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文檔簡介

1、高考綜合復(fù)習(xí)恒定電流專題復(fù)習(xí)一電路的基本概念、歐姆定律編稿:郁章富 審稿:李井軍 責(zé)編:郭金娟 總體感知 知識網(wǎng)絡(luò) 考綱要求內(nèi)容要求 歐姆定律 電阻定律 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) 電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律 電功率、焦耳定律IIIIIIII 實(shí)驗(yàn):測定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器) 實(shí)驗(yàn):描繪小電珠的伏安特性曲線 實(shí)驗(yàn):測定電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻 實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表 命題規(guī)律 本章為電學(xué)基礎(chǔ)知識,為歷年高考的熱點(diǎn),重點(diǎn)。從近幾年高考試題來看,命題多集中在部分電路歐姆定律,串、并聯(lián)電路,閉合電路歐姆定律這三個(gè)知識點(diǎn)上,其次是電功率和直流電路的動(dòng)態(tài)分析。 由于該部分知識與實(shí)驗(yàn)結(jié)合緊密,

2、因此常通過實(shí)驗(yàn)考查該部分知識的運(yùn)用情況??疾榧染唧w又靈活,像儀器的選擇、讀數(shù)、器材的連接、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等,每年的高考試題中都有所涉及,在復(fù)習(xí)中應(yīng)予以足夠重視。對于基本的多用電表的認(rèn)識和使用,常見的測量電阻的方法,滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表等電學(xué)元件的使用等應(yīng)該牢牢地掌握。 高考中,可能從以下幾個(gè)方面對本專題知識進(jìn)行考查: 考查電路的計(jì)算:包括串、并聯(lián)計(jì)算,電功、電熱的計(jì)算(純電阻電路和非純電阻電路)和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。 電路分析:包括含電容器電路的分析,電路的故障、動(dòng)態(tài)變化問題的分析,電功和電功率在串、并聯(lián)電路中的分配分析。 本專題還經(jīng)常與后面的電磁感應(yīng)、交流電知識相結(jié)合,運(yùn)用相關(guān)

3、的電路知識、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、能量守恒來解決一些綜合題,是高考中又一重點(diǎn)和難點(diǎn)。復(fù)習(xí)策略 本專題內(nèi)容復(fù)習(xí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1注意區(qū)分定義式與決定式 恒定電流中不少物理量是用其他物理量的比值來定義的,如等,這些式子叫定義式??捎胵、t計(jì)算I,用U、I計(jì)算R。在一個(gè)電路中,當(dāng)U、R一定時(shí),I是不變的,并不因?yàn)闀r(shí)間的增長而減小,不能說時(shí)間增大幾倍,流過導(dǎo)線截面的電量也增大幾倍,的比值不變,I不變,因此不能說電流與電量成正比,與時(shí)間成反比。同理,也不能說電阻R與電壓U成正比,與電流強(qiáng)度I成反比。所以,由物理量的定義式看不出物理量的大小由什么決定。只有決定物理量大小的因素改變,物理量的大小才相應(yīng)地改變。如: (

4、1)部分電路(純電阻電路)的電流強(qiáng)度由導(dǎo)線兩端的電壓和導(dǎo)線電阻決定,即;在閉合電路中,電流強(qiáng)度由電源電動(dòng)勢和內(nèi)外電阻決定,即??梢姡瑲W姆定律表示出的電流強(qiáng)度的表達(dá)式是電流強(qiáng)度大小的決定式。 (2)導(dǎo)線電阻的決定式為,即電阻定律。 (3)一段電路的電壓由電源的電動(dòng)勢和各部分電阻決定。一個(gè)局部電阻改變,將改變各部分的電壓值。 (4)電源的電動(dòng)勢由電源本身決定,與是否接外電路和電流的大小無關(guān)。 (5)一段電路的電功率,電流的發(fā)熱功率。在一個(gè)閉合電路中,由于I、U均由E、R、r決定,因此,局部電阻的改變將影響各部分的電流和電壓,也將改變各部分的電功率和電流的發(fā)熱功率。2注意區(qū)分電動(dòng)勢、電勢差和電壓 (

