高三物理教学案 第二章 恒定电流 选修3-1

用心爱心专心高三物理教学案选修3-1第二章恒定电流§2.1电流部分电路欧姆定律【知识要点】1电流（1）电流的形成：电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压，导线中的自由电子就在电场力的作用下，从电势低处向电势高处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向相反．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电场线保持和导线平行．（2）电流的宏观表达式：tqI，适用于任何电荷的定向移动形成的电流．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．（3）电流的微观表达式：I=nqvS（n为单位体积内的自由电荷个数，S为导线的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率．2．部分电路欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．（2）公式RUI（3）适用条件：金属导电或电解液导电.不适用气体导电（4）图像注意I-U曲线和U-I曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图都是过原点的直线，I-U图像的斜率表示--------，U-I图像的斜率表示------．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．3电阻定律（1）内容：公式表示为slR．（2）电阻率①意义：ρ是反映材料导电性能的物理量，数值上等于--------------------------------------。②电阻率的单位：Ωm．③纯金属的电阻率小，合金的电阻率大．④材料的电阻率与温度有关系．⑤金属的电阻率随温度的升高而增大（铂较明显，可用于做温度计）；合金锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻；半导体的电阻率随温度的升高而减小（热敏电阻、光敏电阻）．⑥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IOUOIU1212用心爱心专心温度TC．【典型例题】［例1］把两根同种材料电阻丝分连在两个电路中，甲电阻丝长度为l，直径为d；乙电阻丝长度为l2，直径为d2，要使两电阻丝消耗的功率相等，加在两电阻丝上的电压应满足A．1/乙甲UUB．2/2/乙甲UUC．2/乙甲UUD．2/2/乙甲UU［例２］设氢原子中电子在半径为r的轨道上做圆周运动，电子的电量为e，质量为m，静电力常量为k，试求等效电流的电流强度．(提示:电子绕核运动的向心力由库仑引力提供)［例３］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？【当堂反馈】1．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多少？2．一根粗细均匀的导线，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16IC．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16v3．如图所示，表示两个大小不同的电阻的I~U图线，那么（）A．电阻大的应是图线A，两电阻串联后的I~U图线在区域ⅠB．电阻大的应是图线B，两电阻串联后的I~U图线在区域ⅢC．电阻小的应是图线A，两电阻并联后的I~U图线在区域ⅡD．电阻小的应是图线B，两电阻并联后的I~U图线在区域Ⅲ4．在如图所示的电路中，电源两端的电压恒定，L为小灯泡，R为光敏电阻，D为发光二极管（电流越大，发出的光越强），且R与D相距不变，下列说法正确的是()A．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率增大用心爱心专心B．当滑动触头P向左移动时，L消耗的功率减小C．当滑动触头P向右移动时，L消耗的功率可能不变D．无论怎样移动触头P，L消耗的功率都不变【针对训练】1．关于电流下列说法正确的是A．根据tqI可知，电流I与电量q成正比B．根据nqvSI可知，电流I与电量s成正比C．电流有方向，因而，电流是矢量D．电流的单位安培是国际单位制中的基本单位2．若不考虑电阻随温度的变化，下列说法正确的是()A．电流通过导体时，沿电流方向电势逐渐降低B．由R＝U/I可知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流强度成反比C．由I＝U/R可知，通过一段导体的电流强度跟加在它两端的电压成正比D．对一段确定的导体来说，比值U/I恒定，不随U或I的改变而改变3．计数器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达阳极，则计数器中的电流强度为A．0B．2ne/tC．3ne/tD．4ne/t3．D4．北京正负电子对撞机的储存环是长240m的近似圆形轨道，当环中的电流强度为10mA时，若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为（）A．5×1011B．5×1019C．10×10-3D．10×1035．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7．下列说法正确的是（）A．导体的电阻可以通过测量它两端的电压和电流而得到B．导体的电阻由本身物理条件决定，与电压、电流无关C．欧姆定律不适用交流电D．某一电动机工作时两端电压为U，通过电流为I，则电动机电阻为R=U/I8．在截面积为S的粗细均匀的铜导体中流过恒定电流I，铜的电阻率为ρ，电子电量为e，则电子在铜导体中运动时受到的电场力大小为（）A．0B．seIC．eIsD．sIe用心爱心专心9．用电器由距离它为L的电源供电，输电线上的电流为I，若要输电线上的电压损失不超过U，已知输电线的电阻率为ρ，那么，输电线的横截面积最小为（）A．