高考物理 专题八 恒定电流课件.ppt

知识点一电流 电阻 电阻定律1 电流 1 定义 自由电荷的 形成电流 2 方向 规定为 定向移动的方向 3 定义式 i 定向移动 正电荷 2 电阻 1 定义式 r 2 物理意义 导体的电阻反映了导体对电流的 3 电阻定律 1 内容 同种材料的导体 其电阻跟它的 成正比 与它的 成反比 导体的电阻与构成它的 有关 2 表达式 r 阻碍作用 长度 横截面积 材料 4 电阻率 1 计算式 2 物理意义 反映导体的 是表征材料性质的物理量 3 电阻率与温度的关系 金属 电阻率随温度升高而 半导体 电阻率随温度升高而 超导体 当温度降低到 附近时 某些材料的电阻率突然 成为超导体 导电性能 增大 减小 绝对零度 变为零 知识点二电功 电热 电功率1 电功 1 定义 导体中的恒定电场对自由电荷的 做的功 2 公式 w qu 适用于任何电路 3 电流做功的实质 转化成其他形式能的过程 2 电功率 1 定义 单位时间内电流做的功 表示电流做功的 2 公式 p w t 适用于任何电路 电场力 iut 电能 iu 快慢 热量 i2r 名师助学 对非纯电阻电路而言 电功只能用w uit计算 电热只能用q i2rt计算 且p电 p其他 p热 即ui p其他 i2r 知识点三电阻的串联 并联1 特点对比 i1 i2 in i1 i2 in u1 u2 un u1 u2 un r1 r2 rn 2 几个常用的推论 1 串联电路的总电阻 其中任一部分电路的总电阻 2 并联电路的总电阻 其中任一支路的总电阻 且小于其中最小的电阻 3 无论电阻怎样连接 每一段电路的总耗电功率p总是等于各个电阻耗电功率之和 4 无论电路是串联还是并联 电路中任意一个电阻变大时 电路的总电阻变大 3 电压表 电流表的改装 1 电流表g 表头 表头的内阻rg 满偏电流ig 满偏电压ug 三者的关系是ug igrg 大于 小于 2 电压表及大量程电流表的改装 串联 并联 易错防范 1 电路中电阻越多 总电阻越大 2 电路中某电阻大 该电阻的功率一定大 3 改装后的电压表量程越大 分压电阻越小 电压表的内阻越小 4 改装后的电流表量程越大 分流电阻越小 电流表的内阻越小 知识点四欧姆定律1 欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压u成正比 跟导体的电阻r成反比 2 表达式 3 适用条件 金属导电和电解液导电的纯电阻电路 即将电能全部转化为热能的电路 2 伏安特性曲线 1 定义 纵坐标表示电流i 横坐标表示电压u的关系曲线 2 线性元件 伏安特性曲线是直线的电学元件 且欧姆定律适用 3 非线性元件 伏安特性曲线为曲线 且欧姆定律不适用的电学元件 知识点五闭合电路欧姆定律1 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流跟电源的电动势成 跟内 外电阻之和成 2 公式 i 只适用于纯电阻电路 e 适用于所有电路 正比 反比 u外 ir 减小 减小 增大 增大 增大 减小 ei iu iur p出 p内 i2r p总 p出 iu ie i2r p总 p内 易错防范 1 闭合电路中外电阻越大 路端电压越大 2 外电阻越大 电源的输出功率越大 3 电源的输出功率越大 电源的效率越高 要点一有关电功 热 电 热 功率等的计算 突破指南 典例1 2015 四川南充适应考试 一台小型电动机在3v电压下工作 用此电动机提升重力为4n的物体 通过电动机的电流是0 2a 在30s内可将该物体匀速提升3m 若不计除电动机线圈生热之外的能量损失 求 1 电动机的输入功率 2 在开始提升物体后的30s内 电动机线圈所产生的热量 3 线圈的电阻 答案 1 0 6w 2 6j 3 5 借题发挥 非纯电阻电路的分析方法 1 抓住两个关键量 确定电动机的电压um和电流im是解决所有问题的关键 若能求出um im 就能确定电动机的电功率p umim 热功率pr ir和输出功率p出 p pr 2 坚持 躲着 求解um im 首先通过对其他纯电阻电路 电源的内电路等 利用欧姆定律进行分析计算 确定相应的电压或电流 然后利用闭合电路的电压关系 电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压um和电流im 要点二串 并联规律的应用 突破指南 1 处理串 并联电路以及复杂的混联电路的方法 1 准确地判断出电路的连接方式 画出等效电路图 2 正确利用串 并联电路的基本规律 性质 3 