5、1)電源的電動(dòng)勢等于從負(fù)極搬運(yùn)單位正電荷至正電極時(shí)電源所做的功。它表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。 (2)電勢差表示導(dǎo)體兩點(diǎn)間把單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)電場力所做的功。而電壓表示電路中兩點(diǎn)間單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)電流所做的功,也就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程,電流做功實(shí)際上是電場力移動(dòng)電荷做功。上面所述的問題弄清楚了,對于電源的路端電壓、內(nèi)電壓與電動(dòng)勢的區(qū)別也就不容易弄錯(cuò)了。 (3)電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓,是指電場力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負(fù)極所做的功。 電源的電動(dòng)勢對一個(gè)固定電源來說是不變的,而電源的路端電壓都是隨外電路的負(fù)載而變化的。它的變化規(guī)

6、律服從全電路歐姆定律,它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為,其中Ir為電源的內(nèi)電壓。它的物理過程雖然也發(fā)生在電源兩端但與電動(dòng)勢的意義不同,它是由電場力所引起的,在電源兩端起著消耗電能的作用。 對一個(gè)固定的電源來說,它的內(nèi)阻r一般認(rèn)為是不變的,但通過電源的外電流是隨外電路而變化的,因此內(nèi)電壓也是一個(gè)隨外電路而變化的量。3各種功率的區(qū)別(1)與電源相關(guān)的幾種功率 電源的功率:; 電源內(nèi)部消耗的功率:; 電源的輸出功率:; 三種功率間的關(guān)系:; 電源的最大輸出功率:當(dāng)R=r時(shí),電源有最大輸出功率。(2)實(shí)際功率和額定功率 用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率: 用電器在實(shí)際電壓下的功率叫做實(shí)際功率: 實(shí)際功率并不一定等

7、于額定功率。“用電器在額定電壓下”是實(shí)際與額定相等的情況。用電器在不使用時(shí),實(shí)際功率是0,而額定功率仍然是它的額定值。(3)電功率和熱功率 電功率:; 熱功率:; 在純電阻電路中電功率和熱功率相等:; 在非純電阻電路中電功率和熱功率不相等: (4)輸電線路上的損耗功率和輸電功率 輸電功率: 熱功率:4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí) 深刻理解、熟練掌握實(shí)驗(yàn)原理,加強(qiáng)對基本儀器使用的復(fù)習(xí)。 第一部分 電流、電阻定律、歐姆定律知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電流 知識梳理1電流 (1)定義:電荷的定向移動(dòng)形成電流。 (2)公式:(注意:如果是正、負(fù)離子同時(shí)移動(dòng)形成電流時(shí)q是兩種電荷電荷量絕對值之和) (3)方向:規(guī)定和正電荷定

8、向移動(dòng)的方向相同,和負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。 (4)性質(zhì):電流既有大小也有方向,但它的運(yùn)算遵守代數(shù)運(yùn)算規(guī)則,是標(biāo)量。 (5)單位:國際單位制單位是安培(A),常用單位還有毫安(mA)、微安() (6)微觀表達(dá)式:,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個(gè)電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動(dòng)的速率。2形成電流的三種微粒 形成電流的三種微粒:自由電子、正離子和負(fù)離子,其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電中定向移動(dòng)的電荷是自由電子,液體導(dǎo)電中定向移動(dòng)的電荷是正離子和負(fù)離子,氣體導(dǎo)電中定向移動(dòng)的電荷是電子、正離子和負(fù)離子。3形成電流的條件 導(dǎo)體中存在自由電荷;導(dǎo)體兩端存在電壓。4電流的分類 方向不改變的電

9、流叫直流電流; 方向和大小都不改變的電流叫恒定電流; 方向改變的電流叫交變電流。 疑難導(dǎo)析1電流的微觀本質(zhì) 如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q。 AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù) 總電荷量 所有這些電荷都通過橫截面D所需要的時(shí)間 所以導(dǎo)體AD中的電流 由此可見,從微觀上看,電流強(qiáng)度決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速度和導(dǎo)體的橫截面積。 2正確理解導(dǎo)體中有電流時(shí)的三種速率 (1)電場傳播速率(或電流傳導(dǎo)速率),它等于光速,電路一

