第二章專題混連電路 動(dòng)態(tài)電路講義- 高二上學(xué)期物理人教版選修3-1

混連電路.動(dòng)態(tài)電路一、電流1．形成的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓。2．電流是標(biāo)量，正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向。3．兩個(gè)表達(dá)式：①定義式：I＝eq\f(q,t)；②決定式：I＝eq\f(U,R).二、電阻、電阻定律1．電阻：反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小．表達(dá)式為：R＝eq\f(U,I).2．電阻定律：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．表達(dá)式為：R＝ρeq\f(l,S).三、部分電路歐姆定律及其應(yīng)用1．內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比．2．表達(dá)式：I＝eq\f(U,R).適用于金屬導(dǎo)體和電解液導(dǎo)體，不適用于氣體導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件．3．導(dǎo)體的伏安特性曲線(I－U)圖線（1）.圖甲為線性元件的伏安特性曲線：圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb。（2）圖乙為非線性元件的伏安特性曲線：曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)一組U、I值，eq\f(U,I)為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率，在曲線上某點(diǎn)切線的斜率不是電阻的倒數(shù)?？键c(diǎn)一、對(duì)電流的理解和計(jì)算例1．如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，設(shè)棒單位長(zhǎng)度內(nèi)所含的電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒的運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()A．vq B．eq\f(q,v)C．qvS D.eq\f(qv,S)例2．如圖所示為一磁流體發(fā)電機(jī)示意圖，A、B是平行正對(duì)的金屬板，等離子體(電離的氣體，由自由電子和陽(yáng)離子構(gòu)成，整體呈電中性)從左側(cè)進(jìn)入，在t時(shí)間內(nèi)有n個(gè)自由電子落在B板上，則關(guān)于R中的電流大小及方向判斷正確的是()A．I＝eq\f(ne,t)，從上向下 B．I＝eq\f(2ne,t)，從上向下C．I＝eq\f(ne,t)，從下向上 D．I＝eq\f(2ne,t)，從下向上變式1．一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為()A.eq\f(mv2,2eL) B．eq\f(mv2Sn,e)C．ρnev D.eq\f(ρev,SL)變式2.某電解池中，若在2s各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是_______A.變式3．(多選)截面直徑為d、長(zhǎng)為l的導(dǎo)線，兩端電壓為U，當(dāng)這三個(gè)量中的一個(gè)改變時(shí)，對(duì)自由電子定向移動(dòng)平均速率的影響，下列說(shuō)法正確的是()A．電壓U加倍時(shí)，自由電子定向移動(dòng)的平均速率加倍B．導(dǎo)線長(zhǎng)度l加倍時(shí)，自由電子定向移動(dòng)的平均速率減為原來(lái)的一半C．導(dǎo)線截面直徑d加倍時(shí)，自由電子定向移動(dòng)的平均速率不變D．導(dǎo)線截面直徑d加倍時(shí)，自由電子定向移動(dòng)的平均速率加倍變式4.銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子的平均定向移動(dòng)的速率為_________.?？键c(diǎn)二、電阻與電阻定律的應(yīng)用例1．一個(gè)內(nèi)電阻可以忽略的電源，給裝滿絕緣圓管的水銀供電，通過(guò)水銀的電流為0.1A．若把全部水銀倒在一個(gè)內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管內(nèi)(恰好能裝滿圓管)，那么通過(guò)水銀的電流將是()A．0.4AB．0.8AC．1.6A D．3.2A例2．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，導(dǎo)體電阻也變?yōu)?倍B．不考慮溫度對(duì)阻值的影響，通過(guò)導(dǎo)體的電流及加在兩端的電壓改變時(shí)電阻不變C．據(jù)ρ＝eq\f(RS,l)可知，導(dǎo)體的電阻率與電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成反比D．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無(wú)關(guān)例3.用電器到發(fā)電場(chǎng)的距離為l，線路上的電流為I，已知輸電線的電阻率為ρ.為使線路上的電壓降不超過(guò)U.那么，輸電線的橫截面積的最小值為()A.eq\f(ρl,R)B.eq\f(2ρlI,U)C.eq\f(U,ρlI) D.eq\f(2Ul,Iρ)變式1．兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線，如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，把另一根對(duì)折后絞合起來(lái)，然后給它們分別加上相同電壓后，則在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)它們的電荷量之比為()A．1∶4B．1∶8C．1∶16 D．16∶1變式2．(多選)對(duì)于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說(shuō)法中正確的是()A．常溫下，若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的10倍，則電阻變?yōu)?0RB．常溫下，若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái)，電阻變?yōu)閑q\f(1,4)RC．給金屬絲加上的電壓逐漸從零增大到U0，則任一狀態(tài)下的eq\f(U,I)比值不變D．金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大考點(diǎn)三、伏安特性曲線的應(yīng)用例1．小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線在P點(diǎn)的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說(shuō)法中正確的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小B．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I1)C．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積例2.(多選)在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個(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閉合時(shí)，電路中的總電流為0.25A，則此時(shí)()A．L1上的電壓為L(zhǎng)2上電壓的2倍B．L1消耗的電功率為0.75WC．L2的電阻為12ΩD．L1、L2消耗的電功率的比值大于4∶1變式1.某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB(曲線)所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說(shuō)法正確的是()A．B點(diǎn)的電阻為12ΩB．B點(diǎn)的電阻為40ΩC．工作狀態(tài)從A變化到B時(shí)，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD．工作狀態(tài)從A變化到B時(shí)，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9Ω變式2.(多選)我國(guó)已經(jīng)于2012年10月1日起禁止銷售100W及以上的白熾燈，以后將逐步淘汰白熾燈．假設(shè)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線如圖所示．圖象上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線與橫軸成α角，A點(diǎn)的切線與橫軸成β角，則()A．白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為tanβC．在A點(diǎn)，白熾燈的電功率可表示為U0I0D．在A點(diǎn)，白熾燈的電阻可表示為eq\f(U0,I0)考點(diǎn)四、混連電路的計(jì)算例1．在圖所示電路中，A、B間的電壓保持一定，UAB=6V，電阻R1=R2=4Ω，R3=2Ω。那么（

