恒定电流的基本概念.ppt

（2） 例1、某电解质溶液，如果在1s内共有5.01018 个二价正离子和1.01019个一价负离子通过某横 截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？ 一、准确理解电路中的几个基本物理量 1电流 解析：设在t1s内，通过某横截面的二价正离子数为 n1，一价负离子数为n2，元电荷为e，则t时间内通过 该横截面的电荷量为q(2n1n2)e, 电流强度为 点评：正离子与负离子以相反方向通过截面，它们 形成的电流方向是相同的，故要相加 变式训练1、氢原子的核外只有一个电子，设电子 在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动 已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕 核运动的等效电流多大？ 解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动 一周的时间T内，通过这个截面的电量qe，由圆 周运动的知识有： 根据电流的定义式得： 例2、在横截面积为S的导线中，自由电子定向移 动形成的电流大小为I，已知导线单位体积所含的 自由电子数为n，电子电量为e，此时电子的定向移 动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由 电子数目可表示为( ) AnvSt Bnvt CIt/e DIt/(Se) A C 解析：从导体导电的微观角度来说，在t时间内能 通过某一横截面AA的自由电子必定位于以AA为横截 面，长度为vt的圆柱体内，如图所示，由于自由电 子可以认为是均匀分布，故此圆柱体内的电子数目为 nvSt.而从电流的定义来说，Iq/t，故在t时间内通 过某一横截面的电量为It，通过横截面的自由电子 数目为It/e，故AC正确 答案：A、C 点评：很多流体的微观解释都是如此 变式训练2、如图711 所示，两个截面不同，长度相 等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U，则( ) A通过两棒的电流强度不相等 B两棒的自由电子定向移动的平均速率不同 C两棒内的电场强度不同，细棒内场强E1大于粗棒 内部场强E2 D细棒的电压U1大于 粗棒的电压U 图711 B C D 解析：两棒是串联在电路中的，故电流相等，A 错由IneSv知，I、n、e相同，S不同，故v不 同，B对棒内场强EU/L，而UIRIL/S， 故S小的U大，即U1U2，因为L相同，所以E1 E2，故C、D也对 答案：B、C、D 例3、两根完全相同的金属裸导线A和B，如果把导 线A均匀拉长到原来的2倍，电阻为RA，导线B对折 后绞合起来，电阻为RB，求：它们的电阻之比 2电阻和电阻率 解析：一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为 原来的2倍，则横截面积为原来的1/2，设A、B导 线原长为L，横截面积为S，电阻为R。 点评：某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓 住要点：电阻率不变，总体积不变 变式训练3、如图712 所示，某一导体的形状为长 方体，其长、宽、高之比为abc532.在此长 方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四 个接线柱1、2、3、4.在1、2两端加上恒定的电压 U，通过导体的电流为I1；在3、4两端加上恒定的 电压U， 通过导体的电 流为I2，求I1I2. 图713 解析：1、2两端加上恒定的电压U时，导体 的长度是c，横截面积是ab；3、4两端加上 恒定的电压U时，导体的长度是a，横截面积 是bc，所以两种情况下导体的电阻之比为 425，又两种情况下电压相等，由欧姆定律 可得，I1I2254. 例4、关于电动势的下列说法中正确的是( ) A在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电 力做功，电势能增加. B对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越 多，电动势越大. C电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极 向正极移动单位电荷量做功越多. D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电 荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多. AC 解析：电源是将其他形式的能转化为电能的装置， 是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以非 静电力做功，电势能就增加，因此选项A正确电 源电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电能 的能力的物理量电动势在数值上等于移动单位电 荷量的电荷所做的功，不能说电动势越大，非静电 力做功越多，也不能说电动势越大，被移动的电荷 量越多，所以选项C正确故正确答案应为AC. 点评：应正确理解电动势的物理意义本题容易错 误地认为电动势越大，非静电力做功越多，电动势 越大，被移动的电荷越多 变式训练4、(2010辽宁锦州期末)在如图713 所示 的电路中，电阻R112，R28，R34.当电 键K断开时，电流表示数为0.25A，当K闭合时电流 表示数为0.36A，则电源的电动势为_； 内电阻为_ 3.6 V 图713 1.2 解析：当电键断开时， 当电键闭合时， 代入数据得：E3.6V，r1.2. 例5、如图714 所示的图象所对应的两个 导体： (1)两导体的电阻的大小R1 _，R2_； (2)若两个导体中的电流相等(不为0)时 ，电压之比U1U2_； (3)若两个导体的电压相等(不为0)时， 电流之比I1I2_. 4部分电路欧姆定律和伏安特性曲线 图714 3:1 1:3 解析：(1)在IU图象中R1/kcotU/I，所以 R12，R2 . (2)由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2， 所以U1U2R1R231. (3)由欧姆定律得I1U1/R1，I2U2/R2，由于U1U2 ，所以I1I2R2R113. 