灵活选用恰当的公式进行计算 2 简化电路的原则 1 无电流的支路去掉 2 电势相等的各点合并 3 理想导线可任意改变长短 4 理想电流表的电阻为零 理想电压表的电阻为无穷大 5 电压稳定时电容器可认为断路 典例2 图示电路可用来测量电阻的阻值 其中e为电源 r为已知电阻 rx为待测电阻 可视为理想电压表 s0为单刀单掷开关 s1 s2为单刀双掷开关 1 当s0闭合时 若s1 s2均向左闭合 电压表读数为u1 若s1 s2均向右闭合 电压表读数为u2 由此可求出rx 2 若电源电动势e 1 5v 内阻可忽略 电压表量程为1v r 100 此电路可测量的rx的最大值为 解题探究 试画出当s0闭合 s1 s2均向左闭合和s1 s2均向右闭合时的简化电路 提示s1 s2均向左闭合时s1 s2均向右闭合时 借题发挥 高考对欧姆定律和串 并联电路特点的考查重点在实际应用 如电表的改装 伏安法测电阻等 相关电路的结构并不复杂 但能力要求较高 要点三动态直流电路的分析方法 突破指南 1 程序法动态分析的基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化的部分入手 由串 并联电路的规律判断r总的变化情况 再由闭合电路欧姆定律判断i总和u外的变化情况 一般步骤为 1 确定电路的外电阻r外如何变化 当外电路的任何一个电阻增大 或减小 时 电路的总电阻一定增大 或减小 若开关的通 断使干路中的用电器增多 则总电阻增大 若开关的通 断使并联的支路增多 则总电阻减小 2 结论法当局部电阻rn变化时 与rn串联的电阻r的功率p 电流i 电压u与rn变化相反 简称串联异变或串异 如图 a 而与rn并联的r上 ir ur pr与rn的变化相同 简称并联同变或并同 如图 b 总称串异并同 典例3 2015 湖南五市十校联考 在如图所示的电路中 当滑动变阻器r3的滑动触头p向下滑动时 a 电压表示数变大 电流表示数变小b 电压表示数变小 电流表示数变大c 电压表示数变大 电流表示数变大d 电压表示数变小 电流表示数变小 解析r3的滑动触头向下滑动 所以r3接入电路的阻值变大 导致并联电路的阻值变大 电路的总电阻变大 干路电流变小 并联电路的电阻变大 则并联电路的分压增大 即r2 r4串联电路的电压变大 所以流过这一支路的电流变大 由于干路电流变小 所以电流表的示数变小 因为r2 r4串联电路的电压变大 使得r2两端分压变大 电压表示数变大 本题答案为a 答案a 借题发挥 直流电流动态分析问题的技巧解决电路的动态问题一定要遵循 部分 整体 部分 的程序 逐一判断 同时 尽量先分析串联电阻 后分析并联电阻 先分析定值电阻 后分析可调电阻 既要关心每一电阻的电压 又要关心其电流 例如 本题中利用 总电流减小 r2的分流增大 还可判断通过r4的电流增大 要点四含容电路的分析与计算 突破指南 1 电路的简化 不分析电容器的充 放电过程时 把电容器所处的电路视为断路 简化电路时可以去掉 求电荷量时再在相应位置补上 2 电路稳定时电容器的处理方法 电路稳定后 与电容器串联的电路中没有电流 同支路的电阻相当于导线 即电阻不起降低电压的作用 与电容器串联的电阻视为等势体 电容器的电压为与之并联的电阻两端的电压 3 在计算电容器的带电荷量变化时 如果变化前 后极板带电的电性相同 那么通过所连导线的电荷量等于初 末状态电容器所带电荷量之差 如果变化前 后极板带电的电性相反 那么通过所连导线的电荷量等于初 末状态电容器所带电荷量之和 典例4 2015 湖南四校联考 多选 如图所示 c1 6 f c2 3 f r1 3 r2 6 电源电动势e 18v 内阻不计 下列说法正确的是 a 开关s断开时 a b两点电势相等b 开关s闭合后 a b两点间的电流是2ac 开关s断开时c1带的电荷量比开关s闭合后c1带的电荷量大d 不论开关s断开还是闭合 c1带的电荷量总比c2带的电荷量大 解题探究 试画出开关s断开和闭合时的简化电路 提示 s断开时s闭合时 答案bc 要点五电路故障的分析方法 突破指南 电路故障一般是短路或断路 常见的情况有导线断芯 灯泡断丝 灯座短路 电阻器内部断路 接触不良等 检查故障的基本方法有两种 1 仪表检测法 电压表是由灵敏电流计g和分压电阻r0串联组成的 内部结构如图甲所示 用电压表检测如图乙所示 合上开关s 若电压表示数等于电源电压 说明电路中有电流通过电压表 电路为通路 电压表作为一个大电阻把开关和电源接通了 则开关s和导线不断路 灯l断路即故障所在 2 假设法已知电路发生某种故障 寻找故障发生的位置时 