高考物理大二轮总复习与增分策略 专题十三 恒定电流课件.ppt

专题十三恒定电流 考点基础自清 考点互动探究 内容索引 考点基础自清 一 电流和电动势 自由移动 答案 1 形成电流的条件 1 导体中有能够的电荷 2 导体两端存在 2 电流 1 定义式 i 其中q是某段时间内通过导体横截面的电荷量 2 方向 电流是标量 为研究问题方便 规定定向移动的方向为电流的方向 在外电路中电流由电源正极到负极 在内电路中电流由电源负极到正极 电压 正电荷 答案 3 微观表达式 假设导体单位体积内有n个可自由移动的电荷 电荷定向移动的速率为v 电荷量为q 导体横截面积为s 则i 3 电动势 1 电源是通过非静电力做功把转化为电势能的装置 在电源内部 非静电力做正功 其他形式的能转化为 在电源外部 静电力做功 电能转化为其他形式的能 2 电动势 在电源内部 非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功w与的比值 定义式 e 3 物理意义 反映电源本领大小的物理量 nqsv 其他形式的能 电能 被移送电荷q 非静电力做功 答案 二 电阻定律及欧姆定律 1 电阻 1 定义式 2 物理意义 反映了导体对电流的 2 电阻定律 1 内容 同种材料的导体 其电阻与它的长度成正比 与它的 成反比 导体的电阻还与构成它的材料有关 2 表达式 阻碍作用 横截面积 答案 3 电阻率 1 计算式 2 物理意义 反映导体的导电性能 是表征的物理量 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 一些合金 几乎不受温度的影响 4 部分电路欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的成反比 2 表达式 i 材料性质 增大 减小 电阻 答案 3 适用范围 金属导电和电解液导电 对气体导电不适用 纯电阻电路 不含电动机 电解槽等的电路 5 导体的伏安特性曲线 1 i u图线 以电流为纵轴 为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为i u图线 如图1所示 电压 图1 答案 2 比较电阻的大小 图线的斜率 图中r1r2 3 线性元件 伏安特性曲线是的电学元件 适用欧姆定律 4 非线性元件 伏安特性曲线为的电学元件 不适用欧姆定律 直线 曲线 答案 三 电功率 焦耳定律 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 单位时间内电流所做的功 表示电流做功的 2 公式 p 适用于任何电路 电场力 iut 电能 快慢 iu 答案 3 焦耳定律 1 电热 电流通过导体产生的跟电流的二次方成正比 跟导体的电阻及通电时间成正比 2 公式 q 4 电功率p iu和热功率p i2r的应用 1 不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路 电流的电功率均为p电 ui 热功率均为p热 i2r 2 对于纯电阻电路而言 p电 p热 iu i2r 3 对于非纯电阻电路而言 p电 iu p热 p其他 p其他 p其他 热量 i2rt i2r 答案 四 闭合电路欧姆定律 1 闭合电路 电源内部是 用电器 导线组成 1 组成 2 内 外电压的关系 e 2 闭合电路欧姆定律 1 内容 在外电路为纯电阻的闭合电路中 电流的大小跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成 内电路 外电路 u内 u外 反比 答案 2 公式 i 只适用于纯电阻电路 e 适用于所有电路 u外 ir 1 关于电流 下列说法中正确的是 a 通过导体横截面的电荷量越多 导体中的电流越大b 导体两端没有电压时 导体中的自由电荷也在运动 所以导体中也有电流c 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多 导体中的电流越大d 因为电流有方向 所以电流是矢量 1 2 3 4 5 学考通关练 解析 解析电流为单位时间内通过导体横截面的电荷量 是由电荷量与时间共同决定的 电荷量多电流不一定大 故选项a错误 单位时间内通过导体横截面的电荷量多 则电流大 故选项c正确 电荷的定向移动形成电流 若不是定向移动则不能形成电流 选项b错误 一个量有方向并不能定义为矢量 矢量的运算必须遵循平行四边形定则 电流有方向但不符合矢量合成法则 不是矢量 选项d错误 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 2015 浙江10月选考 