1、专题五电磁学部分一“伏安法测电阻、欧姆定律”专题伏安法测电阻，是初中物理中的一个重要实验。它同“测小灯泡功率”一样，几乎集中了初中电学的所有重点知识。如串联电路的电流、电压特点，电流表、电压表的使用及读数，电学实验的操作步骤，实验故障，滑动变阻器的使用，欧姆定律，电阻的计算、表格的设计等。一、基础知识1.实验的依据：R=U/I2测量的物理量：U，I3实验电路图：4实验的步骤：5数据的记录：多次测量求平均值。物理量实验次数电压（伏）电流（安）电阻（欧）RX阻值（欧）1236滑动变阻器的作用：7改变待测电阻两端电压的方法：用滑动变阻器或电池个数。二、例题：阅读短文，并回答短文后的问题。 在“探究电
2、阻上的电流跟电压的关系”的过程中，一些同学作出了以下猜想： 猜想A：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越小； 猜想B：加在电阻两端的电压越大，通过的电流越大； 猜想C：加在电阻两端的电压增大，通过的电流不变。 为了验证上述猜想是否正确，小明用定值电阻和一个电压恒定的电源，及有关的实验器材，设计了电路，按实验要求分别测出有关的物理量。 (1)为了完成该实验，需要的测量仪表是 、 。 (2)请你在右边的方框内画出能验证上述猜想的实验电路图。 (3)表中是小明在实验中测出的数据，其中R为定值电阻，阻值分别为20、10和5，U是电阻R两端的电压，I是通过电阻R的电流。实验序号 R UV IA 1 1
3、005 2 R=20 2 01 3 3 01 5 4 1 01 5R=10 2 02 6 3 0.3 7 1 02 8R=5 2 0.4 9 3 06 通过分析比较实验序号 的数据，可知猜想 是正确的(填“A”、“B”或“C”)。 (4)通过分析比较以上数据，你还发现了 。答案：(1)电流表；电压表； (2)实验电路见图4； (3)1、2、3或4、5、6或7、8、9；B； (4)电压相同时，电阻越大，电流越小二测小灯泡功率“测小灯泡功率”的问题之所以成为中考热点，是因为在题中几乎集中了初中电学的所有重点知识。如串联电路的电流、电压特点，电流表、电压表的使用及读数，电学实验的操作步骤，实验故障，
4、滑动变阻器的使用，欧姆定律，电功率的计算，电源的合理选择、表格的设计等。一、基础知识1.实验的依据：P=UI（P额=U额I额）2测量的物理量：U，I（U额，I额）3实验基本电路图：4实验的正确步骤：5数据的记录及应观察的现象：物理量实验次数电压（伏）电流（安）小灯亮暗程度功率（瓦）123二、例题：1、按右图所示电路对额定电压为3.8V的小灯泡进行实验时，测得五组数据，并记录在表中，同时记录了小灯泡亮度变化情况。12345U/V3.03.53.84.04.5I/A0.280.300.310.320.34亮度逐 渐 增 加请你仔细分析实验数据和实验现象。回答以下问题：（1）小灯泡的额定功率是 W（
5、2）小灯泡亮度变化规律是 （3）除了表格中列出的数据和现象外，你还能发现的问题是 。答案：（1）1.178（2）小灯泡的电压越大，灯泡的实际功率越大，灯泡的亮度越亮。（3）灯泡的电阻随电压的增大而增大。2、在测定小灯泡额定功率的实验中 (所用灯泡的额定电压U0=3.8V)：（1）王强小组采用图1所示的方案，这种测量方法叫做_；测量时发现闭合开关后，无论怎样移动滑片P，灯都不亮，电流表示数始终为0，电压表示数约为6V，则电路中出现的故障可能是：_；排除故障后，调节滑动变阻器，直到电压表的示数为3.8V，此时电流表示数如图2所示，则小灯泡的额定功率为_W； 图1图2图3图4(2)姚远小组设计了另一
6、种实验方案(其中电源电压未知，电阻R的阻值已知)： 实验步骤：电路如图3所示，请你按电路图在图4中用笔画线连好电路；开关S拨到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表示数I1；开关S拨到位置2，滑片P位置不动，读出电流表示数I2。数据处理：先算出了灯泡的电阻RL=_（请你用所测的物理量表示），再根据，计算出灯的额定功率。(3)他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是：_ 。(4)仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤2改为_ 。答案(1)伏安法； 电灯灯丝断了； 1.14 (2)如图； (3) 灯丝电阻随温度而变，测出的R值不是正常工作状态下的电阻。 (4)
7、开关S拨到位置1，移动滑片，直至电流表示数为。三电路动态分析和电路故障分析电路动态分析题和电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，其原因是这两类题目对学生有较高的能力要求。进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，而电路故障分析又是电路动态分析的载体，因此我们将这两类分析题整合成一个专题进行复习有利于提高复习的效率。在编排顺序中，我们以电路动态分析作为主线，而将电路故障作为电路动态变化的一个原因。一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化1串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化例1如图，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断
