在物理考試中,電流電路和電阻問題是高頻題型,下文介紹了這類題型中需要注意的一些地方。
電流和電路
電流
電流的方向:正電荷定向移動的方向規定為電流的方向。
注意:
(1)自由電子、溶液中陰離子(負電荷)的定向移動與電流方向相反;溶液中陽離子(正電荷)運動方向為電流方向。
(2)在電源外部,電流的方向是從電源的正極流向負極。電源內部,電流的方向是從電源的負極流向正極。
發光二極體也叫LED,具有單嚮導電性。
電路
1.電路的構成
由電源、用電器、導線、開關組成的電流可以流過的路徑叫做電路。
2.電路元件的作用
(1)電 源:提供電能
(2)用電器:消耗電能
(3)導 線:輸送電能
(4)開 關:控制電路
電流產生的條件:
只有電路閉合時,電路中才有電流。
即:1、電源(電壓);2、閉合電路;
元件符號
根據實物圖畫電路圖
根據實物圖畫電路圖時要用規定的電路符號代替實物,對照實物圖,從電源正極出發,按電流方向每條迴路逐個依次將電路圖各元件連接起來。
注意:
(1)電路圖中各元件位置與實物圖中各元件位置相對應;
(2)連接應簡潔、明確、到位、不交叉。
(3)各電路元件要均勻、美觀;
對照電路圖,從電源正極出發,按電流方向每條迴路逐個依次將實物圖各元件連接起來。而對於複雜的實物圖,可以分以下幾步:
(1)在電路圖中任選一條單一的迴路,並對照這個迴路在實物圖中將相應的元件連接好。
(2)對照電路圖,把所選迴路以外的元件分別補連到實物圖的相應位置,在連入迴路以外的元件時,要找出電路中電流的分流點和匯合點,將迴路以外的元件連接在兩點之間。
注意:連接要求導線不交叉。
電路的狀態
斷路:
某處被斷開,沒有電流通過的電路。
短路:
直接用導線將電源正負極相連的電路。
電源短路時會損壞電源,甚至引起火災!
直接用導線將用電器兩端相連的電路。(局部短路)
電阻
表示導體對電流的阻礙作用
導體的電阻越大,它對電流的阻礙作用就越大。
電阻是導體的一種性質,與是否加電壓、是否有電流無關。
電阻器:具有一定電阻值的元件,簡稱電阻。
電路圖中的符號:
導體的電阻與橫截面積有關
材料、長度相同,導體的橫截面積越大,電阻越小。
導體的電阻與溫度有關
1、對大多數導體來說,溫度越高,電阻越大,即電阻隨溫度的升高而增大。
2、但也有少數導體,電阻隨溫度的升高而減小,如:碳、玻璃。
例1: 如果不考慮溫度的影響,導體電阻的大小與下列哪個因素無關( )
A. 導體兩端的電壓
B. 導體的材料
C. 導體的橫截面積
D. 導體的長度
【答案】A
【解析】解:電阻是導體本身的一種性質,電阻大小的影響因素有材料、長度、橫截面積、溫度,與電壓、電流等外界因素無關. 根據影響電阻大小的因素來判斷,B、C、D都影響電阻,A不影響.
例2:下列說法中正確的是( )
A.絕緣體不容易導電是因為絕緣體中幾乎沒有電荷
B.兩個完全相同的燈泡串聯,靠近電源正極的燈泡較亮
C.電壓一定的情況下,導體的電阻與導體中的電流成反比
D.把導線A剪為相等的兩段,其中一段拉長到原來的長度,其阻值大於導線A的原阻值
【答案】D
【解析】【解答】絕緣體不容易導電的原因是絕緣體內部中的自由電荷很少,而不是幾乎沒有電荷,A不符合題意;
兩個完全相同燈泡串聯,則通過的電流相等,由P=I2R知道,兩燈泡的實際功率相等,所以兩燈泡的亮暗相同,B不符合題意;
電阻是導體本身的一種性質,與兩端的電壓和通過的電流無關,電壓一定的情況下,通過電阻的電流不變,C不符合題意;
導體的電阻與其材料、長度、橫截面積和溫度有關,材料和溫度相同,長度越大、橫截面積越小,其電阻越大。若把導線A剪為相等的兩段,其中一段拉長到原來的長度後,材料和溫度、長度不變,橫截面積變小,所以電阻變大,即其阻值大於導線A的原阻值,D符合題意,
例3:當溫度降到很低時,某些金屬導體如鋁在﹣271.76℃以下,鉛在﹣265.95℃以下時,電阻就變成了零,這種現象稱為超導現象.假如白熾燈的燈絲、電動車內線圈、電飯鍋及電熨斗內部電熱絲都用超導材料製作,當用電器通電時,假設這些導體的電阻都變為零,下列說法正確的是( )
A. 白熾燈仍能發光且更省電
B. 電動機仍能轉動且效率更高
C. 電飯鍋仍能煮飯且效率更高
D. 輸電線仍能導電且更減少電損耗
【答案】B,D
【解析】【解答】解:AC、白熾燈燈絲、電飯鍋、電熨斗都是利用電流的熱效應工作的,如果導體沒有電阻,當用電器通電時,用電器不會產生電熱,白熾燈不能發光,電飯鍋不能煮飯,電熨斗不能熨衣服,故AC錯誤.
B、導體有電阻時,電動機工作,電能轉化為機械能和內能,假設導體沒有電阻,當電動機通電時,電動機不會產生電熱,電能全部轉化為機械能,效率更高更好,故B正確;
D、用超導體做輸電導線,可以減小由電能到內能的損耗,提高傳輸效率,故D正確.
例4:在探究「導體的電阻跟哪些因素有關」的問題時,老師引導同學們作了如下的猜想:
猜想A:導體的電阻可能跟導體的材料有關猜想B:導體的電阻可能跟導體的長度有關猜想C:導體的電阻可能跟導體的橫截面積有關
現有以下器材:待用金屬絲的規格如下表、電源(電壓未知)、小燈泡、開關和若干導線.
(1)為了驗證上述A猜想是否正確,小明選擇序號為________ 的兩根金屬絲,將金屬絲分別接入如圖所示的A、B間,閉合開關,觀察燈泡的亮暗來比較金屬絲電阻的大小.此實驗採用的方法叫________ .
(2)小明選擇序號為2、3兩根金屬絲,將金屬絲分別接入A、B間,閉合開關,觀察到燈泡第一次的亮度小於第二次的亮度,說明第二次接入電路的金屬絲的阻值________ (填「較大」或「較小」).由此可驗證上述________ (填「A」、「B」或「C」)猜想,結論是________
(3)除了上述猜想外,請你再提出一個導體的電阻跟哪些因素有關的猜想________ ,並舉一實例來驗證你的猜想________ .
【答案】1、2;控制變量法;較小;C;在材料、長度相同的情況下,導體橫截面積越大,電阻越小;導體的電阻可能跟導體的溫度有關;家裡的白熾在剛開燈的瞬間,燈絲容易燒斷.
【解析】
(1)為了驗證導體的電阻與材料的關係,應選取長度相同,橫截面積相等的兩根電阻絲進行比較,符合條件的為1、2金屬絲。這種研究問題的方法叫做控制變量法。
(2)第二次小燈泡更亮,說明第二次接入的金屬絲3電阻較小,而金屬絲3的材料、長度與2相同,只有橫截面積不同,所以可驗證猜想C,並且可知導體的材料、長度相同時,橫截面積越大,電阻越小;
(3)導體的電阻與溫度有關,大部分導體,溫度升高時電阻增大。