爱华网【物理中考专题】电学及电磁学总复习
电学及电磁学总复习
湖北省广水市余店二中 邢大义
【教学结构】
【本单元重点内容及对重点内容的理解】
1．关于“电荷”：
在电现象中，有一些关于电荷的相近名词，如：“正电荷”、“负电荷”、“电子”、“自由电子”、“正离子”、“负离子”等。这些名词含义是不同的。在使用这些名词时，可这样区分：
（1）在摩擦起电、接触带电等问题中，注意是电子在转移，不能说成“自由电子”或“自由电荷”。
（2）注意在泛泛地讨论导体、绝缘体的微观机制时，要说明是“自由电荷”，即导体能够导电是因为导体中有大量的自由电荷，而绝缘体中因自由电荷很少，所以绝缘体不容易导电。而金属导体靠“自由电子”导电，酸、碱、盐水溶液靠“自由离子”导电。
（3）在定义中用“电荷”来定义。如电流定义为电荷的定向移动，而电流方向规定为正电荷的定向移动方向为电流方向。
2．关于电路的识别：
电路的识别包括正确电路和错误电路的判断，串联电路和并联电路的判断。错误电路包括：
①缺少电路中必有的元件（必有的元件有电源、用电器、开关、导线）。
②不能形成电流通路。
③电路出现开路或短路。
判断电路的连接通常用电流流向法：即若电流顺序通过每个用电器而不分流，则用电器是串联；若电流通过用电器时前、后分岔，即通过每个用电器的电流都是总电流的一部分，则这些用电器是并联。在判断电路连接时，通常会出现用一根导线把电路两点间连接起来的情况，在初中阶段可以忽略导线的电阻，所以可以把一根导线连接起来的两点看成一点，所以有时用“节点”的方法来判断电路的连接是很方便的。
3．关于电路的连接：
电路连接的方法为：
①连接电路前，先要画好电路图。
②把电路元件按电路图相应的位置摆好。
③电路的连接要按照一定的顺序进行。
④连接并联电路时，可按“先干后支”的顺序进行，即先连好干路，再接好各支路，然后把各支路并列到电路共同的两个端点上，或按“先支后干”的顺序连接。
连接电路时要注意以下几点：
①电路连接的过程中，开关应该是断开的，有滑动变阻器的应放在最大阻值处。
②每处接线必须接牢，防止虚接。
③先接好用电器，开关等元件，最后接电源。
④连接后要认真检查，确认无误后，才闭合开关。
⑤闭合开关后，如果出现不正常情况，应立即断开电路，仔细检查，排除故障。
4．关于分析电路中电流、电压、电功率等的变化：
在电路中，当开关断开或闭合，滑动变阻器的滑片前后移动，电路中的电阻及电阻的连接情况发生了变化，从而引起电路中的电流，电压分配也发生了变化，用电器的功率发生了变化，灯泡的亮度也发生了改变。在分析电路变化时，要首先注意到电路的连接方法。
（1）在串联电路中，滑动变阻器滑片的移动引起了电路的一系列变化。当滑片P移动时，滑动变阻器连入电路的电阻发生变化，电路中的总电阻发生变化，根据欧姆定律：I = U／R，电源电压不变，电强强度因电阻的改变而改变。在分析电压分配时，有的学生误认为定值电阻因阻值不变，则定值电阻两端的电压就不变。其实不然，在串联电路中，一个电阻阻值的变化会引起整个电路各个用电器两端电压分配的变化。可先分析定值电阻两端的电压变化，即U定= I·R定，再根据电源电压不变U = U定+U滑确定滑动变阻器两端电压的变化。
（2）在并联电路中，开关的开、闭或并联支路中滑动变阻器滑片的移动仅影响该支路的电阻的变化，不会影响另一支路中电阻的变化及电源电压的变化，所以另一支路中的电流、另一支路用电器两端电压均不变，但会影响整个电路总电阻及总电流的变化。
（3）用电器的功率决定于用电器两端的电压及通过用电器的电流，即P=U·I。若用电器U及I变化，P发生变化；若用电器U及I不变，P不变。
5．对于电功、电功率、热量公式的理解及使用：
对于电功的四个计算公式：W=UIt、W=UQ（其中Q为电量）、W=t和W=I2Rt来说，W=UIt和W=UQ是对任何电路都普遍适用的公式，而W=t和W=I2Rt只适用于纯电阻电路（电动机除外的其它电路）。
①电流通过用电器所做的功，和用电器两端的电压成正比，跟通过用电器的电流强度成正比，跟通电的时间成正比。当U、I、t均已知时，利用W=UIt来计算电功较为方便。
