高二理科普通教师.doc

1、第一模块：电流、电阻、欧姆定律、焦耳定律夯实基础知识一、电流1、电流的产生：电荷的定向移动形成电流。2、产生持续电流的条件：（1）内因：存在自由电荷。金属导体自由电子，电解液正负离子。（2）外因：导体两端存在电势差导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动，形成电流。电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流。3、电流的方向：人们规定正电荷移动的方向为电流的方向。（1）在金属导体中，电流的方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相反。在电解液中，电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。（2）在外电路中正负，内电路中负正（3）电流

2、是标量，它的运算不遵循平行四边形定则。3、电流的强弱电流I（1）定义：过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。即（2）单位：电流是物理学中七个基本物理量之一，相应的单是基本单位，在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A，通常单位还有毫安、微安1A=103mA=106A4、决定电流大小的微观量如图所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上取两个截面B和C，设导体的横截面是S，导体每单位体积内的自由电荷数是n，每个电荷的电量为q，电荷定向移动的速率为v，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面CA B C Dvt由得I=neSv5、区分三种速率：（1）电流

3、传导速率：既电场的传播速率，等于光速3m/s。（2）电荷定向移动速率：I=neSv中的v是电荷定向移动的速率约为m/s（机械运动速率）。（3）电荷无规则热运动的速率大约是m/s6、归纳一下和电流有关的各种表达式 I=neSv (微观) 3、电流的分类：（1）直流电：方向保持恒定的电流。（2）恒定电流：大小和方向均保持不变的电流。（3）交流电：方向均随时间周期性变化的电流。（4）正弦交流电：大小方向均随时间按正弦规律变化的电流。电阻、电阻定律一、电阻：1、定义：导体对电流的阻碍作用就叫电阻。2、大小：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。3、定义式： (比值定义)4、在国际单位制中，电阻

4、的单位是欧姆，简称欧，符号是 。常用的电阻单位还有千欧（k）和兆欧（M）：1 k=103 1 M=106 1的物理意义是：如果在某段导体的两端加上1 V的电压，通过导体的电流是1 A，这段导体的电阻就是1 。所以1 =1 V/A。二、电阻定律：1、内容：温度一定时导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比。这就是电阻定律。2、公式：R=(决定式) 比例常数跟导体的材料有关，是一个反映材料（不是每根具体的导线的性质）导电性能的物理量，称为材料的电阻率。3、电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定，但受温度的影响单位是:m电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m，横截面积为

5、1m2的柱形导体的电阻。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系金属的电阻率随着温度的升高而增大。（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。）铂较明显，电阻温度计就是利用金属的电阻随温度变化制成的。半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。我国科学家在1989年把TC提高到130K。现在科学家们正努力

6、做到室温超导。锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小。利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻三、半导体1、金属导体的电阻率约为10-810-6m。绝缘体的电阻率约为1081018m。半导体的电阻率介于导体和绝缘体之间，而且电阻不随随的增加而增加，反随温度的增加而减小的材料称为半导体。常见的半导体材料：锗、硅、砷化镓、锑化铟等。2、半导体的特性：半导体的导电性能：介于导体和绝缘体之间半导体的热敏特性：当温度升高时，电阻变小半导体的光敏特性：当有光照时，电阻变小半导体的掺杂特性：掺入杂质时，电阻变大。3、半导体的应用：（1）利用半导体材料可以制成热敏电阻、光敏电阻、传感器、晶体二极管、晶体三极管

7、等电子元件（2）制成集成电路、超大规模集成电路，开辟了微电子技术的新时代四、超导体1、超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻突然减小到无法测量的程度，可以认为电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的导体称为超导体。2、转变温度(TC)：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度，我国1989年TC=130K几种超导材料的转变温度：铅：TC=7.0 K；汞：TC=4.2 K；铝：TC =1.2 K；镉：TC =0.6 K4、超导现象的应用及发展前景：（1）超导输电（2）超导发电机、电动机（3）超导磁悬浮列车（4）超导电磁铁（5）超导计算机5、

