第九章+稳恒电流(学生版)

第1页共16页第九章稳恒电流考纲展示高考瞭望知识点要求欧姆定律Ⅱ1．预计在2014年的高考中，可能考查电路的计算，包括串、并联计算(纯电阻电路和非纯电阻电路)和闭合电路欧姆定律的应用；也可能考查电路分析，包括含电容器电路的分析，电功和电功率在串、并联电路中的分配分析；还可能考查与电磁感应、交流电相结合，运用相关的电路、运动学规律、能量守恒来解决的一些综合题.2．高考命题的题型主要为实验题，也可能在选择题中出现。电阻定律Ⅰ电阻的串、并联Ⅰ电功率、焦耳定律Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅱ注：对各部分知识内容要求掌握的程度，在“考纲展示”中用字母Ⅰ、Ⅱ标出。Ⅰ、Ⅱ的含义如下：Ⅰ．较低要求，对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用，与课程标准中“了解”和“认识”相当。Ⅱ．较高要求，对所列知识要理解其确切含义及与其他知识点之间的联系，并且会熟练应用。第一单元基本概念【体系构建】【知识梳理】一、导体中的电场和电流1．恒定电场导线内的电场是由、等电路元件所积累的电荷共同形成的，这些电荷的分布是的，电场的分布也不会。这种由分布的电荷所产生的的电场，称为恒定电场。恒定电场的基本性质与静电场相同。2．电流（1）定义：电荷的形成电流。（2）公式：qIt（注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时q是两种电荷电荷量绝对值之和）（3）方向：规定和定向移动的方向相同，和定向移动的方向相反。（4）性质：电流既有大小也有方向，但它的运算遵守代数运算规则，是。恒定电流基本规律电阻定律：lRS闭合电路的欧姆定律：EUIrEIRr（纯电阻）电流导体的电阻电动势电功和功率基本概念部分电路的欧姆定律：UIR串联和并联电表的内、外接法滑动变阻器的限流、分压接法电路特点实验焦耳定律：2QIRt测定金属的电阻率描绘小电珠的伏安特性曲线测定电源的电动势和内阻传感器的简单使用练习使用多用电表电表的改装“鹰隼三朝展羽翼蛟龙一跃上九天”2011级高三物理学科一轮复习学案学案序号25编稿教师：常鸿第2页共16页（5）单位：国际单位制单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（μA）。（6）微观表达式：Inqsv，n是，q是，S是导体的，v是。3．形成电流的微粒（载流子）：自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电中定向移动的电荷是，液体导电中定向移动的电荷是，气体导电中定向移动的电荷是、和。4．形成电流的条件：①；②。5．电流的分类：方向不改变的电流叫；方向和大小都不改变的电流叫；方向改变的电流叫。二、电动势1．非静电力根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，因此电源内部必然存在着将正电荷由负极搬运到正极的非静电力。2．电源电动势：非静电力把正电荷从负极送到正极，所做的功跟被移送的电量的比值，E＝Wq。3．物理意义：反映电源把转化为本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功。4．电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的无关，也跟无关。5．电源（池）的几个重要参数（1）电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。（2）内阻（r）：电源内部的电阻。（3）容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h。三、电阻1．导体对电流的作用叫电阻。2．电阻的定义式：URI。3．半导体和超导体：有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，且电阻随温度的升高而减小，这种材料称为半导体。有些物质，当它的温度降低到绝对零度附近时，其电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象。能够发生超导现象的物质称为超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。四、电功与电热1．电功：电流所做的功，计算公式为W=qU=UIt（适用于一切电路）。2．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）。3．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内能，所以电功等于电热Q=W。纯电阻电路中有U=IR，所以22UQWUItIRttR。（2）非纯电阻电路：电流做功将电能转化为内能和其它能（如机械能、化学能等），所以电功大于电热，由能量守恒可知WQE其它或2UItIRtE其它。五、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WPUIt（适用于一切电路），对于纯电阻电路22UPIRR。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2QPIRt，对于纯电阻电路还有22UPIRR。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。【典例剖析】【例1】铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为A．光速cB．IneSC．ρIneSmD．mIneSρ【例2】如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是A．当n1=n2时，电流强度为零B．当n1n2时，电流方向从A→B，电流强度I=(n1–n2)e/tC．当n1n2时，电流方向从B→A，电流强度I=(n2–n1)e/tD．电流方向从A→B，电流强度I=(n2+n1)e/t【例3】关于电动势的下列说法中正确的是A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位正电荷量做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多【例4】当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J。