②若Q、U已知，用W=UQ较为方便。有时也常此公式求出电压值。
③在串联电路中，通过各用电器的电流强度相等，且串联电路各用电器通电时间相等，经常用W=I2Rt来取W1/W2比值，并进一步进行其他运算。
④在并联电路中，各用电器两端电压相等，且各用电器通电时间相等，使用W=t来进行比较计算较为方便。
⑤利用电功率的定义公式P=W/t在给出用电器的额定功率且用电器正常工作时也可很方便的求出电功W=P·t。
⑥在家庭电路中用电器消耗的电能（即电功）通常用千瓦时做单位，所以利用W=P·t时功率用千瓦做单位，时间用小时做单位，则电功的单位就是千瓦时。
对于电功率的四个公式：P=W/t、P=U·I、P=U2/R和P=I2R来说，P=W/t和P=U·I是普遍适用公式，而P=U2/R和P=I2R是只适用于纯电阻电路，使用的时候要加以区别。
①电功率的定义式P=W/t可用来求用电器的电功率p，也可以用来计算用电器在某段时间内消耗的电能及常用来计算1度电使某用电器正常工作时间，做此类题目时，也常常用千瓦、小时和千瓦时做单位。
②P=U·I是计算电功率的决定式，即电功率决定于用电器两端的电压及通过用电器的电流强度。
③经常讨论的灯泡的亮度就决定于灯的实际电功率。
④在串联电路中因为电流相等，或在并联电路以及不同电路中，只要得知电流间的关系，均可以利用P=I2R来计算比例问题。
⑤在并联电路中因用电器两端电压相等，或在串联电路以及不同电路中，只要得知电压之间的关系，均可使用P=U2/R来计算比例问题。
对于热量计算的公式Q=I2Rt、Q=t、Q=UIt及Q=P·t的前提条件都是电流通过导体时电流所做的功全部转化成热，即Q=W才能应用。电流通过导体时产生的热量和电流强度的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。所以焦耳定律的数学表达式为Q=I2Rt。在电热器正常工作时，利用电热器的额定功率计算产生的热量较为简捷（Q=P·t）。
6．关于用电器的电功率：
使用各种用电器一定要注意它的额定电压，用电器只有在额定电压下才正常工作；实际电压偏低，消耗功率低，不能正常工作，实际电压偏高，会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。一个用电器的额定功率只有一个，但它的实际功率有无数个。
在计算电功率习题时，通常可以用到以下的规律：
①当用电器的电阻一定时，用电器的功率与用电器两端的电压的平方成正比：P1/P2=U12/U22 2，用电器的功率和通过的电流强度的平方成正比：P/P′=I2/I′2 。
②在用电器两端的电压一定时，用电器的功率与导体的电阻成反比：P1/P2=R2/R1。
③当用电器中通过的电流一定时，用电器的功率与用电器的电阻成正比。P1/P2=R1/R2。
7．关于电热器发热体、灯丝及保险丝的问题：
电热器的发热体、白炽灯的灯丝及保险丝都是利用电流的热效应工作的。但工作要求不同，所以在选材方面就不同。保险丝要求在电路中的电流过大时能自动切断电路，所以要选择电阻率大、熔点低的铅锑合金丝。白炽灯工作时是靠灯丝发热而发光，灯丝工作时的温度在2000℃左右，所以要选择电阻率大、熔点高的钨丝。电热器需选择电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上而成。都是电阻率大，增大电阻，缩短长度。
8．三种重要的电磁现象：
①奥斯特经过实验发现了电流周围有磁场，首先发现了电和磁之间的关系。由通电直导线周围有磁场到将直导线绕制起来，并插入铁心制成电磁铁，有非常重大的意义。电磁铁和永磁体比起来有很多优点：磁性可有可无、磁性可强可弱、磁极可以改变。由此可制成电磁继电器、电磁起重机、电磁选矿机等。
②法拉第发现的电磁感应现象使得机械能转化为电能，由此可制成发电机。
③通电导体在磁场中受到磁力的作用，由此可制成电动机，完成了电能向机械能的转化。
【典型例题】
