2008高三物理一轮复习全套教学案第七章恒定电流学生版

第七章恒定电流新课标要求1．内容标准（1）观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。（2）初步了解多用电表的原理。通过实际操作学会使用多用电表。例1以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。例2以多用电表为测量工具，判断二极管的正、负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。（3）通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。（4）知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。（5）测量电源的电动势和内阻。（6）知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用。例3观察常见电热器的结构，知道其使用要点。（7）通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用。（8）初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况。2．活动建议（1）分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I－U特性曲线，对比它们导电性能的特点。（2）用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控-声控开关。（3）收集新型电热器的资料，了解其发热原理。（4）制作简单的门电路。（5）利用集成块制作简单的实用装置第一单元部分电路（教师版）考点解读典型例题知识要点一、电流1．定义：电荷的定向移动形成电流．此处的“电荷”指自由电子、正离子和负离子．电荷有三种速率：电子热运动速率、电荷定向运动速率和电流的传导速率．电路中由电源、导线等电路元件共同形成导线内的电场，电流的形成依靠电荷定向的运动．2．电流的方向规定和正电荷定向移动的方向一致，和负电荷定向移动的方向相反．3．电流的定义式：I=q/t，（不能说正比于q，反比于t），其中q是时间t内通过导体某横截面的电量．对于电解液导电和气体导电，通过某一横截面的电量应为正、负离子电量的绝对值之和.在国际单位中电流的单位是安培(A），是国际单位制中七个基本单位之一，1A=103mA=106μΑ4．电流的微观表达式：I=nqsv(n为单位体积内自由电荷数，q为单个自由电荷电量，s为导线横截面积，v为自由电荷自由电荷定向运动的速率，(约为10-5m/s)，上式中n若为单位长度的自由电荷数，则I=nqv．（例1、例2针对练习1、2）二、电阻【例1】如图7-1-1所示，两个截面不同，长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U，则()A．通过两棒的电流强度不相等B．两棒的自由电子定向移动的平均速率不同C．两棒内的电场强度不同，细棒内场强E１大于粗棒内部场强E２D．细棒的电压U１大于粗棒的电压U２【例2】在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高压U作用下被加速，形成电流强度为I的平均电流，设电子质量为m，电量为e，如果打在荧光屏上的高速电子全部被屏吸收．问：（1）在t内打到荧光屏上的电子数为多少？（2）荧光屏受到的平均作用力为多大？图7-1-11．定义：导体两端的电压和通过它的电流的比值．2．定义式：R=U/I3．单位：欧姆，国际符号Ω4．对电阻的理解：金属导体中的电流是自由电子的定向移动形成的，自由电子在定向移动中要跟金属离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍了电子的定向移动，从而不断地把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧，使电能转化为内能，导体的温度升高，电阻就是表示这种阻碍作用的物理量．5．注意：对给定的导体，它的电阻是一定的，由其本身的性质决定．因此，不管导体两端有无电压，大小如何，电阻是一定的；不管导体内是否有电流流过，电流大小如何，电阻是一定的．（例3）三、电阻定律1．内容：在一定温度下，导体的电阻跟导体本身的长度成正比，跟导体的横截面积成反比．2．公式：SLR，ρ为材料的电阻率，单位为欧姆米（Ω﹒m），与材料种类和温度有关．3．对电阻定律的理解：（1）只适用于金属导体（但其它任何材料都有对应的电阻率）．（2）因为ρ随温度而变化，故计算出的是某一特定温度下的电阻．（3）该式是电阻大小的决定式，R=U/I是电阻的定义式．4．金属的电阻率随温度升高而有所增加；半导体的电阻率随温度的升高或杂质浓度的增大而急剧减少；某些合金的电阻率几乎不受温度的影响．5．超导体：有些物体在温度降低到绝对零度附近时，电阻会突然减小到无法测量的程度，这种现象叫超导现象，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做转变温度TC，各种材料的超导转变温度TC各不相同，一般都较低．6．探究金属丝的电阻与其影响因素的定量关系原理：把金属丝接入电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，利用欧姆定律R=U/I得到金属丝的电阻R．用米尺量得金属丝的长度，用螺旋测微器测金属的直径，求得其面积S=2)2(d．方案一：控制变量法（1）把材料、横截面积相同，但长度不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和长度的关系R∝L．（2）把材料、长度相同，横截面积不同的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和横截面积的关系R∝S1．（3）把长度、横截面积相同，但不同材料的金属丝先后接入电路中，探究金属丝电阻和材料【例3】当电阻两端的电压变为原来的21时，流过电阻的电流减少0.5A，则当电阻两端电压增为原来的2倍时，流过电阻的电流多大？【例4】某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U图像，图7-1-2a、b、c示,则下列判断正确的是（）A．只有b正确B．a、c图曲线肯定是误差太大C．a、c不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D．a、b、c三图像都可能正确，并不一定有较大的误差【例5】(2000春季高考）A、B两地间铺有通讯电缆，长为L，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆．