高考物理一轮复习 考点考法 第9章 恒定电流课件 新人教版.ppt

第9章恒定电流 考点25电功电功率 考点24电路基本概念和规律 考点26闭合电路欧姆定律 考点24电路基本概念和规律 必备知识全面把握核心方法重点突破考法1关于欧姆定律的计算应注意的几个问题考法2电路的简化方法考法3电路故障分析考法例析成就能力题型1对欧姆定律 电阻定律的考查题型2导体的伏安特性曲线题型3有关电路中允许通过的最大电流的问题题型4串 并联电路中各物理量的计算 必备知识全面把握 1 电流 1 定义 导体中的自由电荷发生定向移动形成电流 2 形成电流的条件 有能自由移动的电荷 两端存在电势差 3 电流的大小简称电流 等于单位时间内通过导体横截面的电荷量 单位 安培 a 定义式 i 适用于任何电荷的定向移动形成的电流 对于金属导体有i nqvs n为单位体积内的自由电子个数 s为导线的横截面积 v为自由电子的定向移动速率 这个公式只适用于金属导体 不可到处套用 4 电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 电流的方向不随时间改变的电流为直流电 电流的方向和大小都不随时间变化的电流为恒定电流 2 电阻定律 1 导体对电流的阻碍作用称为电阻 定义式为r 国际单位制单位 欧姆 2 电阻定律 导体的电阻r跟它的长度l成正比 跟它的横截面积s成反比 公式为r 是反映材料电阻特性的物理量 叫材料的电阻率 反映该材料的性质 不是每根具体的导线的性质 单位是 m 纯金属的电阻率小 合金的电阻率大 材料的电阻率与温度有关 a 金属的电阻率随温度的升高而增大 铂较明显 可用于做温度计 锰铜 镍铜的电阻率几乎不随温度而变 可用于做标准电阻 b 半导体的电阻率随温度变化 c 当温度接近0k时 有些材料的电阻率会突然减小到零 这种现象叫超导现象 能够发生超导现象的材料叫超导体 材料由正常状态转变为超导状态的温度叫该材料的转变温度 tc 3 串联电路和并联电路 4 欧姆定律 1 欧姆定律导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比 跟导体的电阻r成反比 即i u r 2 导体的伏安特性曲线 在i u图像中电阻阻值用斜率的倒数表示 此时斜率越大 电阻越小 在u i图像中电阻阻值用斜率直接表示 斜率越大 电阻越大 斜率越小 电阻越小 考点24 核心方法重点突破 考法1关于欧姆定律的计算应注意的几个问题如图所示电路 r1 2 r2 3 r3 4 1 如已知流过电阻r1的电流i1 3a 则干路电流多大 2 如果已知干路电流i 3a 流过每个电阻的电流多大 例1 解析 答案 1 6 5a 2 1 38a0 92a0 69a 例1 考法2电路的简化方法由5个1 电阻连成的如图所示的电路 导线的电阻不计 则a b间的等效电阻为 例2 解析 按从a到b的顺序把5个电阻标记为r1 r2 r3 r4 r5 其节点标示如图甲所示 由于r2 r3间节点和a点是用导线相连 这两点是等势点 故两节点可用同一个数字1标出 当电流从a端流入时可以同时流向电阻r1 r2 r3 从电阻r1和电阻r2流出的电流汇合于2点 到达r4和r5间的节点 故r4和r5间的节点也用2标出 r3 r4间的节点和b点间是导线相连 也是等势点 故均用3标出 电流从电阻r4和电阻r5经节点3流出 而流向电阻r3的电流则直接经节点3流出 简化后其等效电路如图乙所示 故a b间的总电阻为0 5 答案 0 5 例2 甲乙 考法3电路故障分析 四川宜宾一中2017训练 如图所示电路中 a d间接电源 灯泡l1和l2都不亮 用电压表测得各部分的电压分别为uad u uab 0 ubc u ucd 0 已知电源电压为u 则产生的故障原因可能是 只有一处断路 a 灯泡l1断路b 灯泡l2断路c 变阻器断路d 电源断路 例3 解析 若灯泡l1断路 电路中没有电流 则udc 0 ubc 0 uab u 与题意不符 故a错误 若灯泡l2断路 电路中没有电流 则uab 0 ubc 0 udc u 与题意不符 故b错误 若变阻器r断路 