10 如图2所示是我国某10兆瓦 1兆瓦 106w 光伏发电站 投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳 已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h 则该电站发电量约为 a 1 2 106kw hb 1 2 107kw hc 1 2 109kw hd 1 2 1010kw h 图2 解析 解析每年发电量w pt 1 2 107kw h 故b正确 3 2015 浙江1月学考 29 如图3所示是一个电热水壶的铭牌 小沈同学利用所学知识 结合该铭牌上获取的信息 得出该电热水壶 a 正常工作时的电流约为6 8ab 正常工作5min耗电约0 5kw hc 只能在直流电下工作d 只能在220v电压下工作 解析 1 2 3 4 5 图3 w p t 0 125kw h b项错误 铭牌标示的额定电压为220v的交流电 220v是正常工作时的电压 故c d项错误 4 一个标有 220v 60w 的白炽灯泡 加上的电压u由零逐渐增大到220v 在此过程中 电压 u 和电流 i 的关系可用图线表示 图中给出的四个图线中 比较符合实际的是 1 2 3 4 5 5 2013 浙江6月学考 33 太阳能电池由许多片电池板组成 某电池板不接负载时两极间电压是6 0 10 4v 短路电流是3 0 10 5a 则这块电池板的内阻为 a 20 b 5 c 0 2 d 0 05 1 2 3 4 5 解析 返回 考点互动探究 1 电阻的决定式和定义式的区别 考点一电路的基本概念与规律 2 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 解析 例1有一台标有 220v 50w 的电风扇 其线圈电阻为0 4 在它正常工作时 下列求其每分钟产生的电热的四种解法中 正确的是 b q pt 3000j 方法提炼 电功和电热的处理方法 1 首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 正确选择计算公式 2 处理非纯电阻电路的计算问题时 要善于从能量转化的角度出发 紧紧围绕能量守恒定律 利用 电功 电热 其他能量 寻找等量关系求解 解析 1 2016 浙江10月学考 9 一根细橡胶管中灌满盐水 两端用短粗铜丝塞住管口 管中盐水柱长为40cm时测得电阻为r 若溶液的电阻随长度 横截面积的变化规律与金属导体相同 现将管中盐水柱均匀拉长至50cm 盐水体积不变 仍充满橡胶管 则盐水柱电阻变为 1 2 3 变式题组 1 2 3 解析 2 有两个相同的电流表 允许通过的最大电流 满偏电流 为ig 1ma 表头电阻rg 30 若改装成一个量程为3v的电压表和一个量程为0 6a的电流表应分别 a 串联一个2990 的电阻和并联一个0 15 的电阻b 并联一个2990 的电阻和串联一个0 15 的电阻c 串联一个2970 的电阻和并联一个0 05 的电阻d 并联一个2970 的电阻和串联一个0 05 的电阻 1 2 3 1 2 3 解析 3 一台发电机用0 5a的电流向外输电 在1min内有180j的机械能转化为电能 则发电机的电动势为 a 6vb 360vc 120vd 12v 1 2 3 1 路端电压 外电路两端的电压 即电源的输出电压u e ir 1 当外电阻r增大时 i减小 内电压减小 路端电压增大 当外电路断开时 i 0 u e 考点二电路的动态分析 2 判定总电阻变化情况的规律 1 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 2 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 3 在如图4所示分压电路中 滑动变阻器可视为由两段电阻构成 其中一段r并与用电器并联 另一段r串与并联部分串联 a b两端的总电阻与r串的变化趋势一致 图4 例2 2016 余姚市调研 电动势为e 内阻为r的电源与定值电阻r1 r2及滑动变阻器r连接成如图5所示的电路 当滑动变阻器的触头由中点滑向b滑时 下列说法正确的是 解析 a 电压表和电流表读数都增大b 电压表和电流表读数都减小c 电压表读数增大 电流表读数减小d 电压表读数减小 电流表读数增大 图5 路端电压u e ir 因i减小 所以u增大 即电压表的读数增大 r2两端电压u2 e i r1 r 因i减小 所以u2增大 技巧点拨 电路动态分析的两种方法 2 极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论 解析 4 2015 浙江1月学考 