例1．如图1所示的电路中，V1、V2是电压表，电阻R1． R2的连接方式是 联，电压表V1测量的电阻 两端的电压，V2测量 两端的电压。
分析：当电路中有几个电流表和电压表时，要较容易准确判别电路中的电阻（或用电器）是串联还是并联，可以采用将电流表和电压表暂时移走，并画出等效电路图的方法。初中阶段的物理课中，电流表的电阻很小，通常可以略去不计，将电流表从电路中移走后，用一根直导线代替。电压表的电阻很大，通常认为接有电压表的地方开路，将电压表从电路中移走后，该处电路断路，按照此法，可判断R1和R2是串联连接。由此可画出等效电路（等效电路图略）。电压表V1是并联在电阻R1和R2的两端，测量R1和R2两端的总电压，这个电压值也等于电池组两端的电压值。V2接在R2两端，测量R2两端的电压。
答案：串；R1和R2；R2。
例2．如图2所示的电路，电源电压U = 4．5V，且保持不变，电阻R1 = 5Ω，变阻器R2的最大阻值为20Ω，电流表的量程为0─0．6A，电压表的量程为0—3V，通过分析计算，说明变阻器R2允许的取值范围。
分析：电路中的电阻R1和滑动变阻器R2是串联连接，电流表是测量电路中的电流，电压表是测量R2两端电压。变阻器R2允许的取值范围决定于电流表和电压表的量程。当滑片向左移动时，电路中的电流增大，允许通过的最大电流为0．6A；当滑片向右移动时，电流变小，R1两端的电压变小，R2两端的电压变大，最大允许的电压为3V，这样就可以通过计算求出变阻器R2允许的取值范围。
解：当变阻器的滑片向左移动时，R2连入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，根据Ω姆定律I=U／R，电路中的电流增大，电流表的量程是0—0．6A，电路中电流的最大允许值I=0．6A，这时U1=I·R1=0．6A×5Ω=3V，U2=U－U1=4．5V－3V=1．5V，R2=U2／I=1．5V／0．6A=2．5Ω，最小电阻2．5Ω。当变阻器R2的滑片向右移动时，R2连入电路中的电阻增大，它分担的电压也随之增大，电压表的量程为0—3V，R2两端的电压允许最大值U=3V，这时U=U－U=4．5V－3V=1．5V，=U／R1=1．5V／5Ω=0．3A，R=U／=3V／0．3A=10Ω，最大电阻10Ω。答为：变阻器R2允许的取值范围是2．5Ω至10Ω之间。
例3．在“组成串联电路”的实验中，将额定电压相同的甲、乙两灯串联后接入如图3所示的电路中，甲灯比乙灯亮，下列说法正确的是（ ）
A．甲灯的额定功率大，实际功率大
B．乙灯的额定功率小，实际功率小
C．甲灯的额定功率小，实际功率大
D．两灯的额定功率相等，甲的实际功率大
分析：甲灯和乙灯是串联在电路中，知道甲灯比乙灯亮。电灯的亮暗由它的实际功率来决定，甲灯的实际功率比乙灯的实际功率大。由于P实=I2R变形得R=P实/I2，两灯是串联，通过它们的电流相等，得R甲＞R乙，甲、乙两灯泡的额定电压相同，若它们都在额定电压下，甲灯电阻大，通过甲灯的额定电流就小（根据Ω姆定律），P额=U额I额，因此甲灯的额定功率小（或甲P额=U额2/R也可以直接判断甲灯的额定功率小）。答案应选C项。
例4．如图4所示电路中电源电压不变，R1=10Ω，当滑动变阻器接入电路的阻值为5Ω时，变阻器消耗的电功率与滑片P置于另一位置时变阻器消耗的电功率相等，则此滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω。
分析：电路中的电阻R1和滑动变阻器R是串联，当滑片移动时，会引起电路中电流的变化。P向左滑动时，变阻器R连入电路的电阻变小，通过的电流变大；P向右滑动时，变阻器R连入电路的电阻变大，通过的电流变小，由公式P=I2R可知，P处于不同位置时，变阻器消耗的功率有相等的可能。
当滑动变阻器连入电路的电阻R′=5Ω时，I′=U/（R1+R′），P′=I′2R′=（）2R′=×5W=U2/45W ；当滑动变阻器滑片P置于另一位置时，其连入电路的电阻为R″，I″=U/（R1+R″） ， P″=I″2R″=（）2 R″=U2R″／（5W+R″）2 ，∵P′=P″ ∴U2/45W=U2R″/（5W+R″）2，整理得R″2－25R″+100=0，解得R″=20W或R″=5W（R″=5W不合题意舍去）。
