專題16  電壓和電阻（講義）一、知識梳理一、電壓1.什么是電壓（1）電壓作用是使電路中的自由電荷定向移動，形成電流；電源是提供電壓的裝置。（2）電路中獲得持續(xù)電流的條件：①電路中有電源（或電路兩端有電壓）；②電路是通路。注：說電壓時，要說“某電路或AB”兩端的電壓（如圖（1）所示，1、2兩端電壓或者2、3兩端電壓）；說電流時，要說通過“某電阻、某支路或某元件（如圖（1），通過電池的電流或者通過電阻R1的電流）”的電流。2.電壓的單位：在國際單位制中，電壓單位是伏特（簡稱為伏，符號是V）；電壓常用單位還有：千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（μV）。換算關(guān)系：1kV＝1000V，1V＝1000mV，1mV＝1000μV。（2）生活中常見電壓值：一節(jié)干電池1.5V，一節(jié)蓄電池2V，家庭用電電壓220V，安全電壓不高于36V。圖（1）常見電路圖（2）電流表圖（3）電壓表3.電壓測量（如圖（3）所示）：（1）測量儀器：電壓表，符號是；（2）讀數(shù)時，看清接線柱上標的量程（3V、15V兩個量程）、分度值（3V量程分度值是0.1V,15V路程分度值是0.5V）；（3）使用規(guī)則：①電壓表要并聯(lián)在電路中；②電流從電壓表的“正接線柱”流入，“負接線柱”流出，否則指針會反偏。③被測電壓不要超過電壓表的最大量程。注意：①被測電壓超過電壓表的最大量程時，不僅測不出電壓值，電壓表的指針還會被打彎，甚至燒壞電壓表。②選擇量程：實驗室用電壓表有兩個量程，0～3V和0～15V。測量時，先選大量程，若被測電壓在3V～15V可測量；若被測電壓小于3V則換用小的量程，若被測電壓大于15V則換用更大量程的電壓表。4.電流表、電壓表的比較：見表（1）。表（1）電流表與電壓表比較（以表（2）、表（3）為例）比較內(nèi)容電流表電壓表異符號連接串聯(lián)并聯(lián)直接連接電源不能能量  程0.6A、3A3V、15V每大格0.2A、1A1V、5V每小格0.02A、0.1A0.1V、0.5V內(nèi)阻很小，幾乎為零，相當于短路（相當于導(dǎo)線）很大相當于開路同調(diào)零；讀數(shù)時看清量程和分度值；正接線柱流入，負接線柱流出；不能超過最大測量值5.利用電流表、電壓表判斷電路故障：（1）電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù)，則故障原因可能是：①電壓表損壞；②電壓表接觸不良；③與電壓表并聯(lián)的用電器短路。（2）電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)，則故障原因可能是：①電流表短路②和電壓表并聯(lián)的用電器開路。（3）電流表電壓表均無示數(shù)，除了兩表同時短路外，最大的可能是主電路斷路導(dǎo)致無電流。二、電阻1.定義：電阻表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大??；用符號R表示。2.單位：在國際單位制中，電阻的單位是歐姆（符號是Ω）（規(guī)定：如果導(dǎo)體兩端的電壓是1V，通過導(dǎo)體的電流是1A，這段導(dǎo)體的電阻是1Ω）；常用單位還有千歐（符號kΩ）、兆歐（MΩ）；換算：1MΩ=1000kΩ，1kΩ=1000Ω。3.影響導(dǎo)體電阻大小的因素：導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，還與溫度有關(guān)。材料、橫截面積一定時，導(dǎo)體越長，電阻越大；材料、長度一定時，導(dǎo)體橫截面積越小，電阻越大；大多數(shù)導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。三、變阻器1.變阻器：能改變接入電路中電阻大小的元件。常見的變阻器可分為滑動變阻器和電阻箱。2.