为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是A．3V，1.8JB．3V，3.6JC．6V，l.8JD．6V，3.6J【例5】一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后连在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系有A．P1＝4PDB．PD＝P4C．PD＝P2D．P14P2【例6】如图所示的电路中，电源的电压为60V，内阻不计，电阻2R，电动机的内阻01.6R，电压表的示数为50V，电动机正常工作，求电动机的输出功率。RMV第3页共16页【例7】利用电动机通过如图所示的电路提升重物，已知电源电动势E＝6V，电源内阻r＝1Ω，电阻R＝3Ω，重物质量m＝0.10kg，当将重物固定时，电压表的示数为5V，当重物不固定，且电动机最后以稳定的速度匀速提升重物时，电压表的示数为5.5V，求重物匀速上升时的速度大小（不计摩擦，g取10m/s2）。第二单元基本规律【知识梳理】一、部分电路欧姆定律1．内容：通过一段电路的电流，跟这段电路两端的成正比，跟这段电路的成反比。2．表达式：。3．适用范围：。4．伏安特性曲线（1）导体的伏安特性曲线：用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的IU的关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映出导体中的电流与电压的关系。（2）金属导体的伏安特性曲线是过。具有这种特性的电学元件叫做元件，通常也叫元件，欧姆定律适用于该类型电学元件。对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是，这种元件叫做元件，通常也叫元件。特别提醒：在R一定的情况下，I正比于U，所以IU图线和UI图线都是通过原点的直线，如图甲、乙所示。IU图线中，12RR；UI图线中，12RR。二、电阻定律1．内容：导体的电阻与成正比，与成反比。2．表达式：。3．电阻率（）：是反映导体导电性能的物理量，其特点是随着温度的改变而变化。三、电阻的连接1．串、并联电路特点：串联电路并联电路电流各处电流相等12nIIII…干路上的电流等于各支路上的电流和，即12nIIII…或电流分配和电阻成反比，即1122nnIRIRIR…电压电压分配和电阻成正比1212nnUUUIRRR…各支路两端电压相等12nUUUU…总电阻总电阻等于各电阻之和，即12nRRRR…总电阻的倒数等于各电阻倒数之和，即121111nRRRR…功率分配功率分配和电阻成正比，即21212nnPPPIRRR功率分配和电阻成反比，即21122nnPRPRPRU2．串、并联电路规律的应用——电表的改装（1）电流计原理和主要参数电流计（表头）是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指针偏角与电流强度I成正比，即kI，故表的刻度是均匀的。①表头：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其它电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。②描述表头的三个特征量：电表的内阻gR、满偏电流gI、满偏电压gU，它们之间的关系是gggUIR，因而若已知电表的内阻gR，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即用电流表可以表示电压，只是刻度盘的刻度不同。因此，表头串联使用视为电流表，并联使用视为电压表。③电表改装和扩程：要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流（gI）或允许加的最大电压（gU）是有限制的。（2）电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R，如图所示，若量程扩大为原来的n倍，即gUnU，则根据分压原理，需串联的电阻值ggg(1)RURRnRU，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。（3）小量程电流表改装成大量程电流表方法：并联一个分流电阻R，如图所示，若量程扩大为原来的n倍，即gInI，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值ggg1RIRRRIn，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越小。（4）改装后的几点说明：1R2RIU0甲1R2RUI0乙G_R+Ig_R+GIIgIR第4页共16页①改装后，表盘刻度相应变化，但电流计的参数（gR、gI、gU）并没有改变。②电流计指针的偏转角度与通过电流计的实际电流成正比。③改装后的电流表的读数为通过表头G与分流小电阻R小所组成并联电路的实际电流强度；改装后的电压表读数是指表头G与分压大电阻R大所组成串联电路两端的实际电压。④考虑电表影响的电路计算问题，把电流表和电压表当成普通的电阻，只是其读数反映了流过电流表的电流强度，或是电压表两端的电压。（5）电流表、电压表内阻对测量的影响用电流表测电流时，必须将电流表串联在电路中，由于电流表有内阻，电路的总电阻变大，因此测量的电流值变小，但一般电流表内阻很小，可忽略内阻对测量的影响，理想电流表内阻为零。电压表测电压时，必须将电压表并联在待测电阻两端，由于电压表有内阻，使并联部分总电阻变小，分配的电压变小，因此，电压表的测量值变小，但一般电压表的内阻很大，在一般计算中，可认为电压表的内阻为无穷大，由此产生的误差可忽略不计，理想电压表内阻为无穷大。四、闭合电路的欧姆定律1．内电压和外电压（1）闭合电路可以看作是由两部分组成的，一部分是电源外部电路，叫外电路，另一部分是电源内部的电路，叫内电路，内电路的电阻叫内阻。（2）电源的电动势等于内、外电压之和，EUU。其中UIR（纯电阻电路），叫路端电压，也叫外电压；UIr，叫内电压。2．闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流跟成正比，跟成反比。（2）公式：（3）路端电压：U=IR，U=E－Ir。断路时I=0，U=E；短路时U=0，I=E/r。（4）图像表示：①纵轴截距等于电源的电动势E；②横轴截距等于短路电流Im=E/r（注意：有的图像电压不是从零点开始，此情况下横轴截距不代