高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题

L4L质子源v1v2高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题第一节电源和电流1.电流电流的定义式：tqI决定式：I＝RU电流的微观表达式I=nqvS注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q／t计算电流强度时应引起注意。1．在10s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2C，向左迁移的负离子所带的电量为3C．求电解槽中电流强度的大小。2．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=1.60×10-19C。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n1∶n2=_______。第二节电阻定律在温度不变时，导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积成反比，即R=ρSl.A.在公式R=ρSl中，l、S是导体的几何特征量，比例系数ρ(电阻率)是由导体的物理特性决定的.不同的导体，它们的电阻率不相同.B.对于金属导体，它们的电阻率一般都与温度有关，温度升高时电阻率增大，导体的电阻也随之增大.电阻定律是在温度不变的条件下总结出来的物理规律，因此也只有在温度不变的条件下才能适用.温度变化时，就要考虑温度对电阻率的影响.注意物理规律的适用范围，不能随意把物理规律应用到它所适用的范围之外去．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，这是非常重要的.根据一定条件下总结出来的物理规律作出某些推论，其正确性也必须通过实践(实验)来检验.C.有人根据欧姆定律I=RU推导出公式R=IU，从而错误地认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟通过导体的电流强度成反比.对于这一错误推论，可以从两个方面来分析：第一，电阻是由导体的自由结构特性决定的，与导体两端是否有电压、有多大的电压、导体中是否有电流通过、有多大电流通过没有直接关系，加在导体上的电压大，通过的电流也大，导体的温度会升高，导体的电阻会有所变化，但这只是间接影响，而没有直接关系；第二，伏安法测电阻，是根据欧姆定律，用电压表测出电阻两端的电压，用安培表测出通过电阻的电流，由公式R=IU计算出电阻值，这是测量电阻的一种方法.D.半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻随温度的升高而减小的材料.改变半导体的温度，使半导体受到光照，在半导体中加入其他微量杂质等，可使半导体的导电性能发生显著变化，正是因为这种特性，使它在现代科学技术中发挥了重要作用.E.超导现象：当温度降低到绝对零度(0K)附近时，某些材料(金属、合金、化合物)的电阻率突然减小到零.这种现象叫做超导现象.处于这种状态的导体，叫做超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度(记为TC).目前高温超导体的研究已在世界范围内形成热潮，这一研究的目标是实现得到在室温条件下工作的超导材料，以使之广泛应用.例1关于电阻率，下列说法正确的是()A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它制作标准电阻解析本题涉及到的知识，在教材中都有相当简洁、明确的说明，都是必须了解的基本知识，认真阅读教材，就可知道选项B、C、D都是正确的.例2下列说法中正确的是()A.由R=U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比B.由I=U/R可知，通过导体的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比C.导体的电阻率由导体本身的物理条件决定，任何物理变化都不能改变导体的电阻率D.欧姆定律I=U/R，不仅适用于金属导体的导电情况，对于别的电路也适用.解析由电阻定律知，导体的电阻是由本身的物理条件决定的，与加在它两端的电压和通过它的电流无关.所以A错.导体的电阻率是由导体的材料决定的，与温度有关.温度发生变化，电阻率也会改变，所以C错.部分电路欧姆定律只适用于电阻电路，不一定适合于一切电路，所以D错.故正确答案为B.【难题巧解点拨】例1一只标有“220V60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V.在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中，肯定不符合实际的是()解析由电阻的定义式R=IU知：在U—I图线上，某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V时，钨丝由红变到白炽，灯丝的温度不断升高，电阻将不断增大.A图线表示U/I为一定值，说明电阻不变，不符要求；C图线上各点的U/I值随U的增大而减小，也不符合实际；D图线中U/I的值开始随U的增大而增大，后来随U的增大而减小，也不符合实际；只有B图线中U/I的值随U的增大而变化，符合实际.此答案应选A、C、D.评注要从题目中挖掘出电压由零逐渐增大到220V的含义，即热功率增大，白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大.不要认为白炽灯钨丝的电阻是固定不变的，这是这道题解答的关键地方.例2下图是a、b两个导体的I-U图象：(1)在a、b两个导体加上相同的电压时，通过它们的电流强度IA∶IB=.(2)在a、b两个导体中通过相等的电流时，加在它们两端的电压UA∶UB=.(3)a、b两个导体的电阻RA∶RB=.解析本题给出的是I-U图象，纵轴表示通过导体的电流，横轴表示加在导体两端的电压.(1)加在a、b两端的电压相等时，通过它们的电流比为BAII=30tan60tan=3/13=13(2)通过a、b的电流相等时，a、b两端的电压比为BAUU=30cot60cot=33/1=31(3)由(1)或(2)都可以推导出a、b两个导体的电阻比为BARR=311.电功和电功率（1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学能或内能等）的量度。（2）W=qU=UIt是电功的普适式，P=UI是电功率的普适式，适用于任何电路。2.焦耳定律和热功率（1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度.