滑動變阻器（1）構(gòu)造：由瓷筒、線圈、滑片、金屬棒、接線柱組成；變阻原理：通過改變接入電路中的電阻線的長度來改變電阻，如圖（1）所示。圖（1）滑動變阻器（2）原理：改變接入電路中電阻線的長度來改變電阻。（3）作用：通過改變接入電路中的電阻來改變電路中的電流和電壓。（4）銘牌：如一個滑動變阻器標有“50Ω、2A”表示的意義是最大阻值是50Ω，允許通過的最大電流是2A。（5）正確使用：①應(yīng)串聯(lián)在電路中使用；②接線要“一上一下”；③通電前應(yīng)把阻值調(diào)至最大的地方。3.電阻箱：是能夠表示出電阻值的變阻器，如圖（2）所示，圖（3）是變阻箱的面板。      圖（2）                           圖（3）（1）原理：通過改變連入電路的電阻線的長度來改變電阻。（2）優(yōu)點：能夠直接讀出連入電路的電阻值；缺點：不能連續(xù)地改變連入電路的電阻值。（3）讀數(shù)方法：旋盤下面的“△”所對應(yīng)的示數(shù)乘以相應(yīng)的倍數(shù)之和。二、重點與難點★重點一：電壓概念與電壓測量1.電壓（1）電壓的作用：電壓是形成電流的原因：電壓使電路中的自由電荷定向移動形成了電流。電源是提供電壓的裝置。電路中有電壓不一定有電流，有電流電路的兩端必有電壓。（2）電路中獲得持續(xù)電流的條件：①電路中有電源（或電路兩端有電壓）；②電路是連通的。（3）電壓的國際單位是伏特，簡稱伏，符號V；常用單位是：千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。1kV=103V，1V=103mV1mV=103μV。（4）記住一些電壓值：一節(jié)干電池1.5V；一節(jié)蓄電池2V；家庭電壓220V；對人體安全電壓不高于36V。電池組串聯(lián)：U=U1+U2+U3； 電池組并聯(lián)：U=U1=U2=U3；2節(jié)干電池串聯(lián)是3V，2節(jié)干電池并聯(lián)是1.5V。（5）電壓測量：儀器：電壓表；符號：。讀數(shù)時，應(yīng)先看量程 ，再看分度值，最后讀數(shù)。使用規(guī)則：①電壓表應(yīng)與被測用電器并聯(lián) 。②電壓表介入電路時，應(yīng)使電流從電壓表的“ 正接線柱 ”流入，從“ 負接線柱 ”流出。否則指針會反偏。③被測電壓不要超過電壓表的量程 。④量程范圍內(nèi)，電壓表可直接接到電源兩極上，測電源電壓 。⑤在預(yù)先不能預(yù)測被側(cè)電壓值時，應(yīng)先進行試觸。危害：被測電壓超過電壓表的最大量程時，不僅測不出電壓值，電壓表的指針還會被打彎甚至燒壞電壓表。選擇量程：實驗室用電壓表有兩個量程，0～3V和0～15V。測量時，先選大量程，進行試觸，若被測電壓在3V～15V可測量，若被測電壓小于3V則換用小的量程，若被測電壓大于15V則換用更大量程的電壓表。（6）電流表、電壓表的比較  電流表電壓表異符號連接方式串聯(lián)并聯(lián)直接連接電源兩極不能能量程0-0.6A；0-3A0-3V；0-15V每大格0.2A；1A1V；5V每小格0.02A；0.1A0.1V；0.5V分析電路時內(nèi)阻很小，視為短路內(nèi)阻很大，視為開路同使用前應(yīng)先調(diào)零；讀數(shù)時，分清量程和分度值，電流從“正”接線柱流入，從“負”接線柱流出，測量不能超過最大測量值★重點二：電阻概念1.電阻（1）電阻表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用的大小。符號:R。（2）國際單位：歐姆。規(guī)定：如果導(dǎo)體兩端的電壓是1V，通過導(dǎo)體的電流是1A，這段導(dǎo)體的電阻是1Ω。常用單位：千歐、兆歐。1MΩ=106Ω，1kΩ=103Ω。（3）了解一些電阻值：手電筒的小燈泡，燈絲的電阻為幾歐到十幾歐。日常用的白熾燈，燈絲的電阻為幾百歐到幾千歐。實驗室用的銅線，電阻小于百分之幾歐。★重點三：串并聯(lián)電路電壓關(guān)系1.