高考物理第一輪復(fù)習(xí)-電動勢歐姆定律.doc

1、第七章恒定電流第1課時 電動勢歐姆定律基礎(chǔ)知識歸納1. 導(dǎo)線中的電場(1) 形成因素：是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的(2) 方向：導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)很快形成了沿導(dǎo)線方向的恒定電場.(3) 性質(zhì)：導(dǎo)線中恒定電場的性質(zhì)與靜電場的性質(zhì)不同.2. 電流(1) 導(dǎo)體形成電流的條件：要有自由電荷；導(dǎo)體兩端形成電壓(2) 電流定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時間的比值 叫電流(3) 電流的宏觀表達式：I = q ，適用于任何電荷的定向移動形成的電流(4) 電流是標(biāo)量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向(或與負(fù)電荷定向移36動的方向相反).單位：A, 1 A = 1

2、0 mA= 10 卩A.(5) 電流的微觀表達式：I = nqvS , n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率.說明：導(dǎo)體中三種速率：定向移動速率非常小，約105 m/s ;無規(guī)律的熱運動速率較大，5O約10 m/s ;電場傳播速率非常大，為3X 10 m/s.3. 電動勢(1) 電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置；(2) 電源電動勢是表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量；(3) 電源電動勢E在數(shù)值上等于非靜電力把1 C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功, 即 E= W/q ;(4) 電源電動勢

3、和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無關(guān)4. 部分電路的歐姆定律(1) 內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比 公式：I = R .(3)適用條件：金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電.對氣體導(dǎo)電和晶體管導(dǎo)電不適用(4) 圖象注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別：對于電阻一定的導(dǎo)體， 圖 中兩圖都是過原點的直線，I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)， U-I 圖象的斜率表示電阻.當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線，但部分電路的歐姆定律還是適用 重點難點突破一、公式I = q/t和I = nqSv的理解I = q/t是電流的定義式，適用于任何電荷的定向移動形成的

4、電流.注意：在電解液導(dǎo)電時,是正、負(fù)離子向相反方向定向移動形成電流，q應(yīng)是兩種電荷的電荷量絕對值之和，電流方向為正電荷定向移動的方向.I = nqvS是電流的微觀表達式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率，約105 m/s).二、電動勢和電壓的關(guān)系電動勢和電壓這兩個物理量盡管有著相同的單位，而且都是描述電路中能量轉(zhuǎn)化的物理 量，但在能量轉(zhuǎn)化方式上和決定因素上有本質(zhì)的區(qū)別：1. 電壓表示電場力做功（UAb= WAb），是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)；電源電動勢表q示非靜電力做功（E=歲非），是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng).q2. 決定因素不同：電壓

5、由電源和導(dǎo)體的連接方式?jīng)Q定；電動勢由電源本身的性質(zhì)決定， 與所接的外電路無關(guān).三、伏安特性曲線及其應(yīng)用1. 伏安特性曲線電阻恒定不變的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是直線，如右圖中a、b兩直線所示，具有這種伏安特性曲線的電學(xué)元件叫線性元件，直線的斜率等于電阻的倒數(shù).電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是 曲線，如圖中c所示，這類電學(xué)元件叫非線性元件，導(dǎo)體c的電阻隨電壓升高而減小.2. 利用伏安特性曲線的斜率求電阻時，不能用直線的傾角的正切來求，原因是物理圖象坐標(biāo)軸單位長度是可以表示不同大小的電壓或電流，而應(yīng)用R=求電阻.甲電阻，所以歐姆定律仍然適一點的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比-表示了導(dǎo)體的電阻（

6、圖甲）或乙乙）.3般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，其伏安特性如下圖所示由于金屬導(dǎo)體是純 用，伏安特性曲線上某 值，即曲線的割線斜率 導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)（圖 典例精析1.公式I = q/1和I = nqvS的理解和應(yīng)用【例1】來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為 800 kV的直線加速器加速， 形成電流強度為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷 e= 1.60 x 10 -19 C.這束質(zhì)子流每秒打到質(zhì)子源靶上的質(zhì)子數(shù)為 假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子 源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和壓，則n1 :壓=【解析