10、旦接通,電源就以光速在電路各處建立了電場,整個(gè)電路上的電子幾乎同時(shí)受到電場力開始做定向移動(dòng),平時(shí)一合上電閘,用電器中立即就有電流,就是這個(gè)原因。 (2)電荷定向移動(dòng)的速率,數(shù)量級為。 (3)電荷熱運(yùn)動(dòng)的速率,數(shù)量級為。 :某電解池中,若在2s內(nèi)各有1.0個(gè)二價(jià)正離子和2.0個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某截面,那么通過這個(gè)截面的電流是( ) A0 B0. 8 A C1.6 A D3.2 A 答案:D 解析:電解液的電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成,則在2s內(nèi)通過某截面的總電荷量應(yīng)為: 所以電流。知識點(diǎn)二電阻和電阻定律 知識梳理1電阻 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻。2電阻的定義式 3電阻定律 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度

11、成正比,與橫截面積成反比。 數(shù)學(xué)表達(dá)式:。4電阻率 是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量。其特點(diǎn)是隨著溫度的改變而變化。5半導(dǎo)體和超導(dǎo)體 有些材料,它們的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,且電阻隨溫度的升高而減小,這種材料稱為半導(dǎo)體。 有些物質(zhì),當(dāng)它的溫度降低到絕對零度附近時(shí),其電阻突然變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度,叫作超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。 疑難導(dǎo)析1和的比較是電阻的定義式,其電阻并不隨電壓、電流的變化而變化,只是可由該式算出線路中的電阻是電阻的決定式,其電阻的大小由導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度共同決定提供了一種測R的方法:只要測出U、I就

12、可求出R提供了一種測導(dǎo)體的的方法:只要測出R、S就可求出2正確理解電阻率 (1)電阻率反映了材料對電流的阻礙作用,而電阻是長度、橫截面積和材料都確定時(shí)的一段特定導(dǎo)體的對電流的阻礙作用。 (2)電阻率可以用計(jì)算,但電阻率只與導(dǎo)體材料有關(guān)(當(dāng)然還受溫度影響),與導(dǎo)體長度、橫截面積S無關(guān)。 (3)電阻率在數(shù)值上等于用某種材料制成的長lm、橫截面積為1的導(dǎo)線的電阻值。 (4)電阻率與溫度有關(guān)。例如金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大;半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減小;還有些材料電阻率幾乎不受溫度的影響,可制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。 :一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線,若把它均勻拉長為原來的3倍,電阻變?yōu)樵瓉淼腳倍。若將

13、它截成等長的三段再絞合成一根,它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳倍(設(shè)拉長與絞合時(shí)溫度不變)。 答案:9; 解析:金屬原來的電阻為,拉長后長度變?yōu)?,因體積不變,所以導(dǎo)線橫截面積變?yōu)樵瓉淼模?,故拉長為原來的3倍后,電阻。同理,三段絞合后,長度為,面積為3S,電阻。 總結(jié)升華:將導(dǎo)線拉伸時(shí),導(dǎo)線總體積不變、導(dǎo)線長度變?yōu)樵瓉韓倍時(shí),電阻將變?yōu)樵瓉淼谋丁VR點(diǎn)三 部分電路歐姆定律 知識梳理1內(nèi)容 通過一段電路的電流,跟這段電路兩端的電壓成正比,跟這段電路的電阻成反比,這一規(guī)律叫部分電路歐姆定律。2表達(dá)式 3定律的適用范圍 金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電。4伏安特性曲線 (1)導(dǎo)體的伏安特性曲線:用橫軸表示電壓U,縱軸表示

14、電流I,畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。 (2)金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線。具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件,通常也叫純電阻元件,歐姆定律適用于該類型電學(xué)元件。 對歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件,伏安特性曲線不是直線,這種元件叫做非線性元件,通常也叫非純電阻元件。 特別提醒:在R一定的情況下,I正比于U,所以I一U圖線和U一I圖線都是通過原點(diǎn)的直線,如圖甲、乙所示。I一U圖線中,;U一I圖線中,。 疑難導(dǎo)析1正確理解歐姆定律 (1)電阻描述了導(dǎo)體對電流的阻礙作用,導(dǎo)體對電流的阻礙作用是由于自由電荷在導(dǎo)體中做定向移動(dòng)時(shí)跟導(dǎo)體中的金屬

