【知識(shí)梳理】一、電壓1.電壓(1)作用:使閉合的電路中形成電流。(2)單位及換算:1 kV= 103 V= 106 mV。(3)測(cè)量?jī)x器:電壓表。(4)常見(jiàn)電壓值:①一節(jié)干電池的電壓是 1.5 V ;②家庭電路的電壓是 220 V;③對(duì)人體的安全電壓 不高于36 V 。?
2.電壓的測(cè)量——學(xué)生用電壓表(1)量程:分別是0~3 V、0~15 V。(2)分度值:0.1 V、0.5 V。(3)遵循“兩個(gè)必須”“一個(gè)不能”“三先三后”的原則。①兩個(gè)必須:a.必須將電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端;b.必須使電流從電壓表的“ + ”接線(xiàn)柱流入,從“ - ”接線(xiàn)柱流出。②一個(gè)不能:所測(cè)電壓不能超過(guò)電壓表的量程。③三先三后:a.先調(diào)零后使用;b.先畫(huà)圖后連接;c.先認(rèn)清分度值后讀數(shù)。
3.串、并聯(lián)電路的電壓規(guī)律(1)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和,即 U=U1+U2 。(2)并聯(lián)電路兩端的總電壓等于各支路兩端的電壓,即 U=U1=U2 。
二、電阻1.定義(1)導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。(2)單位及換算:1 MΩ= 103 kΩ= 106 Ω。2.決定因素(1)材料。(2)長(zhǎng)度:在材料和橫截面積相同時(shí),導(dǎo)線(xiàn)越長(zhǎng),電阻越大。(3)橫截面積:在材料和長(zhǎng)度相同時(shí),導(dǎo)體的橫截面積越大,電阻越小。(4)溫度:大多數(shù)導(dǎo)體溫度越高,電阻越大。
3.滑動(dòng)變阻器(1)原理:通過(guò)改變連入電路中的電阻絲的長(zhǎng)度來(lái)改變電阻。(2)連接:應(yīng)接入一上一下兩個(gè)接線(xiàn)柱。4.超導(dǎo)現(xiàn)象(1)超導(dǎo)現(xiàn)象:某些金屬、合金和化合物,在溫度降到某一特定溫度時(shí),電阻突然變?yōu)?的現(xiàn)象。(2)超導(dǎo)材料:能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料。(3)超導(dǎo)臨界溫度:超導(dǎo)材料的電阻變?yōu)?時(shí)的溫度。(4)應(yīng)用前景:超導(dǎo)體懸浮、超導(dǎo)體發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)體輸電線(xiàn)、超導(dǎo)體電子元件等。
【自主測(cè)試】1.現(xiàn)代人的生活已經(jīng)離不開(kāi)電了,為了安全用電,我們對(duì)生活中一些“電”常識(shí)的了解必不可少。下列有關(guān)常見(jiàn)電壓值的表述錯(cuò)誤的是(　　)A.一節(jié)干電池的電壓是1.5 VB.家庭電路的電壓是220 VC.手機(jī)電池電壓一般是3.7 VD.對(duì)人體安全的電壓是36 V答案:D解析:每一節(jié)新干電池電壓是1.5 V,A項(xiàng)不符合題意;家庭電路的電壓是220 V,B項(xiàng)不符合題意;目前市場(chǎng)上的手機(jī)電池的電壓在3.7 V左右,C項(xiàng)不符合題意;對(duì)人體安全的電壓是不高于36 V,D項(xiàng)符合題意。
2.某同學(xué)連接的電路如圖所示,他所用的電源是四節(jié)新干電池串聯(lián)組成的電池組,當(dāng)他將開(kāi)關(guān)閉合后,電壓表的示數(shù)為 2 V,則L1兩端的電壓為　　　　,L2兩端的電壓為　　　　　。?