串并聯(lián)電路的電壓規(guī)律：（1）串聯(lián)電路：串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和。U=U1+U2+…（2）并聯(lián)電路：在并聯(lián)電路中，各支路用電器兩端的電壓相等；且等于總電壓（U=U1=U2=…）。2.串聯(lián)分壓：因為串聯(lián)電路中，電流只有1條路可走，所以各處電流相等，而電壓卻因為有電阻而被分了，所以串聯(lián)電路中，各處電流相等，各段電壓等于總電壓(串聯(lián)電路分壓)。，（兩個電阻串聯(lián)）。★難點一：變阻器（1）滑動變阻器：構(gòu)造：瓷筒、電阻絲（阻值很大）、滑片P、金屬桿、接線柱。（2）變阻原理：通過改變接入電路中的電阻線的長度來改變電阻。（3）使用方法：①根據(jù)銘牌選擇合適的滑動變阻器；②滑動變阻器應(yīng) 串 聯(lián)在電路中；③接法是“ 一上一下”接；④接入電路前（閉合開關(guān)前）應(yīng)將滑動變阻器調(diào)到 阻值最大處 。（4）銘牌：某滑動變阻器標有“50Ω、1.5A”字樣，50Ω表示滑動變阻器的最大阻值為50Ω或變阻范圍為0～50Ω。1.5A表示滑動變阻器允許通過的最大電流為1.5A。（5）作用：①通過改變電路中的電阻，逐漸改變電路中的電流和部分電路兩端的電壓；②保護電路。（6）優(yōu)缺點：能夠逐漸連續(xù)改變連入電路的電阻，但不能表示連入電路的阻值是多少。（7）電阻箱的讀數(shù)方法A：旋盤式：各旋盤下小三角指示的數(shù)×面板上標記的倍數(shù)，然后加在一起，就是電阻箱接入電路的電阻值。B：插孔式：插入的不讀，不插入的讀。三、考查方向1.電壓與電壓測量典例一：（2020·綏化）如圖所示的電路中，電源電壓不變，當開關(guān)S斷開時，燈泡L正常發(fā)光；當開關(guān)S閉合時，下列說法正確的是（　　）。A．電流表示數(shù)不變 B．電壓表示數(shù)變小 C．燈泡L變亮 D．燈泡L與電阻R并聯(lián)【答案】D。【解析】D、當開關(guān)S斷開時，為燈的簡單電路，電流表測燈的電流，電壓表測電源電壓，燈泡L正常發(fā)光；當開關(guān)S閉合時燈與R并聯(lián)，D正確；B、當開關(guān)S閉合時，電流表測干路電流，電壓表測電源電壓，電壓表示數(shù)不變，B錯誤；AC、根據(jù)并聯(lián)電路各支路互不影響，通過燈的電流不變，燈的亮度不變，C錯誤，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律，電流表示數(shù)變大，A錯誤。故選：D。典例二：（2020·廣東）如圖所示，圖甲中電壓表的分度值為______V，讀數(shù)為______V；若使用前出現(xiàn)如圖乙所示的情況，則原因是______。【答案】(1)01；(2)2.3；(3)電壓表未調(diào)零。【解析】由甲圖知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.3V。由乙圖知，電壓表的指針未指在0刻度線處，原因是電壓表未調(diào)零。2.影響導(dǎo)體電阻的因素影響因素：（材料、長短L、橫截面積S、溫度T）。1.實驗原理：在電壓不變的情況下，通過電流的變化來研究導(dǎo)體電阻的變化。（也可以用串聯(lián)在電路中小燈泡亮度的變化來研究導(dǎo)體電阻的變化）2.實驗方法：控制變量法。3.結(jié)論：導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的 材料 、 長度和橫截面積，還與 溫度 有關(guān)。與電壓和電流的大小無關(guān)。4.結(jié)論理解：導(dǎo)體電阻的大小由導(dǎo)體本身的材料、長度、橫截面積決定。與是否接入電路、與外加電壓及通過電流大小等外界因素均無關(guān)，所以導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。