34 小吴同学设计了一种烟雾警报装置 其设计原理如图6所示 m为烟雾传感器 其阻值rm随着烟雾浓度的变化而变化 r为定值电阻 当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时 将导致a b两端电压减小 触发警报装置发出警报 则烟雾浓度增大时 4 5 a rm增大 电流表示数增大b rm增大 电流表示数减小c rm减小 电流表示数增大d rm减小 电流表示数减小 变式题组 图6 4 5 解析 5 多选 如图所示 a b c d四个电路中 电源电动势为e 电阻为r 定值电阻为r0 当滑动变阻器r的滑片p从a向b滑动时 电压表示数将变大的电路是 4 5 4 5 解析在电路a b中 当滑动变阻器r的滑片p从a向b滑动时 滑动变阻器连入电路的电阻变小 对电路a 电压表测量的是路端电压 由于外电路电阻减小 使路端电压随之减小 不符合题意 对电路b 电压表测量的是定值电阻r0两端的电压 由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大 则电压表示数将变大 符合题意 对电路c 由于电压表位置的特殊性 其示数将不变 而电路d 尽管电路电流不变 但当滑动变阻器r的滑片p从a向b滑动时 电压表测量的电阻增加 则电压表示数将变大 1 电源的总功率 2 电源内部消耗的功率p内 i2r iu内 p总 p出 考点三电路中的功率及效率问题 3 电源的输出功率 1 任意电路 p出 iu ie i2r p总 p内 3 纯电阻电路中输出功率随r的变化关系 当r r时 随着r的增大输出功率越来越小 当r r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r1r2 r2 p出与r的关系图象如图7所示 图7 例3 多选 直流电路如图8所示 在滑动变阻器的滑片p向右移动时 下列说法正确的是 解析 a 总功率一定减小b 滑动变阻器的功率一定增大c 内部消耗功率一定减小d 输出功率一定先增大后减小 图8 内部消耗功率i2r变小 选项c对 输出功率即滑动变阻器的消耗功率 由于电源内阻与滑动变阻器接入电路中的电阻大小关系未知 输出功率的变化情况无法确定 所以选项b d均错 规律总结 对闭合电路功率的两点认识 1 闭合电路是一个能量转化系统 电源将其他形式的能转化为电能 内 外电路将电能转化为其他形式的能 ie p内 p外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现 2 外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时 电源的输出功率变大 解析 6 有一个电动势为3v 内阻为1 的电源 下列电阻与其连接后 使电阻的功率大于2w 且使该电源的效率大于50 的是 a 0 5 b 1 c 1 5 d 2 6 7 变式题组 解析 7 2016 温岭市联考 如图9所示 直线oac为某一直流电源的总功率p总随电流i变化的图线 抛物线obc为同一直流电源内部热功率p内随电流i变化的图线 若a b对应的横坐标为2a 那么线段ab表示的功率及此时对应的外电阻是 a 2w 0 5 b 4w 2 c 2w 1 d 6w 2 6 7 图9 解析c点表示电源总功率 也等于电源内部的热功率 此时电路中只有内阻 由p总 ei 可得e 3v 由p内 i2r 可得r 1 当电路电流等于2a时 由e i r r 可得r 0 5 p出 i2r 2w 选项a正确 6 7 考点四电源和电阻u i图象的比较 例4 多选 如图10所示的u i图象中 直线 为某电源的路端电压与电流的关系图线 直线 为某一电阻r的u i图线 用该电源直接与电阻r连接成闭合电路 由图象可知 a r的阻值为1 5 b 电源电动势为3 0v 内阻为0 5 c 电源的输出功率为3 0wd 电源内部消耗功率为1 5w 解析 图10 解析由于电源的路端电压与电流的关系图线 和电阻r的u i图线 都为直线 所以电源的路端电压与电流的关系图线 的斜率的绝对值等于电源内阻 r 1 5 电阻r的u i图线 的斜率等于电阻r的阻值 r 1 5 选项a正确 b错误 电源的路端电压与电流的关系图线和电阻r的u i图线交点纵 横坐标的乘积表示电源的输出功率 电源的输出功率为p ui 1 5 1 0w 1 5w 选项c错误 由ei p pr解得电源内部消耗的功率为pr ei p 3 0 1 0w 1 5w 1 5w 选项d正确 特别提醒 利用两种图象解题的基本方法 利用电源的u i图象和电阻的u i图象解题 无论电阻的u i图象是线性还是非线性 解决此类问题的基本方法是图解法 即把电源和电阻的u i