高中物理 第二章 恒定电流 第一讲 欧姆定律破题致胜复习检测 新人教版选修3-1.doc

第一讲 欧姆定律自主复习考点清单：对电流的理解；电阻定律；串、并联电路的特点；电功、电功率、焦耳定律；闭合电路的欧姆定律；伏安特性曲线考点详情：1电流的理解及其三个表达式的应用公式适用范围字母含义公式含义定义式i一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量反映了i的大小，但不能说iq，i微观式inqsv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量s：导体横截面积v：电荷定向移动速率从微观上看n、q、s、v决定了i的大小决定式i金属、电解液u：导体两端的电压r：导体本身的电阻i由u、r决定，iui2电阻、电阻定律的理解与应用（1）电阻与电阻率的区别电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电 流的阻碍作用不一定小。导体的电阻、电阻率均与温度有关。（2）电阻的决定式和定义式的比较公式决定式定义式rr区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，电阻与u和i无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质（要用微观理论解释） 例题1：如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面a,在铝导线上取一个截面b,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的( ) a.电流相等b.电流不相等c.自由电子定向移动的速率相等d.自由电子定向移动的速率不相等答案：ad 解析：由于在1秒内通过两段导体截面的电子数相等,则通过这两个截面的电流相等,选项a正确、b错误;由i=nqsv知横截面积大的电子定向移动的速率一定小,故选项c错误、d正确. 例题2：电池的容量也是电池的一个重要参数,电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量,通常用安培小时(ah)或毫安小时(mah)做单位.一节新的普通国产5号干电池,电动势为1.5 v,做放电实验时,用0.3 a的放电电流,每天放电 5 min,累计可放电15天,此后基本失效,上述干电池用于石英电子钟,可使钟走动一年时间.试估算该干电池的容量及石英电子钟的平均工作电流.答案：0.375 ah 4.310-5 a 解析：干电池用0.3 a放电的时间共为75 min=1.25 h,电池的容量为q=it=0.31.25 ah=0.375 ah,石英电子钟的平均工作电流为i=a4.310-5 a.3串、并联电路的特点电路特点串联电路并联电路电流ii1i2inii1i2ini1r1i2r2inrn电压u1u2un总电阻r总r1r2rn功率分配p1r1p2r2pnrn 4串、并联电路的几个常用结论（1）当n个等值电阻r0串联或并联时，r串nr0，r并r0。（2）串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻。（3）在电路中，某个电阻增大（或减小），则总电阻增大（或减小）。（4）某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和。例题1：3个完全相同的电压表如图所示接入电路中,已知v1表读数为8 v,v3读数为5 v,那么v2表读数为( ) a.5 vb.3 vc.8 vd.大于3 v,小于5 v答案：b 解析：设电压表内阻为rv,由串联特点得:=,解方程得=,由于r与v2表串联总电压为5 v,故u2=3 v,选项b正确. 例题2：如图所示,电压表v1和v2的内阻分别为3 000 和1 500 ,r1=r2=500 ,如果电压u保持不变,s从断开到接通,比较电压表的读数u1和u2的变化情况( ) a.u1增加、u2减小b.u1不变、u2不变c.u1减小、u2增加d.不能确定答案：c 5纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热wuit，qi2rtt，wqwuit，qi2rt，wq电功率与热功率p电ui，p热i2r，p电p热p电ui，p热i2r，p电p热6关于非纯电阻电路的两点提醒 （1）在非纯电阻电路中，t既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。（2）不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。只有在电动机转动时为非纯电阻电路，uir，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。7额定功率与实际功率（1）用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率，即p实p额。（2）用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率，若u实u额，则p实p额，用电器可能被烧坏。 例题1：粗细均匀的金属环上,a,b,c,d四点把其周长四等分,如图所示,当a,c点接入电路中时,圆环消耗的电功率为p;当a,d点接入电路中时,圆环消耗的电功率为(电源内阻不计)( ) a.4p/3b.3p/4c.pd.3p答案：a例题2：一台小型电动机在380 v电压下正常工作时,能将30 kg的货物在30 s内匀速提升30 m,通过它的电流是1 a.除电动机线圈生热,其他能量损失不计,求在此过程中:(g取10 m/s2)(1)拉力对货物做功的功率;(2)电动机的输出功率;(3)电动机线圈所产生的热量.答案：(1)300 w (2)300 w (3)2400 j 解析： (2)电动机的输出功率为300w.