例5．原来室内电灯正常发光，在热得快的开关闭合的情况下，把热得快插头插入插座时，室内电灯便全部熄灭，那么，可能的原因是（ ）
A．热得快的功率过大 B．插座处原来有短路
C．热得快内线路有短路 D．热得快的插头处有短路
分析：原来室内电灯正常发光，把开关闭合的热得快的插头插入插座时，室内电灯全部熄灭，从给出的四个选项原因是两类：功率过大和发生短路。家庭电路中电流过大的原因有：一是发生短路；二是电路中的用电器的总功率过大。热得快是一种功率较大的电热器，A项的热得快的功率过大是可能的原因之一。热得快内线有短路和它的插头处有短路，也都是可能的原因。B项是插座处原来有短路，那么在热得快接入前保险丝应已熔断，室内的电灯将不能正常发光，这个原因可以排除。
答案：ACD。
【对应练习】
1．下列说法中错误的是（ ）
A．电路中有电源，电路中就一定有电流
B．电路中有电流，电路两端一定有电压
C．电源作用是在电源内部不断地把正负电荷分开
D．电源是能够提供持续电流的装置
2．在下列每组物体中，都是导体的是（ ）
A．人体、玻璃、金属 B．盐的水溶液、金属、石墨
C．石墨、大地、玻璃 D．盐的水溶液、大地、瓷棒
3．当温度一定时，比较两根铜制导线电阻的大小，下列说法正确的是（ ）
A．长的导线的电阻一定大 B．细的导线电阻一定大
C．粗细相同，长的导线的电阻一定大 D．粗细相同，短的导线的电阻一定大
4．电阻是10Ω的一段导体，接在第一个电池组上，通过的电流是0．4A，改接在第二个电池组上，通过的电流变为0．8A，那么该段导体的电阻（ ）
A．接在第一个电路中较大 B．接在第二个电路中较大
C．接在两个电路中一样大 D．不能确定阻值大小
5．有两个电阻，它们串联后总电阻为9Ω，它们并联后的总电阻为2Ω，则这两个电阻的阻值分别为（ ）
A．1Ω，8Ω B．2Ω，7Ω
C．3Ω，6Ω D．4Ω，5Ω
6．全校24个教室里都装有6盏“220V 40W”的电灯，它们都正常发光，如果每天都少用1小时，一个月（30天）全校可节约 千瓦时的电能。
7．电阻R1的阻值是电阻R2的阻值的2倍。若将R1与R2串联后接在电压为U的电源上，在时间t内电流通过R1产生的热量为Q1；若将R1与R2并联后接在同一电源上，在相等的时间t内电流通过R1产生热量为Q1′。则Q1 ： Q1′= （设电源电压不变，电阻不随温度变化）。
8．两个定值电阻R1和R2（R1＞R2）串联后接入一个电压为U的电源上，R1和R2消耗的功率分别为P1和P2；并联后仍接入在这个电源上，R1和R2消耗的功率分别为P1′和P2′（电源电压不变），那么（ ）
A．P1＞P2 P1′＞P2′ B．P1＜P2 P1′＞P2′
C．P1′＜P1 P2′＜P2 D．P1′＞P1 P2′＞P2
9．一个标有“6V 2W”字样的小灯泡L和滑动变阻器（最大阻值为100Ω），串联后接在电压是U的电路上，则下列判断正确的是（ ）
A．若U＜6V，无论怎样移动滑片P，L均不能正常发光
B．若U=6V，无论怎样移动滑片P，电路中的总功率均不会超过2W
C．若U＞6V，且不损坏灯泡和变阻器，无论怎样移动滑片P，电路中的总功率一定大于2W
D．当滑片P移至某个位置时，L和R的电功率可以相等
对应练习答案：1．A 2．B 3．C 4．C 5．C 6．17 2．8 7．4 ： 9 8．D 9．A B D
【单元点评】
1．在解决电流定律的问题时，要先确定由于开关断开、闭合及滑动变阻器的滑片P位于不同位置时的电路连接的不同状态，并画出等效电路图，再根据欧姆定律I = U／R及串、并联规律列出关系式，在关系式中注意电源电压及定值电阻阻值不变，这样可将各个电路的关系式联系起来。
2．在解决电功率问题时，由于电路的连接方式不同，用电器两端的电压不同，所以用电器在各种状态中电功率不同。但在不同状态下用电器的电阻不变。利用电源电压不变和定阻电阻阻值不变可将不同状态电路联系起来求解。
