高中物理 易错点点睛与高考突破 专题09 恒定电流.doc

2013年高中物理 易错点点睛与高考突破 专题09 恒定电流【2013高考考纲解读】恒定电流部分是高考必考内容之一，特别是电学实验更是几乎每年必考。常见题型有选择题、实验题、计算题，其中以实验题居多。高考考查的重点内容有：欧姆定律，串、并联电路的特点，电功及电热，闭合电路的欧姆定律，电阻的测量（包括电流表、电压表内阻的测量）。其中含容电路、电路动态变化的分析、功率分配问题是命题率较高的知识点，尤其电阻的测量、测量电源的电动势和内电阻更是连续多年来一直连考不断的热点。复习时要理解串、并联电路的特点，闭合电路欧姆定律的含义，另外，要密切注意半导体、超导等与生产和生活相结合的新情景问题。【难点突破】难点一、电流、电阻和电阻定律1电流：电荷的定向移动形成电流（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差（2）电流强度：通过导体横截面的电量q与通过这些电量所用的时间t的比值。i=q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为v，则i=nesv；假若导体单位长度有n个电子，则inev表示电流的强弱，是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向单位是：安、毫安、微安1a=103ma=106a2电阻、电阻定律 （1）电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.r=u/i,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与u.i无关.(2)电阻定律:导体的电阻r与它的长度l成正比,与它的横截面积s成反比. rl/s(3)电阻率:电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻.单位是:m.3半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为105m 106m(2)半导体的应用:热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化.光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用.晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.（3）超导体超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象.转变温度(tc):材料由正常状态转变为超导状态的温度应用:超导电磁铁、超导电机等难点二、部分电路欧姆定律 1、导体中的电流i跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻r成反比。 i=u/r2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成iu或ui图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的.r2r1r2r1注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由r=u/i认为电阻r随电压大而大，随电流大而小i、u、r必须是对应关系即i是过电阻的电流，u是电阻两端的电压难点三、电功、电功率 1电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功wuit，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,p=ui3焦耳定律；电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量q=i2rt纯电阻电路中wuit=u2t/r=i2rt，p=ui=u2/r=i2r非纯电阻电路wuit，p=ui4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能难点四、串联电路电路中各处电流相同i=i1=i2=i3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.u=u1+u2+u3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即r=r1r2rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即难点五、并联电路并联电路中各支路两端的电压相同u=u1=u2=u3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和i=i1i2i3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即i1r1i2r2=inrn= u并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即p1r1=p2r2=pnrn=u2难点六、电源1电源是将其它形式的能转化成电能的装置2电动势：非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值，=w/q。