:本题求解的是电阻的比值,在求解的过程中引入了未知量ρ、d,主要是帮助理顺思路,而最后的计算中再根据规律消除未知量,这是一种解决问题的有效方法.??
电阻率的理解?
【例3】
下列说法中正确的是( )?
A.电阻率越大的导体,电阻一定也越大?
B.电阻率是材料的固有属性,任何情况下不可能为零?
C.温度升高时,有些材料电阻率增大,有些材料电阻率不变,有些材料电阻率减小?
D.以上说法均不对?
解析:导体的电阻不同于电阻率,电阻率大电阻不一定大,故选项A错.导体在处于超导的状态时电阻率为零,故选项B错.温度升高时,金属材料的电阻率增大,半导体的电阻率减小,处于超导状态的物质,其电阻率不变,故选项C正确,从而确定D选项错.??
答案:?C??
温馨提示:电阻反映的是导体阻碍电流的强弱,电阻率反映的是材料的导电性能,两者的物理意义不同,电阻率高并不说明电阻一定大,相反,电阻大也不说明电阻率大.
拓展迁移
如图2-1-2所示,一块匀质半圆形的导体板按图甲的方式连接时电阻阻值为R,如果按图乙的方式连接,求此连接方式下的电阻阻值.
图2-1-2
解析：此题中的导体板的形状是半圆形,不可能根据电阻定律直接求解导体的电阻,但可以将导体板分成对称的两部分(每部分为四分之一圆周),假设每部分的电阻为R1,由图可知,图甲应为两个R1的并联,图乙应为两个R1的串联,则?
R乙=2R1=4R.?
答案:4R?
启示:此题灵活运用了等效的方法,将不能由公式求解的物理量转化为可以求解的量,利用这种方法往往会收到事半功倍、柳暗花明的效果.?第五节 电功率
问题探究
用电器通电后，可将电能转化为其他形式的能量.请你列举生活中常用的用电器，并说明其能量转化情况.
答案：电灯把电能转化成内能和光能，电动机把电能转化为机械能，电磁炉将电能转化为内能.?
自学导引
1.电功是指____________通过一段电路时,自由电荷在____________的作用下做____________时,电场力对自由电荷做的功,电功的计算公式是____________.?
答案:电流 电场力 定向移动 W=UIt?
2.单位时间内电流所做的功叫____________,电功率的计算公式是____________.?
答案:电功率 P=UI ?
3.电场力对电荷做功的过程是电能转化为_________________的过程,在一段只有电阻元件的_________________中,电能将转化为热量,热量的计算公式是_________________,这就是_________________.与电阻发热对应的功率叫_____________,其计算公式是____________.?
答案:其他形式的能 纯电阻电路Q=I2Rt 焦耳定律 热功率 P=I2R?
4.在一般的用电器工作的电路中,用电器实际消耗的功率不能用公式____________计算,而应该用公式____________计算,这是因为一般用电器不一定是____________,它的主要功能也并非将电能转化为____________.?
答案:P=I2R P=UI 纯电阻元件 热能?
5.在包含电源在内的闭合电路中,电源工作时,电路中消耗的总功率是____________,它表明,电源提供的能量一部分消耗在____________,转化为其他形式的能,另一部分消耗在____________,转化为内能.
答案:EI=U外I+U内I 外电路上 内电路上?
疑难剖析
电功和电功率的计算?
【例1】
关于计算电功率的三个公式P=UI,P=I2R,P=U2/R的适用范围,以下说法中正确的是(
)?
A.这三个公式的适用范围相同?
B.第一个公式普遍适用,后两个公式只适用于纯电阻电路?
C.第一个公式只适用于纯电阻电路,后两个公式普遍适用?
D.三个公式的适用范围与电路的连接方式无关?
分析：三个计算电功率的公式中,P=UI是普遍适用的,在任何电路中,均可以用该公式计算电功率,而P=I2R和P=U2/R只适用于纯电阻电路.另外,电路的连接方式并不影响电路中用电器的性质,选项BD正确.?
答案：BD??
温馨提示:弄清电功率计算公式的物理意义是判断的关键,明确三个公式的相互联系是确定答案的基础.??
电功率和热功率的计算?
【例2】
一接在220
V电压的电路中正常工作的电风扇，通过风扇电动机的电流为0.5
A，测得风扇电动机线圈电阻为5
Ω.求：?