8、超导应用的障碍：（1）超低温的获得（2）常温超导材料的研究（3）我国高温超导材料的研究部分电路欧姆定律一、欧姆定律1、内容：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2、公式：或3、适用条件：金属导体，电解质溶液，不适用于空气导体和某些半导体器件二、导体的伏安特性：1、伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线。用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的IU图线叫做导体的伏安特性曲线。如图所示，是金属导体的伏安特性曲线。 在IU图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k=tan=。图线的斜率越大，电阻越小。 IU2、线性元件和非线性元件如图

9、，符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。对于线性元件伏安特性曲线是直线，对于非线性元件，伏安特性曲线是非线性的电功和电功率一、电功：1、定义：电功即导体内的自由电荷在导体内的电场中定向移动时电场力对其所做的功，也常说成电流做的功，简称电功。2、实质：是电场力对电荷做功，反映了电能和其它形式能的相互转化。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。（2）定义式：W=UIt即电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I

10、和通电时间t三者的乘积。（3）在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kWh。1kWh表示功率为1 kW的用电器正常工作1h所消耗的电能。1kWh=1000W3600s=3.6106J二、电功率1、定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率2、定义式：P=UI3、单位：瓦（W）、千瓦（kW）4、额定功率：用电器正常工作的（最大）功率。用电器上通常标明的功率即指其额定功率。5、实际功率：用电器工作时其两端的电压往往不等于额定电压，此时用电器的功率即为实际功率，不等于额定功率。三、焦耳定律1、电热：其微观解释是：电流通过金属导体时

11、，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。2、焦耳定律：电流通过导体时产生的热量（电热），跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比，公式为Q=I2Rt4、热功率：单位时间内发热的功率叫做热功率5、电功率与热功率之间的关系在纯电阻电路（纯电阻元件：电流通过用电器做功以发热产生内能为目的的电学元件中，如电熨斗、电炉子等），电功率和热功率相等。在非纯电阻电路（非纯电阻元件：电流通过用电器做功以转化为除内能以外的其它形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的能量损失。电机、电风扇、电解

12、槽等）中，电功率和热功率不相等：由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。6、实际功率和额定功率用电器在额定电压下的功率叫做额定功率：用电器在实际电压下的功率叫做实际功率：实际功率并不一定等于额定功率“用电器在额定电压下”是实际功率与额定功率相等的情况用电器在不使用时，实际功率是0，而额定功率仍然是它的额定值题型解析类型题： 根据电流的定义计算导体的电流 金属导体中电流的计算：【例题】如图所示，横截面积为S的导体中，单位体积内的自由电子数为n，每个电子的电量为e，在电场力的

13、作用下电子以速度v定向移动。求导体中的电流。如果导体中单位长度内的自由电子数为n，则导体中的电流又是多少？（答案：I=neSvI=nve）这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用电解液导电电流的计算：电解液导电中，如果5s内沿相反方向通过导体横截面的正负离子的电量均为5C，则电解液中的电流为多少？ （答案：I=2A）【例题】某电解质溶液，如果在1 s内共有5.01018个二价正离子和1.01019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？解析：设在t=1s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n

14、1+n2）e电流强度为I=1.610-19A=3.2 A环形电流的计算【例题】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：T=根据电流的定义式得：I=【例题】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与

15、质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2=_。L4L质子源v1 v2解析：按定义，由于各处电流相同，设单位长度的电子数为n，则：由 则 课后习题节一1北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()A5.01011 B51019C1.01013 D1.0103来源:答案：A2半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流应有()A若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电

16、流也将变为原来的2倍B若电荷量不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小答案：AB2铜的原子量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为()A光速c B.C. D.解析：选D.假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtS，摩尔数为，所以电量q.因电流I，于是得：v.4导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.(1)自

17、由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米有8.51028个自由电子)?(2)自由电子沿导线移动1 m，平均要多少时间？解析：(1)由电流的微观表达式IneSv知v m/s7.4105 m/s.(2)以这样的速率沿导线传播1 m需用时t s3.8 h.答案：(1)7.4105 m/s(2)3.8 h5夏季某日午后，某地区距地面约1 km的空中有两块乌云，相距3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3109 V不变已知空气的电场击穿场强为3106 V/m.请对以下问题进行估算(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为500