电路中没有电流 uab 0 udc 0 ubc u 与题意相符 故c正确 若电源短路 则uad ubc 0 与题意不符 故d错误 答案 c 例3 考点24 考法例析成就能力 题型1对欧姆定律 电阻定律的考查 安徽理综2015 17 6分 一根长为l 横截面积为s的金属棒 其材料的电阻率为 棒内单位体积自由电子数为n 电子的质量为m 电荷量为e 在棒两端加上恒定的电压时 棒内产生电流 自由电子定向运动的平均速率为v 则金属棒内的电场强度大小为 例1 解析 答案 c 例1 题型2导体的伏安特性曲线 浙江杭州五校2016联考 如图所示为a b两电阻的u i图线 下列关于两电阻的描述正确的是 a 电阻a的阻值随电流的增大而减小 电阻b的阻值不变b 在两图线交点处 电阻a的阻值等于电阻b的阻值c 在两图线交点处 电阻a的阻值大于电阻b的阻值d 在两图线交点处 电阻a的阻值小于电阻b的阻值 例2 解析 由图可知 电阻a的图线的斜率越来越大 故电阻a的阻值随电流的增大而增大 电阻b的阻值不变 故a错误 两图线的交点处 电流和电压均相同 则由欧姆定律可知 两电阻的阻值大小相等 故b正确 c d错误 答案 b 例2 题型3有关电路中允许通过的最大电流的问题甲 乙两个同种材料制成的保险丝 直径分别是d1 0 5mm和d2 1mm 熔断电流分别为2a和6a 把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中 允许通过的最大电流是 a 6 0ab 7 5ac 8 0ad 10 0a 例3 解析 答案 b 例3 题型4串 并联电路中各物理量的计算 山东枣庄2017期中 多选 如图所示 甲 乙两个电路都是由一个灵敏电流表g和一个变阻器r组成的 下列说法正确的是 a 甲电路相当于电流表 r增大时量程增大b 甲电路相当于电流表 r增大时量程减小c 乙电路相当于电压表 r增大时量程增大d 乙电路相当于电压表 r增大时量程减小 例4 解析 答案 bc 例4 第9章 考点25电功电功率 必备知识全面把握核心方法重点突破考法4纯电阻电路中电功 电功率的计算考法5非纯电阻电路中电功 电功率的计算考法6闭合电路的能量转化考法例析成就能力题型5有关电功与电功率的图像题型6一般电路中的电功率问题题型7额定功率和实际功率的计算 必备知识全面把握 1 电功 1 定义 电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压u 电路中的电流i 通电时间t三者的乘积 公式为w uit 单位 焦耳 j 电流在一段电路中所做的功 跟这段电路两端电压 电路中的电流和通电时间成正比 2 物理意义 电流做功的过程 实际上是把电能转化为其他形式的能的过程 电流通过纯电阻 电热器 电炉等 电路做功 把电能转化为内能 电流通过电解液做功 把电能转化为化学能 电流通过电动机做功 把电能一部分转化为内能 一部分转化为机械能 2 电功率 1 定义 单位时间内电流所做的功叫电功率 用p表示电功率 则p ui 单位 瓦特 w 2 物理意义 电功率表示电流做功的快慢 3 额定电压 用电器正常工作时的电压为额定电压 如日常家用电器的额定电压均为220v 4 额定功率 用电器在额定电压下工作时的电功率 如照明灯泡上标有 220v60w 60w即为额定功率 额定功率是根据用电器自身结构而决定的 3 焦耳定律 1 定义 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比 跟导体的电阻及通电时间成正比 即q i2rt 单位 焦耳 j 2 纯电阻电路和非纯电阻电路中的功率 如果一段电路中只含有纯电阻元件 例如电炉 电熨斗 电饭锅 电烙铁等 称之为纯电阻电路 它有两大基本特点 如果电路中除了含有纯电阻元件外 还包括电动机 电解槽等能够把电能转化为除内能外其他形式能的用电器 这种电路称为非纯电阻电路 其特点 a 不遵循欧姆定律 在非纯电阻电路中u ir 其中u为非纯电阻用电器两端电压 r为该用电器的电阻 b 电流通过电路时 电流做功消耗的电能除了转化为内能外 