【正文】 多組 (不少于 6 組 ) 、 I 值，在 —I 直角坐標(biāo)系中標(biāo)出各點，畫出 —I 圖象，如圖 (2)所示，圖象的縱截距為 E，橫截距為短路電流， ． 第 20 頁 共 33 頁 圖象法比較好地利用各組測量數(shù)據(jù)，并能排除奇異點，能夠減小偶然誤差． 誤差分析： 由于電流表和電壓表不是理想電表，就會帶來一定的系統(tǒng)誤差，下面分別分析電流表內(nèi)接和外接兩種情況下的系統(tǒng)誤差． (1)如圖 (3)所示，電流表接在了外邊，電壓表所測為電源的外電壓，而電流表讀數(shù)比流過電源的電流值要小， 測量存在系統(tǒng)誤差． 電壓表的讀數(shù)越大， 越大，電流表的測量誤差也越大，如圖 (4)所示，短 路時，＝ 0，測量值與真實值相同． 由圖象可知， 定量分析： ＝ － 第 21 頁 共 33 頁 此函數(shù)式的縱截距為： 斜率的絕對值為： 當(dāng) r 時， ． (2)如圖 (5)所示，電流表接在了里邊，電流表所測的電流 為流過電源的電流，電壓表所測電壓比路端電壓?。? 當(dāng)電路中電流增加時， ，電壓表讀數(shù)的誤差隨著增加， U—I 圖象 如圖 (6)所示，測量值圖線比較陡， ＝ E， ＞ r． 由等效電路可知， ．一般安培表的內(nèi)阻與 r 接近，所以這種方法測出的內(nèi)阻誤差較大． （六）簡單的邏輯電路 邏輯關(guān)系 真值表 符號 與門：僅當(dāng)輸入信號A 和 B 均為 1 時，輸出信號 Z 才為 1。 輸入 輸出 A B Z 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 第 22 頁 共 33 頁 或門：輸入信號 A 和B 只要有一個為 1 或者均為 1 時，輸出信號 Z 為 1。 輸入 輸出 A B Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 非門：輸入信號 A 為1，則輸出信號為 0；輸入信號 A 為 0，輸出信號為1。 輸入 輸出 A Z 0 1 1 0 例 如圖為包含某邏輯電路的一個簡單電路圖， L 為小燈泡．光照射電阻 R′時，其阻值將變得遠小于 R．該邏輯電路是 ____門電路（填 “與 ”、 “或 ”或 “非 ”）．當(dāng)電阻 R′受到光照時，小燈泡 L 將 ______（填 “發(fā)光 ”或 “不發(fā)光 ”）． 高考 真題 某同學(xué)設(shè)計了一個如圖 7 所示的實驗電路，用以測定電源電動勢和內(nèi)阻，使用的實驗器材為：待測干電池組（電動勢約 3V）、電流表（量程 ，內(nèi)阻小于 1Ω）、電阻箱（ 0～）、滑動變阻器（ 0～ 10Ω）、單刀雙擲開關(guān)、單刀單擲開關(guān)各一個及導(dǎo)線若干．考慮到干電池的內(nèi)阻較小，電流表的內(nèi)阻不能忽略． （ 1）該同學(xué)按圖 7 連線， 通過控制開關(guān)狀態(tài)，測得電流表內(nèi)阻約為 ．試分析該測量產(chǎn)生誤差的原因是 _________________________________________． （ 2）簡要寫出利用圖 7 所示電路測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗步驟： ① _____________________________________________________________； ② _____________________________________________________________； （ 3）圖 8 是由 實驗數(shù)據(jù)繪出的 圖象，由此求出待測干電池組的電動勢 E＝____________V、內(nèi)阻 r＝ _____________Ω．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字） 第 23 頁 共 33 頁 例 解析：因電流表的滿偏電流 IgI，所以并聯(lián)一個適當(dāng)?shù)姆至麟娮?，即可改裝成量程為 10mA 的電流表，原來電流的滿偏電壓 Ug=IgRg=1VU，故應(yīng)串聯(lián)一個適當(dāng)?shù)姆謮弘娮?，即可改裝成量程為 10V 的電壓表，其電路圖如（ a）、（ b）所示。 ① 改裝成電壓表時，由串聯(lián)分壓 即需串聯(lián)一個阻值為 9kΩ 的分壓電阻 . ② 改裝成電流表時，由并聯(lián)分流： 即需并聯(lián)一個阻值為 的分流電阻 . 例 解： 本題利用電壓表指電壓，電流表指電流的功能，根據(jù)歐姆定律 R= 計算電流表的內(nèi)阻。由于電源電動勢為 4V，在量程為 15V 的電壓表中有 的刻度沒有利用，測量誤差較大，因而不能選；量程為 3V 的電壓表其量程雖然小于電源電動勢，但可在電路中接入滑動變阻器進行保護，故選用電壓表 V1。