北京市高三物理二轮复习 恒定电流专题教学案（一）.doc

高考综合复习 恒定电流 专题 一、电流和电流强度i 二、电阻r1、定义式： 2、电阻定律： ，为电阻率。3、测量：伏安法测电阻，欧姆表。4、超导体三、闭合电路欧姆定律： 1、ui关系曲线2、电源的输出功率、内阻消耗的电功率、电源的总功率p总=i p出=iu p内=i2r当外电路电阻与内阻相等时，电源的输出功率最大。例题分析：例1、一个电源的电动势为、内阻为r，在外电路上接一个电阻r0和一滑动变阻器r，求滑动变阻器消耗的最大电功率是多少？定值电阻r0消耗的最大电功率是多少？ 分析：（1）由前面的知识复习，已知道：若外电路电阻与内电路电阻阻值相等，则外电路消耗的电功率最大。因此，我们可以用等效思想将r0与r看作新电源的内阻（r+r0），新电源的电动势仍为。这样，当r的阻值与内阻（r+r0）相等时，变阻器r消耗的电功率最大，等于 。（2）第2问与第1问的问题看起来相似，但实际上却是完全不同的两个问题。区别就在于第2问涉及的是一个定值电阻消耗的最大电功率问题。由电功率定义知，r0消耗的电功率p=i2r0，可见，i取最大值时，r0消耗的电功率最大，由于 ，所以r取最小值即r等于零时，定值电阻消耗的功率最大，等于 。小结：此题两问分别涉及定值电阻与可变电阻消耗的最大电功率问题，处理方法不同。切不可将“外电路电阻与内电阻相等时，外电路消耗的电功率最大”这一结论无条件地、任意的推广。例2、如图，直线a为电源的路端电压u与电流i的关系图象，直线b是电阻r的两端电压与其中电流i的图象。用该电源与电阻r组成闭合电路，则电源的输出功率为_，电源的效率为_。 分析：a图线是ui特性曲线，从a图线上可以获取的信息是：纵轴截距，横轴截距短路电流 ，所以，知道电源电动势=3v，内阻r=0.5。电阻r的阻值可由图线b的斜率得出：r=1。电路见上图。据闭合电路欧姆定律 和pr=i2r，可得电源的输出功率为4w，效率 。小结：a、b两图线分别给出了电路中电源及电阻的信息，应注意利用图象寻找有关信息，另外，也应注意区分两条图线。 例3、在如图所示的电路中，电源的电动势为。内电阻为r，当滑动变阻器的滑片p处于r的中点位置时，小灯泡l1、l2、l3的亮度相同。若将滑片向左滑动时，三个小灯泡的亮度如何变化？ 分析：第一步应画出等效电路图。画等效电路图时，不妨在原图上用字母将各结点标出，因理想导线上各点等电势，故b、d两点是等电势的（即同一点）。依照原电路图，将各用电器连接到相对应的两结点间，画出上述等效电路图。第二步利用闭合电路欧姆定律，判断通过各小灯泡电流的的变化情况，进而知道各灯的亮度变化情况。由于滑片p向左滑动，则外电路电阻变小，总电阻变小。由 ，知道总电流i变大，内电压变大。而内、外电压之和等于（定值），故路端电压变小，通过l3的电流变小，l3变暗。由于总电流i变大，而通过l3的电流变小，故通过l1的电流变大（电压变大），l1变亮。由于路端电压为小，而l1两端的电压变大，故l2两端的两压变小，l2变暗。小结：注重画等效电路图。方法在于寻找等势点。应熟练应用闭合电路欧姆定律，及部分电路欧姆定律。判断通过某一用电器的电流及其两端电压的变化情况。例4、如图，当r增大时，平行板电容器中，原来静止的带电油滴如何运动？ 分析：原来静止的油滴是在重力及电场力的作用下平衡的。电容器两端的电压等于r两端的电压。由于r增大时，i减小、内电压减小，所以r两端的电压增大。故由 知电场强度e变大，电场力eq变大。带电油滴向上加速运动。小结：此题将力平衡与含容电路融合于一题之中。是电路中常见的一类题目。本章练习：（附后）恒定电流内 容要 求说 明1、电流，欧姆定律，电阻和电阻定律2、电阻的串、并联，串联电路的分压作用，并联电路的分流作用3、电功，电功率，串联、并联电路的功率分配4、电源的电动势和内电阻，闭合电路的欧姆定律，路端电压5、同种电池的串联6、电流、电压和电阻的测量；电流表、电压表和欧姆表的使用，伏安法测电阻bbbb不要求解含有电流跟电动势方向相反的电路和电桥的问题练习题：1、氢原子中的电子e绕原子核转动的轨道半径为r，转动的周期为t，把其等效成环形电流其值为_。2、有一段横截面积为s=1mm2的金属导线，上面通有1安的电流，导线中单位体积内所具有的自由电子数n=8.51028/m3。求导线中自由电子的运动速度。3、白炽灯泡的灯丝断了以后，轻摇灯泡，可以将断了的灯丝搭接上。若将这只灯泡再装入原电路中，其亮度与原来相比a、亮些 b、暗些 c、一样亮 d、都有可能4、将一条电阻丝对折后接到原来的电路中，若电阻两端的电压保持不变，这时电阻消耗的功率是原来的a、2倍 b、4倍 c、1/2 d、1/45、两根电热丝由同种材料制成，它们的长度相同但横截面的半径不同。