典例三：（2020·襄陽）某物理興趣小組在“探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系”實驗中，他們在如圖所示電路中的A、B兩點間接入待研究的電阻絲，電源電壓恒定。忽略電阻絲電阻隨溫度變化的影響，待用電阻絲的規(guī)格如表格所示。序號材料長度橫截面積1碳鋼合金絲LS2鎳鉻合金絲2LS3鎳鉻合金絲L2S4鎳鉻合金絲2L2S(1)他們應(yīng)選擇序號為______的兩根電阻絲來研究；(2)從表中所給電阻絲的規(guī)格看，還可以用這些電阻絲來做另一個探究實驗，即探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體______的關(guān)系，這次你應(yīng)該選擇序號為______的兩根電阻絲來做實驗。【答案】(1)3、4；(2)橫截面積；(3)2、4。【解析】(1)要探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系，根據(jù)控制變量法的思路，應(yīng)該選擇材料和橫截面積都相同的兩根電阻絲。從表格中可知，序號3和序號4的材料、橫截面積都相同，所以應(yīng)選擇序號3與序號4的兩根電阻絲來研究。(2)從表中所給電阻絲的規(guī)格看，序號2、3、4的材料都相同，長度和橫截面積不完全相同，而序號2和4的材料、長度都相同，只有橫截面積不同，故可以用2、4探究電阻與橫截面積的關(guān)系。典例四：（2019·海南）如圖所示是某電子秤內(nèi)部簡化電路。R0是定值電阻，Rx是壓敏電阻，阻值隨壓力增大而減小，電源電壓保持不變。閉合開關(guān)，當Rx上壓力增大時，隨之減小的是（   ）。A．通過Rx的電流    B．通過R0的電流     C．Rx兩端的電壓    D．R0兩端的電壓【答案】C。【解析】由圖知，R0與Rx串聯(lián)接在電路中，當Rx上壓力增大時，其阻值減小，則電路中的電流I增大，即通過Rx和R0的電流均增大；又由歐姆定律U0=IR0，得R0兩端的電壓U0增大；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律U=U0+Ux，得Ux=U－U0，由于U不變，U0增大，則壓敏電阻兩端的電壓Ux減小。故應(yīng)選C。典例五：（2020·長沙）如圖所示的鎢絲是將一個白熾燈去除玻璃罩制成的，閉合開關(guān)S，小燈泡L發(fā)光，鎢絲不發(fā)光，向鎢線吹氣時，小燈泡L變亮，用酒精燈給鎢絲加熱，小燈泡L逐漸變暗直至熄滅，由實驗可知（　?。?。A．鎢絲的電阻隨溫度升高而減小；B．向鎢絲吹氣時，鎢絲電阻變??；C．給鎢絲加熱時，電路中的電流變大；D．小燈泡L發(fā)光而鎢絲不發(fā)光是因為通過鎢絲的電流小于小燈泡L的電流【答案】B。【解析】閉合開關(guān)S，小燈泡L發(fā)光，鎢絲不發(fā)光，向鎢線吹氣時，小燈泡L變亮，說明通過小燈泡的電流變大，則鎢絲的電阻減小；用酒精燈對白熾燈的鎢絲加熱，鎢絲的溫度升高，觀察到小燈泡L的亮度明顯變暗，說明通過小燈泡L的電流變小，鎢絲的電阻增大；由于鎢絲和小燈泡串聯(lián)接入電路中，則通過它們的電流是相同的；綜上所述，ACD錯誤，B正確。故選：B。3.變阻器的連接典例五：（2019·天津）如圖是滑動變阻器的結(jié)構(gòu)和連入電路的示意圖，當滑片P向左滑動時，連入電路的電阻變小的是（  ）。A. B. C. D. 【答案】A。【解析】A、圖中滑片向左移動時，電阻絲接入部分變短，連入的阻值變小，符合題意；B、同時接入上方兩接線柱，相當于接入一導(dǎo)線，滑片移動，接入電阻不變，不合題意；C、同時接入下方兩接線柱，相當于接入一定值電阻，滑片移動，接入的電阻值不變，不合題意；D、滑片向左移動時，電阻絲接入部分變長，接入電路中的電阻變大，不符合題意。故選A。4.