(3)由能量守恒定律可知q=iut-mgh=(138030-30030)j=2 400 j.例题3：如图所示,电路两端电压u恒为28 v,电灯上标有“6 v,12 w”字样,直流电动机线圈电阻r=2.若电灯恰能正常发光,且电动机能运转,求:(1)流过电灯的电流是多大?(2)电动机两端的电压是多大?(3)电动机输出的机械功率.答案：(1)2 a (2)22 v (3)36 w解析：(1) 灯泡正常发光,电路中的电流为i=a=2 a.(2)电动机两端的电压为u1=u-ul=28 v-6 v=22 v.(3)电动机的总功率为p总=iu1=222 w=44 w电动机的热功率为p热=i2r=222 w=8 w所以电动机的输出功率为p出=p总-p热=(44-8)w=36 w. 8. 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正比，跟内、外电阻之和成反比。（2）公式 i（只适用于纯电阻电路）；eu外ir（适用于所有电路）。 9路端电压与外电阻的关系一般情况uirr，当r增大时，u增大特殊情况 当外电路断路时，i0，ue。当外电路短路时，i短，u0。10路端电压跟电流的关系（1）关系式：ueir。（2）用图象表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为电源的内阻。 11. 闭合电路的功率及效率问题电源总功率任意电路：p总eip出p内纯电阻电路：p总i2（rr）电源内部消耗的功率p内i2rp总p出电源的输出功率任意电路：p出uip总p内纯电阻电路：p出i2rp出与外电阻r的关系电源的效率任意电路：100%100%纯电阻电路：100%由p出与外电阻r的关系图象可知：当rr时，电源的输出功率最大为pm；当rr时，随着r的增大输出功率越来越小； 当rr时，随着r的增大输出功率越来越大；当p出pm时，每个输出功率对应两个外电阻r1和r2，且r1r2r2。 12电路的动态分析（1）程序法：固定支路（2）“串反并同”结论法：所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。即：r（3）极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。 13两种u i图线的比较及应用 电源u i图象电阻u i图象图形物理意义路端电压随电流的变化规律电阻两端电压随电流的变化规律截距与纵轴交点表示电源电动势e，与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零坐标的乘积ui表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标的u、i比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小不变斜率的绝对值内电阻r电阻大小 例题1：如图所示,直线a为某电源的ui图线,曲线b为某小灯泡的ui图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是( ) a.4 w,8 wb.2 w,4 wc.4 w,6 wd.2 w,3 w答案：c例题2：在如图所示电路中,电源电动势e=15 v、内阻r=1.0 ,定值电阻r1=29 ,r2=30 ,r3=60 .当开关闭合后,电阻r3上消耗的电功率是多大? 答案：0.60 w r3消耗的电功率为p3=w=0.60 w. 13. 对欧姆定律与伏安特性曲线的理解与应用a图线的意义（1）由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。（2）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。b图线的区别（1）图甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件。（2）在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故rarb（如图甲所示）。（3）图线c的斜率增大，电阻减小；图线d的斜率减小，电阻增大（如图乙所示）。 （4）c、d图线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。 例题1：如图所示,图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图像,图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图像,则下列说法正确的是( ) a.电源的电动势为50 vb.电源的内阻为c.电流为2.5 a时,外电路的电阻为15 d.输出功率为120 w时,输出电压是30 v答案：acd 巩固练习1金属导体的密度是,横截面积是s,原子量是m,每摩尔这种金属可提供n个自由电子,当该导体中的电流为i时,导体中自由电子的定向移动的速率是_. 2如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在a、b两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b.(1)(多选题)沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域是( )a.r b.b c.r d. a(2)在如图所示回路的各区域内,电势升高的总和等于电源的_. 3一根长为2m,横截面积为1.6103m2的铜棒,两端电势差为5.0102v,铜棒的电阻为2.19105,铜内自由电子密度为8.51029m3.求:(1)通过铜棒的电流;(2)铜棒内的电场强度;(3)自由电子定向移动的速率. 4a、b两地相距40km,从a到b两条输电线的总电阻为800,若a、b之间某处e两条输电线发生短路,为查明短路地点,在a处接上电源,测得电压表示