由于電流表的內(nèi)阻在 ～ 之間，量程為 ，電流表上允許通過的最大電壓為 ，因而伏特表不能并聯(lián)在電流表的兩端，必須將一個阻值為 5Ω的定值電阻 R2與電流表串聯(lián)再接到伏特表上，才滿足要求。滑動變阻器在本實驗第 24 頁 共 33 頁 中 分壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式。故本題電壓表選用 V1；設(shè)計電路圖如圖 1 所示；電流表 A1內(nèi)阻的表達式為： RA = R2。 例 錯解分析： 沒能據(jù) 安全性、準(zhǔn)確性原則選擇 A1 和 V1，忽視了節(jié)能、方便的原則，采用了變阻器的分壓接法 . 解題方法與技巧： 由待測電阻 Rx 額定功率和阻值的大約值，可以計算待測電阻 Rx的額定電壓、額定電流的值約為 U= ≈ V， I= = A. 則電流表應(yīng)選 A1，電壓表應(yīng)選 V1. 又因 = Ω＞ Rx，則電流表必須外接 . 因為滑動變阻器的全阻值大于被測電阻 Rx，故首先考慮滑動變阻器的限流接法，若用限流接法，則被測電阻 Rx上的最小電流為 Imin= = A＜ I 額 ，故可用限流電路 .電路如圖所示 . 例 解析： （ 1） 設(shè)電源內(nèi)阻為 r，指針滿偏時， 指 針 指 在 表 盤 正 中 央 時 ， （ 2）指針轉(zhuǎn)過 30176。時對應(yīng)阻值為 Rx，則： （ 3）電動勢 E′= 時對應(yīng)的中值電阻 第 25 頁 共 33 頁 指針半偏處仍刻著 3000Ω，而實際電阻只有 2800Ω，可見用歐姆表測電阻時，由于電動勢變小，電阻的測量值偏大，電阻的測量將產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。 例 解析：邏輯電路分為或門電路、與門電路和非門電路，由圖示符號可知，該邏輯電路是非門電路；當(dāng)光照射電阻 R′時，其阻值將變得遠小于 R，則 R′兩端電壓很小，由非門電路的特點可知，其輸出電壓較大，小燈泡 L 將發(fā)光。 答案：非，發(fā)光 高考 真題 答案： （ 1）并聯(lián)電阻箱后電路總阻值減小，從而使總電流增大。 （ 2）見解題詳析 （ 3）， 解析：（ 1）測量電流表內(nèi)阻的實驗方法是半偏法，其實驗步驟是： ① 斷開開關(guān) S，閉合開關(guān) K，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭 P，使電流表指針滿偏； ② 將開關(guān) S 接 C，保持滑動變阻器的滑動頭 P 的位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱 R，使電流表指針半偏，此時電阻箱的讀數(shù)等于電流表的內(nèi)阻。由于電阻箱的并入，使電路中的總電流增大，電流表內(nèi)阻的測量值偏小。 （ 2） ① 斷開開關(guān) K，將電阻箱 R 的阻值調(diào)到最大，再將開關(guān) S 擲向 D； ② 調(diào)節(jié)電阻箱 R 直到電流表有一合適的示數(shù)，改變 R 的阻值，進行多次測量，記錄每次電阻箱的阻值和電流表示數(shù)。 （ 3）此實驗測定電源電動勢和內(nèi)阻的原理式是： ，即 顯然，圖線的斜率的倒數(shù)表示電源電動勢 E，圖線的截距表示 ，由圖線可得， ， ，則 。 （人教版） 2020屆高三物理 一輪 復(fù)習(xí) 講義： 恒定電流 一、知識概述 本次主要學(xué)習(xí)恒定電流的 1， 2， 3， 6節(jié)內(nèi)容，是初中部分電路知識的充實和提高，主要講述了兩個重要的定律：部分電路歐姆定律和電阻定律；三個重要的概念：電流、電阻和電壓；以及了解半導(dǎo)體和超導(dǎo)體的性能在技術(shù)中的應(yīng)用及發(fā)展前景，本部分是電學(xué)的基礎(chǔ)。 二、重點知識歸納及講解 （一）電流 電流的一層含義 （ 1）大量自由電荷定向移動形成電流的現(xiàn)象； （ 2）物體中有大量的自由電荷是形成電流的內(nèi)因，電壓是形成電流的外因。 電流的另一層含義 （ 1） 意義：表示電流強弱的物理量 （ 2）定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 q 跟通過這些電荷量所用時間的比值叫電流。 （ 3）公式： （定義式） 第 26 頁 共 33 頁 （ 4）單位：安培（ A） 毫安（ mA） 微安（ μA） （ 5）是標(biāo)量 ，方向規(guī)定：正電荷定向移動的方向為電流的方向 （ 6）方向不隨時間而改變的電流叫直流電：方向和強弱都不隨時間而改變的電流叫恒定電流。 