7、】按定義，15nen II = ，所以= 一= 6.25 x 10 tt ene l nev由于各處電流相同，設(shè)這段長度為I，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由I =和t = v得I =, 所以n* 1.而v2= 2as，所以 v* Js，所以 比 = H = 隹 =2vn2 V n2 S!1【答案】6.25 x 10 15； 2 : 1【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：（1）正確把握電流強度的概念I(lǐng) = q/t和q= ne.（2）善于將運動學(xué)知識和電流強度的定義式巧妙整合，靈活運用【拓展1】試研究長度為I、橫截面積為 S單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動，在導(dǎo)體兩端加上電壓 U,于是導(dǎo)體中有勻強

8、電場產(chǎn)生，在導(dǎo)體內(nèi)移動的自由電子（一e）受勻強電場作用而加速，和做熱運動的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進行邊向前移動，可以 認(rèn)為阻礙電子運動的阻力大小與電子移動的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv（k是常(1)電場力和碰撞的阻力相平衡時，導(dǎo)體中電子的速率eUlkC.elUkD.v成為一定值，這時ekU(2)設(shè)自由電子在導(dǎo)體中以一定速率v運動時，該導(dǎo)體中所流過的電流是ne2SUlk該導(dǎo)體電阻的大小為2（用 k、l、n、S e 表示）.ne S【解析】據(jù)題意可得kv = eE,其中E= U，因此v=巖 據(jù)電流微觀表達式I = neSv,可2ne SU再由歐姆定律可知lkUR= I=lkne S

9、2. 電源電動勢的理解【例2】關(guān)于電源電動勢，以下說法正確的是()A. 電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極板間的電壓B. 由電動勢E= q可知電動勢E的大小跟 W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無關(guān), q由電源本身決定C. 1號干電池比5號干電池大，但是電動勢相等，內(nèi)電阻相同D. 電動勢的大小隨外電路的電阻增大而增大【解析】電動勢由電源本身的性質(zhì)決定，與 W q無關(guān)，與所接的外電路無關(guān)，所以 B對，D 錯.1號干電池和5號干電池電動勢相等，但內(nèi)電阻不同，所以 C錯.由電源電動勢的本質(zhì)知 A 正確.【答案】AB【思維提升】應(yīng)正確理解電源電動

10、勢的物理意義和決定因素【拓展2】關(guān)于電源電動勢和電壓，以下說法正確的是(A )A. 在某電路中每通過 20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個電池的電動勢是 1.5 VB. 電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動勢一定越大C. 電動勢就是電源兩極間的電壓WWD. 電動勢公式E=-中的“ W和電壓公式 U=-中的“ W是一樣的，都是電場力做的功qq3. 伏安特性曲線的理解和應(yīng)用【例3】如圖所示為電阻 R和艮的伏安特性曲線，并且把第一象限分為I、川三個區(qū)域.現(xiàn)把R和R并聯(lián)在電路中，消耗的電功率分別用 R和P2表示；并聯(lián)的總電阻設(shè)為 R下列關(guān)于R與 F2的大小關(guān)系及 R的伏

11、安特性曲線應(yīng)該在的區(qū)域的說法，正確的是( )A. 特性曲線在I區(qū)， F<FB.特性曲線在川區(qū)， F<P2C.特性曲線在I區(qū)， P> F2D.特性曲線在川區(qū)， Pi> P2【解析】并聯(lián)之后電阻比 R和F2電阻都小，由于此圖的斜率的倒數(shù)是電阻，所以并聯(lián)之 后的特性曲線在I區(qū)，B、D錯，由題圖可得 R<F2，且兩者并聯(lián)，所以 Pi> P2，C對.【答案】CU橫坐標(biāo)表示電流【思維提升】導(dǎo)體的伏安特性曲線有兩種畫法：用縱坐標(biāo)表示電壓I，畫出的I-U關(guān)系圖線，它的斜率的倒數(shù)為電阻；用縱坐標(biāo)表示電壓U,橫坐標(biāo)表示電流I，畫出的U-I關(guān)系圖線，它的斜率為電阻.一定要看清圖象