表示电源把其它形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极板间的电压，单位：v3电动势是标量要注意电动势不是电压；难点七、闭合电路的欧姆定律(1)内、外电路内电路：电源两极（不含两极）以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻外电路：电源两极，包括用电器和导线等外电路的电阻叫做外电阻(2) 闭合电路的欧姆定律内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比，即i=/（r+r）uir可见电源电势能等于内外压降之和；适用条件：纯电阻电路(3)路端电压跟负载的关系路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压uir, 路端电压随着电路中电流的增大而减小；u一i关系图线 当电路断路即i0时，纵坐标的截距为电动势e；当外电路电压为u0时，横坐标的截距i短=e/r为短路电流；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻(4).闭合电路的输出功率功率关系：p总=ei=u外i十u内i= uii2r，电源的输出功率与电路中电流的关系:p出=eii2r当时,电源的输出功率最大，电源的输出功率与外电路电阻的关系:当rr时也即i=e/2r时,电源的输出功率最大, 由图象可知，对应于电源的非最大输出功率p可以有两个不同的外电阻rl和r2，不难证明由图象还可以看出：当rr时，若r增大，则p出减小应注意:对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小电源的供电效率【易错点点睛】易错点l 库仑定律 电路的分斩与计算 1.在如图91所示的电路中，r1、r2、r3和r4皆为定值电阻，r5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r设电流表a的读数为i，电压表v的读数为u当r5，的滑动触点向图中。端移动时 ( ) a.i变大，u变小 di变大，u变大 c.i变小，u变大 di变小，u变小2若氢原子的核外电子绕核作半径为r的匀速圆周运动，则其角速度_；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流i=_(已知电子的质量为m，电量为e，静电力恒量用a表示) 3图92中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为_当电池组的输出功率为120w时，电池组的输出电压是_v4在如图93所示的电路中，电源的电动势e=30v，内阻r=10，电阻r1=10，r2=10，r3=30n，r4=35n；电容器的电容c=1001f电容器原来不带电求接通开关k后流过r4的总电量 5.如图94所示，ab、cd为两根平行的相同的均匀电阻丝，ef为另一根电阻丝，其电阻为r，它可以在ab、cd上滑动并保持与ab垂直，ef与ab、cd接触良好，图中电压表为理想电压表电池的电动势和内阻都不变，b、d与电池两极连接的导线的电阻可忽略当ef处于图中位置时，电压表的读数为u1=40v，已知将ef由图中位置向左移动一段距离l后，电压表的读数变为u2=30v若将ef由图中位置向右移动一段距al，电压表的读数u3是多少?6如图95所示的电路中，电源电动势e=600v，其内阻可忽略不计电阻的阻值分别为r1=24k、r2=48 kn，电容器的电容c=47f闭合开关s，待电流稳定后，用电压表测r1两端的电压，其稳定值为150v (1)该电压表的内阻为多大? (2)由于电压表的接人，电容器的带电量变化了多少? 【错误解答】 q=18810-5c 【易错点点睛】将电容器的带电量当成了电量的变化 【正确解答】(1)设电压表的内阻为rv，测得r1，两端的电压为u1，r1与rv并联后 易错点2 电压、电流、电阻的测量 1.图96为某一热敏电阻(电阻值随温度的变而改变，且对温度很敏感)的iu关系曲线图。(1)为了通过测量得到图9-6所示i-u关系的完整曲线，9-7和图9-8两个电路中应选择的是图 ；简要说明理由： .（电源电动势为9v，内阻不计，滑线变阻值为0100）.（2）在图9-9电路中，电源电压恒来9v，电流表读数为70ma，定值阻r=250， 由热敏电阻的i-u关系曲线可知，热敏电阻的两端的电压为 v；电阻r2的阻值为 . (3)举出一个可以应用热敏电阻的例子： . 【专家预测】 1据报道，“神舟”八号飞船将2011年下半年发射。它是一个无人目标飞行器，为中国的空间站作对接准备，也是中国神舟系列飞船进入批量生产的代表。“神舟”飞船上的太阳能电池是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达24%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6v的电动势，可获得0.1a的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是 （ ）a0.24jb0.25jc0.26jd0.28j2两根材料相同的均匀导线a和b，其长度分别为l和2l，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如下图所示，则a和b导线的横截面积之比为 （ ） a23b13c12d313在右图所示的电路中，由于某个电阻发生故障，电流表不再有读数，电压表读数增大，如果两只电表都可看作理想电表，则一定是 （ ） ar1断路br1短路cr2短路dr3短路4如右图所示，电阻r1=20，电动机线圈电阻r2=10。