在一次事故中经检查断定电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接人一个电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置：（1）令B端双线断开，在A处测出双线两端图7-1-2图7-1-1图7-1-1的关系R∝．方案二：逻辑推理法根据电阻的串并联知识进行逻辑推理导体电阻的关系，然后通过实验探究电阻与导体长度面积和材料的关系．（例4针对练习3、4）四、部分电路欧姆定律1．内容：通过某段电路的电流跟导体两端的电压成正北，跟导体本身的电阻成反比．2．公式：I=U/R3．用图像表示：I—U图像中，是过原点的一条直线，直线的斜率k=I/U=1/R；在U—I图像中，也是过原点的一条直线，直线的斜率k′=U/I=R．4．适用条件：适用于金属导电和电解液导电，不适用气体导电．其实质是只适用于电流的热效应．（例5针对练习5）五、串、并联电路的特点1．串联电路（1）电流关系：nIII21．（2）电压关系：nUUUU21．（3）电阻关系：nRRRR21．（4）功率关系：U1/U2=R1/R2=P1/P2即两个串联的电阻分电压、功率与各分电阻的值成正比2．并联电路（1）电流关系：nIIIII321．（2）电压关系：nUUUU21．（3）电阻关系：nRRRR111121．（4）功率关系：I1/I2=P1/P2=R2/R1即两个并联的电阻分电流、功率与各分电阻的值成反比3．分电阻和总电阻的关系当电键接通或断开，改变电路结构，或者移动滑动变阻器滑键，改变某一部分电阻时，总电阻的变化规律满足：（1）当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路中总电阻一定增大（或减小）；（2）若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联支路增多时，总电阻减小；（3）如果R1+R2=恒量，则R1=R2时并联的电阻最大；且R1、R2差别越大总电阻越小．如图7-1-3所示，由R1、R2和R组成双臂环路．当AR1P支路和AR2P支路总阻值相等时，RAB最大；当P滑到某端，使某一支路阻值最小时，RAB最小．间的电阻RＡ（2）A端的双线断开，在B处测出双线两端的电阻RＢ；（3）在A端的双线间加一已知电压UＡ，在B端间用内阻很大的电压表测量出两线间电压UＢ．试由以上测量结果确定损坏处的位置．【例6】两个用电器的额定电压都是6V，额定电流分别是0.1A和0.3A．（1）把这两个用电器并联后接在电压为8V的电路中，要使它们正常工作，应附加多大电阻怎样连接，功率至少需多大？（2）如果把它们串联后接在12V的电路上，要使它们正常工作应该怎样做？【例7】有一用电器的铭牌上标明额定电压为100V,额定功率因字迹不清而无法辨认，但该用电器有显示是否处于正常工作状态的装置，现将该用电器与一阻值为（O～100Ω)的滑动变阻器连接后，接在输出电压为220V的电源两端．（1）为使用电器安全正常地工作，应采用怎样的接法？试说明理由并画出电路图（2）在正确连接的电路中，当用电器正常工作时通过电源的电流为2.4A试求用电器消耗的电功率与整个电路消耗的电功率之比．（例6针对练习6）六、电功和电功率1．电功：实际是电场力做功，是电能转化成其它形式能（如热、磁、机械、光）的过程UItqUW适用于一切电路RtURtIW/22适用于纯电阻电路2．焦耳定律：电流通过直流电阻为R的导体时，t时间内导体上产生的热量，即电热Q=I2Rt3．电功和电热：当电流通过一段纯电阻电路时，电能全部转化为内能，电功等于电热W=Q即UIt=I2Rt当电流通过一段非纯电阻电路（电动机、电解槽、蓄电池等）时，电能的一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，故电功W=UIt大于电热Q=I2Rt，其它ERtIUIt24．电功率：P=W/t=UI适用于一切电路P=I2R=U2/R适用于电热5．额定电压与实际电压、额定功率与实际功率（1）额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率．但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，用电器消耗的功率为实际功率．要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等．（2）用电器接入电路时的约定：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变；②用电器的实际功率超过额定功率时，可认为它将被烧毁；③没有注明额定的用电器接入电路时，认为其工作的物理量均小于其额定值，能安全使用．（3）纯电阻电路中，几个电阻串联阻值大的功率大，并联时阻值小的功率大．（例7、例8针对练习7）疑难探究七、等效法处理混联电路稍复杂混联电路的等效化简方法1．电路化简原则（1）无电流的支路化简时可去除；（2）等电势的各点化简时可合并；（3）理想导线可任意长短；（4）理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；（5）电压稳定时电容器认为断路．2．常用等效化简方法（1）电流分支法：a．先将各结点用字母标上；b．判定各支路元件的电流方向（或可能方向）；c．按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；d．加工整理．【例8】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？【例9】试对图示电路图7-1-6、图7-1-7进行简化，并指出电流表测量的对象．【例10】（2000全国高考）图7-1-8示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与22OV的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻．现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V由此可知（）A．ab间电路通，cd间电路不通B．ab间电路不通，bc间电路通C．ab间电路通，bc间电路不通图7-1-8图7-1-6R1BAR2PR图7-1-3图7-1-7（2）等势点排列法：a．将各结合点用字母标出；b．判定各结点电势的高低；c．将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间支路画出；d．加工整理．注意：若能将以上两种方法结合使用，效果更好．（例9针对练习8）八、电路故障的分析方法电路故障是指电路不能正常工作．故障的种类很多，但主要是因断路或短路所造成的故障，可用电压表或电流表进行检查．也可用假设法，已知电路发生某种故障可将