08年内蒙古地区物理学科二轮复习课件11.ppt

第十一章恒定电流 第十一章恒定电流 本章是高中电学的重要组成部分 既相对独立 又与其它物理知识有联系 在历年高考中均有涉及 本章知识结构 第一部分电路的基本概念及规律 复习目标 理解电流 电压和电阻的概念 熟练掌握欧姆定律及有关计算 理解电功 电功率概念 并掌握有关计算 本节中高考的主要内容是考查有关电路的分析与计算 包括等效电路的分析 导体电阻 电功电热的计算 重在知识的应用和分析能力的考查 例如考查考生是否能把电功与机械能知识结合起来进行综合的能力 高考展望 知识链接 四 电功和电功率 电功即电流所做的功 计算式为w uit 相应的 单位时间内所做的电功即为电功率 p ui 对纯电阻电路 电流的功全部转化为电热 而对于有电动机 蓄电池等能量转换器件的电路 电流所做电功的一部分转化成了内能 还有一部分转化成了其它形式的能量 此时 u ir 如当电流通过诸如电动机这类用电器件时 电流做功与能量转化的关系为 ui i2r p机 p机是电动机输出的机械功率 问题1 小灯泡的一段伏安特性曲线如图11 1所示 由图可见 灯丝的电阻因温度的影响改变了多少 思路点拨 根据电阻的定义求得灯丝的初末状态的电阻即可 题后评说 本题的图象说明了金属导体的电阻随电流也即随温度的变化而变化的关系 当流过导体的电流增大时 由p i2r可知 电流的热功率也随之增大 因而使导体的温度升高 电阻增大 一般来说 金属导体的伏安特性曲线不是一条直线 只有当电流较小 金属导体的温度改变不明显时 才是一条直线 问题2一段均匀的电阻丝 其电阻为r 截取其2 3长的一段 再把余下的一段均匀地拉长到与前一段等长后与前一段并接 则并接后的电阻为多大 此题考查电阻定律r 要注意到剩下的一段拉长前后体积不变这一特点 根据电阻并联的知识可得 r并 4r 9 问题3标有 110v 100w 110v 60w 110v 15w 字样的三只灯泡 将它们与适当规格的电阻配合 接到220v的电压上 试设计能使三灯都正常发光的电路 要求电路的耗电最小 思路点拨 在电源电压一定时 要求电路的最小耗电 得从电流角度去分析 三灯正常发光时的电流强度分别为 连接方式为 b c两灯与另一阻值适当的电阻三者并联后与a灯串联 i 10 11 a 这时电路消耗的总功率为200w在附加电阻上消耗的功率为 200 100 60 15 w 25w 因此 附加电阻的大小为 题后评说 设计电路也是考查学习能力的一种非常有效的方法 一方面要求同学们熟练串 并联电路的计算 另一方面又要求同学们能灵活运用所学的知识进行分析 即一要熟练 二要灵活 问题4微型吸尘器的直流电动机d的内阻一定 当加在d上的电压为0 3v时 电流为0 3a 此时电动机不转动 当加在d上的电压为2 0v时 电流为0 8a 且d能正常工作 试分析当电动机正常工作时电能的转化情况 思路点拨 直流电动机正常工作时不是纯电阻电路 所以u ir不成立 而电动机不转动时 电动机可看作是一个纯电阻 电动机正常工作时 电动机不转动时 因此 转化为机械能的电功率为 问题5如图11 2所示 a b c d是四个阻值相同的小灯泡 接通电路后 四个灯的实际功率之比为pa pb pc pd 思路点拨 问题的关键是把a b c d四个灯泡的连接形式搞清楚 由 第二部分闭合电路欧姆定律 理解电动势的概念 掌握闭合电路欧姆定律的有关计算和分析 理解并掌握闭合电路功率的分配关系 复习目标 知识链接 1 电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压 其大小由电源本身的性质决定 2 闭合电路中电流大小由电源电动势和电路总电阻 内外电阻之和 决定 即闭合电路欧姆定律 3 电源两端电压随外电路电阻的增大而增大 其关系由决定 由于外电阻变化引起电流变化 因此电源两端电压随电流的变化可用式描述 也可用图11 5表示 路端电压与外电阻的关系可用u r图来表示 4 闭合电路中电流流过内外电路都要做功 电源提供的总电能应等于内外电路中消耗的电能总和 电源的功率应等于内外电路中的电功率之和 即 ei u外i u内ip总 p外 p内 5 电源输出功率即外电路功率与外电阻的关系 可用下式表示 当r r时 即外电阻等于内电阻时p pmax 当r r时 对应一个输出功率 总有两个外电阻的阻值与之相对应 6 电源的输出功率与输出电流 即电路总电流 的关系为 高考展望 闭合电路部分的高考要求强调对分析能力的考查 纵观历年高考 多次考到动态电路问题 即针对电路中某个元件发生变化时 要求考生分析出电路中众多物理量 如电流 电压 功率以及电容器中带电粒子的运动等的变化情况 问题6如图11 8所示电路 电源电动势为e 6 3v 内阻r 0 5 负载电阻r1 2 r2 3 滑动变阻器的最大阻值r3 5 当变阻器的滑片从左端a移动到右端b时 求电路中电流表的读数范围 思路点拨 当滑片p从a滑向b时 回路的总电阻发生变化 