（1）电风扇的输入功率；?
（2）电风扇每分钟消耗的电能；?
（3）电动机工作时，因导线发热损失的功率；?
（4）它的最大输出功率.?
解析：电风扇工作时将电能大部分转化为机械能，同时由于导线发热转化为热能.?
（1）电风扇的输入功率P输入=UI=220×0.5
W=110
W.?
（2）电风扇每分钟消耗的电能E电=W=UIt=110×60
J=6.6×103
J.?
（3）发热功率P热=I2r=0.52×5
W=1.25
W.?
（4）最大输出功率P输出=P电功-P热=110
W-1.25
W=108.75
W.?
温馨提示：这是一道含电动机的题目，属于非纯电阻电路，电功率、热功率、输出功率的数值不等，要注意它们的算法的区别.P电功>P热，P电功>P输出.??
闭合电路中有关功率的计算?
【例3】
如图2-5-1所示，R1=8
Ω，电源的电动势E=8
V，内阻r=2
Ω.R2为变阻器.问：
图2-5-1
（1）要使变阻器获得的电功率最大，R2的值应是多大？这时R2的功率是多大？?
（2）要使R1得到最大的电功率，R2的取值是多大？R1的最大功率是多大？这时电源的效率为多少？?
（3）调节R2的阻值，能否使电源有最大的功率E2/4r输出？为什么？?
解析:（1）变阻器阻值R2=R1+r=10
Ω时，获得最大电功率.??
(2)当R2=0时，通过R1的电流最大，R1得到最大电功率.这时电源的效率.?
(3)不能.因为即使R2=0，外电路电阻R1也大于r,所以电源不可能有E2/4r的功率输出.在本题中，当R2=0时电源的输出功率即为能输出的最大功率.?
答案:（1）10
?Ω 1.6
W (2)?0 5.12
?W 80% (3)不能? 理由略?
温馨提示：①电源的输出功率.当R=r时，P出有最大值.?
②讨论R2的功率时，可将R1看作内阻.
用电器最佳连接方式?
【例4】
额定电压都是110
V，额定功率Pa=100
W，Pb=40
W的A、B两灯，接在220
V的电路中，使电灯均正常发光.R是变阻器，能使电路消耗的电功率最小的电路是图2-5-2中的（ ）?
图2-5-2
解析：由R=U2/P可知RaV、Ub>110
V，两灯不能正常工作，所以A错.B图中A和变阻器并联后的电阻比A的电阻还要小，即仍有Ua<110
V.Ub=110
V,所以B错.C和D图中两灯电压均有可能为110
V，此时再看电路消耗的功率，C图中灯A消耗功率100
W，灯B和变阻器并联后的阻值与灯A相等，所以电路消耗的总功率为200
W，D图中A、B两灯并联后的阻值与变阻器相等，所以变阻器消耗的功率为140
W，电阻消耗的总功率为280
W.答案为C.?
温馨提示：具体算出正常工作的电路消耗的实际功率进行比较.
拓展迁移
电子节能灯
目前市场上有一种电子节能灯,人们常常为选择哪一种灯更好而举棋不定.?
下表为电子节能灯与白炽灯相比较的一组数据,你将作出怎样的选择 ?
功率(W)
光通(lm)
光效(lm)
寿命(h)
售价(元/只)
每度电费(元)
白炽灯
60
550
9.16
1
000
1.5
0.61
节能灯
11
550
50
5
000
30
0.61
表中的功率是指用电器的额定功率;光通是指单位面积通过的光能;光效是指光通和功率的比值,根据上表可联系哪些物理知识,并作出你的选择.
答案:比较耗电费用、寿命、售价,可选择节能灯.?第三节 研究闭合电路
问题探究
在不同的工作电路中,工作电源是有很大差异的,你知道主要的差异在哪里吗 ?
答案:电源是一种能量的转换装置,它的工作主要是将其他形式的能转换为电能,而不同的电源这种转换本领是不同的,在物理学中通常是用电动势表示这种本领,电源的主要差异就是电动势不同,不同的用电器按需要必须配置不同电动势的电源,以满足用电器工作的要求.?