答案:4 V　2 V解析:根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,且一節(jié)干電池的電壓為1.5 V,可知四節(jié)新干電池組成電源的電壓 U=4×1.5 V=6 V;由題干電路圖可知,兩燈泡串聯(lián),電壓表測(cè)L2兩端的電壓,即U2=2 V;則根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各電阻兩端的電壓之和可知:L1兩端的電壓U1=U-U2=6 V-2 V= 4 V。
3.右圖為旋轉(zhuǎn)式變阻器的結(jié)構(gòu)圖,a、b、c為變阻器的三個(gè)接線(xiàn)柱,d為旋鈕觸片。將該變阻器接入電路中調(diào)節(jié)燈泡的亮度,當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕觸片時(shí),燈泡變亮,則應(yīng)該連接接線(xiàn)柱　　　(選填“a、b”“b、c”或“a、c”),變阻器和燈泡　　　聯(lián)后接入電路中。?答案:b、c　串
解析:旋轉(zhuǎn)式變阻器是一種變形的滑動(dòng)變阻器,當(dāng)把a(bǔ)、c接入電路時(shí),相當(dāng)于在電路中接入了一個(gè)定值電阻;當(dāng)把a(bǔ)、b接入電路時(shí),變阻器接入電路的是變阻器的“ad”部分,觸片順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),連入電路的電阻變大,電路中的電流將變小;當(dāng)把b、c接入電路時(shí),變阻器接入電路的是“dc”部分,觸片順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),連入電路的電阻變小,電路中的電流將變大;可見(jiàn),要使順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕觸片時(shí),燈泡變亮,則應(yīng)該連接接線(xiàn)柱“b、c”與燈泡串聯(lián)接入電路。
4.如圖所示的電路,AB和CD均為鎳鉻合金線(xiàn)。閉合開(kāi)關(guān)后,通過(guò)觀察　　　　　　　　　,可以比較出合金線(xiàn)電阻的大小,這種研究方法叫　　　　　　(選填“等效替代法”或“轉(zhuǎn)換法”)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置是研究電阻大小與導(dǎo)體　　　　　　　　的關(guān)系。?
答案:電流表的示數(shù)　轉(zhuǎn)換法　橫截面積解析:實(shí)驗(yàn)中采用轉(zhuǎn)換法,通過(guò)觀察電流表的示數(shù)來(lái)比較電阻的大小;導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體的長(zhǎng)度、材料、橫截面積等有關(guān),探究時(shí)采用控制變量法。由題意可知,導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度均相同,橫截面積不同,電阻值不同,所以該實(shí)驗(yàn)研究的是電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。
1.把握控制變量法,探究決定電阻大小的因素若一個(gè)物理量與某幾個(gè)因素有關(guān),要研究此物理量與某一個(gè)因素的關(guān)系時(shí),往往對(duì)其他因素進(jìn)行有效控制,即物理學(xué)中常用的控制變量法。
【例1】 在探究導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中:(1)甲同學(xué)的猜想是①電阻可能與導(dǎo)體的材料有關(guān)。乙同學(xué)的猜想是②電阻可能與導(dǎo)體的溫度有關(guān)。丙同學(xué)的猜想是③電阻可能與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。根據(jù)你掌握的電學(xué)知識(shí),你認(rèn)為④電阻還與　　　　　　　　有關(guān)。?(2)現(xiàn)有金屬材料甲和金屬材料乙制成的各種不同規(guī)格的金屬絲,規(guī)格如下表。選用導(dǎo)線(xiàn)A和B進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可以探究　　　(選填“甲”“乙”或“丙”)同學(xué)的猜想。要想探究猜想①應(yīng)該選用　　　　(選填下面表格中導(dǎo)線(xiàn)的字母代號(hào))兩根導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。?