8、A表和V表的变化。分析：本题中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“”表示引起电路变化；“”表示物理量增大或电表示数增大；“”表示物理量减小或电表示数减小。P右移R2R总IA表。R1不变IR1U1V表。（判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：R2U2U1V表。）扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压 U2 将 。推论：如果滑动变阻器R2 足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2 将不断增大，U1 将不断减小，I将不断减小。假设 R2 无限大，这时U2 将增大到电源电压，U1 将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路
9、和短路的道理。 例2如图，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。 例3在如图4所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时(A)安培表示数变大，灯变暗。 (B)安培表示数变小，灯变亮。(C)伏特表示数不变，灯
10、变亮。 (D)伏特表示数不变，灯变暗。分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。2并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化例4如图，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？分析：并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压
11、，故电压表V示数不变。由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以A2示数也会变小。二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化1串联电路中电键的断开或闭合引起的变化例5在如图所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数将_，伏特表的示数将_(均填“变大”、“变小”或“不变”)。分析：在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合
12、前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。2并联电路中电键的断开或闭合引起的变化例6 在图中，灯泡L1和灯泡L2是_联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将_；电流表的示数将_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的，所以电键闭合时，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。电压表是测量电源电压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。三、电路的故障引起
13、电路中电学物理量的变化及故障原因分析例7在图中，当电键 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_。分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。 例8 在如图所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（ ）(A)灯L1短路 (B
14、)灯L2短路 (C)灯L1断路 (D)灯L2断路分析：可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。例9 在图16所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光，段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是 (A)灯L1断路 (B)灯Ll短路(C)灯L2断路 (D)灯L2短路分析：属于电路故障分析题。“段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，
15、那么，故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大，是小灯变亮的原因，一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。本题正确答案为B。四电学作图电学作图题中有两种常见的类型：一种是已知电路图连接实物图；另一种是已知实物图画出相应的电路图。下面就这两种类型的作图题的做法作简要介绍。（一）. 已知电路图连接实物图此种类型应根据电路连接方式不同，选用不同的方法。若电路是串联电路，可采用“电流路径法”来连接即在电路图上从电源正极开始，按照电流方向分析，电流通过哪个组件，相应地在实物图中连接那个组件，最终到达电源负极。图1图2例1根据图1中的电路图将图2中的实物连接起来。针对练习1