ULIB．ULI2C．LIUD．IUL10．如图所示，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.11．在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中，其中小电珠标有“3V，0.3A”，电流表有3A、0.6A两档，电压标有15V、3V两档，内阻很大，实验的电路如左图，按要求在实物图上连线．12．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在104V的高电压下被加速，形成1mA的平均电流．电子束的强弱受图像信号控制，并按一定的规律在荧光屏扫描，形成电视画面．电视机以每秒钟显现25张画面的速率进行扫描，由于画面更换较快和视觉暂留原因，我们便看到了活动的景象．已知电子的质量为0.9×10-30kg,电子的电量为e=1.60×10-19C.求:（1）电子以多大的动能轰击荧光屏？（2）平均每幅画面有多少电子打在屏上？13．相距20km的A、B两地用两根导线输电，由于受到暴风雨的影响，在两地之间某处有一棵树压在两根电线上，相当于在两根电线之间接上了一个电阻．为迅速查明事故地点，先在A端加18V电压，在B处测得电压为6V；再在B端加18V电压，在A处测得电压为15V，问A端距事故地点多远？AVERS用心爱心专心§2.2串并联电路电功和电热【知识要点】1．串、并联电路（1）串联电路的特征如下：①I=I1=I2=I3=…②U=U1+U2+U3+…③R=R1+R2+R3+…④11RU=22RU=33RU=…=RU=I⑤11RP=22RP=33RP=…=RP=I2串联电路中各电阻两端的电压、消耗的功率均与其电阻成正比．（2）并联电路的确良特征如下：①I=I1+I2+I3+…②U=U1=U2=U3=…③R1=11R+21R+31R+…④I1R1=I2R2=I3R3=…=IR=U⑤P1R1=P2R2=P3R3…=PR=U2并联电路中能过各电阻的电流、消耗的功率均与其电阻成反比．（3）混联电路其方法有：1．分支法；2．等势法．（4）电路中有关电容器的计算电容器充放电时形成电流，稳定时视为断路，解题的关键是确定电容器两极间的电势差．2．电功与电热⑴电功：电流所做的功,计算公式为W=qU=UIt.（适用于一切电路）,考虑到纯电阻电路中有U=IR，所以还有W=I2Rt=U2t／R(适用于纯电阻电路)．⑵电热：电流通过导体时，导体上产生的热量.计算公式为Q=I2Rt(适用于一切电路)，考虑到纯电阻电路中有U=IR，所以也有Q=UIt=U2t／R(适用于纯电阻电路)．⑶电功与电热的关系①纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为热能,所以电功等于电热Q=W②非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其它能（如机械能、化学能等）所以电功大于电热，由能量守恒可知其它EQW或其它ERtIUIt23．电功率与热功率(1)电功率：单位时间内电流做的功．计算公式P=W/t=UI(适用于一切电路)，对于纯电阻电路P=I2R=U2/R．用电器的额定功率是指电器在额定电压下工作时的功率；而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率．（2）热功率：单位间内电流通过导体时产生的热量．计算公式P=Q/t=I2R(适用于一切电路),对于纯电阻电路还有P=UI=U2/R．（3）电功率与热功率的关系纯电阻电路中,电功率等于热功率.非纯电阻电路中,电功率大于热功率．用心爱心专心【典型例题】［例1］如图所示,阻值较大的电阻R1和R2串联后,接入电压U恒定的电路,现用同一电压表依次测量R1与R2的电压U1与U2,已知电压表内阻与R1、R2相差不大．则：A．U1+U2=UB.U1+U2UC.U1/U2=R1/R2D.U1/U2≠R1/R2［例2］如图所示，把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路，甲电路所加的电压为8V，乙电路所加的电压为14V．调节变阻器R1和R2使两灯都正常发光，此时变阻器消耗的电功率分别为P甲和P乙，下列关系中正确的是（）A．P甲＞P乙B．P甲＜P乙C．P甲=P乙D．无法确定［例3］一台电风扇，内阻为20Ω，接上220伏的电压后，正常运转时它消耗的电功率是66W，求：（1）通过电动机的电流是多少？（2）转化为机械能和内能的功率各是多少？电机的效率多大？（3）如接上电源后，扇叶被卡住不能转动，这时通过电动机的电流为多大？电动机消耗的电功率和发热功率又各是多少？［例4］电路连接如图所示，三只电流表的内阻都可忽略，已知这三只表的示数之比是I1∶I2∶I3=3∶5∶7，则这三个电阻阻值之比R1∶R2∶R3=______．R2R1用心爱心专心【当堂反馈】1．如图所示是演示位移传感器的工作原理，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆P，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的，则下列说法正确的是（）A.物体M运动时，电源内的电流会发生变化B.物体M运动时，电压表的示数会发生变化C.物体M不动时，电路中没有电流D.物体M不动时，电压表没有示数2．一平行板电容器C极板水平放置，它和三个可变电阻R1、R2、R3及电源连接，如图所示，今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动，要使油滴上升，可采用的方法是A．增大R1B．增大R3C．增大R2D．减小R13．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下表的技术参数：规格后轮驱动直流永磁毂电机车型26″电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流3.5A质量为M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重