当开关s断开时，电流表的示数为0.5a；当电键s闭合后，电动机转起来，电路两端电压不变，则下列关于电流表显示的电流、电路消耗的电功率p及电动机的热功率正确的是 （ ） ai1.5abi1.5acp15wdp热10w【答案】b【解析】s断开时，电流表示数为0.5a，则u=i1r1=10v；s闭合时，因电动机为非纯电5有两个电阻r1=1、r2=3，有一电源电动势e=3.0v，内阻r=1，下列接法使电源的内电阻消耗功率最大的是（ ）a将r1、r2串联后接到电源两端b将r1、r2并联后接到电源两端c将r1单独接到电源两端d将r2单独接到电源两端6如右图所示，r1，r2为可调电阻，r3为一般电阻，r4为热敏电阻。当环境温度升高时，下列说法中正确的是（ ）a电容器所带电量减小b若r1的阻值减小，电容器的带电量可能保持不变c若r2的阻值增大，电容器的带电量可能保持不变d若r2的阻值减小，电流表的示数可能保持不变7在右图所示的电路中，电源电动势为e，内电阻不能忽略。闭合s后，调整r的阻值，使电流表的示数增大i，在这一过程中 （ ） a通过r的电流增大，增加量大于ib通过r1的电流减小，减小量一定为icr2两端的电压增大，增加量为ir2dr1两端电压减小，减小量小于ir28滑动变阻器是直流电路中的常用元件，一般用来调节电路中的电压和电流。右图甲所示是伏安法测电阻的电路图，右图乙是测电源电动势和内阻的电路图，在这两个图中滑动变阻器都采用了限流接法。关于这两个电路选用的滑动变阻器，下列说法正确的是 （ ） a在两个电路中，滑动变阻器阻值都是越大越好b在两个电路中，滑动变阻器阻值都是越小越好c在甲图中，滑动变阻器阻值应比待测电阻略大或相差不多d在乙图中，滑动变阻器阻值不能太小，其具体阻值与待测电源的电动势及允许通过的电流有关9某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其电流i随所加电压u变化的图线如右图所示，m为两元件的伏安曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的是 （ ） a图中图线a是小灯泡的伏安曲线，图线b是热敏电阻的伏安曲线b图中图线b是小灯泡的伏安曲线，图线a是热敏电阻的伏安曲线c图线中的m点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值d图线中m点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等10如右图所示，电路中电源电动势e恒定，内阻r2，定值电阻r34。ab段电路消耗的电功率在开关s断开与闭合时相等，则以下说法中正确的是 （ ） a电阻r1、r2可能分别为3、9b电阻r1、r2可能分别为4、6c开关s断开时电压表的示数一定等于s闭合时的示数d开关s断开与闭合时，电压表的示数变化量与电流表的示数变化量大小之比与r1、r2无关【答案】ad11为了测量一节干电池的电动势和内阻，某实验小组按下图甲所示的电路图连好实验电路，合上开关，电流表和电压表的读数正常，当将滑动变阻器的滑片由a端向b端逐渐滑动时，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1.5v且几乎不变，直到当滑片滑至临近b端时电压表的示数急剧变化，这种情况读出的电压值、电流值在u-i坐标轴上分布不均匀，出现上述情况的原因是 ，改进方法是 。改进后，测出几组电流、电压的数值，并画出如下图乙所示的图象，由图象可知，这个电池的电动势为e v，内阻r 。12当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而发生变化。某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路测量小灯泡的电流i和电压u，得到如下表所示的数据。i（a）0.120.220.290.340.380.420.450.470.490.50u（v）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围010）、电源、小灯泡、电键、导线若干。（2）在图示坐标纸上画出小灯泡的ui曲线，并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系 。 （3）如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势是1.5v，内阻是2.0的电源两端，利用上面的ui曲线可求出小灯泡的实际功率是 w，电源效率为 。（3）小灯泡和电源串联的电路如上图所示，作出u=eir的图线如图中倾斜直线，根据两图线交点的物理意义可知，此时电源和灯泡的电流为0.35a，灯泡工作电压为0.80v，因此小灯泡的实际功率为p=ui=0.28w。电源效率为100%=100%=53%。13某实验小组要精确测定额定电压为3v的led灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500左右，电学符号与小灯泡电学符号相同。实验室提供的器材有：电流表a1（量程为050ma，内阻ra1约为3）电流表a2（量程为03ma，内阻ra2=15）定值电阻r1=697定值电阻r2=1985滑动变阻器r（020）一只电压表v（量程为012v，内阻rv=1k）蓄电池e（电动势为12v，内阻很小）电键s一只（1）在下边方框中画出应采用的电路图（2）写出