内容正文:
电流 电阻 电阻率的测量
知识点一 电流的理解和计算
1.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
2.电流的定义式:I=用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流,电流的瞬时值与平均值相等。
3.电流的微观表达式:I=nqvS。式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率、S为导体的横截面积。
1.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q。此时电子的定向移动速度为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nvS B.nvΔt
C. D.
知识点二 导体的电阻
1.导体电阻的决定式R=ρ
l是导体的长度,S是导体的横截面积,ρ是比例系数,与导体材料有关,叫作电阻率。
2.R=与R=ρ的区别与联系
R=
R=ρ
区别
适用于纯电阻元件
适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体
联系
R=ρ是对R=的进一步说明,即导体的电阻与U和I无关,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
2.有一个材料分布均匀的长方体金属,边长分别为a、b、c,且a>b>c。在金属两端加以相同电压,电流沿以下方向流过该金属,则电流最大的是( )
如图所示,为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图,器材规格如下:(1)待测电阻Rx(约100 Ω);(2)直流毫安表(量程0~10 mA,内阻50 Ω);(3)直流电压表(量程0~3 V,内阻5 kΩ);(4)直流电源(输出电压4 V,允许最大电流1 A);(5)滑动变阻器(阻值范围0~15 Ω,允许最大电流1 A);(6)电键一个,导线若干条。根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
[错解] 如图所示,此种连法错在变阻器的右下接线柱和电源的负极之间少连了一条线,即使变阻器取最大值,通过电路的电流也超过了10 mA,大于毫安表的量程。
[分析解答] 用伏安法测电阻,首先要判明电流表应该内接还是外接,由题目所给器材规格来看,显然不满足RA≪Rx条件,而是满足Rv≫Rx条件,所以应采用外接法,如图甲所示,当滑动触头P处于最左端,滑动变阻器为最大值时,由题设条件流过电流表的电流
I== A≈24.5 mA,超过安培表的量程,因此变阻器既应分压又应分流。
图甲
正确的连接图为图乙所示。画图的关键是:毫安表需外接,变阻器接成分压电路。实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置。
图乙
1.对电流概念的正确理解是( )
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B.导体的横截面越大,电流越大
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
D.导体中的自由电荷越多,电流越大
2.若通过一段导体的电流是2 A,则1分钟内通过该导体某截面的电量为( )
A.2 C B.0.5 C
C.120 C D.200 C
3.(2023·泰州高一期末)一块均匀的某种长方体金属材料样品,长为a,宽为b,厚为c,电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则电流沿CD方向时样品的电阻是( )
A.R B.R
C.R D.R
4.如图所示,图线1表示的导体的电阻为R1,图线2表示的导体的电阻为R2,则下列说法正确的是( )
A.R1∶R2=3∶1
B.把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2
C.将R1与R2串联后接于电源上,则功率之比P1∶P2=1∶3
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3
5.两根完全相同的金属裸导线,将其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们加相同电压后,则在同一时间内通过它们的电荷量之比为( )
A.1∶4 B.1∶8
C.1∶16 D.16∶1
6.(2020·全国卷Ⅱ)某同学要研究一小灯泡L(3.6 V,0.30 A)的伏安特性,所用器材有电流表A1(量程200 mA,内阻Rg1=10.0 Ω)、电流表A2(量程500 mA,内阻Rg2=1.0 Ω)、定值电阻R0(阻值R0=10.0 Ω)、滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)、电源E(电动势4.5 V,内阻很小)、开关S和若干导线。该同学设计的电路如图(a)所示。
(1)根据图(a),在图(b)的实物图中画出连线。
(a) (b)
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流,利用I1、I2、Rg1和R0写出:小灯泡两端的电压U=________,流过小灯泡的电流I=________。为保证小灯泡的安全,I1不能超过________mA。
(3)实验时,调节滑动变阻器,使开关闭合后两电流表的示数为零。逐次改变滑动