16、根据以下要求，设计电路，用笔代线在上图中画出相应的实物连接图。（导线不能交叉）要求：(1)只闭合S1时，红灯发光，绿灯不发光(2)S1,S2都闭合时，两灯都发光(3).只闭合S2时，两灯均不发光2下图是小燕在探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”时设计的电路图。(1)依据下面电路图完成实物图的连接。(2)在电路图中，标出电磁铁的“N，S”极。（二）. 已知实物图画出电路图 此种类型若能够直接由实物图看出电路中各组件的连接方式，可很容易地画出相应地电路图，在此需要多分析。若实物图比较复杂，各组件之间的相互关系不是很清楚，可采用“先替换、后整理”的方法进行。例2.根据图3中的实物图画出相应的电路图。图3
17、图4图5分析：第一步替换：即各组件位置及导线的走向完全不动，仅将其中的实物用相应的组件替换掉，作出图4。 第二步整理：即组件符号不变，仅将导线取直，做到横平竖直，组件尽量对称协调放置，从而得到比较规范的电路图，作出图5。 综上所述，解决电路图与实物图互译的问题，要循序渐进，不可盲目急躁，要根据具体情况，优先考虑基本方法，再考虑一些特殊方法。至于在作图中涉及到的电表量程、滑动变阻器的接线柱选择等问题，同学们可按题目条件灵活处理。我相信，只要同学们在平时的学习中多练习、多分析、多总结，一定会获得更好的解题方法。针对练习：某同学按照下面的电路把实物图中的组件连成电路图，他所选择的电路图是图中的 五电
18、学计算题分类例析一、复习目标：记住欧姆定律的内容、表达式，并能熟练运用欧姆定律解决简单的电路问题；知道串并联电路中电流、电压、电阻的关系，并分析解决简单的串、并联问题；知道电功、电功率的公式，并会求解简单的问题；知道额定电压、额定功率、实际功率以及它们之间的关系；记住焦耳定律公式并能用焦耳定律进行求解通电导体发热问题。二、知识储备：1、欧姆定律：（1）内容： （2）公式： 变形公式： 、 （3）适用条件： 2、串联电路和并联电路特点：物理量电路串联电路并联电路电流电压电阻电功电功率电热推论3、电功和电热的关系: 纯电阻电路：电阻R,电路两端电压U,通过的电流强度I.电功: W= 电热:Q= 电
19、热和电功的关系 表明: 在纯电阻电路中,电功 电热.也就是说电流做功将电能全部转化为电路的 非纯电阻电路： 电流通过电动机M时电功 :W= 电热: Q= 电热和电功的关系： =机械能+ 表明: 在包含有电动机,电解槽等非纯电阻电路中,电功仍 UIt,电热仍 I2Rt.但电功不再等于电热而是 电热了. 4、电能表的铭牌含义：220V 5A 2500R/KW.h 5、额定电压是指用电器在_ _时的电压，额定功率是指用电器在_ 时的电功率。某灯泡上标有“PZ220-60”，“220”表示 ， “60”表示 电阻是 三、典题解析：题型一：简单串并联问题例1、 如图所示的电路中，电阻R1的阻值为10。闭
20、合电键S，电流表A1的示数为0.3A，电流表A的示数为0.5A.求(1)通过电阻R2的电流.(2)电源电压.(3)电阻R2的阻值例2、如图所示，小灯泡标有“2.5V”字样，闭合开关S后，灯泡L正常发光，电流表、电压表的示数分别为0.14A和6V.试求（1）电阻R的阻值是多少？（2）灯泡L消耗的电功率是多少？ 解题方法：解决串、并联电路的问题，首先要判断电路的连接方式，搞清串并联电路中电流、电压、电阻的关系，结合欧姆定律和其它电学规律加以解决。题型二：额定功率、实际功率的计算例1、把一个标有“220V 40W”灯泡接在电压为110V电源上使用，该灯泡的额定状态下的电阻、额定电流、额定功率、实际状
21、态下的电阻、电流、实际功率分别是多少？例2 、标有“6V,6W”和“3V,6W”的两只灯泡串联接在电源上，有一只灯泡正常发光，而另一只较暗，分析：（1）电源电压（2）两灯泡消耗的实际功率分别是多少？ （3）两灯泡哪只较亮？ 解题方法：找准题中的不变量、变量，选择合适的公式计算题型三：电热计算例1、两电阻串联在电路中，其R1=4，R2=6，电源电压10V，那么在1min时间内电流通过各电阻产生的 热量是多少？总共产生了多少热量？例2、一台电动机线圈电阻0.3，接在12V的电路上时，通过电动机的电流为0.5A，在5min内电流做功及电流产生的热量分别多大？ 例3、一台接在220V电压的电路中正常工
22、作的电风扇，通过风扇电动机的电流为0.455A，测得风扇电动机线圈电阻为5，试求（1）电风扇的输入功率多大？（2）电风扇每分钟消耗电能多少？（3）风扇的电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？解题方法：首先分清电路（纯电阻电路还是非纯电阻电路），选择正确的公式计算 题型四：生活用电问题例1、小欣家的电冰箱功率是0.2kW。双休日全家外出的两整天里，只有电冰箱在自动间歇工作。这两天前后，电能表示数如图所示。则这两天时间内，电冰箱消耗的电能是多少？实际工作时间是多长？题型五、变化电路问题例1、 如图所示，已知电阻R1=10，R2=20，电源电压U=6V试根据下列要求进行求解：（1）当开关S1、