还要转化成其他形式的能 如机械能 化学能等 即w e其他 q p p热 p其他 3 电路中功率的分配关系 考点25 核心方法重点突破 考法4纯电阻电路中电功 电功率的计算用6600v和220v两种电压输电 若输送功率相同 输电线的长短 粗细和电阻率也都相同 用低压输电与用高压输电相比 在输电线上损失的功率之比是 a 1 900b 900 1c 1 30d 30 1 例1 解析 输电线是纯电阻 在输电线上损失的功率是发热功率 p损 i2r 输送电流由输送功率和输送电压决定 设输送功率为p 输电线电阻为r 则 答案 b 例1 考法5非纯电阻电路中电功 电功率的计算 多选 一个直流电动机两端所加电压为u 电流为i 线圈内阻为r 当它正常工作时 下述说法中正确的是 例2 解析 电动机的总功率为p ui 根据焦耳定律得电动机的发热功率p热 i2r 故电动机的输出功率p出 p p热 ui i2r 故a c正确 b错误 因为p p热 即ui i2r u ir 欧姆定律不适用 故d错误 答案 ac 例2 考法6闭合电路的能量转化一台小型电动机在3v电压下工作 通过它的电流是0 2a 用此电动机提升所受重力为4n的物体时 在30s内可使该物体匀速提升3m 若不计除电动机线圈生热之外的能量损失 求 1 电动机的输入功率 2 在提升重物的30s内 电动机线圈所产生的热量 3 线圈的电阻 例3 解析 答案 1 0 6w 2 6j 3 5 例3 考点25 考法例析成就能力 题型5有关电功与电功率的图像 山西太原五中2017月考 家庭电路中接入一台电风扇 其额定电压为220v 在其正常工作过程中 测得某一段时间内的工作电流i随时间t的变化情况如图所示 这段时间内电风扇的用电量为多少度 例1 解析 电压为220v 用电量为w ui1t1 ui2t2 ui3t3 2 75 10 2kw h 答案 2 75 10 2度 例1 题型6一般电路中的电功率问题 江苏沭阳2017期中 多选 如图所示 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝 电动机带动扇叶转动 电热丝给空气加热 利用热风将头发吹干 电动机的线圈电阻为r1 与电阻为r2的电热丝串联后接到输出电压为u的电源上 电路中电流为i 则 例2 解析 电动机的输入功率为 u ir2 i 电动机的输出功率为ui i2 r1 r2 故a错误 含电动机电路是非纯电阻电路 电动机两端的电压为u ir2 故b正确 电吹风机中发热的功率要用i2r来计算 所以总的发热功率为i2 r1 r2 电吹风机消耗的功率p iu要大于发热功率 故c正确 d错误 答案 bc 例2 题型7额定功率和实际功率的计算 湖南长郡中学2018月考 某同学设计了一个转向灯电路如图所示 其中l为指示灯 l1 l2分别为左 右转向灯 s为单刀双掷开关 e为电源 规格已在图中标出 当s置于位置2时 以下判断正确的是 a l的功率小于额定功率b l1正常发光 其功率等于额定功率c l2正常发光 其功率等于额定功率d 含l支路的总功率较另一支路的大 例3 解析 因l与l1串联后接在电源两端 而两灯的额定电压均为6v 故l l1两灯功率一定小于额定功率 l1不能正常发光 故a正确 b错误 因电源电压为6v 且电源有内电阻 故电源的输出电压一定小于6v l2的功率要小于额定功率 故c错误 因两并联支路两端电压相等 由p 可知 含l支路的电阻要大 故其功率比另一支路要小 故d错误 答案 a 例3 北京理综2015 24 20分 真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置 如图所示 光照前两板都不带电 以光照射a板 则板中的电子可能吸收光的能量而逸出 假设所有逸出的电子都垂直于a板向b板运动 忽略电子之间的相互作用 保持光照条件不变 a和b为接线柱 已知单位时间内从a板逸出的电子数为n 电子逸出时的最大动能为ekm 元电荷为e 1 求a板和b板之间的最大电势差um 以及将a b短接时回路中的电流im 2 图示装置可看成直流电源 求其电动势e和内阻r 3 