浙江省桐庐分水高级中学高三物理 恒定电流复习教案.doc

浙江省桐庐分水高级中学高三物理复习教案：恒定电流1注意区分定义式与决定式 恒定电流中不少物理量是用其他物理量的比值来定义的，如等，这些式子叫定义式。由物理量的定义式看不出物理量的大小由什么决定。只有决定物理量大小的因素改变，物理量的大小才相应地改变。如： （1）部分电路（纯电阻电路）的电流强度由导线两端的电压和导线电阻决定，即；在闭合电路中，电流强度由电源电动势和内外电阻决定，即。可见，欧姆定律表示出的电流强度的表达式是电流强度大小的决定式。 （2）导线电阻的决定式为，即电阻定律。 （3）一段电路的电压由电源的电动势和各部分电阻决定。一个局部电阻改变，将改变各部分的电压值。 （4）电源的电动势由电源本身决定，与是否接外电路和电流的大小无关。 （5）一段电路的电功率，电流的发热功率。在一个闭合电路中，由于i、u均由e、r、r决定，因此，局部电阻的改变将影响各部分的电流和电压，也将改变各部分的电功率和电流的发热功率。2注意区分电动势、电势差和电压 （1）电源的电动势等于从负极搬运单位正电荷至正电极时电源所做的功。它表示电源把其他形式的能转化为电能的本领。 （2）电势差表示导体两点间把单位正电荷从一点移到另一点时电场力所做的功。而电压表示电路中两点间单位正电荷从一点移到另一点时电流所做的功，也就是电能转化为其他形式的能的过程，电流做功实际上是电场力移动电荷做功。 （3）电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是指电场力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。 电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的路端电压都是随外电路的负载而变化的。ir为电源的内电压。在电源两端起着消耗电能的作用。内电压也是一个随外电路而变化的量。3各种功率的区别（1）与电源相关的几种功率 电源的功率：； 电源内部消耗的功率：； 电源的输出功率：； 三种功率间的关系：； 电源的最大输出功率：当r=r时，电源有最大输出功率。（2）实际功率和额定功率 用电器在额定电压下的功率叫做额定功率： 用电器在实际电压下的功率叫做实际功率： 实际功率并不一定等于额定功率。“用电器在额定电压下”是实际与额定相等的情况。用电器在不使用时，实际功率是0，而额定功率仍然是它的额定值。（3）电功率和热功率 电功率：； 热功率：； 在纯电阻电路中电功率和热功率相等：； 在非纯电阻电路中电功率和热功率不相等： （4）输电线路上的损耗功率和输电功率 输电功率： 热功率：4电流的分类 方向不改变的电流叫直流电流； 方向和大小都不改变的电流叫恒定电流； 方向改变的电流叫交变电流。5电路中的极值问题 （1）电压或电流的极值问题 串联电路允许的电压、电流最大值 串联电路的特点是电流处处相等。为使电流流过额定电流不相同的各元件都不损坏，电路允许的最大电流应等于各元件中最小的那个额定电流值，并以此电流值计算加在该电路两端的最大电压。 并联电路允许的电压、电流最大值 并联电路的特点是各支路电压相等。为使额定电压不同的各元件不损坏，并联电路允许加的最大电压应等于各元件中额定电压最小的那个值，并以该电压值计算并联部分的最大电流。 混联电路允许的电压、电流最大值 对混联电路，先分析并联部分的最大允许电压，等于并联各元件中最小的额定电压，然后根据求出并联部分的总电流，最后把和串联元件的额定电流相比较，选最小的电流作为整个电路允许的最大电流，并由计算最大电压。 （2）电路消耗的最大（或最小）功率 电路消耗的最大功率 先找出电路允许通过的最大电流，然后利用计算。 某元件功率的最大值 由知，流过某元件的电流最大时，它的功率就最大。 电路消耗的最小功率 当电路两端的电压恒定时，由知，p最小的条件是i最小。 例：理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干设电动机线圈的电阻为，它与电热丝的电阻相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为u，电流为i，消耗的电功率为p，则有（ ） a b c d 答案：d 解析：电功和电热是不同的，电功率，热功率，在含有电动机的非纯电阻的电路中，电功率大于热功率，即，由此可得，故本题选项d正确。例：有三个电阻的阻值及额定功率分别为=10，10 w，20、80w，5，20 w，它们组成的电路如图甲、图乙、图丙所示，关于各图的说法中正确的（ ） a图甲两端允许加的最大电压为60 v b图乙电路允许通过的最大电流为3.5 a c图丙两端允许加的最大电压为17.5 v d图丙电路允许消耗的最大功率为110 w 答案：bc 6非纯电阻电路分析 解决非纯电阻电路的问题，关键是分析清楚多种情况下电能分别转化为什么形式的能，然后再确定选什么公式计算电功或电功率。对于电动机问题则要分情况而定，电动机不转，视为纯电阻，若正常运转，则视为非纯电阻。例2、有一个直流电动机，把它接入0. 2 v电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4 a；若把电动机接入2.0 v电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 a。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？ 故输出功率即机械功率（2.00.5)w=1.5w 如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能， 故其发热功率w8 w。 总结：对于非纯电阻电路，欧姆定律已不成立，电功、电热、电功率、热功率要分别用不同的公式进行计算。例：一台电动机额定电压是220v，额定功率是1.1kw，线圈的电阻是6，问： （1）电动机正常工作时电流是多少？ （2）电动机启动时电流是多少？ （3）电动机发生“堵转”时最易烧毁的，其原因是什么？ 解析：（）（）（）正常时热150，堵转时热8081例：电动自行车是一种重要的交通工具，成都市每天有数十万辆电动自行车行驶在大街小巷，形成了一道独特的风景。电动自行车提供能量的装置为装在电池盒内的电池阻，当它给电动机供电时，电动机将带动车轮转动。 假设有一辆电动自行车，人和车的总质量为120kg。当该车在水平地面上以5m/s的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为36v，通过电动机的电流为5a。若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，g取10。求： （1）电动机输出的机械功率； （2）电动机线圈的电阻。 