15、正離子或原子相碰而產(chǎn)生的,導(dǎo)體的電阻R與U、I無關(guān),它與導(dǎo)體本身有關(guān)。在R一定的情況下,不能把歐姆定律說成:導(dǎo)體的電阻與電壓U成正比、與電流I成反比。 (2)在應(yīng)用歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式解題時(shí),I、U、R三個(gè)物理量必須對應(yīng)于同一段電路,不能將不同部分的I、U、R值代入公式計(jì)算。2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,如圖中a、b兩直線。直線的斜率等于電阻的倒數(shù),斜率大的電阻小。 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,如圖中曲線c所示。曲線c隨電壓的增大,斜率逐漸增大,說明導(dǎo)體c的電阻隨電壓的升高而減小。 :根據(jù)部分電路歐姆定律,下列判斷正確的有( ) A導(dǎo)體

16、兩端的電壓越大,電阻就越大 B導(dǎo)體的電流越大,電阻就越小 C比較幾只電阻圖象可知,電流變化相同時(shí),電壓變化較小的圖象是屬于阻值較大的那個(gè)電阻的 D由可知,通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比 答案:D 解析:只是電阻計(jì)算的定義式,U=0,I=0時(shí)R仍存在,即R與U和I不存在正反比關(guān)系,對一段確定的導(dǎo)體而言,R一定,故I與U成正比,D對。典型例題透析題型一對電流定義的理解 正確理解中q的含義應(yīng)注意兩點(diǎn): (1)公式中q是通過橫截面的電荷量而不是單位橫截面的電荷量。 (2)電荷量不等的同種電荷同向通過某一橫截面時(shí),;異種電荷反向通過某一橫截面時(shí),不能相互抵消。 另外從微觀上講,電流的表達(dá)式為

17、。 1、如圖所示在某種帶有一價(jià)離子的水溶液中,正負(fù)離子在定向移動(dòng),方向如圖。如果測得2s內(nèi)分別有個(gè)正離子和個(gè)負(fù)離子通過溶液內(nèi)部的橫截面M,試問:溶液中電流的方向如何?電流多大? 思路點(diǎn)撥:測定電流的方向,可根據(jù)電流方向的規(guī)定:正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍娏鞔笮】筛鶕?jù)電流強(qiáng)度的定義式計(jì)算。注意電量q的含義。 解析:水溶液導(dǎo)電是靠自由移動(dòng)的正負(fù)電荷,它們在電場的作用下向相反方向定向移動(dòng)。電學(xué)中規(guī)定,電流的方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向,所以溶液中電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同,即由A指向B。 每個(gè)離子的電荷量是。該水溶液導(dǎo)電時(shí)負(fù)電荷由B向A運(yùn)動(dòng),負(fù)離子的定向移動(dòng)可以等效看作是正離子反方向的

18、定向移動(dòng)。所以,一定時(shí)間內(nèi)通過橫截面的電量應(yīng)該是正負(fù)兩種離子電荷量的絕對值之和。 。 總結(jié)升華:在用公式進(jìn)行計(jì)算時(shí),往往將電解液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電混為一談。金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子,而電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子,應(yīng)用計(jì)算時(shí),q應(yīng)是同一時(shí)間內(nèi)正、負(fù)兩種離子通過橫截面積的電量的絕對值之和。舉一反三 【變式】一橫截面積為S的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,電子的電荷量為q此時(shí)電子的定向移動(dòng)速度為v,在時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為( ) A B C D 答案:C 解析:根據(jù)電流強(qiáng)度的定義式可知,在內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量 所以在這段時(shí)間內(nèi)