（2）Q=I2Rt是电热的计算式，可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量（电热）；P=I2R是热功率的计算式，3.电功和电热（1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅，电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=UIt=I2Rt=tRU2.同理P=UI=I2R=RU2.（2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等这时电路消耗的电能，即W=UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt（电枢的电阻生热）.这里W=UIt不再等于Q=I2Rt，应该是W=E其他＋Q（3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热，W=Q=UIt=I2Rt=tRU2；在非纯电阻电路中，电功大于电热，WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。例1一台电动机，线圈电阻为0.4Ω，当它两端所加电压为220V时，通过的电流是5A问：（1）电动机的输入功率多大？（2）电动机每分钟消耗电能多少？（3）电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？练习1.用电器两端电压220V，这意味着()A.1A电流通过用电器时，消耗的电能为220JB.1C正电荷通过用电器时，产生220J的热量C.1A电流通过用电器时，电流的发热功率为220WD.1C正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功220J2.一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)，则有()A.灯泡的实际功率为50WB.灯泡的实际功率为25WC.通过灯泡的电流为额定电流的21D.通过灯泡的电流为额定电流的413.下图电路中，电灯L1、L2都标有“220V，100W”；电灯L3、L4都标有“220V，40W”．将A、B两端接入电源，最暗的灯是()A．L1B．L2C．L3D．L44.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为甲P和乙P，可以断定()A.甲P〉乙PB.甲P〈乙PC.甲P=乙PD.无法确定5.一个直流电动机所加电压为U，电流为I，线圈内阻为R，当它工作时，下述说法中错误的是（）A．电动机的输出功率为U2／RB．电动机的发热功率为I2RC．电动机的输出功率为IU-I2RD．电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R6.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A，若把它接入2V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1A。求：（1）电动机正常工作时的输出功率；（2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器）7.关于电功，下列说法中正确的有()A.电功的实质是电场力所做的功B.电功是电能转化为内能C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等8.一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将()A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.条件不足，无法确定9.两个电阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并联在电路中．欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是（）A．用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联B．用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联C．用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联D．用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联10、理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I消耗的功率为P，则有（）A．UIPB．)(212RRIPC．UIPD．)(212RRIP11、一台直流电动机线圈电阻r=1Ω，与一阻值R=10Ω的电阻串联，当所加电压U=150V，电动机正常工作时电压表示数100V，求电动机消耗的功率及输出的机械功率。要点一、闭合电路的有关概念如图所示，将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路。1．内电路、内电压、内电阻（1）内电路：电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。（2）内电阻：内电路的电阻叫做电源的内阻。（3）内电压：当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示。2．外电路、外电压（路端电压）（1）外电路：电源外部的电路叫闭合电路的外电路。（2）外电压：外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示。3．闭合回路的电流方向在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。内电路与外电路中的总电流是相同的。要点诠释：电路中的电势变化情况（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，由于电源的电动势，电势还要升高。电势“有升有降”其中：EUUUIrUIREIRIr外外内内要点二、闭合电路欧姆定律1．定律的内容及表达式（1）对纯电阻电路EIRr常用的变形式：()EIRr；EUU外内；UEIr外－．表述：闭合电路中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）电源电压、电动势、路端电压电动势：E(对