解析:(1)導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積和溫度有關(guān)。(2)導(dǎo)線(xiàn)A和B的材料和長(zhǎng)度相同,而橫截面積不同,所以選用導(dǎo)線(xiàn)A和B進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可以探究電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系,即探究丙同學(xué)的猜想。要探究猜想①,必須保證導(dǎo)線(xiàn)的長(zhǎng)度和橫截面積相同,而材料不同,故選用B和C。答案:(1)導(dǎo)體的長(zhǎng)度　(2)丙　B、C
如圖所示,在探究影響導(dǎo)體電阻大小因素的實(shí)驗(yàn)中,導(dǎo)線(xiàn)a、b、c粗細(xì)相同,b、d粗細(xì)不同;a、b、d長(zhǎng)度相同。
(1)該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察　　　　的示數(shù)間接比較導(dǎo)線(xiàn)電阻的大小。?(2)選用導(dǎo)線(xiàn)a、b分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體　　　　的關(guān)系。?(3)選用導(dǎo)線(xiàn)b、c分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體　　　　的關(guān)系。?(4)選用導(dǎo)線(xiàn)　　　　分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體的橫截面積的關(guān)系。?(5)影響導(dǎo)體電阻大小的因素除了上述因素外,還可能有　　　　。?
答案:(1)電流表　(2)材料　(3)長(zhǎng)度　(4)b、d　(5)溫度解析:(1)當(dāng)接入電路不同的導(dǎo)體時(shí),可通過(guò)觀察燈泡的亮暗或觀察電流表示數(shù)來(lái)比較導(dǎo)體電阻的大小。(2)由題圖可知,導(dǎo)線(xiàn)a、b的粗細(xì)、長(zhǎng)度均相同,材料不同,因此選用導(dǎo)線(xiàn)a、b分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體材料的關(guān)系。(3)由題圖可知,導(dǎo)線(xiàn)b、c的粗細(xì)、材料均相同,長(zhǎng)度不同,因此選用導(dǎo)線(xiàn)b、c分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系。(4)由題圖可知,導(dǎo)線(xiàn)b、d的長(zhǎng)度、材料均相同,粗細(xì)不同,因此選用導(dǎo)線(xiàn)b、d分別接入電路中,是為了探究電阻大小跟導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。(5)影響導(dǎo)體電阻大小的因素除了導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積外,還可能跟溫度有關(guān)。
2.滑動(dòng)變阻器應(yīng)用問(wèn)題解法探究利用滑動(dòng)變阻器改變電路中的電阻,從而改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓,利用電流表或電壓表顯示數(shù)值而確定測(cè)量數(shù)值,測(cè)速儀、拉力計(jì)、電子秤都是利用這一原理制成的測(cè)量?jī)x器。這是物理知識(shí)在生活中的具體體現(xiàn),也是中考的熱點(diǎn)之一,在歐姆定律這一課時(shí)中將會(huì)做進(jìn)一步分析探究。
【例2】 圖甲是收音機(jī)上用以調(diào)節(jié)音量的一種電位器,圖乙為其說(shuō)明書(shū)中的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí),接線(xiàn)柱O必須接入電路。由此可知,電位器調(diào)節(jié)收音機(jī)的原理是靠改變連入電路中的電阻的　　　　來(lái)改變電阻大小,從而改變電路中　　　　的大小。將O、b兩點(diǎn)接入電路中,如圖使滑動(dòng)觸頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則連入電路的電阻　　　　(選填“增大”或“減小”)。?