12、的坐標(biāo)【拓展3】一個用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D,其電流I隨它兩端的電壓 U的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個標(biāo)準(zhǔn)電阻R、R2并聯(lián)后接在電壓恒為 U的電源上，如圖(b)所示，三個用電器消耗的電功率均為電阻器D和電阻P.現(xiàn)將它們連接成如圖R、R2消耗的電功率分別為(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端, P、F2，它們之間的大小關(guān)系有A.PiFD、i)D. R> P2/ | / |_'才易錯門診bUazuJ4F24F2【例4】如圖所示的圖象所對應(yīng)的兩個導(dǎo)體：(1)兩導(dǎo)體的電阻的大小Q , R=Q ; 若兩個導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時，電壓之比Ui :?(3) 若兩個導(dǎo)體的電壓相等

13、(不為零)時，電流之比I 1 : I 2 =.【錯解】因為在I-U圖象中R= 1/ k= cot 0，所以R = J3 Q , Rz=、! Q【錯因】上述錯誤的原因，沒有弄清楚圖象的物理意義2【正解】 在I-U圖象中R= 1/k = U I，所以R= 2 Q ,3 Q3(2) 由歐姆定律得 U= I 1R, U= 12R，由于 I 1= 12,所以 U : Lb= R : R>= 3 : 1(3) 由歐姆定律得 丨1= U/R,丨2= U/R,由于 U= U,所以丨1 :丨2= F2 : R= 1 : 3【答案】(1)2 Q ;呂 Q (2)3 : 1(3)1 : 3【思維提升】應(yīng)用圖象

14、的斜率求對應(yīng)的物理量，這是圖象法討論問題的方法之一，但應(yīng) 注意坐標(biāo)軸的物理意義.在用斜率求解時 U I是用坐標(biāo)軸上的數(shù)值算出的，與坐標(biāo)軸的 標(biāo)度的選取無關(guān)，而角度只有在兩坐標(biāo)軸單位長度相同時才等于實際角的大小，從本圖中量 出的角度大小沒有實際意義.第2課時 串、并聯(lián)電路焦耳定律基礎(chǔ)知識歸納1. 串聯(lián)電路(1) 電路中各處電流相等 ，即 I = I 1= I 2= |；(2) 串聯(lián)電路兩端的電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即U= U+ U2+ U(3) 串聯(lián)電路的總電阻等于各個導(dǎo)體的電阻之和 ，即R= R+艮+ R3+;串聯(lián)電路中各個電阻兩端的電壓跟它的阻值成 正比 ，即UiRiR2Rn=1 串

15、聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即 旦二旦RR2Pn. 2=IRn2. 并聯(lián)電路(1) 并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等 ，即U= U= U2= U=(2) 并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路電流之禾口，即 I = I 1+ 12+ 13+ 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和，即r當(dāng)并聯(lián)電路是由n個相同的電阻r并聯(lián)而成時，總電阻R=孑 當(dāng)并聯(lián)電路只有兩個支路時，則總電阻為R=尺甩；R1 +R2(4) 并聯(lián)電路中通過各個電阻的電流跟它的阻值成反比，即 1用=丨2艮=U ;(5) 并聯(lián)電路中各個電阻消耗的功率跟它的阻值成反比 ，即 PR= P2R2=PnR=U2.注意：計算電功

16、率，無論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：P= P1+ F2 + Pn.3. 電路的簡化原則：(1) 無電流的支路可以除去；(2) 等勢點可以合并；(3) 理想導(dǎo)線可以任意長短；(4) 理想電壓表斷路，理想電流表短路；(5) 電容充、放電完畢時斷路.方法：(1) 電流分支法帝兩種萬法經(jīng)常一起使用(2) 等勢法(3) 等效法注意：不漏掉任何一個元件，不重復(fù)用同一個元件3. 電路中有關(guān)電容器的計算(1) 電容器充、放電穩(wěn)定后跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等(2) 在計算出電容器的帶電量后，必須同時判定兩極板的極性，并標(biāo)在圖上(3) 在充、放電時，電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以

17、要根據(jù)正極板電荷的變化情況來判斷電流方向（4）如果變化前后極板帶的電性相同，那么通過每根引線的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器 所帶電荷量的之差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過每根引線的電荷量等于始、 末狀態(tài)電容器所帶電荷量的絕對值之和4. 電功與電熱（焦耳定律）（1）電功：電流所做的功，計算公式為W qU= Ult （適用于一切電路），考慮到純電阻電路中有u= IR，所以還有 W |2Rt = U4/R（適用于純電阻電路）.（2）電熱（焦耳定律）:電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體上產(chǎn)生熱量計算公式為Q= I2Rt （適用于一切電路），考慮到純電阻電路中有 U IR,所以也有 Q= Ult = llt

