辽宁省大连真金教育信息咨询有限公司高考物理一轮复习讲义 第9章 恒定电流(1).doc

辽宁省大连真金教育信息咨询有限公司2014高考物理一轮复习讲义 第9章 恒定电流第一节 电压, 电流, 电阻-欧姆定律在静电场一章, 我们知道当空间中两个位置存在电势差, 静止的正电荷便会在电场力的作用下,从电势高的地方向电势低的地方运动。如果导体的两端分别位于高电势和低电势处, 导体内的自由电荷便会运动, 形成电流。1. 电流概念: 单位时间内通过导体任意横截面的电荷量。定义式: i= q/t【例1】 某一电解池，如果在1s内共有5.01018个二价正离子和11019个一价负离子通过某一横截面，则通过这个横截面的电流是a0a b0.8a c1.6a d3.2a电流的微观表达式问题 粗细均匀的一段导体长为l，横截面积为s，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，则(1)导体内的总电荷量：qnlsq.(2)电荷通过导体截面的时间：t. (3)电流的微观表达式：i nqsv.【例2】铜的原子量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为s的铜导线，当通过的电流为i时，电子平均定向移动的速率为()a光速c b.c. d.【例3】 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为u的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为s、电流为i的电子束。已知电子的电量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段为l的电子束内的电子个数是 ab cd2. 电压概念：导体两端的电势差。（电压大小由什么决定？）3. (部分电路)欧姆定律 i= u/r 解释了电流的大小由导体两端电压和导体的电阻共同决定.适用条件：纯电阻电路 4. 电阻定律-导体电阻的决定式 结论：导线越长越细，电阻越大。【例4】有一段长1 m的电阻丝，电阻是10 ，现把它均匀拉伸到长为5 m的电阻丝，则电阻变为a10 b50 c150 d250 电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小；超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体导体的伏安特性曲线 要区分是iu图线还是ui图线 线性元件的电阻在不同电压下保持不变，其伏安特性曲线是一条过原点的直线；非线性元件的电阻随电压而改变，其伏安特性曲线是一条过原点的曲线。 如何求电阻？对线性元件：r；对非线性元件：r，对非线性元件不能用切线的斜率求电阻。【例5】某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是a加5 v电压时，导体的电阻约是5 b加11 v电压时，导体的电阻约是1.4 c由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小d由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小【例6】小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图所示，p为图线上一点，pn为图线在p点的切线，pq为u轴的垂线，pm为i轴的垂线，则下列说法中错误的是a. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 b对应p点，小灯泡的电阻为rc对应p点，小灯泡的电阻为rd对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围的面积5. 串联电路和并联电路的规律串联电路 并联电路电流处处相等, 电阻大的分压大.各支路电压相等, 电阻小的分流大.几个常用的推论:(1) 串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻(2) 并联电路的总电阻小于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，电路的总电阻变大第2节 电路中的功能问题电功就是电流的流动过程中, 电场力对运动电荷所做的(正)功.在电源的驱动下, 电流中的正点荷从高电势流向低电势, 负电荷从低电势流向高电势,电场力做正功, 电荷的电势能减小, 损失的电势能转换为其他形式能(如电热).1. 电功和电功率w= uitp=ui适用范围: 任何电路【例1】一台电风扇的额定电压为交流220v。在其正常工作过程中，用交流电流表测得某一段时间内的工作电流i随时间t的变化如图所示。这段时间内电风扇的用电量为 a.3.910度 b.5.510-2度 c.7.810-2度 d.11.010-2度2. 纯电阻电路的电功率和热功率 纯电阻电路消耗的电能全部转化为热 p=p热=ui=纯电阻串联 纯电阻并联p1 : p2 : p3: =r1: r2: r3: p1 : p2 : p3 =【例2】 把标有“6v 6w”的l1灯和标有“6v 3w”的l2灯串联，接在6v的电源上，则 a. 两灯一样亮 b. l1比l2亮 c. l1比l2暗 d.两灯都能正常发光 【例3】 如图所示，电路两端的电压u保持不变，电阻r1、r2、r3消耗的电功率一样大，则电阻之比r1r2r3是()a111 b411c144 d122【例4】在如下图所示的电路中，r 1 r 3 r 2 r 4 ，在a、b两端接上电源后，各个电阻 消耗的电功率的大小关系为ap 1 p 2 p 1 p 4 p 3 cp 2 p 1 p 3 p 4 dp 1 p 2 p 3 p 4【例5】某实物投影机有10个相同的强光灯l1l10（24v/200w）和10个相同的指示灯x1x10（220v/2w），将其连接在220v交流电源上，电路见题图，若工作一段时间后，l2灯丝烧断，则（）a x1的功率减小，l1的功率增大bx1的功率增大，l1的功率增大cx2功率增大，其它指示灯的功率减小dx2功率减小，其它指示灯的功率增大【例6】额定电压为110 v的两盏电灯，额定功率分别为pa100 w，pb25 w把它们接到220 v的电路上，要使它们都正常发光且耗电最少，应采用的电路是3. 焦耳定律任何电阻在通过一定电流i时都会发热。q=i2rt p热=i2r4. 非纯电阻电路的电功率, 机械功率和热功率典型的非纯电阻电路是电动机，如电风扇等，电动机工作时主要将消耗的电能转变为机械能，同时电动机内部的电阻也会产生电热。 p总=ui=p机+i2r对于非纯电阻电路，欧姆定律不再成立： uir【例7】如图所示的电路中，输入电压u恒为12 v，灯泡l上标有“6 v，12 w”字样，电动机线圈的电阻rm0.5 .