電流的微觀表達式： I=nqSv n—單位體積內(nèi)電荷數(shù) q—自由電荷量 S—導(dǎo)體的橫截面 v—電荷定向移動的速率 導(dǎo)線中的電場：導(dǎo)線中的電場是兩部分電荷共同作用的結(jié)果，其一是電源正、負極產(chǎn)生的電場，可以將該電場分解為兩個方向：沿導(dǎo)線方向的分量使只有電子沿導(dǎo)線做定向移動，形成電流；垂直導(dǎo)線方向的分量使自由電子向?qū)Ь€的某一側(cè)聚集，從而使導(dǎo)線的兩側(cè)出現(xiàn)正 、負凈電荷分布。這些電荷分布產(chǎn)生附加電場，該電場將削弱電源兩極產(chǎn)生的垂直導(dǎo)線方向的電場，直到使導(dǎo)線中該方向合場強為零，而達到動態(tài)平衡狀態(tài)。此時導(dǎo)線內(nèi)的電場線保持與導(dǎo)線平行，自由電子只存在定向移動。 （二）電動勢 電源：通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。 電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把 1C 的正電荷在電源內(nèi)從負極移動到正極所做的功 表達式： 內(nèi)阻：電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成，這個電阻叫做電源的內(nèi)阻。 （三）歐姆定律 內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流 I 跟導(dǎo)體兩端的電壓 U 成正比，跟導(dǎo)體的電阻 R 成反比 ,即（適用于金屬導(dǎo)體和電解液，不適用于氣體導(dǎo)電）。 電阻的伏安特性曲線：注意 IU曲線和 UI 曲線的區(qū)別。還要注意：當(dāng) 考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線。 （四）電阻定律：導(dǎo)體的電阻 R跟它的長度 l成正比，跟它的橫截面積 S成反比。 （ 1） ρ 是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性 質(zhì)，不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì)）。單位是 Ωm。 （ 2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。 （ 3）材料的電阻率與溫度有關(guān)系： ① 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（可以理解為溫度升高時金屬原子熱運動加劇，對自由電子的定向移動的阻礙增大。）鉑較明顯，可用于做溫度計；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。 第 27 頁 共 33 頁 ② 半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減?。梢岳斫鉃榘雽?dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高）。 ③ 有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近 0 K 時，電阻率突然減小 到零 ——這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度 TC。我國科學(xué)家在 1989 年把 TC 提高到 130K?，F(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo)。 注意：公式 R＝ 是電阻的定義式，而 R=ρ 是電阻的決定式。 R 與 U成正比或R 與 I 成反比的說法是錯誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長度、截面積及材料決定，一旦導(dǎo)體給定，即使它兩端的電壓 U＝ 0，它的電阻仍然存在。 三、難點知識剖析 例 一 個標(biāo)有 “220V、 60W”的白熾燈泡，加上的電壓 U 由零逐漸增大到 220V，在此過程中，電壓 U 和電流 I 的關(guān)系可用圖象表示，題中給出的四個圖線中，肯定不符合實際的是（ ） 例 如圖所示在 NaCl水溶液中，如在 t 秒內(nèi)分別有 n1 和 n2 個正負離子通過液體的橫截面 S，試問：溶液中的電流方向如何？電流強度多大？ 例 如圖所示，由一個由電池、電阻 R、開關(guān) S與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，開關(guān)閉合 .在增大電容器兩極板間距離的過程 中（ ） A．電阻 R 中沒有電流 B．電容器的電容變小 C．電阻 R 中有從 a 流向 b 的電流 D．電阻 R 中有從 b 流向