解析： （1）p出=120w （2）r=2.47电源的输出功率随外电阻的变化规律 当时，有最大值，即与外电阻r的这种函数关系可用如图的图象定性地表示：说明：上面的结论都是在电源的电动势的内电阻r不变的情况下适用。 特别提醒： （1）外电阻越向靠近内阻方向变化，电源输出功率越大。 （2）判断可变电阻的功率，方法与此相似，只要把其余电阻看成内电阻处理即可。() 所以当r增大时，效率提高，当r=r时，电源有最大输出功率，效率仅为50%，效率并不高。8电路故障分析 电路故障分析来源于生产生活实际，意义重大，是高考命题的一个热点，故障一般是断路或短路。断路和短路各有特点。 （1）电路中发生断路，表现为电源电压不为零，而电流为零；断路后，电源电压将全部降落在断路之处。若电路中某两点间电压不为零，等于电源电压，则过这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点；若电路中某两点间电压为零，说明这两点间无断点，而这两点与电源连接部分有断点。 （2）电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为0。明确电路故障的这些特点是正确分析电路故障问题的基础。例：如图所示，已知电源内阻r=2，定值电阻r1=0.5，求： （1）当滑动变阻器的阻值r2为多大时，电阻r1消耗的功率最大？ （2）当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？ （3）当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？ 解析：（1）r2 =0时，r1消耗功率最大。 （2）当变阻器阻值r2=r1+r=2.5时，变阻器消耗的功率最大。 （3）当r1+r2= r时，电源输出功率最大，r2=1.5。例：关于电源电动势的说法，正确的是（ ） a电动势是表征电源把其他形式的能转变为电能的本领的一个物理量 b电动势在数值上等于外电路断开时两极间的电压，亦等于电路中通过1c电荷量时，电源所提供的能量 c外电路接通时，电源电动势等于内、外电路上的电压之和 d由于内外电路上的电压随外电路电阻的改变而改变，因此电源电动势跟外电路电阻有关 答案：abc9电表的读数方法 在实验中，测量时要按照有效数字的规律来读数。测量仪器的读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按下述方法读数。 （1）最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读，如最小刻度是1 mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读到十分之几毫米。 （2）最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。如学生用的电流表0.6 a量程，最小分度为0. 02 a，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2、9；学生用的电压表15 v量程，最小分度为0.5 v，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读五分之几小格，以电压为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、2、9。 （3）对欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差，指针应指表盘1/3到2/3的部分，否则需换挡，换挡后，需要重新进行欧姆调零。例：两个定值电阻r1、r2串联后接在输出电压u恒为12 v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)，电压表的示数为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 解析： a正确。10测量电阻的若干方法 安安法测电阻 若电流表内阻已知，则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。 （1）如图所示，当两表所能测得的最大电压接近时，如果已知a1的内阻r1，则可测得a2的内阻r2=i1r1/i2。 （2）如图所示，当两电表的满偏电压ua2ua1时，a1串联一定值电阻r0后，同样可测得a2的内阻r2=i1（r1+r0）/i2。伏伏法测电阻 电压表内阻已知，则可当作电流表、电压表和定值电阻来使用。 （1）如图所示，两电表的满偏电流接近时，若已知v1的内阻r1， 则可测出v2的内阻。 （2）如图所示，两电表的满偏电流ia1ia2时，v1并联一定值电阻r0后，同样可测得v2的内阻 。电阻箱当电表使用 （1）电阻箱当作电压表使用 如图所示，可测得电流表a2的内阻 图中电阻箱r可测得a2表两端的电压为（i1-i2）r，起到了测电压的作用。 （2）电阻箱当作电流表使用 如图所示，若已知r及rv，则测得干路电流为。 图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用。 比较法测电阻 如图所示，测得电阻箱r1的阻值及a1表、a2表示数i1、i2，可得。 替代法测电阻 如图所示： （1）s接1，调节r2，读出a表示数为i； （2）s接2，r2不变，调节电阻箱r1，使a表示数仍为i； （3）由上述可得rx=r1。 该方法优点是消除了a表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻r1不能连续变化。 11电学实验仪器的选择 电学实验仪器的选择应注意以下几个方面： 1)原则 （1）安全性原则：不超过量程，在允许通过的最大电流以内；电表、电源不接反； （2）方便性原则：便于调节；便于读数； （3）经济性原则：以损耗能量最小为原则。 2)滑动变阻器两种接法的选择方法 （1）两种接法比较 限流式分压式电路组成调压范围（不计电源内阻）（不计电源内阻） （2）限流电路、分压电路的选择原则： 限流式适合测量阻值小的电阻（跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小）。分压式适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的总电阻要大）。因为rx越小，限流式中滑动变阻器分得电压越大，调节范围越大，rx越大，分压式中rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。 限流式好处是电路简单、耗能低。通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压连接方式： 若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流（或电压）仍超过电流表（或电压表）的量程，