18、/R （適用于純電阻電路）.（3）電功與電熱的關(guān)系： 純電阻電路：電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以電功等于電熱，即Q= W 非純電阻電路：電流做功將電能轉(zhuǎn)化為熱能和其他形式的能（如機械能、化學(xué)能等），所以電功大于電熱，由能量守恒可知W Q+ E其他或Ult = I2Rt + E其他5. 電功率與熱功率（1）電功率：單位時間內(nèi)電流做的功計算公式 P= Wt = UI（適用于一切電路），對于純電阻電路p= i2r= U/ r用電器的額定功率是指用電器在額定電壓下工作時的功率；而用電器的 實際功率是指用電器在實際電壓下工作時的功率（2）熱功率：單位時間內(nèi)電流通過導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量計算公式 P= Qt

19、 = |2R（適用于一切電路），對于純電阻電路還有P= Ul= U/R（3）電功率與熱功率的關(guān)系：純電阻電路中，電功率等于熱功率；非純電阻電路中，電功 率大于熱功率重點難點突破一、含電容器電路的分析與計算在直流電路中，當(dāng)電容器充 （放）電時，電路里有充（放）電電流一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)， 電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大的元件分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點：1. 電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降， 因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓2. 當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓 相等3.

20、電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充（放）電如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電二、電路中的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律電功和電熱都是電能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化的量度遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 在純電阻（電阻、燈泡、電爐、電烙鐵等）電路中電功等于電熱，即Q= W在非純電阻電路（電動機、電解槽、電感線圈、電容）中 W Q+ E其他或Ult = 12Rt + E其他三、電表的改裝1. 電流表原理和主要參數(shù)電流表G是根據(jù)通電線圈在磁場中受磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原理制成的，且指針的偏轉(zhuǎn) 角0與電流強度I成正比，即0 = kl，故表的刻度是均勻的電流表的主要參數(shù)有，表

21、頭內(nèi) 阻即電流表線圈的電阻；滿偏電流|g,即電流表允許通過的最大電流值，此時指針達到滿偏；滿偏電壓 U,即指針滿偏時，加在表頭兩端的電壓，故U= IgR.2. 電流表改裝成電壓表方法：串聯(lián)一個分壓電阻R,如圖所示，若量程擴大n倍，即n=，則根據(jù)分壓原Ug1)R,故量程擴大的倍+，則根據(jù)并聯(lián)電路理，需串聯(lián)的電阻值R= UrF= ( n ©-Ug數(shù)越高，串聯(lián)的電阻值越大3. 電流表改裝成量程更大的電流表方法：并聯(lián)一個分流電阻R,如圖所示，若量程擴大n倍，即n=|R的分流原理，需要并聯(lián)的電阻值R=丄R=，故量程擴大的倍數(shù)越高，并聯(lián)的電阻值越1 r n -14. 說明(1) 改裝后，表盤刻度

22、要相應(yīng)變化，但電流表主要參數(shù)(lg、U、R)不變(2) 改裝后的電流表的讀數(shù)為通過表頭和分流小電阻所組成并聯(lián)電路的實際電流強度；改 裝后的電壓表讀數(shù)是指表頭與分壓大電阻所組成串聯(lián)電路兩端的實際電壓(3) 電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度與通過電流表的實際電流成正比(4) 非理想電流表接入電路后起分壓作用，故測量值偏小；非理想電壓表接入電路后起分 流作用，故測量值偏小(5) 考慮電表對電路影響時，把電流表和電壓表當(dāng)成普通的電阻，只是其讀數(shù)反映了流過電流表的電流強度或是電壓表兩端的電壓芒典例精析1. 含電容器的電路的分析與計算【例1】在如圖所示的閃光燈電路中，電源的電動勢為E,電容器的電容為 C.當(dāng)閃光燈兩端