若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是()a 电动机的输入功率为12 w b电动机的输出功率为12 wc电动机的热功率为2 w d整个电路消耗的电功率为22 w提示：输入功率即p总， 输出功率即p机【例8】如图所示的电路中，电源的输出电压恒为u，电动机m线圈电阻与电炉l的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是a 电炉放出的热量与电动机放出的热量相等 b电炉两端电压小于电动机两端电压c电炉两端电压等于电动机两端电压d电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率【例9】 用直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量为50kg，电源电压为1l0v，不计电源电阻及各处摩擦当电动机转动，使物体以0.9m/s的速度匀速上升10秒钟的过程中，电路中的电流大小始终为为5a求（1）绳子对物体做的功是多少？（2）电动机消耗的总电能是多少？（3）电动机线圈的电阻大小为多少？（g=10n/kg） 第三节 电源电动势和闭合电路欧姆定律1. 电源的电动势 定义：电动势在数值上等于非静电力把1 c的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功表达式：e【例1】下列关于电动势的说法正确的是()a电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比b电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压c非静电力做的功越多，电动势就越大de只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的2. 闭合电路欧姆定律 e= u外+u内 =u外 +ir 将e理解为全电路的总电压。 e的大小由电源本身决定，电源使用时间长了电动势会逐渐减小。 r 是电源的内电阻, 作为电阻会分到一部分电压, 即内电压。3.纯电阻电路的路端电压和电流 路端电压可以理解为外电阻和内电阻竞争分压的结果。 外电阻变大, 路端电压增大。 短路时外电阻是0, u外=0 断路时外电阻无穷大, u外=e 【例1】一电池外电路断开时的路端电压为3 v，接上8 的负载后路端电压降为2.4 v，则可以判定电池的电动势e和内阻r为()ae2.4 v，r1 be3 v，r2 ce2.4 v，r2 de3 v，r1 -ruei短iu-i 图像 方程： 截距： 斜率： 【例2】如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确 的是( )a.电源的电动势为6.0 vb.电源的内阻为12 c.电流为0.2 a时的外电阻是28.4 d.电源的短路电流为0.5 a4. 电源的总功率, 输出功率和效率 p总= ie p输出= iu外 =p总- i2r （纯电阻电路）【例3】如图所示，直线a是电源的路端电压和电流的关系图线，直线b、c分别是电阻r1、r2两端的电压与电流的关系图线若将这两个电阻分别接到该电源上，则()a r1接在电源上时，电源的效率高 br2接在电源上时，电源的效率高cr1接在电源上时，电源的输出功率大d电源的输出功率一样大【例4】电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图18所示，图中u为路端电压，i为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可知a、b的值分别为图18a.、 b.、 c.、 d.、【例5】如图所示，电阻r12 ，小灯泡l上标有“3 v,1.5 w”字样，电源内阻r1 ，滑动变阻器的最大阻值为r0(大小未知)当触头p滑动到最上端a时，电流表的读数为1 a，小灯泡l恰好正常发光，求：(1) 滑动变阻器的最大阻值r0； (2)当触头p滑动到最下端b时，电源的总功率及输出功率【例6】在研究微型电动机的性能时，应用如图所示的实验电路调节滑动变阻器r并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 a和2.0 v重新调节r并使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 a和24.0 v则这台电动机正常运转时输出功率为()a32 w b44 w c47 w d48 w电源输出功率的最值问题输出功率随r的变化关系: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可能的外电阻r1和r2，且r1r2r2.【例6】如图所示，r为电阻箱，v为理想电压表当电阻箱读数为r12 时，电压表读数为u14 v；当电阻箱读数为r25 时，电压表读数为u25 v求：(1)电源的电动势e和内阻r；(2)当电阻箱r的读数为多少时，电源的输出功率最大？最大输出功率为多少？【例7】如图所示，电路中e3 v，r0.5 ，r01.5 ，变阻器的最大阻值为10 .(1)在变阻器的阻值r为多大时，变阻器上消耗的功率最大？(2)在变阻器的阻值r为多大时，定值电阻r0上消耗的功率最大？【例8】如图所示电路中，r 1 为定值电阻，r 2 为可变电阻，e为电源电动势，r为电源内阻。则以下说法中正确的是a当r 2 = r 1 +r时，r 2 上获得最大功率b当r 1 = r 2 +r时，r 1 上获得最大功率c当r 2 =0时，r 1 上获得最大功率d当r 2 =0时，电源的输出功率最大电路动态变化分析问题步骤： 电阻怎么变化干路电流怎么变化局部电压怎么变化 先解决电阻不变的部分，最后解决电阻改变的路段 判定总电阻变化情况的规律: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、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小【例1】在如图所示的电路中，e为电源电动势，r为电源内阻，r1和r3均为定值电阻，r2为滑动变阻器。当r2的滑片在a端时合上开关s，此时三个电表、 和 的示数分别为i1、i2和u。现将r2的滑片向b端移动，则三个电表示数的变化情况是a i1增大，i2不变，u增大 bi1减小，i2增大，u减小ci1增大，i2减小，u增大di1减小，i2不变，u减小【例2】在如图所示电路中，当滑动变阻器滑片p向下移动时，则aa灯变亮、b灯变亮、c灯变亮ba灯变亮、b灯变亮、c灯变暗ca灯变亮、b灯变暗、c灯变暗da灯变亮、b灯变暗、c灯变亮【例3】在如图所示的电路中，开关s闭合后和闭合前相比，三个电表示数的变化情况是av示数变大，a1示数变大，a2示数变小bv示数变大，a1示数变小，a2示数变大cv示数变小，a1示数变大，a2示数变小dv示数变小，a1示数变小，a2示数变大【例4】如图，e为内阻不能忽略的电池，r1、r2、r3为定值电阻，s0、s为开关，v与a分别为电压表和电流表初始时s0与s均闭合，现将s断开，则av的读数变大，a的读数变小bv的读数变大，