19、通過的自由電子數(shù)為 所以C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)。 由于自由電子定向移動(dòng)的速率是v,因此在時(shí)間內(nèi), 位于以橫截面S為底、長的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過橫截面(如圖所示)。 這段導(dǎo)線的體積,所以內(nèi)通過橫截面S的自由電子數(shù)為, A、B錯(cuò)。 故選C項(xiàng)。題型二電阻定律的理解 電阻定律是電阻的決定式,反映了電阻與哪些物理量有關(guān)系。解決此類題目時(shí),應(yīng)抓住題目中物理量的變化關(guān)系。 2、兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B,如果把導(dǎo)線A均勻拉長到原來的2倍,導(dǎo)線B對折后絞合起來,然后分別加上相同的電壓,則它們的電阻之比為_,相同時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比為_。 思路點(diǎn)撥:依據(jù)電阻定律求;用公式求相同時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫

20、截面的電荷量之比。 解析:某導(dǎo)體形狀改變后,由于質(zhì)量不變,則總體積不變、電阻率不變,當(dāng)長度和面積S變化時(shí),應(yīng)用來確定在形變前后的關(guān)系,分別用電阻定律即可求出變化前后的電阻關(guān)系。 一根給定的導(dǎo)線體積不變,當(dāng)均勻拉長為原來的2倍時(shí),則橫截面積為原來的,設(shè)A、B導(dǎo)線原長為,截面積為S,電阻為R,則。 則 又根據(jù)(此步推導(dǎo)的方向是利用不變量U和已知量R、t) 由題意知 則。 總結(jié)升華:解決這類問題的基本思路是: (1)首先抓住體積不變,確定S和。(2)由電阻定律判斷。舉一反三 【變式】對于常溫下一根從燈上取下的阻值為R的均勻電阻絲,下列說法中正確的是( ) A常溫下,若將電阻絲均勻拉長為原來的10倍,

21、則電阻變?yōu)?0R B常溫下,若將電阻絲從中點(diǎn)對折起來,電阻變?yōu)?C給電阻絲加上的電壓逐漸從零增大到,則任一狀態(tài)下的比值不變 D把電阻絲溫度降低到絕對零度附近,電阻率會(huì)突然變?yōu)榱?答案:BD 解析:A錯(cuò)誤,設(shè)原電阻,當(dāng)時(shí),由體積不變原理求得截面積變成,所以電阻變?yōu)?;B正確,從中點(diǎn)對折起來,相當(dāng)于兩個(gè)阻值為的電阻并聯(lián),其總阻值為;C錯(cuò)誤,燈絲材料的電阻率隨溫度升高而增大,當(dāng)電阻絲兩端的電壓逐漸增大時(shí),由于電流的熱效應(yīng)會(huì)使電阻率隨溫度升高而增大,因而將逐漸增加;D正確,這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。題型三歐姆定律的應(yīng)用 部分電路的歐姆定律反映了導(dǎo)體兩端電壓、電流和導(dǎo)體電阻的關(guān)系。適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,涉

22、及到電路時(shí),畫出等效電路圖是解題的關(guān)鍵。 3、如圖所示電路中,電阻的阻值都是1,的阻值都是0.5,ab端輸入電壓U=5V,當(dāng)cd端接電流表時(shí),其示數(shù)是_A。 思路點(diǎn)撥:正確畫出等效電路圖,根據(jù)歐姆定律分析求解。 解析:c、d端接入電流表后,等效電路如圖所示, 2.5 由歐姆定律得=2A 根據(jù)并聯(lián)電路特點(diǎn)可得1A。 總結(jié)升華:正確畫出等效電路圖解題的關(guān)鍵。舉一反三 【變式】加在某段導(dǎo)體兩端電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí),導(dǎo)體中的電流就增加0.9 A,如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時(shí),導(dǎo)體中的電流將變?yōu)開A。 解析:設(shè)該段導(dǎo)體電阻為R,依題意有 當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí),依題意有 當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?/