23、電壓達到擊穿電壓 U時，閃光燈才有電流通過并發(fā)光，正常工作時，閃光燈周期性短暫閃 光，則可以判定().A. 電源的電動勢 E 一定小于擊穿電壓 UIB. 電容器所帶的最大電荷量一定為 CEJ閃光燈當(dāng)C. 閃光燈閃光時，電容器所帶的電荷量一定增大IJD. 在一個閃光周期內(nèi)，通過電阻R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等【解析】電容器兩端的電壓與閃光燈兩端的電壓相等，當(dāng)電源給電容器充電，達到閃光燈擊穿電壓U時，閃光燈被擊穿，電容器放電，放電后閃光燈兩端電壓小于U斷路，電源再次給電容器充電，達到電壓U時，閃光燈又被擊穿，電容器放電，如此周期性充、放電，使得閃光燈周期性短暫閃光.要使得充電后達到電壓

24、U,則電源電動勢一定大于或等于U, A項錯誤；電容器兩端的最大電壓為 U,故電容器所帶的最大電荷量為 CU B項錯誤；閃光燈閃光時 電阻R= 3 Q, R2= 6 Q,電容器的電容 C= 卩F,二極管D具有單向?qū)щ娦?，開始時， 開關(guān)S閉合，S2斷開.電容器放電，所帶電荷量減少,C項錯誤；充電時電荷通過R通過閃光燈放電，故充放電過程中通過電阻 R的電荷量與通過閃光燈的電荷量一定相等,【答案】D【思維提升】理解此電路的工作過程是解決本題的關(guān)鍵D項正確.找出題意(當(dāng)閃光燈兩端電壓達到擊穿電壓U時，閃光燈才有電流通過并發(fā)光，正常工作時，閃光燈周期性短暫閃光)中的內(nèi)涵，就是我們的突破口【拓展1】如圖所示

25、的電路中，電源電動勢E = 6 V，內(nèi)阻r = 1(1) 合上S2,待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少？(2) 合上S2,待電路穩(wěn)定以后再斷開 S，求斷開S后流過R的電荷量是多少？【解析】(1)設(shè)開關(guān)S閉合，S斷開時，電容兩端的電壓為U，干路電流為|1,根據(jù)閉合電路歐姆定律有I 1 = E = 1.5 AR1 +rU = 11 X R = 4.5 V合上開關(guān)S2后，電容電壓為I 2= E= 2 AR1R2 丄rRi R2尺只2 = 4 VR1 亠 R2U2= 12 U，干路電流為I 2.根據(jù)閉合電路的歐姆定律有所以電容器上電荷量變化了 Q= (Ua- U)C=- 1.8 X 10一6

26、C或電容器上電荷量減少了一 5Q= CU= 1.44 X 10 C Q= (U- U2)C= 1.8 X 10-6 C(2)合上Sa后，電容上的電荷量為斷開S后，R和R的電流與阻值成反比，故流過電阻的電荷量與阻值成反比，故流過電阻R的電荷量為Q= R2 Q= 9.6 X 10 一6 CRi + R2【拓展2】如圖所示的電路中，4個電阻的阻值均為 R, E為直流 電源，其內(nèi)阻可以不計，沒有標(biāo)明哪一極是正極.平行板電容器兩極板 間的距離為 d.在平行極板電容器的兩個平行極板之間有一個質(zhì)量為 m電荷量為q的帶電小球.當(dāng)電鍵K閉合時，帶電小球靜止在兩極板間的中點O上.現(xiàn)把電鍵打開，帶電小球便往平行極板

27、電容器的某個極板運動，并與此極板碰 撞，設(shè)在碰撞時沒有機械能損失，但帶電小球的電荷量發(fā)生變化.碰后小球帶有與該極板相同性質(zhì)的電荷，而且所帶的電荷量恰好剛能使它運動到平行極板電容器的另一極板.求小球與電容器某個極板碰撞后所帶的電荷量.【解析】由電路圖可以看出，因R4支路上無電流，電容器兩極板間電壓，無論K是否閉合始終等于電阻 R上的電壓U,當(dāng)K閉合時，設(shè)此兩極板間電壓為 U,電源的電動勢為 E,由2分壓關(guān)系可得U= U3 = 3EqU小球處于靜止，由平衡條件得才=mg當(dāng)K斷開，由R和R3串聯(lián)可得電容兩極板間電壓為U'= E23由式得U'= ; U4U'v U表明K斷開后小