把它们串联在电路中。则这两根电热丝各自消耗的功率p与横截面的半径r的关系是a、p跟r2成反比 b、p跟r成反比 c、p跟r2成正比 d、跟r成正比6、一个电阻器标有“1k40w”，它允许通过的最大电流是多少？允许加在两端的最大电压是多少？若有两个这样的同样的电阻，把它们按串联方式连接，能够承受的最大电压是多少？若按并联方式连接，能够承受的最大电流是多少？7、把“6v3w”和“10v6w”的两个电阻串联起来，在两端允许加的最大电压值是多少伏？能够通过的最大电流为多少安？8、有三个电阻的阻值都是1k，功率都是1w。把它们连成如图所示的混连电路，相当于什么规格的电阻a、0.66k，1.5wb、3k，3wc、1.5k，3w d、1.5k，1.5w 9、如图所示，三个电阻的阻值是r1=8、r2=5、r3=20，在ab间接上电源后，三个电阻的功率之比为a、8:5:20 b、5:4:1 c、2:1:1 d、10:4:1 10、有三个完全相同的电灯接在如图所示的电路中，设电源两端的电压不变，灯丝的电阻不随温度变化。求闭合k前后a灯的功率之比。 11、有一个电炉子上面标有“220v 800w”，将其接入110v的电路中，它实际消耗的电功率为_。12、当电源的电压比电烙铁的额定电压下降10%后，它的实际功率比额定功率下降了_%。13、如图所示，要使电阻r1消耗的功率最大，应该把电阻r2的阻值调节到a、r2=r1+r b、r2=r1+r c、r2=r d、r2=0 14、一个电源的电动势为，内电阻为r，在外电路上接一个电阻r和一个滑动变阻器r。求滑动变阻器取什么值时，在滑动变阻器上所消耗的功率最大。 15、电路如图所示，已知电源的电动势为、内电阻为r，a、b两个定值电阻的阻值分别为r1和r2。今调节可变电阻c，使其获得不同的电功率。试确定使可变电阻c出现最大电功率时c的电阻值r3，并导出其最大电功率的表达式。 16、如图所示，直线a为电源的路端电压u与电流i的关系图象，直线b是电阻r的两端电压与其中电流i的图象。用该电源与电阻r组成闭合电路，则电源的输出功率为_，电源的效率为_。 17、用伏特表测量某段电路两端的电压时，伏特表的示数为5v。如果这段电路两端的电压不变，将2k的电阻与伏特表串联后再测电路两端的电压，伏特表的示数变为3v，这块表的内阻为a、1k b、2k c、3k d、4k18、如图所示，两块伏特表的读数都是35v。如将两块伏特表对调，v1的读数是30v，v2的读数是40v。设ab两端的电压保持不变，两块伏特表的内阻各是多少？ 19、在如图所示的电路中，电源的电动势为16v，内阻不计。r1=r4=3，r2=r3=5，电容c=1f，电容器上极板的带电量为a、-610-6c b、410-6cc、-410-6c d、810-6c 20、一辆电瓶车质量为500kg，由内阻不计的蓄电池组向直流电动机提供24v的电压，使车在水平地面上以0.8m/s的速度匀速行驶时，通过电动机的电流为5a。设车受的阻力为车重的0.02倍，则此电动机的内阻是a、4.8 b、3.2 c、1.6 d、0.421、微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3v的电压时，通过的电流为0.3a，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0v时，电流为0.8a，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为_。22、在如图所示的电路中，滑动变阻器的滑片p从a端向b端滑动过程中，安培表的读数a、从小变到大 b、从大变到小 c、先变小再变大 d、先变大再变小 23、在如图所示的电路中，电源的电动势为，内电阻为r，当滑动变阻器的滑片p处于r的中点位置时，小灯泡l1、l2、l3的亮度相同时，若将滑片向左滑动时，三个小灯泡的亮度将怎样变化？ 24、在如图所示的电路中，r1、r2、r3和r4皆为定值电阻，r5为可变电阻，电源的电动势为，电阻为r。设电流表a的读数i，电压表的读数为u。当r5的滑动触点向图中a点移动时a、i变大，u变小 b、i变大，u变大 c、i变小，u变大 d、i变小，u变小 25、在用如图的电路做实验时，接通电源后发现安培表无读数。在检查电路时测得变阻器两端无电压，灯泡两端的电压与电源电压相同，由此可知电路中发生故障的是_（故障只有一处）。 