23、2時(shí),導(dǎo)體中的電流應(yīng)為 從式可解得=0.45A 從而可知=0.225A。題型四導(dǎo)體的伏安特性曲線 解決這類問題的基本思路: (1)首先分清是圖線還是圖線。 (2)搞清圖線斜率的物理意義,即(或) 為了搞清這個(gè)問題,最好是將圖象的斜率轉(zhuǎn)化為物理公式,還是。 (3)必要時(shí)配合部分電路歐姆定律。 4、在如圖甲所示的電路中,電源電動(dòng)勢為3.0V,內(nèi)阻不計(jì),為3個(gè)相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后 ( ) A通過的電流為通過的電流的2倍 B的電阻為7.5 C消耗的電功率為0.75W D消耗的電功率為0.375W 思路點(diǎn)撥:因兩端電壓為3.0V,由圖乙讀出此時(shí)通過的電流為

24、0.25A;串聯(lián)后并聯(lián)在電源兩端,故每個(gè)小燈泡兩端電壓為1.5V,由圖乙讀出此時(shí)通過這個(gè)支路的電流為0.20A。由以上分析可知A項(xiàng)不正確;的電阻, B項(xiàng)不正確;消耗的電功率,C項(xiàng)正確;消耗的電功率,D項(xiàng)不正確。 答案:C 總結(jié)升華:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。舉一反三 【變式】兩個(gè)額定電壓為220V的白熾燈和的特性曲線如圖所示。的額定功率約為_W;現(xiàn)將和串聯(lián)后接在220V的電源上,電源內(nèi)阻忽略不計(jì)。此時(shí)的實(shí)際功率約為_W。 答案:99;17.5 解析:由圖線可知U=220V時(shí),I=0.45A,故的額定

25、功率。據(jù)串聯(lián)電路的特征可知通過和的電流相等,同時(shí)兩者電壓之和應(yīng)為220 V。從圖線可知,符合上述條件的電流值應(yīng)為I=0. 25 A。此時(shí)對應(yīng)的電壓,故的實(shí)際功率。第二部分 串、并聯(lián)電路 電功和電熱知識要點(diǎn)梳理知識點(diǎn)一電阻的連接 知識梳理串、并聯(lián)電路特點(diǎn) 串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流 各處電流相等 即電流分配和電阻成反比電壓 電壓分配和電阻成正比 各支路兩端電壓相等 總電阻 總電阻等于各電阻之和,即 總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和, 即功率分配 功率分配和電阻成正比, 即 功率分配和電阻成反比, 即 疑難導(dǎo)析1處理復(fù)雜電路,關(guān)鍵是畫復(fù)雜電路的等效電路圖,其原則和方法為: (1)原則: 無電流的支路除去;

26、 電勢相等的各點(diǎn)合并; 理想導(dǎo)線任意長短; 理想電流表可認(rèn)為短路,理想電壓表可認(rèn)為斷路; 電壓穩(wěn)定時(shí)電容器可認(rèn)為斷路。 (2)方法: 電流分支法:先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)上,判定各支路元件中電流的有無和方向(可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定),然后按電流流向,自左到右將各元件結(jié)點(diǎn),分支逐一畫出,加工整理即可; 等勢點(diǎn)排列法:標(biāo)出結(jié)點(diǎn)字母,判斷出各結(jié)點(diǎn)電勢的高低(電路無電壓時(shí)可先假設(shè)加上電壓),將各結(jié)點(diǎn)按電勢高低自左到右排列,再將各結(jié)點(diǎn)間的支路畫出,然后加工整理即可。 注意:以上兩種方法常常結(jié)合使用。2幾個(gè)有用的結(jié)論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻,電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí),串聯(lián)的總電阻

27、變大。 (2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個(gè)電阻,任意一個(gè)電阻變大時(shí),總電阻變大。 (3)電阻并聯(lián)后的總電阻為。 (注意并聯(lián)后總電阻不等于) :如圖所示,兩個(gè)截面不同、長度相等的均勻銅棒接在電路中,兩端電壓為U,則( ) A通過兩棒的電流強(qiáng)度相等 B兩棒的自由電子定向移動(dòng)的平均速率不等 C兩棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不同,細(xì)棒內(nèi)場強(qiáng)大于粗棒內(nèi)場強(qiáng) D細(xì)棒兩端的電壓大于粗棒兩端的電壓 答案:ABCD 解析:兩棒串聯(lián),故選項(xiàng)A正確。由,因,所以,故選項(xiàng)B對。 ,因,所以,故選項(xiàng)C正確。 ,因,所以,故選項(xiàng)D正確。知識點(diǎn)二電功、電功率和電熱 知識梳理1電功 電流做功的實(shí)質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功

