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第一章电路基础知识§1—1电流和电压一、填空题1．电流流通的路径称为电路，通常电路是由电源、导线、负载和开关组成。2．习惯上规定正电荷移动的方向为电流的方向，因此，电流的方向实际上与电子移动的方向相反。3．金属导体中自由电子的定向移动方向与电流方向相反。4．电流分直流和交流两大类，凡电流的大小和方向都随时间的变化而变化的电流称为交流电流，简称交流；凡大小和方向恒定不变的电流称为直流电流，简称直流。5．若3min通过导体横截面的电荷量是1.8C，则导体中的电流是0.01A。6．测量电流时，应将电流表串联接在电路中，使被测电流从电流表的正（+）接线柱流进，从负（-）接线柱流出；每个电流表都有一定的测量范围，称为电流表的量程。7．电压是衡量电场力做功能力的物理量；电动势表示电源将正电荷从电源负极经电源内部移到正极的能力。8．电路中某点与参考点的电压即为该点的电位，若电路中a、b两点的电位分别为Ua、Ub，则a、b两点间的电压Uab=Ua-Ub；Uba=Ub-Ua。9．参考点的电位为0，高于参考点的电位取正值，低于参考点的电位取负值。10．电动势的方向规定为在电源内部由负极指向正极。11．测量电压时，应将电压表和被测电路并联，使电压表接线柱的正负和被测两点的电位一致。12．如图1—1所示，电压表的a应接电阻的C端，b应接电阻的d端。电流表的a应接电阻的c端。R11kΩR21kΩVAab+_cdab-+cdII二、判断题1．导体中的电流由电子流形成，故电子流动的方向就是电流的方向。(×)2．电源电动势的大小由电源本身性质所决定，与外电路无关。(√)3．电压和电位都随参考点的变化而变化。(×)4．我们规定自负极通过电源内部指向正极的方向为电动势的方向。(√)三、问答题1．电路主要由哪些部分组成?它们的主要功能是什么?答：电路主要由电源、负载、导线和开关组成。电源是提供电能的装置；负载是实现电路功能的装置。导线是在电路中起连接作用。开关是控制装置。2．简述电压、电位、电动势的区别。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因是否一样?答：电压反映的是电场力在两点之间做功的多少，与参考点的位置无关。电位反映的是某点与参考点的电压，与参考点的位置有关。电动势反映的是其他形式的能转换为电能的能力。电源内部电荷移动和电源外部电荷移动的原因不一样。3．什么是电流?电路中存在持续电流的条件是什么?答：电流是电荷定向移动形成的。电路中存在持续电流的条件是：电源电动势不为〇，且电路闭合。4．用电流表测量电流时，有哪些注意事项?答：（1）对交、直流电流应分别使用交流电流表和直流电流表测量。（2）电流表必须串接到被测量的电路中。（3）电流必须从电流表的正端流入负端流出。（4）选择合适的量程。四、计算题1．在5min内，通过导体横截面的电荷量为3．6C，则电流是多少安?合多少毫安?解:I=Q/t=3.6/(5×60)=0.012（A）=12mA答：电流是0.012安，合12毫安。2．在图1--2中，当选c点为参考点时，已知：Ua=-6V，Ub=-3V，Ud=-2V，Ue=-4V。求Uab、Ucd各是多少?若选d点为参考点，则各点电位各是多少?解：∵选c点为参考点时Uc=0VUab=Ua-Ub=（-6）-（-3）=-3VUcd=Uc–Ud=0-（-2）=2VUbd=Ub–Ud=（-3）-（-2）=-1VUed=Ue–Ud=（-4）-（-2）=-2V选d点为参考点Ud=0运用电压不随参考点变化的特点∵Ucd=Uc–Ud=Uc–0=2V∴Uc=2Vabcde图1-2∵Ubd=Ub–Ud=Ub–0=-1V∴Ub=-1V∵Ued=Ue–Ud=Ue–0=-2V∴Ue=-2V∵Uab=Ua–Ub=Ua–（-1）=-3V∴Ua=-4V答：Uab=-3V，Ucd=2V当选d点为参考点时Ua=-4V，Ub=-1V，Uc=2V，Ud=0，Ue=-2V。§1—2电阻一、填空题1．