解析:音量電位器就是滑動(dòng)變阻器,通過(guò)改變連入電路中的電阻長(zhǎng)度改變電阻的大小,從而改變電路中的電流,電位器的電阻實(shí)際上是由一定長(zhǎng)度的石墨膜構(gòu)成的。將O、b兩點(diǎn)接入電路中,使滑動(dòng)觸頭逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則其連入電路的電阻長(zhǎng)度減小,所以其電阻減小。答案:長(zhǎng)度　電流　減小
右圖是科技創(chuàng)新小組的同學(xué)們自己發(fā)明的電子握力器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。電源電壓不變,滑動(dòng)變阻器b端固定在絕緣底座上,手柄A與變阻器滑片固定在一起,同步運(yùn)動(dòng),握力為0時(shí),滑片處于a端。L是一個(gè)電阻不變的指示燈,力量計(jì)由一個(gè)
電流表改裝而成。使用時(shí),先閉合開(kāi)關(guān)S,再用手握住手柄,A柄向下運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧,握力就顯示在力量計(jì)表盤(pán)上。有關(guān)此握力計(jì),下列說(shuō)法正確的是(　　)A.握力越大燈泡越亮,力量計(jì)的示數(shù)越大
B.改裝成的力量計(jì)的零刻度線(xiàn)就是原電流表的零刻度線(xiàn)C.握力越大,電路總電阻越大,總電流越小D.握力越大,彈簧的長(zhǎng)度越長(zhǎng);握力越小,彈簧長(zhǎng)度越短
答案:A解析:從裝置圖可看出,電路為一個(gè)串聯(lián)電路,當(dāng)用力時(shí),變阻器R接入電路的電阻變小,握力越大,電路中的總電阻越小,根據(jù)歐姆定律可知,電流表示數(shù)越大,所以選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;當(dāng)握力為0時(shí),電路的電阻最大,電流最小,但電流表示數(shù)不為0,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;握力計(jì)在使用時(shí),彈簧被壓縮,長(zhǎng)度變短,所以握力越大,彈簧長(zhǎng)度越短,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
3.巧用電流表和電壓表判斷電路故障問(wèn)題電路故障問(wèn)題,是本單元的重點(diǎn),但許多同學(xué)解決這類(lèi)問(wèn)題,往往采取“逐個(gè)猜測(cè)”的方法,解題目標(biāo)不明,思路混亂,盲目性很大。其實(shí)只要掌握正確的方法,解答這類(lèi)問(wèn)題并不困難。用電流表和電壓表判斷電路故障類(lèi)問(wèn)題,解決方法是找出判斷電路故障的一般規(guī)律,然后通過(guò)觀察比較得出正確答案。因此要用規(guī)律應(yīng)用法和觀察比較法分析。這類(lèi)故障問(wèn)題一般表現(xiàn)為電流表指針未動(dòng)(或無(wú)示數(shù)),電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn),燈不發(fā)光。分析這類(lèi)問(wèn)題,一般規(guī)律是從兩個(gè)方面找原因,一是確定電路故障的性質(zhì),即電路出現(xiàn)的故障是短路還是斷路;二是電路故障發(fā)生的位置,即電路中的故障發(fā)生在哪里。
【例3】 如圖所示,燈L1、L2完全相同,閉合開(kāi)關(guān)S,只有一盞燈亮,且只有一個(gè)電表有示數(shù),其故障可能是(　　)A.燈L1斷路B.燈L1短路C.燈L2斷路D.燈L2短路解析:若L1斷路,只有L2發(fā)光,電流表、電壓表都有示數(shù),故A不符合題意;若燈L1短路,L2也同時(shí)被短路,兩燈都不發(fā)光,兩電表也都無(wú)示數(shù),故B不符合題意;若L2斷路,燈L1發(fā)光,電流表無(wú)示數(shù),電壓表有示數(shù),故C符合題意;若L2短路,燈L1也同時(shí)被短路,兩燈都不發(fā)光,電壓表無(wú)示數(shù),電流表示數(shù)很大,甚至超量程,故D不符合題意。答案:C
如圖所示電路,當(dāng)S閉合后,兩燈均發(fā)光,電壓表測(cè)的是燈　　　　(選填“L1”或“L2”)兩端電壓。一段時(shí)間后,兩燈均熄滅,但電壓表有讀數(shù)且示數(shù)較大,電流表無(wú)讀數(shù),則故障可能是　　　　(選填“L1短路”“L1斷路”或“L2斷路”)。?

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