高考复习第七章恒定电流02

1第七章恒定电流第1单元基本概念和定律一、.电流条件：1、导体两端有持续的电压2、有可以自由移动的电荷金属导体――自由电子电解液――正负离子气体――正负离子、自由电子方向：正电荷的定向移动的方向导体中电流由高电势流向低电势，电流在电源外部由正极流向负极二、电流强度——（I标量）——表示电流的强弱。通过导体某一截面的电量q跟通过这些电量所用时间的比值，叫电流强度，简称电流。1、定义式：tqI适用于任何电荷的定向移动形成的电流。单位：1C/s=1A1A＝103mA1mA＝103μA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。2、电流的微观表达式已知：粒子电量q导体截面积s粒子定向移动的速率v粒子体密度（单位体积的粒子的个数）n推导：nqsvItsvtnqtqI对于金属导体有I=nqvS（n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s，远小于电子热运动的平均速率105m/s，更小于电场的传播速率3×108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。三、欧姆定律1、内容：导体中的电流强度跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比2、公式：RUI3、R电阻，1V/A＝1Ω1KΩ＝1000Ω1MΩ＝1000KΩ由本身性质决定4、适用范围：对金属导体和电解液适用，对气体的导电不适用5、电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线和U-I曲线的区别。还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。四.电阻定律——导体电阻R跟它的长度l成正比，跟2横截面积S成反比。slR（1）ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是Ωm。（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。⑶材料的电阻率与温度有关系：①金属的电阻率随温度的升高而增大（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，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。②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）。③有些物质当温度接近0K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。现在科学家正努力做到室温超导。注意：公式R＝IU是电阻的定义式，而R=ρSL是电阻的决定式R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压U＝0，它的电阻仍然照旧存在。五.电功和电热电功就是电场力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，电热Q=I2Rt。其微观解释是：电流通过金属导体时，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。1、电功和电功率电功：电场力对运动电荷所做的功，也叫做电流所做的功UIpUItW适用于任何电路能量转化：把电能转化成其他形式的能2、电热和热功率（焦耳定律）电流通过导体时，释放的热量RIpRtIQ22适用于任何电路能量转化：电能转化为内能3、纯电阻电路（一来一去，电能全部转化成内能（电阻、灯泡、电炉、电烙铁））引：真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不同（动能、内能、机械能、化学能等）IRURtIUItQW24、非纯电阻电路（一来多去电能的一部分转化成热能（电动机、电解槽，电感，电容……）W＝I2Rt＋其他形式的能量，即2WQUItIRtUIR5、对于电动机UI＝I2R＋机械P输入功率内耗功率输出功率总功率热功率机械功率消耗功率损失功率有用功率例：电动机，U＝220V，I＝50A，R＝0.4Ω求：I2R机械pUI3L4L质子源v1v2①电功率p＝UI＝220×5＝11KW②热功率p＝I2R＝502×0.4＝1KW【例1】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象A.B.C.D.6、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。【例2】某电动机，电压U1=10V时带不动负载，不转动，电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？【例3】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.【例4】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=_______。针对练习1.关于电阻率，下列说法中不正确的是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，通常都用它们制作标准电阻2.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10cm，bc=5cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为PU2oPU2oPU2oPU2o4A.4AB.2AC.21AD.41A3.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则.①通过两段导体的电流相等②两段导体内自由电子定向移动的平均速率不同③细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2④细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A.①B.①②C.①②③D.①②③④4.一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的21，再给它两端加上电压U，则A.通过导线的电流为4IB.通过导线的电流为6IC.自由电子定向移动的平均速率为4vD.自由电子定向移动的平均速率为6v5.如图所示，当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过2R/3时，电压表的读数由U0增大到2U0，若电源内阻不计，则下列说法中正确的是A.通过变阻器R的电流增大为原来的2倍B.变阻器两端的电压减小为原来的32倍C.若R的阻值减小到零，则电压表的示数为4U0D.以上说法都正确7.在电解槽中，1min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.125×1021和7.5×1020，则通过电解槽的电流为_______.8.如图，电源可提供U=6V的恒定电压，R0为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于Rx两端，其示数为2A，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3V，则Rx的阻值为____Ω.9.将阻值为16Ω的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q为固定点，P为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图1—28—8所示，要使Q、P间的电阻先后为4Ω和3Ω，则对应的θ角应分别是_______和_______.10.甲、乙两地相距6km，两地间架设两条电阻都是6Ω的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6V，电流表的读数为1.2A，则发生短路处距甲地多远？511.某用电器离电源Lm，线路上电流为IA，若要求线路上电压不超过UV，输电线电阻率为ρΩ·m，则该输电线的横截面积需满足什么条件?12.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好，摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表○V（金属丝和导线电阻不计）.图中虚线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向θ，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与θ角的关系及加速度a与电压表读数U′的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度是多少?第2单元串并联电路电表的改装一、串并联1、串联I1＝I2R＝R1+R2U＝U1+U22、并联I1+I2＝IU1＝U221111RRR（1）2121RRRRR(2)总电阻小于任何一个电阻（3）某一个电阻变大，总电阻变大（4）某一支路断路，总电阻变大（5）某一支路短路，总电阻为零3、分压器CDABL1L2L1L2L1L2L1RRRL2R6（1）分清负载和空载时的输出电压UCD（2）CD间接入电阻的大小和多少对输出电压的影响（3）p在中点时的输出电压UCD4、电源的串联和并联【例1】已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？BA.B.C.D.【例2】实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流I跟电压U之间遵循I=kU3的规律，其中U表示棒两端的电势差，k=0.02A/V3。现将该棒与一个可变电阻器R串联在一起后，接在一个内阻可以忽略不计，电动势为6.0V的电源上。求：（1）当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？（2）当串联的可变电阻器阻值R多大时，棒上消耗的电功率是电阻R上消耗电功率的1/5？解：画出示意图如右。（1）由I=kU3和I=0.16A，可求得棒两端电压为2V，因此变阻器两端电压为4V，由欧姆定律得阻值为25Ω。（2）由于棒和变阻器是串联关系，电流相等，电压跟功率成正比，棒两端电压为1V，由I=kU3得电流为0.02A，变阻器两端电压为5V，因此电阻为250Ω。【例3】图为分压器接法电路图，电源电动势为E，内阻不计，变阻器总电阻为r。闭合电键S后，负载电阻R两端的电压U随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线A.①B.②C.③D.④解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除④；如果没有并联R，电压均匀增大，图线将是②；实际上并联了R，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以③正确，选C。二、电路的简化原则：1、无电流得支路可以除去2、等势点可以合并3、理想导线可以任意长短4、理想电压表断路，理想电流表短路5、电容充电完毕时断路，看成并联，电压相等方法：1、电流分支法2、找交叉点法注意：不漏掉任何一个元件，不重复用同一个元件1、6VU1U2rRabSRxUorE①②④③两种方法经常一起使用R2R3R1R4CABABBR2CR2R4R1R3c723电键断开电键闭合4三、电路中有关电容器的计算。（1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等