）

A．開關(guān)S斷開時(shí)，R3兩端電壓是3V

B．開關(guān)S接通時(shí)，R3通過(guò)的電流是1.5AC．開關(guān)S斷開時(shí)，R1通過(guò)的電流是0.75A

D．開關(guān)S接通時(shí)，R1兩端電壓是4V例2．阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí)，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為()A.eq\f(2,5) B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5) D.eq\f(2,3)變式1.某同學(xué)用如圖所示電路研究電流與電壓關(guān)系，其中電表均為理想電表，定值電阻R＝20Ω，通過(guò)滑動(dòng)變阻器連接到電動(dòng)勢(shì)E＝5V、內(nèi)阻r＝1Ω的電源上?；苿?dòng)到某位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2.5V，電流表示數(shù)為0.1A。則滑動(dòng)變阻器的總電阻和滑片P的位置在()A.10Ω，正中間B.10Ω，距b端的距離為滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)度的eq\f(1,3)C.15Ω，正中間D.15Ω，距a端的距離為滑動(dòng)變阻器總長(zhǎng)度的eq\f(1,3)變式2.如圖所示，電源的內(nèi)阻不計(jì)，電動(dòng)勢(shì)為12V，R1＝8Ω，R2＝4Ω，電容C＝40μF，則下列說(shuō)法正確的是()A.開關(guān)斷開時(shí)，電容器不帶電B.將開關(guān)閉合，電容器充電C.將開關(guān)閉合后，穩(wěn)定時(shí)電容器的電荷量為4.8×10－14CD.若現(xiàn)開關(guān)處于閉合狀態(tài)，將開關(guān)S斷開，到再次穩(wěn)定后，通過(guò)R1的總電荷量為3.2×10－4C變式3.如圖所示電路中Rl=R2=R3=R4=3Ω，R=lΩ，電源電壓為12伏，則電路總電阻為________，電壓表示數(shù)為__________，電流表示數(shù)為__________。變式4.如圖所示電路，AB間的電壓保持不變，R1=R2=R3，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U；當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表的讀數(shù)為________U?？键c(diǎn)五、電路的動(dòng)態(tài)分析例1．如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大例2．（多選）如圖所示，E為內(nèi)阻不能忽略的電池，R1、R2、R3為定值電阻，S0、S為開關(guān)。初始時(shí)S0與S均閉合，現(xiàn)將S斷開，則()A．電壓表的讀數(shù)變大，電流表的讀數(shù)變小B．電壓表的讀數(shù)變大，電流表的讀數(shù)變大C．R1消耗的電功率變小D．R3消耗的電功率變小例3．（多選）如圖所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，電鍵S閉合時(shí)，間距為d的平行板電容器C的正中間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)；電鍵S斷開時(shí)，則下列說(shuō)法正確的是()A．小球?qū)⑾蛏线\(yùn)動(dòng) B．小球?qū)⑾蛳逻\(yùn)動(dòng)C．?dāng)嚅_瞬間R2中有向左的瞬時(shí)電流 D．電容的電荷量將增加例4．(多選)在如圖所示的電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，A燈變暗，B燈變亮，則故障可能是()A．R1短路 B．R2斷路C．R3斷路 D．R4短路【課后作業(yè)】1.如圖所示電路中.A、B兩燈均正常發(fā)光，R為一滑動(dòng)變阻器，P為滑動(dòng)片，若將滑動(dòng)片向下滑動(dòng)，則（）A、A燈變亮B、B燈變暗C、R1上消耗功率變大D、總電流變小2.如圖3所示，L1、L2、L3為三盞電燈，R為滑動(dòng)變阻器，電源電壓一定，三燈均發(fā)光。現(xiàn)將變阻器的滑動(dòng)片稍微移動(dòng)一下，發(fā)現(xiàn)燈L2變暗了。則此過(guò)程中（）A．L1和L3都變暗B．L1變亮，L3變暗C．L1變暗，L3變亮D．L1和L3都變亮3.在圖所示的電路中，A、B兩點(diǎn)之間電壓U保持不變，電爐連接完好且使用的電表均為理想電表。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)（）A.電壓表V1和電流表A的示數(shù)之比增大B.電壓表V2和電流表A的示數(shù)之比不變C.V1示數(shù)的變化量和電流表A示數(shù)變化量的比值絕對(duì)值不變D.V2示數(shù)的變化量和電流表A示數(shù)變化量的比值絕對(duì)值不變4.(多選)如圖所示，C1＝6μF，C2＝3μF，R1＝3Ω，R2＝6Ω，電源電動(dòng)勢(shì)E＝18V，內(nèi)阻不計(jì)．下列說(shuō)法正確的是()A．開關(guān)S斷開時(shí)，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等B．開關(guān)S閉合后，a、b兩點(diǎn)間的電流是2AC．開關(guān)S斷開時(shí)，C1帶的電荷量比開關(guān)S閉合后C1帶的電荷量大D．不論開關(guān)S斷開還是閉合，C1帶的電荷量總比C2帶的電荷量大5．如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大6．