因而总电流也随之发生变化 设 ap间的电阻为rx bp间的电阻为ry 其外电路的总电阻为 0 rx 5 电流表的读数变化范围为 2 1a i 3a 变阻器在本题中相当于两个可变电阻 不容易直观地得出电流大小的范围 需通过列式比较后才能得出结论 对这类题目很多同学往往不习惯 常会简单地认为当p在a端时为一极值 在b端时为另一极值 电流表读数就在这两个极值之间 题后评说 问题7如图11 9所示电路 其中r3 4 两表均作理想表考虑 闭合s后 发现开始时r1 r2 r3中都有电流通过 电压表示数为2v 电流表示数为0 75a 后来三个电阻中有一个发生了断路 使电压表示数变为3 2v 电流表示数变为0 80a 问 1 哪个电阻发生了断路 2 电阻r1 r2的阻值是多少 思路点拨 首先用假设法判断哪个电阻发生了断路 然后通过电路分析求解 分析 如r2断路 则电流表无示数 如r3断路 则电压表无电流 可见断路电阻必定不是r2和r3 应为r1 r1断路时 外电阻即为r2 外电阻增大 路端电压增大 r2中电流增大 所以电流表示数增大 此时电压表测得的就是路端电压 它比原来的示数大 与题设情况是一致的 解 1 由上分析 可得 断路电阻是r1 r1断路之前 r2上电压即此时的路端电压u为 r3上电压u3为 r3上的电流i3为 进而求得电阻r1为 题后评说 故障电路分析是本章的难点问题 这类问题大致有两种情况 断路故障 短路故障 查找电路故障的测试一般采用电压表检查 断路的特点是电源电压正常 而电流为零 如电压表有读数 说明断路发生在电压表非电源一侧 例如在图11 10所示的电路 如电压表有读数 则故障必在ab的右侧部分 如电压表并联到某部分电阻上时 电压表无读数 则故障必在这部分电阻以外的部分 短路的特点是电压为零 问题8如图11 10所示电路 电源电动势e 24v 内电阻r 2 电阻r1 4 r2 10 r3 6 r4 3 问 1 当在a b间接入一个电压表时 电压表的读数为多大 2 当在a b间接入一个电流表时 电流表的读数为多大 本题的关键是对原电路进行正确的等效处理 2 实际电压表或电流表视作实际电阻 其阻值即为内阻大小 关于电路等效处理的基本方法 4 最后把电表和电容器接到原来的位置 3 电容器视作断路 且与之直接串联的电阻视作短路导线 1 理想电压表视作断路 与之直接串联的电阻视作短路导线 理想电流表视作短路 根据这个变换结果 同学们可自行解出 u u3 u4 14 4v i i1 i3 4 0a 等效变换结果 问题9将一电容为c 3 f的电容器连到如图11 11所示的电路中去 其中r为长度l 0 30m 阻值r 4 的均匀电阻丝 电源电动势e 6v 内电阻r 0 5 闭合s后 使变阻器的滑动触头p从a端向b端以较小速度v 0 15m s匀速滑动时 电流表g的读数为多大 通过电流表的方向如何 思路点拨 流过电流表g的电流可通过电容器上的电量变化和电流定义进行计算 解 设滑动触头p从t 0开始匀速向右滑行 在t时刻p离a端的距离为vt 则pb部分的电阻为 pb部分的电压即电容器c上的电压uc为和c上的电荷量qc分别为 电荷的减少量 因为电容器右极板上是带负电荷 减少的电量 q应经过电流表流回电源 因此 电流方向应向左通过电流表 含有电容器的电路分析应注意以下几点 1 在电路稳定时 凡电容器所在的支路都无电流 2 电容器上的电压就是与它并联的电阻上的电压 3 与电容器直接串联的电阻只相当于一条导线的作用 4 电路变换后 电容器上带电情况可能发生变化 电压变化时也有可能使某个电容器被击穿 击穿的电容器成为短路导线 题后评说 第三部分电学测量 1 了解电表的内阻 满偏电流 满偏电压的概念 会把小量程电表改装成较大量程的电表 2 掌握伏安法测电阻的原理 以及伏安法测电阻的电路的选择 3 了解欧姆表原理 掌握用欧姆表测电阻的步骤及方法 复习目标 高考展望 近年来恒定电流的实验考题已不局限于课本上规定的实验项目 而是更注重于对考生分析能力和创新思维的考核 需要学生根据题意确定实验原理 自行设计实验电路 操作步骤并进行误差分析等 例如2000年全国卷第16题和2000年理科综合卷第31题 都对考生提出了相当高的要求 问题10一电流表并联分流电阻r1 100 时 测电流的量程扩大到i1 3a 当该电流表串联一分压电阻r2 300 时 测电压的量程扩大到原来的4倍 问要使该电流表的电流量程扩大到7 5a 则应并联一个多大的分流电阻 设电流表的满偏电流为i0 内阻为r0 当并联r1时 1 串联r2时 2 由 1 2 得 要使电流表的量程扩大到7 5a 即扩大到原来的5倍 需并联的分流电阻rx为 问题11用如图11 12所示的两种电路分别测量同一个电阻rx 用 a 图所示电路时 得电压表读数为u1 6 0v 电流表读数i1 6 0ma 用 b 图所示电路时 得电压表读数为u2 5 9v 电流表读数i2 10ma 问测量时 用哪个电路所测电阻的误差较小 测量值是多少 测量值偏大还是