根据导电能力的强弱，物质一般可分为导体、半导体和绝缘体。2．导体对电流的阻碍作用称为电阻。3．均匀导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，与材料性质有关，而且还与环境温度有关。4．电阻率的大小反映了物质的导电能力，电阻率小说明物质导电能力强，电阻率大说明物质导电能力弱。5．电阻率的倒数称为电导，它表示电流通过的难易程度，其数值越大，表示电流越容易通过。6．一般来说，金属的电阻率随温度的升高而增大，硅等纯净半导体和绝缘体的电阻率则随温度的升高而减小。二、选择题1．一根导体的电阻为R，若将其从中间对折合并成一根新导线，其阻值为(C)。A．R／2B．RC．R／4D．R／82．甲乙两导体由同种材料做成，长度之比为3：5，直径之比为2：1，则它们的电阻之比为(B)。A.12：5B．3：20C．7：6D．20：33．制造标准电阻器的材料一定是(D)。A．高电阻率材料B．低电阻率材料C．高温度系数材料D．低温度系数材料4．导体的电阻是导体本身的一种性质，以下说法错误的是(C)。A．和导体截面积有关B．和导体长度有关C．和环境温度无关D．和材料性质有关5．用万用表测量电阻的刻度，下列说法正确的是(C)。A．刻度是线性的B．指针偏转到最右端时，电阻为无穷大C．指针偏转到最左端时，电阻为无穷大D指针偏转到中间时，电阻为无穷大6．关于万用表的使用方法，下列说法错误的是(A)。A．在测量过程中，应根据测量量的大小拨动转换开关，为了便于观察，不应分断电源B．测量结束后，转换开关应拨到交流最大电压挡或空挡C．测量电阻时，每换一次量程都应调一次零三、问答题1．根据物质导电能力的强弱，可分为哪几类?它们各有什么特点?答：根据物质导电能力的强弱可分为导体、半导体和绝缘体三类。它们的特点是导体电阻率小，容易导电。半导体导电能力介于导体和绝缘体之间。绝缘体的电阻率大，不容易导电。2．在温度一定的情况下，导体电阻的大小由哪些因素决定?写出导体电阻大小的表达式。答：在温度一定的情况下，导体电阻的大小由导体的材料、长度和横截面积决定，其表达式为：R=ρlS3．用万用表测电阻时，应注意哪几点?答：（1）准备测量电路中的电阻时应先切断电源，且不可带电测量。（2）首先估计被测电阻的大小，选择适当的倍率挡，然后调零，即将两表笔相触，旋动调零电位器，使指针指在零位。（3）测量时双手不可碰到电阻引脚及表笔金属部分，以免接入人体电阻，引起测量误差。（4）测量电路中某一电阻时，应将电阻的一端断开。四、计算题一根铜导线长l=2000m，截面积S=2mm2，导线的电阻是多少?(铜的电阻率ρ=1.75×108Ω·m)若将它截成等长的两段，每段的电阻是多少?若将它拉长为原来的2倍，电阻又将是多少?解：∵R=ρlS∴R=1.75×10-8×20002×10-6=17.5Ω若将它截成等长的两段，每段的电阻是R、=17.52=8.75Ω若将它拉长为原来的2倍，电阻R``=17.5×4=70Ω答：导线的电阻是17.5Ω，若将它截成等长的两段，每段的电阻是8.75Ω，若将它拉长为原来的2倍，电阻又将是70Ω。§1--3欧姆定律一、填空1．导体中的电流与这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。2．闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与电路的总电阻成反比。3．全电路欧姆定律又可表述为：电源电动势等于内电压与外电压之和。4．电源端电压随负载电流变化的关系称为电源的外特性。5．电路通常有通路、开路（断路）和短路三种状态。6．两个电阻的伏安特性如图1-3所示，则Ra比Rb大(大小)，Ra=10Ω，Rb=5Ω。7．如图1-4所示，在U=0.5V处，R1=R2(、=、)，其中R1是非线性电阻，R2是线性电阻。8．已知电炉丝的电阻是44Q，通过的电流是5A，则电炉所加的电压是220V。9．电源电动势E=4.5V，内阻r=0.5Ω，负载电阻R=4Ω，则电路中的电流I=1A，端电压U=4V。