28、,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功,這是計(jì)算電功普遍適用的公式。2電功率 單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率。,這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律 (1)電熱:由于導(dǎo)體的電阻,使電流流過導(dǎo)體時(shí)消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。 (2)計(jì)算公式(焦耳定律):,這是普遍適用的電熱計(jì)算公式。 焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,凡是要計(jì)算電熱,都應(yīng)首選焦耳定律。 焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱,如果一段電路上的電阻R=0,這段電路上將無電熱產(chǎn)生,如電流流過超導(dǎo)體時(shí)。 (3)熱功率 定義:單位時(shí)間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。 公式:。 疑難導(dǎo)析1、純電阻電路和非純電阻電路 (1)如果一段

29、電路中只含有電阻元件(例如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈等)稱之為純電阻電路,它有兩大基本特點(diǎn): 遵循歐姆定律; 電流通過純電阻電路時(shí),電流做功所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱, 即。 (2)如果電路中除了含有電阻外,還包括電動(dòng)機(jī)、電解槽等能夠把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器,這種電路稱為非純電阻電路,其特點(diǎn)是: 不遵循歐姆定律,在非純電阻電路中; 電流通過電路時(shí),電流做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能,如機(jī)械能、化學(xué)能等,即。2、額定功率和實(shí)際功率的區(qū)別和聯(lián)系 額定功率是指用電器在額定電壓下工作時(shí)所消耗的功率;實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下工作時(shí)所消耗的功率

30、。 (1)用電器正常工作的條件: 用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓; 用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流; 用電器的實(shí)際功率等于其額定功率。 由于以上三個(gè)條件中的任意一個(gè)得到滿足時(shí),其余兩個(gè)條件必然同時(shí)滿足,因此它們是用電器正常工作的等效條件。靈活使用等效條件,往往能夠簡化解題過程。 (2)用電器在一般工作狀態(tài)下,其實(shí)際功率與額定功率的關(guān)系為:。 但一般工作狀態(tài)下的電阻可認(rèn)為與額定工作狀態(tài)下的電阻相同,即。 而實(shí)際工作的電流、電壓和實(shí)際功率由電路具體情況確定。3、電路中的極值問題 (1)電壓或電流的極值問題 串聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 串聯(lián)電路的特點(diǎn)是電流處處相等。為使電流流過額定電流不相

31、同的各元件都不損壞,電路允許的最大電流應(yīng)等于各元件中最小的那個(gè)額定電流值,并以此電流值計(jì)算加在該電路兩端的最大電壓。 并聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 并聯(lián)電路的特點(diǎn)是各支路電壓相等。為使額定電壓不同的各元件不損壞,并聯(lián)電路允許加的最大電壓應(yīng)等于各元件中額定電壓最小的那個(gè)值,并以該電壓值計(jì)算并聯(lián)部分的最大電流。 混聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 對混聯(lián)電路,先分析并聯(lián)部分的最大允許電壓,等于并聯(lián)各元件中最小的額定電壓,然后根據(jù)求出并聯(lián)部分的總電流,最后把和串聯(lián)元件的額定電流相比較,選最小的電流作為整個(gè)電路允許的最大電流,并由計(jì)算最大電壓。 (2)電路消耗的最大(或最?。┕β?電路消耗的最大功率 先

32、找出電路允許通過的最大電流,然后利用計(jì)算。 某元件功率的最大值 由知,流過某元件的電流最大時(shí),它的功率就最大。 電路消耗的最小功率 當(dāng)電路兩端的電壓恒定時(shí),由知,P最小的條件是I最小。 :理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng),電熱絲給空氣加熱,得到熱風(fēng)將頭發(fā)吹干設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為,它與電熱絲的電阻相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U,電流為I,消耗的電功率為P,則有( ) A B C D 答案:D 解析:電功和電熱是不同的,電功率,熱功率,在含有電動(dòng)機(jī)的非純電阻的電路中,電功率大于熱功率,即,由此可得,故本題選項(xiàng)D正確。典型例題透析題型一串、并聯(lián)電路的性質(zhì)分析 電路