可将整个电路划分为若干部分 然后逐一假设某部分电路发生故障 运用欧姆定律进行正向推理 推理结果若与题述物理现象不符合 则故障不是发生在这部分电路 若推理结果与题述物理现象符合 则故障可能发生在这部分电路 直到找出发生故障的全部可能为止 亦称排除法 典例5 2015 山东实验中学诊断 在测量电珠伏安特性实验中 同学们连接的电路中有四个错误电路 如图所示 电源内阻不计 导线连接良好 若将滑动变阻器的触头置于左端 闭合s 在向右端滑动触头过程中 会分别出现如下四种现象 a 电珠l不亮 电流表示数几乎为零b 电珠l亮度增加 电流表示数增大c 电珠l开始不亮 后来忽然发光 电流表从示数不为零到线圈烧断d 电珠l不亮 电流表从示数增大到线圈烧断 与上述a b c d四种现象对应的电路序号为 a b c d 解析本题考查电路故障和电路的动态变化 意在考查考生的识图能力和从整体与局部分析问题的能力 电珠不亮 电流表示数几乎为零 说明电珠和电流表与电压表具有串联关系 a对应 图 电珠亮度增加 电流表示数增大 说明电珠与电流表具有串联关系 b对应 图 电流表线圈烧断 说明最后电流表短路 但是电灯l不亮 可知 d对应 图 故a正确 答案a 由上式看出 外电阻越大 电源的效率越高 当r r时 电源的输出功率最大 但效率仅为50 4 用电器获得最大功率的分析处理这类问题通常采用等效电源法 解题时应根据需要选用不同的等效方式 将用电器获得最大功率的问题转化为电源最大输出功率的问题来解决 典例6 多选 直流电路如图所示 在滑动变阻器的滑片p向右移动时 电源的 a 总功率一定减小b 效率一定增大c 内部损耗功率一定减小d 输出功率一定先增大后减小 答案abc 要点七电源u i图线与电阻u i图线 突破指南 两种图线的比较 典例7 2015 吉林普通高中摸底 图甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线 由图可知 两者不成线性关系 这是由于 如图乙所示 将这个电灯与20 的定值电阻r串联 接在电动势为8v的电源上 则电灯的实际功率为w 不计电流表电阻和电源内阻 思路点拨 1 灯丝的电阻率随着灯的温度的升高而变大 2 在甲图中画出定值电阻r看作电源内阻的电源的伏安特性曲线 解析随着电压的增大 电灯变亮 灯丝温度升高 电阻率变大 电阻变大 所以电灯两端的电压与通过它的电流不成线性关系 根据闭合电路欧姆定律可知 e ul ir代入数据得到 8 ul 20i在甲图中画出此方程的图线 如图所示 该图线与原图线的交点为此电路对应电灯中的电流和电压值 由图丙即可读出此电路中电灯两端的电压u 2v 电流i 0 3a 所以电灯的实际功率为p ui 0 6w 答案随着电压的增大 电灯变亮 灯丝温度升高 电阻率变大 电阻变大0 6 测量导体的电阻1 测电阻的几种常用方法 1 伏安法 图甲为电流表内接法 图乙为电流表外接法 选取原则是 大内小外 2 伏伏法 3 安安法 图甲要求已知电流表a2内阻ra2 则rx i1 i2 i2ra2 图乙要求两个电流表内阻均已知 则i2ra2 i1 rx ra1 除以上三种方法外 常用的测电阻的方法还有半偏法 等效替代法等 2 试触法 按图所示接好电路 让电压表的一根接线p先后与a b处接触一下 如果电压表的示数有较大的变化 而电流表的示数变化不大 则可采用电流表外接法 如果电流表的示数有较大的变化 而电压表的示数变化不大 则可采用电流表内接法 3 阻值比较法 4 控制电路的选择 1 滑动变阻器两种接法的对比 2 分压和限流电路的选择原则在下列情况下应选用分压式接法 待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值 题中要求待测电阻上电压变化范围大 且要求从零开始连续调节 若选用限流式接法 电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流 典例 有一待测的电阻器rx 其阻值在40 50 之间 实验室准备用来测量该电阻器阻值的实验器材有 电压表v 量程0 10v 内阻约20k 电流表a1 量程0 300ma 内阻约20 电流表a2 量程0 800ma 内阻约4 滑动变阻器r1 最大阻值为10 额定电流为2a 滑动变阻器r2 最大阻值为250 额定电流为0 1a 直流电源e 电动势为9v 内阻约为0 5 开关及若干导线 实验要求电表读数从零开始变化 并能多测出几组电流 电压值 以便画出u i图线 1 电流表应选用 填写器材代号 2 滑动变阻器应选用 填写器材代