浙江省高三物理复习 第7章 第1讲 恒定电流的基本概念（2）课件 新人教版.ppt

第1讲恒定电流的基本概念 2 例1 某电解质溶液 如果在1s内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019个一价负离子通过某横截面 那么通过电解质溶液的电流强度是多大 一 准确理解电路中的几个基本物理量1 电流 解析 设在t 1s内 通过某横截面的二价正离子数为n1 一价负离子数为n2 元电荷为e 则t时间内通过该横截面的电荷量为q 2n1 n2 e 电流强度为 点评 正离子与负离子以相反方向通过截面 它们形成的电流方向是相同的 故要相加 变式训练1 氢原子的核外只有一个电子 设电子在离原子核距离为r的圆轨道上做匀速圆周运动 已知电子的电荷量为e 运动速率为v 求电子绕核运动的等效电流多大 解析 取电子运动轨道上任一截面 在电子运动一周的时间t内 通过这个截面的电量q e 由圆周运动的知识有 根据电流的定义式得 例2 在横截面积为s的导线中 自由电子定向移动形成的电流大小为i 已知导线单位体积所含的自由电子数为n 电子电量为e 此时电子的定向移动速度为v 在 t时间内 通过导体横截面的自由电子数目可表示为 a nvs tb nv tc i t ed i t se ac 解析 从导体导电的微观角度来说 在 t时间内能通过某一横截面aa 的自由电子必定位于以aa 为横截面 长度为v t的圆柱体内 如图所示 由于自由电子可以认为是均匀分布 故此圆柱体内的电子数目为nvs t 而从电流的定义来说 i q t 故在 t时间内通过某一横截面的电量为i t 通过横截面的自由电子数目为i t e 故ac正确 答案 a c 点评 很多流体的微观解释都是如此 变式训练2 如图7 1 1所示 两个截面不同 长度相等的均匀铜棒接在电路中 两端电压为u 则 a 通过两棒的电流强度不相等b 两棒的自由电子定向移动的平均速率不同c 两棒内的电场强度不同 细棒内场强e1大于粗棒内部场强e2d 细棒的电压u1大于粗棒的电压u 图7 1 1 bcd 解析 两棒是串联在电路中的 故电流相等 a错 由i nesv知 i n e相同 s不同 故v不同 b对 棒内场强e u l 而u ir i l s 故s小的u大 即u1 u2 因为l相同 所以e1 e2 故c d也对 答案 b c d 例3 两根完全相同的金属裸导线a和b 如果把导线a均匀拉长到原来的2倍 电阻为r a 导线b对折后绞合起来 电阻为r b 求 它们的电阻之比 2 电阻和电阻率 解析 一根给定的导线体积不变 若均匀拉长为原来的2倍 则横截面积为原来的1 2 设a b导线原长为l 横截面积为s 电阻为r 点评 某一导体形状改变后 讨论其电阻变化要抓住要点 电阻率不变 总体积不变 变式训练3 如图7 1 2所示 某一导体的形状为长方体 其长 宽 高之比为a b c 5 3 2 在此长方体的上下 左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1 2 3 4 在1 2两端加上恒定的电压u 通过导体的电流为i1 在3 4两端加上恒定的电压u 通过导体的电流为i2 求i1 i2 图7 1 3 解析 1 2两端加上恒定的电压u时 导体的长度是c 横截面积是ab 3 4两端加上恒定的电压u时 导体的长度是a 横截面积是bc 所以两种情况下导体的电阻之比为4 25 又两种情况下电压相等 由欧姆定律可得 i1 i2 25 4 例4 关于电动势的下列说法中正确的是 a 在电源内部把正电荷从负极移到正极 非静电力做功 电势能增加 b 对于给定的电源 移动正电荷非静电力做功越多 电动势越大 c 电动势越大 说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多 d 电动势越大 说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多 a c 解析 电源是将其他形式的能转化为电能的装置 是通过电源内部的非静电力做功来完成的 所以非静电力做功 电势能就增加 