10．一个电池和一个电阻组成了最简单的闭合回路。当负载电阻的阻值增加到原来的3倍时，电流变为原来的一半，则原来内、外电阻的阻值比为1：1。11．通常把通过小电流的负载称为小负载，把通过大电流的负载称为大负载。二、判断题1．导体的长度和截面都增大1倍，则其电阻值也增大1倍。(×)2．电阻两端电压为10V时，电阻值为10Ω；当电压升至20V，电阻值将变为20Ω。(×)3．导体的电阻永远不变。(×)4．当电源的内阻为零时，电源电动势的大小就等于电源端电压。(√)5．当电路开路时，电源电动势的大小为零。(×)6．在通路状态下，负载电阻变大，端电压就变大。(√)7．在短路状态下，端电压等于零。(√)8．在电源电压一定的情况下，电阻大的负载是大负载。(×)9．负载电阻越大，在电路中所获得的功率就越大。(×)三、选择题1．用电压表测得电路端电压为零，这说明(B)。A．外电路断路B．外电路短路C．外电路上电流比较小D．电源内电阻为零2．电源电动势是2V，内电阻是0.1Ω，当外电路断路时，电路中的电流和端电压分别是(A)。A．O、2VB．20A、2VC．20A、OD．0、03．上题中当外电路短路时，电路中的电流和端电压分别是(B)。A．20A、2VB．20A、OC．0、2VD．0、0四、计算题1．有一灯泡接在220V的直流电源上，此时电灯的电阻为484Ω，求通过灯泡的电流。解：I=UR=220484=0.45（A）答：通过灯泡的电流为0.45A。2．某太阳能电池板不接负载时的电压是600μV，短路电流是30μA，求这块电池板的内阻。解：短路电流I=Er=600×10-6r=30×10-6r=600×10-630×10-6=20Ω答：这块电池板的内阻为20Ω。3．已知某电池的电动势为1．65V，在电池的两端接有一个阻值为5Ω的电阻，测得电路中的电流为300mA，求电池的端电压和内阻。解：由I=Er+R得r=E-IRI=1.65-300×10-3×5300×10-3=0.5ΩU=IR=300×10-3×5=1.5V答：电池的端电压为1.5V，内阻为0.5Ω。4．如图1—5所示，已知E=10V，r=0.1Ω，R=9·9Ω。试求开关S在不同位置时电流表和电压表的读数。解：开关S在1位置时电路处于通路状态，电流表和电压表的读数为：I=Er+R=100.1+9.9=1（A）UR=I*R=1×9.9=9.9（V）开关S在2位置时电路处于开路状态电流表和电压表的读数I=Er+∞=0（A）UR=E=10（V）开关S在3位置时电路处于短路状态电流表和电压表的读数I=Er=100.1=100（A）UR=0（V）rAVS123R图1-5答：开关S在不同位置时电流表和电压表的读数：1位置U=9.9V，I=1A；2位置U=10V，I=0A；3位置U=0V，I=100A。5．某电源的外特性曲线如图1—6所示，求此电源的电动势E及内阻r。解：由I=Er+R得E=IR+Ir=U+Ir有图可得方程组：E=11+2rE=10+4r解得：E=12V，r=0.5Ω答：此电源的电动势E=12V及内阻r=0.5Ω。五、实验题图1—7所示为一个用电流表和电阻箱测定电池的电动势和内电阻的实验电路，图中R是电阻箱电阻。(1)简要说明实验步骤，写出电动势E和内电阻r的计算公式。(2)某同学在实验时记录了以下数据：第一次，R1=9.4Ω，I1=0.2A；第二次，R2=4.4Ω，I2=0.4A。根据这些数据，计算电动势和内电阻的测量值。(3)考虑一下，还可以设计出哪几种测量电动势和内电阻的方法?画出实验电路图。解：（1）实验步骤1)按图连接好电路，将电阻箱电阻调节到一个特定值，接通开关s，从电流表读出电流值后断开开关。2)将电阻箱电阻调节到另一个特定值，接通开关s，从电流表读出电流值后断开开关。3)根据测量数据计算：由I=Er+R得I1=Er+R1I2=Er+R2解得r=I2R2-I1R1I1-I2E=I1r+I1R1(2)根据实验数据计算：r=I2R2-I1R1I1-I2=0.4×4.4-0.2×9.40.2-0.4=0.6ΩE=I1r+I1R1=0.2