高三复习讲义第七章直流电路.doc

第七章直流电路一、欧姆定律1内容：导体中的电流跟导体两端的_成正比，跟导体的_成反比2公式：I.3适用范围(1)金属导电和_导电(对气体导电不适用)(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)二、电阻、电阻率、电阻定律1电阻(1)定义式：R_.(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越_2电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻与它的_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：R_.3电阻率(1)计算式：_.(2)物理意义：反映导体的_，是导体材料本身的属性(3)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度的升高而_半导体：电阻率随温度的升高而_超导体：当温度降低到_附近时，某些材料的电阻率突然_成为超导体4电阻的决定式和定义式的比较公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体5.导体的伏安特性曲线(IU)(1)定义：纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U的关系图线，如图所示(2)电阻分析IU图像为直线的元件，电阻值不变，其斜率表示电阻的倒数，即k.IU图像为曲线的元件，电阻值是变化的，曲线上每一点的U、I的比值表示该状态下的电阻值即时应用1如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是()Aa代表的电阻丝较粗Bb代表的电阻丝较粗Ca电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比三、电阻的串联、并联1串联电路(1)电路中各处电流强度相等，即II1I2I3In.(2)电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，即UU1U2U3Un.(3)总电阻等于各个导体电阻之和，即RR1R2R3Rn.(4)电压分配：各个电阻两端电压和它的电阻成_，即I.(5)功率分配：各个电阻消耗的电功率和它的电阻成_，即I2.2并联电路(1)电路中各支路两端的电压相等，即U1U2U3Un.(2)电路中的总电流等于各支路电流之和，即II1I2I3In.(3)总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，即.(4)电流分配：各个电阻通过的电流和它的电阻成_，即IRI1R1I2R2I3R3InRnU.(5)功率分配：各个电阻消耗的电功率和它的电阻成_，即PRP1R1P2R2P3R3PnRnU2.四、电功、电功率、焦耳定律1电功(1)实质：电流做功的实质是_对电荷做正功，电势能转化为其他形式的能的过程(2)公式：WqU_，这是计算电功普遍适用的公式2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率(2)公式：P_，这是计算电功率普遍适用的公式3焦耳定律电流通过电阻时产生的热量Q_，这是计算电热普遍适用的公式4热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：P_.5、纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律遵从欧姆定律I不遵从欧姆定律：UIR或I能量转化电流做功全部转化为电热电流做功，把电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能纯电阻电路非纯电阻电路电功与电热的关系WQ即UItI2RttWQ即UItI2Rt电功率与热功率P电UIP热I2RP电P热P电UIP热I2RP电P热元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽等即时应用2 (2013成都七中高三第一学期期末检测)如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 .闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A则以下判断中正确的是()A电动机的输出功率为14 WB电动机两端的电压为7 VC电动机产生的热功率为4 WD电源输出的电功率为24 W热身体验 1.对于欧姆定律，下列理解正确的是()A从IU/R中可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B从RU/I中可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C从UIR中可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大D从RU/I中可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零21.一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积为S，设温度不变，在下列情况下其电阻值仍为R的是()A当L不变，S增大一倍时B当S不变，L增大一倍时CL和S都缩小为原来的D当L和横截面积的半径都增大一倍时22.(2013大湾中学高三月考)关于电阻率，下列说法中正确的是()A电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而减小C所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻3一个T型电路如图所示，电路中的电阻R110 ，R2120 ，R340 .另有一测试电源，电动势为100 V，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80 VD当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V41.当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A3 V1.8 JB3 V3.6 JC6 V1.8 J D6 V3.6 J42.一台电动机，额定电压是100 V，电阻是1 .正常工作时，通过的电流为5 A，则电动机因发热损失的功率为()A500 W B25 WC1000 W D475 W考点1电阻定律和欧姆定律的应用两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A14B18C116 D161跟踪训练1 a、b是完全相同的导体，并联接在某一电源两端，若将其b均匀拉长到原来的二倍，则通过它们的电流之比IaIb为()A12 B21C14 D41考点2伏安特性曲线的应用小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是()A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应P点，小灯泡的电阻为RC对应P点，小灯泡的电阻为RD对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小跟踪训练2 某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()AB点的电阻为12 BB点的电阻为40 C工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了1 D工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了9 考点3非纯电阻电路的计算一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？