因此选项a正确 电源电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电能的能力的物理量 电动势在数值上等于移动单位电荷量的电荷所做的功 不能说电动势越大 非静电力做功越多 也不能说电动势越大 被移动的电荷量越多 所以选项c正确 故正确答案应为ac 点评 应正确理解电动势的物理意义 本题容易错误地认为电动势越大 非静电力做功越多 电动势越大 被移动的电荷越多 变式训练4 2010 辽宁锦州期末 在如图7 1 3所示的电路中 电阻r1 12 r2 8 r3 4 当电键k断开时 电流表示数为0 25a 当k闭合时电流表示数为0 36a 则电源的电动势为 内电阻为 3 6v 图7 1 3 1 2 解析 当电键断开时 当电键闭合时 代入数据得 e 3 6v r 1 2 例5 如图7 1 4所示的图象所对应的两个导体 1 两导体的电阻的大小r1 r2 2 若两个导体中的电流相等 不为0 时 电压之比u1 u2 3 若两个导体的电压相等 不为0 时 电流之比i1 i2 4 部分电路欧姆定律和伏安特性曲线 图7 1 4 3 1 1 3 解析 1 在i u图象中r 1 k cot u i 所以r1 2 r2 2 由欧姆定律得u1 i1r1 u2 i2r2 由于i1 i2 所以u1 u2 r1 r2 3 1 3 由欧姆定律得i1 u1 r1 i2 u2 r2 由于u1 u2 所以i1 i2 r2 r1 1 3 点评 应用图象的斜率求对应的物理量是图象法讨论问题的方法之一 应注意坐标轴 用斜率求解时 u i由坐标轴上数值算出 与坐标轴标度的选取无关 两坐标轴单位长度相同时角度才等于实际角大小 本图中量出的角度大小就没有实际意义 变式训练4 实验室用的小灯泡灯丝的i u特性曲线可用以下哪个图象来表示 a 解析 灯丝在通电后一定会发热 当温度达到一定值时才会发出可见光 这时温度能达到很高 因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化 温度升高 电阻率也将随之增大 电阻增大 电压升高 u越大 i u曲线上对应点与原点连线的斜率必然越小 选a 例5 2010 北京海淀区期末 一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为u 额定电流为i 线圈电阻为r 将它接在电动势为e 内阻为r的直流电源的两极间 电动机恰好能正常工作 则 a 电动机消耗的总功率为uib 电动机消耗的热功率为c 电源的输出功率为eid 电源的效率为 5 电功和电热 a d 解析 电动机消耗的总功率p ui 选项a正确 电动机是非纯电阻 消耗的热功率只能用i2 r来求 选项b错误 电源的总功率为e i 输出功率为ui 且ui ei i2 r 电源效率为选项c错而d对 点评 在非纯电阻电路中应该从能量角度去考虑问题 w e其他 q 电功就只能用w uit计算 电功率只能用p ui计算 电热就只能用q i2rt计算 图7 1 5 变式训练5 某一直流电动机提升重物的装置如图7 1 5所示 重物的质量m 50kg 电源提供给电动机的电压为u 110v 不计各种摩擦 当电动机以v 0 9m s的恒定速率向上提升重物时 电路中的电流强度i 5 0a 求电动机的线圈电阻大小 取g 10m s2 解析 电动机的输入功率p ui 电动机的输出功率p1 mgv 电动机发热功率p2 i2r 而p2 p p1 即i2r ui mgv 代入数据解得 电动机的线圈电阻大小为r 4 例7 一个t型电路如图7 1 6所示 电路中的电阻r1 10 r2 120 r3 40 另有一测试电源 电动势为100v 内阻忽略不计 则 a 当cd端短路时 ab之间的等效电阻是40 b 当ab端短路时 cd之间的等效电阻是40 c 当ab两端接通测试电源时 cd两端的电压为80vd 当cd两端接通测试电源时 ab两端的电压为80v 二 准确把握电流的基本规律1 串并联电路的基本知识 a c 解析 本题考查电路的串并联知识 当cd端短路时 r2与r3并联电阻为30 后与r1串联 ab间等效电阻为40 