26、如图所示的电路中，闭合电键，灯l1、l2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯l1变亮，灯l2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是a、r1断路 b、r2断路 c、r3短路 d、r4短路 27、把一块最大量程为u的伏特表，扩大成为量程为10u的伏特表，原伏特表的内阻为rv，需要串联一个多大的电阻？写出扩大到n倍量程时所串联电阻的表达式。28、一块电流表的内阻为12，当通过它的电流为2ma时，指针偏转一个小格。要使偏转一个小格的电流为1a时，正确的做法是a、在表上并一个0.024的电阻 b、在表上并一个0.24的电阻c、在表上并一个0.012的电阻 d、在表上并一个0.12的电阻 29、如图所示，r1和r2是两个定值电阻，r1的阻值很大，r2的阻值很小，g是一个灵敏电流计，则下列判断正确的是：a、只闭合k1，整个装置相等于伏特表b、只闭合k2，整个装置相等于安培表c、k1和k2都断开，整个装置相当于灵敏电流计d、k1和k2都闭合，整个装置相当于安培表练习答案：1、 2、7.410-5m/s 3、a 4、b 5、a 6、im=0.2a um=200v 串联，u=400v， 并联，i=0.4a7、umax=14.3v，imax=0.5a8、d 9、d 10、p1:p2=9:16 11、200w 12、19% 13、d 14、r+r=r15、r3= p3= 16、4w，66.7% 17、c 18、r2=300，r1=240，19、c 20、c 21、60% 22、c（电表内阻不可忽略）23、l1变亮，l2、l3变暗 24、d 25、灯断路 26、a 27、r串=9rv；（n-1）rv 28、a 29、ad在线测试窗体顶端选择题1电路中每分钟有61013个自由电子通过导体的横截面，那么电路中的电流强度是： a、0.016微安 b、1.6毫安 c、16微安 d、0.16微安 窗体底端窗体顶端2如图1所示，是在同一金属导体上加不同电压，温度不变时测得的u-i图线，若保持导体长度不变，而增加其截面积，则这段导体的电阻将： a、等于1.0欧姆 b、小于2.0欧姆 c、大于2.0欧姆 d、可能为4.0欧姆 窗体底端窗体顶端3如图2所示，r1=10欧，r2=20欧，变阻器r3的最大值30欧，则a、b两点间电阻的取值范围从 欧到 欧。 窗体底端窗体顶端4一平行板电容器c极板是水平放置的，它和三个可变电阻及电源联结成如图3所示的电路。今有一质量为m的带电油滴悬浮在两板之间静止不动，要使油滴上升，可采用的办法是： a、增大r1 b、增大r2 c、增大r3 d、减小r2 窗体底端窗体顶端5如图4所示，直线a为某电路上电源的路端电压与电流的u-i图线，直线b为电阻r的u-i特性曲线，用此电源和电阻组成闭合电路后，电源输出功率为 瓦，电源内阻为 欧 窗体底端窗体顶端6两个伏特表v1和v2是完全相同的两个电流表改装的，v1量程是5伏，v2量程是15伏，为了测1520伏电压，我们把v1与v2串联起来用，以下叙述正确的是： a、v1、v2的读数相同 b、v1、v2指针偏转角度相等 c、v1、v2读数不同，指针偏转角也不同 d、v1、v2读数之比等于两伏特表内阻之比 答案与解析 答案：1d 2b 310；22 4c d 54；0.5 6b d解析：1解：d。由电流强度的定义式 有： =1.610-7（a）=0.16（a）故选d。2解：b。由u-i图线有电阻 由电阻定律 ，依题意有：增加其截面积导致电阻减小，故选b。3解：10，22。当r3触头滑至最左端时r3=0，则将r2短路掉rab=r3=10当r3触头滑至最后端时，ab之间电阻最rab=r1+r并=10+12=22ab两点间电阻的取值范围从10欧到22欧4解：c、d。对m受二个力作用：重力和电场力，为使其上升，增大电场力即可，f电=qe=quc/d，而uc=ur3，故增大r3或减小r2均能使ur3增大，即使油滴m上升。5解：4；0.5。由u-i特性曲线中a图线有：=3（v），r=0.5（）由b图线有：r=1（）由闭合电路欧姆定律和功率p出=ui=i2rp出=i2r= 2r=（ ）21=4（w）6解：b、d。把v1和v2串联使用时，组成伏特表的电流表和分压电阻都是串联关系，通过完全相同的分配关系，分配在v1和v2两端的电压，即v1和v2读数之比等于两只伏特表内阻之比。