33、中所連接的各種元器件應(yīng)充分考慮它們的額定電壓,額定電流等信息,避免燒壞元件,其次各元件的連接方式?jīng)Q定了它們對電流、電壓、功率等的分配關(guān)系。 1、如圖所示,AB兩端接直流穩(wěn)壓電源,100V,40,滑動(dòng)變阻器總電阻R20,當(dāng)滑動(dòng)片處于變阻器中點(diǎn)時(shí),C、D兩端電壓為_V,通過電阻的電流為_A。 思路點(diǎn)撥:要畫出等效電路,根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路中電壓、電流的分配關(guān)系求解。 解析:滑動(dòng)變阻器上半部分的電阻與串聯(lián), 則。 答案:80;2 總結(jié)升華:該題考查了串、并聯(lián)電路的計(jì)算和部分電路歐姆定律。舉一反三 【變式】有三個(gè)電阻的阻值及額定功率分別為=10,10 W,20、80W,5,20 W,它們組成的電

34、路如圖甲、圖乙、圖丙所示,關(guān)于各圖的說法中正確的( ) A圖甲兩端允許加的最大電壓為60 V B圖乙電路允許通過的最大電流為3.5 A C圖丙兩端允許加的最大電壓為17.5 V D圖丙電路允許消耗的最大功率為110 W 答案:BC 解析:圖甲分析: 先由計(jì)算三電阻的額定電流,=1 A,2 A, 4A,三電阻的額定電流最小為1 A,1 A就是該電路保證各元件不損壞的最大電流, 即= 1 A。最大電壓35 V。選項(xiàng)A錯(cuò)。 對圖乙分析: 先根據(jù)計(jì)算各元件的額定電壓,10 V,40 V, 10 V, 三電阻最小的額定電壓為10 V,10 V就是并聯(lián)電路允許加的最大電壓值,即=10 V。 電路允許的最大

35、總電流A=3.5 A。選項(xiàng)B正確。 對圖丙分析: 在圖甲和圖乙的分析中,已經(jīng)知道,的額定電壓分別是10 V和40 V, 故并聯(lián)部分允許承受的最大電壓=10 V, 該部分的最大電流A=1.5 A,又知的額定電流=2 A, 故整個(gè)電路允許通過的最大電流=1.5A,允許加在電路兩端的最大電壓 V=17.5 V。選項(xiàng)C對。 根據(jù)求出的最大允許電壓及電流,可計(jì)算出圖丙電路允許承受的最大功率 W=26.25 W。選項(xiàng)D錯(cuò)。題型二非純電阻電路分析 解決非純電阻電路的問題,關(guān)鍵是分析清楚多種情況下電能分別轉(zhuǎn)化為什么形式的能,然后再確定選什么公式計(jì)算電功或電功率,切不可在沒有分析清楚的情況下生搬硬套。對于電動(dòng)機(jī)

36、問題則要分情況而定,電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn),視為純電阻,若正常運(yùn)轉(zhuǎn),則視為非純電阻。 2、有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī),把它接入0. 2 V電壓的電路時(shí),電機(jī)不轉(zhuǎn),測得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4 A;若把電動(dòng)機(jī)接入2.0 V電壓的電路中,電動(dòng)機(jī)正常工作,工作電流是1.0 A。求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大?如果在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大? 思路點(diǎn)撥:當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí),電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出,故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,相當(dāng)于純電阻電路,歐姆定律成立。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出,但因線圈有電阻,故又在該電阻上產(chǎn)生內(nèi)能,輸入的電功率。 解析:接U=0.2 V電壓,電機(jī)不轉(zhuǎn),電流I=0. 4 A,根據(jù)歐姆定律, 線圈電阻=0. 5。 當(dāng)接=2.0電壓時(shí),電流1. 0 A, 故輸入電功率W=2.0W 熱功率W=0.5W 故輸出功率即機(jī)械功率(2.00.5)W=1.5W 如果正常工作時(shí),轉(zhuǎn)子被卡住,則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能, 故其發(fā)熱功率W8 W。 總結(jié)升

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