a对 若ab端短路时 r1与r2并联电阻为8 后与r3串联 cd间等效电阻为128 b错 当ab两端接通测试电源时 电阻r2未接入电路 cd两端的电压即为r3的电压 为ucd 100v 80v c对 当cd两端接通测试电源时 电阻r1未接入电路 ab两端电压即为r3的电压 为uab 100v 25v d错 图7 1 6 图7 1 7 变式训练7 在图7 1 7中 ab和a b 是长度均为l 2km 每千米电阻值为 1 的两根输电线 若发现在距离a和a 等远的两点c和c 间发生漏电 相当于在两点间连接了一个电阻 接入电动势e 90v 内阻不计的电源 当电源接在a a 间时 测得b b 间电压为ub 72v 当电源接在b b 时 测得a a 间电压为ua 45v 求a与c相距多远 解析 在测量过程中的等效电路如图 甲 乙 所示 当电源接在a a 时 可以认为电流仅在a c ca中流过 此时ub 72v为电阻r上的电压 设ac和bc间每根输电线的电阻为rac和rbc 则有 同理 当电源接在b b 间时 则有 由 两式可得 rac rbc 根据电阻定律r l 可得a c间相距为 lac 2k 0 4km 例8 两个定值电阻r1 r2串联后接在输出电压u稳定于12v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7 1 8所示 电压表示数为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4vb 等于4vc 大于4v小于8vd 等于或大于8v 2 串并联电路的电压电流分配 图7 1 8 a 解析 当电压表示数为8v时 此时r2两端电压等于4v 若把电压表接到r2两端 r2两端电阻将减小 r1两端总电阻将增大 由串联电路电压分配关系 r2两端电压将小于4v 点评 电压表与电流表不能忽略内阻时当做会显示本身电压或电流的电阻处理 图7 1 9 变式训练8 如图7 1 9所示 3个完全相同的电压表中 电压表v1 v2示数分别为5v 3v 若r1 r2 求a b间的电压为多大 解析 因流入d点的电流与流出d点的电流一定是相等的 且因为r1 r2 所以r2的电流比r1大 而v1 v2电阻相等 流过电压表v2的电流方向由d到c 若设流过电压表v1的电流为5i 则由题意知流过电压表v2的电流为3i 而流过电压表v3的电流为2i 那么电压表v3的示数为2v 由此可知 uab u1 u3 5v 2v 7v 例9 如图7 1 10 已知r1 6 r2 3 r3 4 则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为 3 串并联电路的功率分配 图7 1 10 1 2 6 点评 并联电路一般用p 而串联电路一般用p i2r来讨论功率问题 解析 本题解法很多 注意灵活 巧妙 经过观察发现三只电阻的电流关系最简单 电流之比是i1 i2 i3 1 2 3 还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2 因此电压之比是u1 u2 u3 1 1 2 在此基础上利用p ui 得p1 p2 p3 1 2 6 图7 1 9 变式训练8 如图7 1 11所示 有四盏电灯连接在电路中 l1和l2都标有 220v 100w 字样 l3和l4都标有 220v 40w 字样 把电路接通后 最暗的是 a l1b l2c l3d l4 c 解析 由题意可判断 r1 r2 r3 r4 且r4 r1 r23 由串联电路的功率分配可知 p4 p1 p2 p3 而p2与p3的大小由并联电路的功率分配可知p2 p3 故四盏电灯消耗的实际功率的大小关系为p4 p1 p2 p3 正确的答案为c 例10 如图7 1 12所示 设r1 r2 r3 r4 r 求 开关s闭合和开启时的ab两端的电阻比 4 简化电路 图7 1 12 解析 利用节点法 开关闭合时 电路中各节点标称如图a所示 其中r1 r2 r3都接在ab两点间 而r4两端都为b 即r4被短路 所以其等效电路如图b所示 易得rab r 3 当开关开启时 电路中各