23、S2都断开，S3闭合时，求电流表的示数和R1的电压；（2）当S1、S2都闭合，S3断开时，求电流表示数；（3）开关处于何种情况下，电流表会烧坏？解题方法：由于开关的通断、滑动变阻器滑片的移动改变了电路的结构，电路中的电流、电压值会发生变化，称之为变化电路问题。解决变化电路问题的关键是把动态电路变成静态电路，即画出每次变化后的等效电路图，标明已知量和未知量，再根据有关的公式和规律去解题。题型六：电路保护问题例1、在伏安法测电阻的实验中，电压表的示数为4.8V，电流表的示数为0.5A。如果改变电源电压后，电压表的示数为12V，前后两次都用量程为00.6A的电流表行不行？如果不行，应该怎么办？解题方
24、法：电学计算题中常常遇到一些电路保护问题，这类问题往往涉及到电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡等的保护。碰到这类问题时，充分运用电学规律和数学中的不等式，一般会使问题得到解决。题型七、开放性问题例1 、如图所示，R1为12的定值电阻，电源电压为9V，开关闭合后电流表示数为0.5A，通电5min.请你根据这些条件,求出与电阻R2有关的四个电学物理量例2、 如图所示的电路，R1与R2并联，已知R1=10，通过R1的电流 I1=3A。请你补充一个条件，求出电阻R2的电功率大小（要求：条件不能重复，数据自定，并写出简要计算过程）（1）补充条件 ，计算； （2）补充条件 ，计算；例3、 家庭中常用电热水壶
25、烧水，它具有方便、环保的优点下表是小红同学收集到的烧开一壶水的有关数据，请按要求作答(设电阻值不变、计算结果保留小数点后面两位)(1)烧开这壶水至少需吸收多少热量?(2)用所学知识计算出与本题相关的三个电学方面的物理量要求写出简要的文字说明、计算过程和结果(3)小红同学通过计算、分析发现，烧开一壶水实际加热时间大于理论计算时间你认为产生这种现象的原因是什么?请简要分析水的质量mkg05电热水壶铭牌额定电压UV220水的初温t0/20额定功率PW440水的比热容cJ(kg)42103实际电压UV200大气压值一个标准大气压实际加热时间tmin9答案：题型一：例1 、（1）并联电路电流关系II1+
26、I2，则通过电阻R2的电流（2）并联电路各支路电压相等，则电源电压（3）由欧姆定律 得 ，则例2、根据题意，闭合开关S后，电压表的示数6V，电流表示数为0.14A，则：电源电压 U=6V 电路中的电流 IR=I=0.14A 电阻R两端电压 UR=U-UL=6V-2.5V=3.5V由欧姆定律 得：（2）小灯泡的电功率：题型二：例1、1210 0.18A 40W 1210 0.36A 10W 例2、（1）7.5V（2）6W 1.5W（3）“3V6W”较亮题型三：例1、解析：R1=4，R2=6，U=10V，t=1min=60s 电路中电流 电流在R1上产生热量：Q1=I2R1t=(1A)260s=2
27、40J电流在R2上产生热量： Q2=I2R2t=(1A)2660s=360J总热量：Q总=Q1+Q2=240J+360J=600J 例2、解析：R=0.3，U=12V，I=0.5A，t=5min=300s 电流做功：W=UIt=12V0.5A300s=1800J 产生的热量：Q=I2Rt=(0.5)20.3300s=22.5J例3、（1）电风扇的输入功率等于它两端的电压及流过风扇电动机的电流的乘积，即P=IU=0.455A200=91W（2）电风扇每分钟消耗的电能，可以用电流通过扇所做的功来量度。电流通过风扇每分钟做功为W=IUt=0.45522060J=6000J（3）风扇每分钟产生的电热为
28、Q=I2Rt=0.4552560=62.1J由能量守恒可知，电风扇每分钟产生的机械能为E=6000J-62.1J=5937.9J由以上分析可以看出，风扇工作时消耗的电能中仅有很少一部分转化为电热，其余大部分转化为机械能。题型四例1、电冰箱消耗的电能 电冰箱实际工作时间 题型五例1 （1）当S1、S2都断开，S3闭合时，R1、R2串联，所以，I= = =0.2AU1=IR1=0.2AR1=0.2A10=2V （2）当S1、S2都闭合，开关S3断开时，电阻R1、R2并联，所以，I=I1+I2=(3) 当开关S1、S3同时闭合时，电流表会烧坏题型六： 例1、解析：待测电阻的阻值后次测量时的电流因为1
29、.25A0.6A,所以前后两次都用量程为00.6A的电流表不行；后一次应选用03A的电流表。题型七 例1、 1）通过R2的电流（2） R2两端的电压（3）R2的阻值（4）R2的电功率（5）通过R2的电量（6）5min内R2做功（7）R2产生的热量例2、（1）补充条件：计算：则（2）补充条件：计算：则例3、 (1) Q水吸=c水m水(t水一t0水)=4.2103J(kg)0.5kg(10020)=1.68105J(2)当电热水壶正常工作时：I额=2A R=110当实际电压为200V时：I实=1.82A P实= 363.6WW实=P实t实=363.6W540s=1.96X105J(3) 实际上烧开一壶水的加热时间总是要大于理论计算时间,这是因为在实际上烧开水时，首先是燃料不可能完全燃烧，其次，是燃料在燃烧过程中放出的热量有散失，同时壶本身也要吸收热量，这些因素均会造成实际加热时间的延长7
