2013-2014学年高二物理粤教版选修3-1同步课件：第2章 第2节 对电阻的进一步研究(29张p

第二节对电阻的进一步研究电路1．知道导体的伏安特性和IU图象，知道什么是线性元件和非线性元件．2．掌握串并联电路中的电流、电压、电阻的关系．1．导体的伏安特性(1)导体的伏安特性曲线：纵轴表示电流I，横轴表示电压U，画出的IU图线叫做导体的________．伏安特性曲线(2)图线斜率的物理意义在IU图中，图线的斜率表示________，即k＝________.在UI图中，图线的斜率表示____，即k＝U/I＝______.伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫____．伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫________．答案：(2)导体电阻的倒数I/R导体电阻的大小R线性元件非线性元件2.串联电路：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________．3.并联电路：把几个电阻________的连接方式叫并联．在并联电路中，每个电阻两端的电压________，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：2．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．并列地连接起来相等流过各电阻的电流之和各个电阻阻值的倒数之和考点一导体的伏安特性曲线1．用IU图象或UI图象反映导体中的电流与电压的关系，画出的图线统称为伏安特性曲线．2．遵守欧姆定律的导体，伏安特性是通过坐标原点的直线如下图所示．这种电学元件叫做线性元件．图(a)中，R＝UI＝1tanθ图(b)中，R＝UI＝tanα3．对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线．这种电学元件叫做非线性元件．4．导体的伏安特性曲线反映了导体自身的性质，即导体的电阻．（双选）如图所示，a、b直线分别表示由同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，下列选项正确的是()A．a代表电阻丝较粗B．b代表电阻丝较粗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，RaRb，由电阻定律R＝ρl/S知，SbSa，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．答案：BC练习1．某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的IU图象，如下图a、b、c所示，则下列判断正确的是()A．只有b正确B．a、c图曲线肯定是误差太大C．a、c不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D．a、b、c三图象都可能正确，并不一定有较大的误差abc解析：图a反映元件的电阻率随温度的升高而减小，图b反映元件的电阻率不随温度的变化而变化，图c反映元件的电阻率随温度的升高而增大，故D对．如果题目中说明元件是金属，就只有图c正确了．答案：D考点二串联电路1．定义：把导体一个接一个依次连接组成的电路．串联电路的基本特点：(1)电路中各处的电流相等；(2)电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和．U＝U1＋U2＋U3＋….2．可推导三个重要性质：(1)串联电路的总电阻等于各导体电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn.(2)串联电路中各个电阻两端的电压分配是跟它的阻值成正比，即U/R＝U1/R1＝U2/R2＝…＝Un/Rn.(3)串联电路中的功率分配是跟它的阻值成正比，即P/R＝P1/R1＝U2/R2＝Pn/Rn＝I2，但P总＝P1＋P2＋…Pn.练习2．由两个电阻组成的串联电路两端电压为100V，其中一个电阻的阻值为80Ω，其两端电压为40V,另一个电阻的阻值是()A．120ΩB．80ΩC．40ΩD．20Ω解析：由部分电路欧姆定律，I＝U/R，串联电路的电流处处相等为I＝U1/R1＝40/80A＝0.5A，另一电阻的阻值为：R2＝U2/I＝(100－40)/0.5Ω＝120Ω.答案：A考点三并联电路1．定义：把几个导体并列连接起来组成的电路．并联电路的基本特点：(1)电路中各支路两端的电压相等；(2)电路的总电流等于各支路电流之和．2．可推导三个重要性质：(1)并联电路总电阻的倒数等于各个导体电阻的倒数之和；即1/R＝1/R1＋1/R2＋…1/Rn(注意：各支路电阻均为r时R＝只有两个电阻并联时，R＝；并联总电阻小于任一支路电阻；任一支路的电阻增大，总电阻增大，反之则减小)．1nrR＝R1R2R1＋R2(2)并联电路中通过各导体的电流强度跟它的阻值成反比，电阻越小，分得电流越大．(3)并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，P1/R1＝P2/R2＝…Pn/Rn＝U2，但P总＝P1＋P2＋…Pn，当相差几个数量级的电阻Rmax和Rmin并联时，大电阻的作用可以忽略不计，即当Rmax＞Rmin时，R并＝1Rmax＋1Rmin－1≈Rmin.练习3．有三个电阻，R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω，现把它们并联起来接入电路，则通过它们的电流之比是()A．6∶4∶3B．3∶4∶6C．2∶3∶4D．4∶3∶2解析：并联电路，电压相等，设电路两端电压为U，则I1∶I2∶I3＝U/R1∶U/R2∶U/R3＝1/2∶1/3∶1/4＝6∶4∶3.答案：A考点四串并联规律在电路中的应用：分压电阻与分流电阻当电路中的实际电压超过用电器的额定电压时，可根据串联电阻的分压作用，串联一电阻，可以分担一部分电压，使用电器得到所需的电压，这种串联在电路中起分压作用的电阻叫分压电阻；当电路中的电流强度超过某个元件所允许的电流强度时，可给它并联上一个适当的电阻使其分去一部分电流，使通过的电流减小到元件所允许的数值，这种并联在电路中起分流作用的电阻叫分流电阻．