18、 C，可释放多少能量？(3)这次放电现象历时约0.01 s，则其平均电流约为多大？解析：(1)由E得d m1000 m.(2)释放的能量E能qU5003109 J1.51012 J.(3)由电流的定义得I A5104 A.答案：(1)1000 m(2)1.51012 J(3)5104 A6(2010年淄博高三期末)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束已知电子的电量为e、质量为m.求在刚射出加速电场时，一小段长为L的电子束内电子个数是多少？解析：根据动能定理eUmv2根据电流定义公式qItne根据题意t

19、解得n .答案： 节二1下列关于电源的说法，正确的是()A电源向外提供的电能越多，表示电动势越大B电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功C电源的电动势与外电路有关D在电源内从负极到正极电势升高答案：BD2关于电动势，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，电动势就越大C电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多D电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极到正极移送电荷量越多答案：AC3图224为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是来源

20、:Z+X+X+K()图224A该电池的容量为500 mAh来源:B该电池的电动势为3.6 VC该电池在工作1小时后达到的电流为500 mAD若电池以10 mA的电流工作，可用50小时解析：选ABD.电池上的3.6 V表示电动势，500 mAh表示电荷容量，可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由500 mAht10 mA，得t50 h，所以ABD选项正确4某品牌的MP3使用的电源是一节7号干电池，当它正常工作时，其工作电流为0.3 A某同学在一次使用该MP3时，若他用了10 s，则这段时间内电池将多少化学能转化为电能？解析：已知工作电流I0.3 A,10 s时间内通过导体横截面的电荷量

21、qIt0.310 C3 C.7号干电池电动势为1.5 V则根据能量守恒定律，电池将化学能转化为电能的量等于非静电力移动电荷所做的功：WqE31.5 J4.5 J.答案：4.5 J5电池的容量也是电池的一个重要参数，电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量，通常用安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)做单位一节新的普通国产5号干电池，电动势为1.5 V作放电实验时，用0.3 A的放电电流，每天放电5 min，累计可放电15天，此后基本失效，上述干电池用于石英电子钟，可使钟走动一年时间试估算该干电池的容量及石英电子钟的平均工作电流来源:解析：干电池用0.3 A放电的时间共为75 min1.25 h，

22、电池的容量为qIt0.31.25 Ah0.375 Ah，石英电子钟的平均工作电流为I A4.3105 A.答案：0.375 Ah4.3105 A节三1实验室中的标准电阻(电阻值不变)的伏安特性曲线应最接近于图2315中的 ()图2315答案：A2一只标有“220 V、60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示在如图2316所示的四个图线中，肯定不符合实际的是()图2316答案：ACD3两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图2317所示，可知两电阻的大小之比R1R2等于()图2317A13B31C1 D.1答案：A4(2010年荷中

23、高二检测)如图2318所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是()图2318AR1R213BR1R231C将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1I213D将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I231解析：选AD.IU图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可得R1R213，故A项对，B项错R1与R2串联后电流相等，故C项错R1与R2并联后电压相同，由公式UIR知，电流与电阻成反比，故D项对5(2010年浙江宁波统考)有甲、乙两导体，甲的电阻是乙的，而单位时间内通过导体乙横截面的电荷量是甲的2倍，则以下说法中正确的是()A甲、乙两导体中的电流相同来源

24、:来源:Z*xx*k.ComB乙导体中的电流是甲导体的2倍C甲、乙两导体两端的电压相同D乙导体两端的电压是甲的2倍答案：B6如图2319所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知下列结论正确的是()来源:图2319A导体的电阻是0.02 B导体的电阻是5 C当导体两端的电压为10 V时，导体中的电流为0.2 AD当导体中的电流为0.2 A时，导体两端电压为15 V来源:解析：选C.R 50 ，A、B错；I A0.2 A，C正确；UIR0.250 V10 V，D错7. (2010年辽宁大连高三模拟)如图2320所示，电源内阻不计，已知R12 k，R23 k，现用一个电阻为6 k的电压表并联在R2的两端，电压表的读数为6 V若把它接在a、b两点间，电压表的读数为()来源:图2320A12 V B10 VC8 V D6 V答案：A8有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡，现用图2322甲所示电路测量，提供的器材除导线和开关外，还有：A直流电源6 V(内阻不计)B直流电流表03 A(内阻0.1 以下)C直流电流表0300 mA(内阻约为5 )D直流电压表015 V(内阻约为15 k)E滑动变阻器10 ，2