自学导引
1.电源的最基本的特征是有____________,正极的电势比负极的电势____________,两极间存在_____________.不同的电源在没有接入电路时两极间的____________,这个电压与电源的____________在数值上是相等的.?
答案:两个极 高 电压 电压不同 电动势?
2.闭合电路的欧姆定律的表达式是____________,E是____________,R是____________,r是____________.?
答案:
电源电动势 电路的外电阻 电源的内电阻?
3.电源的外电路两端的电压叫做路端电压,路端电压____________,实验结果表明__________________的大小有关.?
答案:U=E-Ir 路端电压与负载?
4.电源的电动势和内阻的大小可通过实验进行测量,在实验时,有两种数据处理方法,分别是____________和____________.
答案:计算法 作图法?
疑难剖析
电动势的物理意义?
【例1】
关于电动势,下列说法正确的是（ ）?
A.电源电动势在数值上等于路端电压?
B.当外电阻发生变化时,电源电动势也发生变化??
C.电源电动势在数值上等于内、外电路上的电压之和,与内外电路的组成无关?
D.电源电动势的大小可以通过实验进行测定??
解析:电源电动势反映电源转换能量的本领,与外电路的电阻无关,选项?B错,C正确.电动势在数值上等于电路的内、外电压之和,与路端电压的数值不完全一样,选项A错.电动势一般情况下是不变的,可以利用实验测定,选项D正确.??
答案:CD??
温馨提示:电源电动势反映电源本身的属性,与外电路无关,它的大小反映电源的本领,尽管电动势和电压的单位相同,但物理意义不同.??
闭合电路欧姆定律的应用?
【例2】
用电动势为12
V的直流电源对某纯电阻电路供电,此时电源的端电压为8
V,?输出电流为2
A.若将外电路电阻增大到原来的2倍,则输出电流和端电压分别为( )?
A.1.0
A,8.0
V
B.1.2
A,9.6
V?
C.1.5
A,9.6
V
D.1.8
A,10
V??
解析:由题设可知,R1=U1/I1=4
Ω,而E=I1(R1+r),r=2
Ω,R2=2R1=8
Ω,,U2=I2R2=9.6
Ω,正确选项为B.?
答案:?B??
温馨提示:本题充分利用部分和闭合电路欧姆定律,先求解电源内阻,再计算外电阻改变后的端电压和输出电流.??
电路的动态分析?
【例3】
在如图231所示的电路中,当可变电阻的阻值R变大时（ ）?
图2-3-1
A.A、B间电压增大?
B.A、B间电压减小?
C.通过R2的电流减小?
D.通过R的电流增大?
解析:可变电阻R的阻值变大时,应该有
R↑→R总↑→↓U内(=Ir)↓ 选项A正确.?
答案:?A??
温馨提示:电源工作的外电路中,某个电阻的变化会引起整个电路的电流电压变化,要确定某部分的电流电压变化,只能根据欧姆定律和串并联电路的特征来确定.???
电源电动势和内阻的测定?
【例4】
如图2-3-2所示的是两个闭合电路中两个电源的UI图象,下列说法中正确的是（ ）
图2-3-2
A.电动势E1=E2,内阻?r1B.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2的路端电压变化较大?
解析:电源的电动势和内阻的测定可以通过UI图线来完成,由图线可知,E1=E2,两电源的短路电流I1>I2,(图线的横截距)故内阻r=E/I,r1答案:ACD??
温馨提示:利用实验描绘的UI图线可以比较两电源的电动势和内阻之间的关系,在实验中经常使用该方法.
拓展迁移
在图2-3-3的电路中,电源电动势E=6
V,内阻r=2
Ω,已知R1=2
Ω,R2=6
Ω,滑动变阻器的总阻值R3=12
Ω.求?
图2-3-3
(1)滑动变阻器的滑片P移到什么位置时,电压表有最大值和最小值 各是多少 ?
(2)如果移动变阻器的滑片P,使电压表的读数为1
V,变阻器的有效阻值是多大
解析:(1)当P滑到最左端时,电压表被短路,读数最小,最小值为零,当P滑到最右端时,R2和R3并联的电阻最大,电压表读数最大,且.?
(2)当电压表的读数为1
V时,.?
答案:(1)当P滑到最左端时,电压表有最小值为0;当P滑到最右端时,电压表有最大值为3
V?0 3
V??
(2)1.33
Ω??