高 考 题 萃 1、（1997q）在图2所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器r1、r2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正级a，再将黑表笔分别连接在电阻器r1的b端和r2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：（）a、直流10v档 b、直流0.5a档 c、直流2.5v d、欧姆档2、（2002q）在如图3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a端移动时，a、i变大，u变小 b、i变大，u变大 c、i变小，u变大 d、i变小，u变小3、（1998s）某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在电压为380伏的电动机带动下以0.4米/秒的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9千瓦，不载人时测得电动机中的电流为5安，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为_（设人的平均质量为60千克，g=10米/秒2）4、（2001b）如图5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=4.0v，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=3.0v。若将ef由图中位置向右移动一段距离l，电压表的读数u3是多少？5. （2003q）用伏安法测量电阻阻值r，并求出电阻率。给定电压表（内阻约为50k）、电流表（内阻约为40）、滑线变阻器、电源、电键、待测电阻（约为250）及导线若干。 （1）画出测量r的电路图。（2）图1中的6个点表示实验中测得的6组电流i、电压u的值，试写出根据此图求r值的步骤： 。求出的电阻值r 。（保留3位有效数字）（3）待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的卡尺测量其长度与直径，结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为 ，直径为 。（4）由以上数据可求出 。（保留3位有效数字）答案：1、a解析电路正常工作时，r1上的电压u1约4v，r2上的电压约2v，电源外电压不大于6v，用直流10v档测量电压不会超过量程。按题设操作规程用直流10v档接a、b两点，若a、b是断线，万用表示数为6v；若其余两根有一根断了，万用表无示数，若a、b线未断接a、c两点，万用表无示数，是电源与r2之间导线断了，有示数约6v是r1、r2之间的导线断了。上述情况表明用直流2.5v档测量会超过其量程。若用直流0.5a档，按题设步骤测量，万用表表笔接a、b，a、b间导线断了，表示数约 ，接a、c，若a、c间导线断了，示数约1.2安，超过量程了，若r2与电源间那根线断了，则表中无示数。若用欧姆档测量，表笔接a、b，若a、b间导线断了，通过万用表电流为0.4安，将大大超其允许通过的电流；若a、b未断，r1与c间导线断了，万用表接a、c，通过表电流大到1.2安，更是不能允许的了。2、d3、25解析自动电梯空运时消耗的功率p消=iu=5a380v=1900w，设自动电梯同时乘载的最多人数为n，则用于载客的功率p=nmgsin30v由pm=p+p消即4.9103=n6010 0.4+1.9103n=254、6v解析由于电压表是理想的，可以看成电压表测得的电压值就是ef两端的电压，设开始时电路的总电阻为r， 移动后增加的电阻为r0， 联解三式得 5 （1） 或 （2）作ui直线，舍去左起第2点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧。求该直线的斜k，则rk。229（221237均为正确）。（3）0.800cm 0.194cm（4）8.46102m（8.161028.76102m均为正确）课外拓展 巨电流变效应将使电流变液实用成为现实 物理所从一九九三年开始电流变液机理和材料方面的研究。香港科技大学物理系温维佳博士(物理所客座研究员), 沈平教授等与物理所陆坤权研究员合作，最近在电流变液研究方面获重要突破。这种巨电流变效应及解释其机理的理论模型，为电流变液研究提出新途径，将使电流变液走向技术实用成为现实。结果在2003年10月5 日自然杂志材料专刊发表。论文发表后，立即受到该领域专家的广泛关注。 “新科学家”