28、球?qū)⑾蛳聵O板運動，重力對小球做正功，電場力對小球做負(fù)功, 表明小球所帶電荷與下極板的極性相同，由功能關(guān)系可知mg -q = mV- 02 2 2q',由功能關(guān)系得因小球與下極板碰撞時無機械能損失，設(shè)小球碰后電荷量變?yōu)? 2q' U - mgd= 0 mv聯(lián)立上述各式解得 q'= 6q即小球與下極板碰后電荷符號未變，電荷量變?yōu)樵瓉淼?6.2. 電路中能量的轉(zhuǎn)化與守恒【例2】微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定，當(dāng)加上0.3 V的電壓時，通過的電流為0.3 A ,此時電動機不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動機兩端的電壓為2.0 V時，電流為0.8 A，這時電動機正常工作,則吸塵器的效率為多少?【解

29、析】當(dāng)加0.3 V電壓時，電動機不轉(zhuǎn)，說明電動機無機械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時電動機也可視為純電阻，則r = U/I 1= 1 Q ,當(dāng)加2.0 V電壓，電流為0.8 A時,電動機正常工作，有機械能輸出，此時的電動機為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機械能和熱能之和.轉(zhuǎn)化的熱功率由P=丨2= 0.8 2X 1 W= 0.64 W計算，總功率由P= 12U2= 0.8 X W= 1.6 W 計算.所以電動機的效率為n = (P F0)/ P= 60%【思維提升】電動機不轉(zhuǎn)時為純電阻，U= IR;電動機轉(zhuǎn)動時為非純電阻，U>IR.【拓展3】如圖所示為電解水的實驗裝置，閉合開

30、關(guān)S后觀察到電壓表的示數(shù)為6.0 V，電流表的示數(shù)為100 mA.<y> -«i 匕一(1) 在實驗過程中消耗了何種形式的能量？轉(zhuǎn)化成了何種形式的能 量？(2) 若通電10 min , A管中將生成多少毫升氣體 已知每摩爾水被電解消耗280.8 kJ的能量，貝U 10 min內(nèi)增加了多少化學(xué)能？ 在電解池中產(chǎn)生了多少內(nèi)能，在該實驗中電解池兩極間液體的電阻是多大？【解析】(1)在電解水的過程中，消耗了電能，轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能和內(nèi)能，由能量轉(zhuǎn)化及守 恒定律，消耗的電能等于化學(xué)能和內(nèi)能的總和(2)因 I = q/t，故 q= It = 0.1 X 600 C= 60 C到達陰極的氫

31、離子和電子結(jié)合成氫原子，再結(jié)合成氫分子.每個電子帶電e= 1.6 X 1019 C,在10 min內(nèi)，在陽極生成氫氣的物質(zhì)的量為n= q/(2 eN) = 60/(2 X 1.6 X 10 X 6.02 X 10 )4mol = 3.1 1 X 10 mol在標(biāo)準(zhǔn)狀況下每摩爾氫氣的體積為22.4 L,所以在A管中生成氫氣的體積V= 3.11 X 10 4X 22.4 L=6.97 mL(3) 10 min 內(nèi)增加的化學(xué)能 己化=3.11 X 10 4X 280.8 X 10 3 J = 87.3 J(4) 由能量守恒定律求得電解池中產(chǎn)生的內(nèi)能Q= E 電一己化=IUt 己化=6X 0.1 X

32、600 J 87.3 J = 272.7 J Q再根據(jù)焦耳定律可求出電解池內(nèi)兩極間電阻R=耳=2= 45.4 QI 2t0.1 X 6003. 電表的改裝雙向接9【例3】電流一電壓兩用電表的電路如圖所示.已知圖中S是刀雙擲開關(guān)，a、b、c、d、e、f為接線柱.雙刀雙擲開關(guān)的觸刀擲 a、b, e 與 a接通，f 與 b接通；擲向 c、d, e與 c接通，f 與 d 通.電流表G的量程是0.001 A,內(nèi)阻是100 Q,電阻R的阻值為 900 Q , R的阻值是1.01 Q .(1)觸刀擲向a、b時，此兩用表是什么表？量程是多大?(2)觸刀擲向c、d時，此兩用表是什么表？量程是多大？【解析】(1)觸刀擲向a、b時，R與電流表串聯(lián)，是電壓表，其