点评：应用图象的斜率求对应的物理量是图象法讨论 问题的方法之一，应注意坐标轴用斜率求解时U、 I由坐标轴上数值算出，与坐标轴标度的选取无关， 两坐标轴单位长度相同时角度才等于实际角大小，本 图中量出的角度大小就没有实际意义 变式训练4、实验室用的小灯泡灯丝的IU特性曲 线可用以下哪个图象来表示( ) A 解析：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值 时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须 考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化温度升高 ，电阻率也将随之增大，电阻增大，电压升高U越 大，IU曲线上对应点与原点连线的斜率必然越小， 选A. 例5、(2010北京海淀区期末)一个微型吸尘器的直流 电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R ，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极 间，电动机恰好能正常工作，则( ) A电动机消耗的总功率为UI B电动机消耗的热功率为 C电源的输出功率为EI D电源的效率为 5电功和电热 A D 解析：电动机消耗的总功率PUI，选项A正确；电 动机是非纯电阻，消耗的热功率只能用I2R来求，选 项B错误；电源的总功率为EI，输出功率为UI，且 UIEII2r，电源效率为 选项C错而D对 点评：在非纯电阻电路中应该从能量角度去考虑 问题，WE其他Q，电功就只能用WUIt计算， 电功率只能用PUI计算，电热就只能用QI2Rt计 算 图715 变式训练5、某一直流电动机提升重物的装置如图 715 所示，重物的质量m50kg，电源提供给电动机 的电压为U110V，不计各种摩擦，当电动机以v 0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流 强度I5.0A，求电动机的线圈电阻大小(取g 10m/s2) 解析：电动机的输入功率PUI， 电动机的输出功率P1mgv， 电动机发热功率P2I2r. 而P2PP1，即I2rUImgv. 代入数据解得， 电动机的线圈电阻大小为r4 例7、一个T型电路如图716 所示，电路中的电阻R1 10，R2120，R340.另有一测试电源，电动 势为100V，内阻忽略不计则( ) A当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80V D当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V 二、准确把握电流的基本规律 1串并联电路的基本知识 A C 解析：本题考查电路的串并联知识当cd端短路 时，R2与R3并联电阻为30后与R1串联，ab间等 效电阻为40，A对；若ab端短路时，R1与R2并 联电阻为8后与R3串联，cd间等效电阻为128 ，B错；当ab两端接通测试电源时，电阻R2未接 入电路，cd两端的电压即为R3的电压，为Ucd 100V80V，C对；当cd两端接通测试电源时， 电阻R1未接入电路，ab两端电压即为R3的电压， 为Uab 100V25V，D错 图716 图717 变式训练7、在图717 中，AB和AB是长度均为L 2km，每千米电阻值为1的两根输电线若发现 在距离A和A等远的两点C和C间发生漏电，相当于在 两点间连接了一个电阻接入电动势E90V、内阻不 计的电源：当电源接在A、A间时，测得B、B间电压 为UB72V；当电源接在B、B时，测得A、A间电压 为UA45V.求A与C相距多远？ 解析：在测量过程中的等效电路如图(甲)、(乙)所示 当电源接在A、A时，可以认为电流仅在ACCA中 流过，此时UB72V为电阻R上的电压设AC和 BC间每根输电线的电阻为RAC和RBC.则有： , 同理，当电源接在B、B间时，则有： , 由两式可得：RAC RBC 根据电阻定律R L， 可得A、C间相距为：LAC 2k0.4km 例8、两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U 稳定于12V的直流电源上有人把一个内阻不是 远大于R1、R2的电压表接在R1两端，如图718 所示 ，电压表示数为8V.如果他把此电压表改接在R2两 端，则电压表的示数将( ) A小于4V B等于4V C大于4V小于8V D等于或大于8V 2串并联电路的电压电流分配 图718 A 解析：当电压表示数为8V时，此时R2两端电压 等于4V；若把电压表接到R2两端，R2两端电阻 将减小，R1两端总电阻将增大由串联电路电 压分配关系，R2两端电压将小于4V. 点评：电压表与电流表不能忽略内阻时当做会 显示本身电压或电流的电阻处理 图719 变式训练8、如图719 所示，3个完全相同的电压表中 ，电压表V1、V2示数分别为5V、3V.若R1R2，求A、B 间的电压为多大？ 解析：因流入D点的电流与流出D点的电流一 定是相等的，且因为R1R2，所以R2的电流比 R1大，而V1、V2电阻相等，流过电压表V2的 电流方向由D到C. 若设流过电压表V1的电流为5I，则由题意知 流过电压表V2的电流为3I，而流过电压表V3 的电流为2I，那么电压表V3的示数为2V，由 此可知： UABU1U35V2V7V 例9、如图7110 ，已知R16，R23，R34 ，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为 _ 3串并联电路的功率分配 图7110 1:2:6 点评：并联电路一般用P ，而串联电路一 般用PI2R来讨论功率问题 解析：本题解法很多，注意灵活、巧妙经 过观察发现三只电阻的电流关系最简单：电 流之比是I1I2I3123；还可以发现左面两 只电阻并联后总阻值为2，因此电压之比是 U1U2U3112；在此基础上利用PUI， 得P1P2P3126. 图719 变式训练8、如图7111 所示，有四盏电灯连接在 电路中，L1和L2都标有“220V,100W”字样，L3和 L4都标有“220V,40W”字样，把电路接通后，最暗 的是( ) AL1 BL2 CL3 DL4 C 解析：由题意可判断，R1R2R3R4，且 R4R1R23. 由串联电路的功率分配可知，P4P1(P2 P3)，而P2与P3的大小由并联电路的功率分配 可知P2P3. 故四盏电灯消耗的实际功率的大小关系为P4 P1P2P3. 正确的答案为C. 例10、如图7112 所示，设R1R2R3R4R， 求：开关S闭合和开启时的AB两端的电阻比 4简化电路 图7112 解析：利用节点法，开关闭合时，电路中各节 点标称如图a所示 其中R1、R2、R3都接在AB两点间，而R4两端都 为B，即R4被短路，所以其等效电路如图b所示 ，易得RABR/3. 当开关开启时，电路中各