跟踪训练3 如图所示，有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 V60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则()A电解槽消耗的电功率为120 WB电解槽的发热功率为60 WC电解槽消耗的电功率为60 WD电路消耗的总功率为60 W考点4 电路故障的分析方法如图所示，电源电动势为6 V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压分别为Uad0，Uab6 V，Ucd6 V，由此可以判定()AL1和L2的灯丝都断了BL1的灯丝断了CL2的灯丝断了D变阻器R断路第二节电动势闭合电路的欧姆定律一、电动势定义式E_方向在电源内部由_指向_大小(1)等于外电路_时电源两端的电压(2)等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部的_移到_所做的功.二、闭合电路的欧姆定律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_，跟内、外电路的电阻之和成_2公式：I或E_.(只适用于纯电阻电路)；常用表达式EU外U内(适用于任何电路)三、路端电压与外电阻、电流的关系1路端电压与外电阻的关系(1)根据UIRR可知，当R增大时U _，R减小时U _(2)外电路断开时，R为无限大，I_，路端电压U_.(3)外电路短路时，R0，U_，I(短路电流)2路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系是UEIr，用图像表示如图所示此图像的物理意义是： (1)图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的_(2)图线斜率大小代表电源的_，路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在(3)图中Im代表短路电流，Im_.四、电源的相关功率和电源的效率1正确区分相关电功率的含义电功率意义公式电源功率指电源提供的全部电功率P总EI电源输出功率指电源提供给外电路的功率P出UI电源内部消耗功率指电源内电阻消耗的功率P内I2r用电器的额定功率指用电器在正常工作条件(即额定电压)下的功率P额U额I额用电器的实际功率指用电器在实际电压下消耗的功率P实U实I实2电源的输出功率P出I2RR(输出功率随外电阻变化的图线如图所示) (1)当Rr时，P出最大.（2)当P出P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r.(请同学们自己证明这一结论)(3)Rr时，P出随R的增大而减小3电源的效率，随着R的增大而增大，R变化规律如图所示：可见，当Rr，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.即时应用1(2013玉林中学高三月考)有一个电动势为3 V、内阻为1 的电源下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于2 W，且使该电源的效率大于50%的是()A0.5 B1 C1.5 D2 四、电路的动态分析1电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系2分析这类问题的一般步骤(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化(3)根据闭合电路欧姆定律I总，确定电路的总电流如何变化4)由U内I总r确定电源的内电压如何变化(5)由U外EU内确定电源的外电压如何变化(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化(7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化由以上步骤可以看出，解决此类问题，基本思路是“局部整体局部”，同时要灵活地选用公式，每一步推导都要有确切的依据即时应用2直流电路如图所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A总功率一定减小B效率一定增大C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小五、电源UI图线与元件UI图线如图，甲是电源的UI图线，乙是电阻的UI图线，两种图线比较如下：图像特征物理意义电源UI图像电阻UI图像图像表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻的电流随电阻两端电压的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零图像特征物理意义电源UI图像电阻UI图像图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小图线的斜率内电阻r的相反数r表示电阻大小即时应用3 如图所示的UI图像中，直线a为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线，两图线相交于(2,2)用该电源和该电阻组成闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是() A6 W,1 B6 W,0.5 C4 W,1 D4 W,0.5 六、含容电路的分析和计算电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体做法是：1确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压2当电容器和某一电阻串联后，任何电阻其阻值都应视为零接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压3电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电电量的多少可根据QCU计算即时应用4 (2013南山中学高三质检)如图所示，电源电动势为4 V，内阻为1 ，电阻R13 ，R2R34 ，电流表的内阻不计，闭合S，电路达到稳定状态后，电容器两极板间电压为()A0 B2.3 VC3 V D3.2 V热身体验 1.关于电源的电动势，下列说法正确的是()A非静电力做的功越多，电动势就越大BE只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的C电源不接入电路时，电源两极间的电压大小等于电动势D在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大2一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 31.(2013广元高三检测)电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压说法正确的是()A因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B因为UIR，所以当I增大时，路端电压也增大C因为UEIr，所以当I增大时，路端电压下降D若外电路断开，则路端电压为零32.