串并聯(lián)電路電壓關(guān)系典例六：（2020·揚州）在“探究串聯(lián)電路電壓的特點”實驗中：某實驗小組分別測量了串聯(lián)電路兩端的總電壓U和燈泡L1、L2兩端的電壓U1、U2數(shù)據(jù)如表：U/VU1/VU2/V2.61.31.3（1）該小組由此得出串聯(lián)電路的總電壓與各部分電壓的關(guān)系是　   　（用題中物理量符號表示）。（2）實驗過程中，若L1燈絲斷了，觀察到電壓表V1示數(shù)為　   　，電壓表V2示數(shù)為　   　。（3）該實驗還有待改進，請寫出其中一點：　   　。【解答】解：（1）由圖表可知，該小組由此得出串聯(lián)電路的總電壓與各部分電壓的關(guān)系是：U1+U2＝U；（2）實驗過程中，若L1燈絲斷了，電壓表V1測燈Ll兩端的電壓此時是電源的電壓，電壓表V1示數(shù)為2.6V；由于電路斷路，電壓表V2測燈L2兩端的電壓，示數(shù)為0V；（3）該實驗還有待改進，電路中換不同規(guī)格的小燈泡再進行多次實驗。故答案為：（1）U1+U2＝U；（2）2.6V；0V；（3）換不同規(guī)格的小燈泡再進行多次實驗。5.電路故障分析1.電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù)“電流表示數(shù)正常”表明主電路為通路，“電壓表無示數(shù)”表明無電流通過電壓表。則故障原因可能是：①電壓表損壞；②電壓表接觸不良；③與電壓表并聯(lián)的用電器短路。2.電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù)“電壓表有示數(shù)”表明電路中有電流通過電壓表，“電流表無示數(shù)”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表，則故障原因可能是：①電流表短路；②或電壓表并聯(lián)的用電器開路，此時電流表所在電路中串聯(lián)了大電阻（電壓表內(nèi)阻）使電流太小，電流表無明顯示數(shù)。3.電流表電壓表均無示數(shù)“兩表均無示數(shù)”表明無電流通過兩表，除了兩表同時短路外，最大的可能是主電路斷路導(dǎo)致無電流（即電壓表之外的電路有斷路）。典例七：（2019·天津）如圖所示的電路中，兩個小燈泡的規(guī)格相同。閉合開關(guān)后，只有一個小燈泡發(fā)光，電壓表指針偏轉(zhuǎn)明顯。則故障原因可能是（  ）。A. L1短路；   B. L1斷路；    C. L2短路；  D.L2斷路【答案】A。【解析】由電路圖可知，兩燈泡串聯(lián)，電壓表測燈L2兩端電壓；當開關(guān)閉合時，其中一個燈亮，說明電路是通路，則另一個燈泡不亮的原因可能是燈泡短路。而電壓表有示數(shù)，說明L2沒有短路，則故障原因可能是L1短路，故A正確，BCD錯誤。故選A。典例八：（2020·廣元）如圖所示電路中，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)S，燈泡L發(fā)光，電流表有示數(shù)，電壓表的示數(shù)幾乎為零，則下列判斷中正確的是（　　）。A. 電阻R短路   B. 電阻R短路   C. 燈L斷路   D. 燈L短路【答案】B。【解析】A．如果電阻R斷路，燈泡不發(fā)光，電流表示數(shù)減小為零，電壓表測量電源電壓示數(shù)增大，故A不符合題意；B．如果電阻R短路，燈泡發(fā)光，電路電阻減小電流增大，電流表示數(shù)增大；電壓表相當于與導(dǎo)線并聯(lián)示數(shù)減小為零，故B符合題意；C．如果燈泡斷路不發(fā)光，整個電路斷路，兩表示數(shù)都減小為零，故C不符合題意；D．如果燈泡短路不發(fā)光，電路電阻減小電流增大，電流表示數(shù)增大；電壓表測量電源電壓示數(shù)增大，故D不符合題意。故選B。 

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