如图所示，L1、L2是两个规格不同的灯泡，当它们如图连接时，恰好都能正常发光，设电路两端的电压保持不变，现将变阻器的滑片P向右移动过程中L1和L2两灯的亮度变化情况是()A．L1亮度不变，L2变暗B．L1变暗，L2变亮C．L1变亮，L2变暗D．L1变暗，L2亮度不变解析：在变阻器的滑片P向右移动过程中，电阻变大，并联电阻也增大，而电路两端的电压保持不变，根据欧姆定律，干路电流变小，所以L1变暗，并联部分电压增大，L2灯变亮．答案：BP考点五用“伏安法测量电阻”1．原理：利用电压表和电流表测出电阻两端的电压U和流过电阻的电流I，利用电阻定义式R＝U/I算出电阻.2．两种接法：电流表接在电压表两接线柱外侧，通常称为“外接法”如图A所示，电流表接在电压表两接线柱内侧，通常称为“内接法”如图B所示图A图B3．电流表内接法与外接法对比分析电流表接法电流表内接法电流表外接法误差分析于电流表的分压作用的分流作用电压表示数UV＝UR＋UA＞UR电流表示数IA＝IRR测＝UVIA＞URIR＝R真误差来源于电流表的分压作用电压表示数UV＝UR电流表示数IA＝IR＋IV＞IRR测＝UVIA＜URIR＝R真误差来源于电压表的分流作用两种电路的选择条件测大电阻，即R≥RA适合测小电阻，即R≤RV4.两种接法的选择：令R0＝，当RxR0时，用内接法；当RxR0时，用外接法．RARVR越大，UR越接近UV，R测＝UVIA越接近于R真＝URIR可见，为了减小误差，该电路适合测大电阻，即R≥RAR越小，IR越接近IV，R测＝UVIA越接近于R真＝URIA可见，为了减小误差，该电路适合测小电阻，即R≤RV练习5．请看以下两个电路图，比较电流表和电压表的测量值与真实值()图A图BA．如电流表和电压表是理想电表，两图的测量值与真实值是一样的B．如考虑两表电阻，则A图测量值更接近真实值C．如考虑两表电阻，则B图测量值更接近真实值D．如考虑两表电阻，且R是一个较大的电阻，则图B比图A测量值更接近真实值解析：如果考虑电表的内阻，图A是电流表外接，出现误差的原因是因为电流表的测量值含有电压表的电流，由可知测出的电阻偏小，图B是电流表的内接，出现误差的原因是因为电压表的测量值含有电流表的电压，由可知测出的电阻偏大．如B图中的被测电阻较大，分压大，则更接近真实值．所以选A、D.答案：ADRx＝U测I测＝U真I真＋IVRx＝U测I测＝U真＋UVI真考点六变阻器的两种接法的分析对比接法项目限流式分压式电路组成变阻器接入电路特点连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱(图中变阻器PA部分被短路不起作用)连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈的两端接线柱(图中变阻器PA、PB都起作用，即从变阻器上分出一部分电压加到待测电阻上)调压范围0～E(不计电源内阻)ERxRx＋R～E(不计电源内阻)如图甲为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图．(1)为了通过测量得到图甲所示IU关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：______________________(电源两端电压恒为9V，滑动变阻器的阻值为0－100Ω)．(2)在图丁电路中，电源两端的电压恒为9V，电流表示数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的IU关系曲线可知，热敏电阻两端的电压约为________V；电阻R2的阻值为________Ω.(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子：________________________________________________________________________.答案：(1)乙图乙电压调节的范围更广，且可以满足电压从零开始调节的要求．(2)5.4106(3)温控开关1．注意分清UI图和IU图．2．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．3．应用串、并联知识结合欧姆定律求解．如右图所示的四只电阻的UI图线，这四只电阻串联起来使用时各个电阻两端的电压分别是U1、U2、U3、U4，则其大小顺序为()A．U2U4U3U1B．U4U3U2U1C．U2＝U4U1＝U3D．U1U2U3U4解析：由电阻U/I可知，R1R2R3R4，因而电阻串联时流过每个电阻的电流相同，由欧姆定律知U1U2U3U4，故D正确．答案：D练习5．电阻R1、R2、R3的伏安特性曲线如图所示，它们的大小关系是________．若将它们串联后接入电路，则它们的电压之比U1∶U2∶U3＝________.若三个电阻并联时，流经电阻R1、R2、R3的电流I1∶I2∶I3＝________.答案：R1R2R31∶2∶44∶2∶1如图所示的电路中，R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω(1)求电路中的总电阻；(2)加在电路两端的电压U＝42V时，通过每个电阻的电流是多少？解析：(1)R3、R4并联后电阻为R34，则R1、R2和R34串联，总电阻R＝R1＋R2＋R34＝14Ω.(2)根据欧姆定律I＝U/R，I＝3A，由于R1、R2串联在干路上，故通过R1、R2的电流都是3A．设通过R3、R4的电流为I3，I4、由并联电路的特点I3＋I4＝3A，I3∶I4＝R4∶R3，解得：I3＝1A，I4＝2A.答案：(1)14Ω(2)I1＝I2＝3A，I3＝1A，I4＝2AR34＝R3R4R3＋R4＝6×36＋3Ω＝2Ω，练习6．如图所示，R1＝R2＝R3＝R，A、B两端电压恒为U，开关S接通后流过R2的电流是S接通前的()A．1/2B．2/3C．1/3D．1/4解析：开关接通前，通过R2的电流是I1＝U/(R1＋R2)＝I/2R，开关接通后，R总＝R1＋R2R3/(R2＋R3)＝3R/2，I总＝2U/3R，流过R2的电流I2＝1/2I总＝U/3R，则I2/I1＝2/3，B正确．答案：B祝您