如图所示为某一电源的UI曲线，由图可知()A电源电动势为2 VB电源内电阻为 C电源短路时电流为6 AD电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A考点1电路的动态分析 (2013扬州中学高三模拟)A、B两块正对的金属板竖直放置，在金属板A的内侧表面系一绝缘细线，细线下端系一带电小球两块金属板接在如图729所示的电路中，其中R1为光敏电阻，R2为滑动变阻器，R3为定值电阻当R2的滑动触头P在a端时闭合开关S.此时电流表A和电压表V的示数分别为I和U，带电小球静止时绝缘细线与金属板A的夹角为，电源电动势E和内阻r一定以下说法正确的是()A若仅将R2的滑动触头P向b端移动，则I不变，U增大B若仅增大A、B板间距离，则小球重新达到稳定后变大C若仅用更强的光照射R1，则I增大，U增大D若仅用更强的光照射R1，则U变化量的绝对值与I变化量的绝对值的比值不变跟踪训练1(2011高考北京卷)如图所示电路，电源内阻不可忽略开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大考点2闭合电路的分析计算在如图所示的电路中，R12 ，R2R34 ，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求： (1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)电源的电动势和内电阻；(3)当开关S接c时，通过R2的电流跟踪训练2 (2013泸州模拟)如图所示的电路中，R13 ，R26 ，R31.5 ，C20 F，当开关S断开时，电源所释放的总功率为2 W；当开关S闭合时，电源所释放的总功率为4 W，求：考点3 等效电源及其UI图像的应用图甲为某元件R的UI特性曲线，把它连成图乙所示电路已知电源电动势E5 V，内阻r1.0 ，定值电阻R04 .闭合电键S后，求：(1)该元件的电功率；(2)电源的输出功率实验一描绘小电珠的伏安特性曲线实验目的1描绘小电珠的伏安特性曲线2分析曲线的变化规律实验原理1滑动变阻器两种接法的对比限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件2电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx，测量值大于真实值R测Rx，测量值小于真实值3用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来4电流表外接：因为小电珠电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大5滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化实验器材小电珠(“4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、46 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔实验步骤1按图连接好实验电路2把滑动变阻器的滑片P调节到a端，电路经检查无误后，闭合开关S.3改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内，断开开关S.4在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线5整理实验器材误差分析1由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，则电流表示数偏大2测量时读数带来误差3在坐标纸上描点、作图带来误差考点1实验步骤及原理的考查 (2012高考安徽卷)如图为“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5 V.(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_；断开开关根据实验数据在方格纸上作出小电珠灯丝的伏安特性曲线(2)在虚线框中画出实物电路相应的电路图考点2电路设计与数据处理图中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5 V的小电珠的IU特性曲线的实验器材(1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整 (2)开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于_(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)(3)实验中测得有关数据如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27根据表中的实验数据，在图中画出小电珠的IU特性曲线(4)若已知小电珠灯丝在27 时电阻值约为1.5 ，并且其电阻值与灯丝的热力学温度成正比，试估算该小电珠以额定功率工作时灯丝的温度约为_.(保留三位有效数字)实验2测定电源的电动势和内阻实验目的1掌握用电压表和电流表测定电源的电动势和内阻的方法；进一步理解闭合电路的欧姆定律2掌握用图像法求电动势和内阻的方法实验原理1实验电路：如图所示2实验原理：闭合电路的欧姆定律实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔实验步骤1电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路2把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端3闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数记录一组电流表和电压表的示数，用同样方法测量并记录几组I、U值，并填入表格中.第1组第2组第3组第4组第5组第6组U/VI/A4.断开开关，拆除电路，整理好器材数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法法一：取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小法二：以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，如图所示，则 (1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短.(3)图线的斜率表示r|.误差分析1由读数误差和电表线性不良引起误差2用图像法求E和r时，由于作图不准确造成的误差3本实验采用的图所示的测量电路是存在系统误差的，这是由于电压表的分流IV引起的，使电流表的示数I测小于电池的输出电流I真因为I真I测IV，而IVU/RV，U越大，IV越大，U趋近于零时，IV也趋近于零所以此种情况下图线与横轴的交点为真实的短路电流，而图线与纵轴的交点为电动势的测量值，比真实值偏小修正后的图线如图753所示，显然，E、r的测量值都比真实值偏小，r测r真、E测r真 注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选的大些(选用已使用过一段时间的干电池)2在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免干电池在大电流放电时极化现象过重，使得E、r明显变化3测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均值4在画UI图线时，要使