在a和b之间连接一个外电阻时 该电阻两端的电压为u 外电阻上消耗的电功率设为p 单位时间内到达b板的电子 在从a板运动到b板的过程中损失的动能之和设为 ek 请推导证明 p ek 注意 解题过程中需要用到 但题目没有给出的物理量 要在解题中做必要的说明 例4 解析 答案 例4 第9章 考点26闭合电路欧姆定律 必备知识全面把握核心方法重点突破考法7闭合电路欧姆定律的实际应用考法8电源的u i图像考法9电源输出功率随外电路电阻的变化关系考法10电路的动态分析考法例析成就能力题型8利用u i图像解题题型9动态电路的分析方法 必备知识全面把握 1 电动势 1 电源电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置 电源的作用 保持两极间有一定电压 供给电路电能 2 电动势电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量 电源电动势反映电源的一种特性 它在数值上等于非静电力把1c的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功 也等于电源没有接入外电路时两极间电压 用符号e表示 单位 伏特 v 电动势由电源自身决定 与外电路无关 不同类型的电源电动势不同 同种类型不同型号的电源电动势相同 电源的内部也是由导体组成的 所以也有电阻 这个电阻叫电源的内阻 电源的电动势等于内 外电路电势降落之和 e u外 u内 u外为外电路电压又称路端电压 u内为电源内电路电压 2 闭合电路欧姆定律 1 内容 闭合电路的电流 跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成反比 2 公式 i 式中 若电源是几个电池组成的电池组 e应为整个电池组的总电动势 r为总内阻 r为外电路总电阻 i为电路总电流 3 闭合电路欧姆定律的几种表示形式 电流形式 i 说明了决定电路中电流的因素 电流与电源电动势成正比 与电路总电阻成反比 电压形式 e u外 u内 e ir ir e u外 ir 表明电源电动势在数值上等于内 外电压之和 3 路端电压 1 路端电压u与干路中电流i的关系由于e u u内 u内 ir 故u e ir 2 闭合电路的u i特性曲线 因为u e ir 故u随i的增大而减小 它们的关系曲线如图所示 直线的斜率的绝对值表示电源内阻r 纵轴的截距为电源的电动势e 横轴的截距为短路电流 u随i变化的本质原因是电源有内阻 图线上每一点的横 纵坐标的乘积为电源的输出功率 3 闭合电路中的能量转化从功率角度讨论能量转化更有实际价值 路 考点26 核心方法重点突破 考法7闭合电路欧姆定律的实际应用如图所示 r1 6 r2 3 r3 8 r5 6 若电路消耗的总功率为p总 30w 电源输出功率为p出 28 4w 电源内阻r 0 4 求 1 a b间的电压uab 2 电源电动势 例1 解析 答案 1 8v 2 15v 例1 考法8电源的u i图像 多选 如图为两个不同电源的u i图像 则下列说法正确的是 a 电源电动势e1 e2 发生短路时的电流i1 i2b 电源电动势e1 e2 内阻r1 r2c 电源电动势e1 e2 内阻r1 r2d 当两个电源工作电流变化量相同时 电源2的路端电压变化较大 例2 解析 从图中看出图线1 2与u轴交于一点 表明电源电动势e1 e2 图线1斜率比图线2斜率小 表明r1 r2 图线1与i轴交点坐标大于图线2与i轴交点坐标 表明i1 i2 选项a c正确 b错误 两个电源电动势相等 内阻r1 r2 当电流变化量 i1 i2时 i1r1 i2r2 即电源1内电压变化量小于电源2内电压变化量 所以电源2的路端电压变化量大 选项d正确 答案 a c d 例2 考法9电源输出功率随外电路电阻的变化关系如图所示 e 6v r 4 r1 2 r2的变化范围是0 10 求 1 电源的最大输出功率 2 r1上消耗的最大功率 3 r2上消耗的最大功率 例3 解析 答案 1 2 25w 2 2w 3 1 5w 例3 考法10电路的动态分