7.1 部分电路欧姆定律 电功 电功率

第七章恒定电流考纲下载内容要求欧姆定律Ⅱ电阻定律Ⅰ电阻的串联、并联Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅱ电功率、焦耳定律Ⅰ实验(一)：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）实验(二)：描绘小电珠的伏安特性曲线实验(三)：测定电源的电动势和内阻实验(四)：练习使用多用电表考纲解读1.对于欧姆定律须明确其适用条件，了解伏安特性曲线的特点及应用其分析问题。2.电阻定律是测定金属电阻率的理论基础，同时要明确电阻率与温度有关。3.电路的串并联规律是解决电路问题的前提，必须熟练掌握。要学会对基本电路等效的方法。4.闭合电路的欧姆定律，路端电压与电流的关系是进行电路动态分析的依据，要熟练掌握应用。5.电路中的电功和电热的计算，能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点。6.电学基本仪器的使用及读数，电学实验以及相关电路的设计，是高考的热点，考查频率很高，因此要借助于以上四个实验，对这些内容熟练掌握。1.正确理解有关电路的基本概念和基本规律。掌握基本规律的使用范围和适用条件。掌握电路分析和计算的基本方法。2.串并联电路、闭合电路欧姆定律是高考考查的重要知识点。要熟练掌握串并联电路的特点，并能正确进行电压、电流、电阻、电功率等物理量的计算。会简单的串并联电路的分析计算即可。掌握电动势的物理意义，掌握闭合电路欧姆定律的不同表达形式。3.要熟练掌握基本仪器的使用方法、读数方法、常见仪器和电路的选取方法、仪器的连接方式、实验数据及误差分析方法等。本章涉及的四个电学实验都有可能命题。要设计好实验，必须熟练掌握电流表、电压表、多用电表的使用，会用这些仪器进行测量，并且要知道它们的测量原理，能正确接入电路，选用合适的量程，正确读取数据，熟练掌握伏安法测电阻的内、外接法及两种不同接法测电阻带来的误差表现形式，以及滑动变阻器分压和限流两种接法的区别。特别要把本章涉及的四个电学实验掌握好。以不变应万变。4.电路的分析与计算是近年来高考考查的重点，是对这些知识的应用上，因此在熟练掌握串并联电路的特点的基础上，只需处理一些简单的串并联电路问题即可，无须搞得太复杂。要注意电路中的理想电流表、理想电压表与非理想电流表、非理想电压表处理方法的不同，熟练掌握电路的简化问题。考点1电流、电阻和电阻定律学案1部分电路欧姆定律电功电功率(2)电流虽然有大小、方向，但电流是标量。如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速度为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q。AD导体中的自由电荷总数：N=nlS总电荷量Q=Nq=nlSq所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t=l/v所以导体AD上的电流：I=Q/t=nlSq/(l/v)=nqSv。由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷的密度、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关。1.对电流的理解(1)q=It中，当异种电荷反向通过某一横截面时，不能相互抵消，而是q=|q1|+|q2|。(1)由I=nqSv可以看出，导体横截面积越大的位置，自由电荷定向移动的速率越小。(2)公式I=nqSv是由I=Q/t推导出来的，适合于从微观出发研究电流的形成，其中n为导体单位体积内的自由电荷数。3.正确理解R=l/S和R=U/I的区别R=l/SR=U/I区别电阻的决定式电阻的定义式理解R由、l、S共同决定R与U、I均无关适用条件任何导体金属电解液【例1】如图所示为某种带有一价离子的水溶液中，正负离子在定向移动，方向如图。如果测得2s内有1.0×1018个正离子和负离子通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中电流的方向如何？电流多大？本题的关键是正确把握电流定义式I=q/t中电量的含义，注意两方面的理解：(1)q是通过横截面的电量，该“横截面”未必一定是单位横截面；(2)负离子的定向移动等效看作是正离子反方向的定向移动。当异种电荷反方向通过某一个横截面时，q=|q1|+|q2|；当异种电荷同方向通过某一个横截面时，q=|q1|-|q2|。【解析】水溶液导电是靠自由移动的正负电荷，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。每个离子的电荷量为1e=1.6×10-19C。该水溶液导电时负电荷由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面的电量应该是正负两种离子电荷量的绝对值之和。I=q/t=(q1+q2)/t=(1.0×1018×1.6×10-19+1.0×1018×1.6×10-19)/2A=0.16A。电流的计算若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度=______；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I=_______。(已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力恒量用k表示)ekrmr22ekrmr1【例2】材料的电阻率随温度变化的规律为=0(1+t),其中称为电阻温度系数，0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内是与温度无关的常量。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10-8·m，碳的电阻率为3.5×10-5·m；在0℃附近，铜的电阻温度系数为3.9×10-3℃-1，碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。本题考查重点是电阻定律及其应用，考查了利用题叙述材料进行推理能力及应用数学知识解决问题的能力。【解析】设所需碳棒的长度为l1，电阻率为1，电阻温度系数为1；铜棒的长度为l2，电阻率为2，电阻温度系数为2。由题意，得1=10(1+1t)①2=20(1+2t)②式中10、20分别为碳和铜在0℃时的电阻率。设碳棒的电阻为R1，铜棒的电阻为R2。根据电阻定律，有R1=1l1/S③R2=2l2/S④其中S为碳棒和铜棒的横截面积。碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为R=R1+R2⑤l0=l1+l2⑥式中l0=1.0m由①②③④⑤⑥得R=10l1/S+20l2/S+[(101l1+202l2)/S]t⑦要使R不随t变化，⑦式中t的系数必须为零，即101l1+202l2=0⑧由⑥⑧两式，有l1=[202/(202-101)]l0⑨代入数据得l1=3.8×10-3m。电阻定律的应用2两根完全相同的金属导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比是多少？【答案】64:1考点2部分电路欧姆定律1.对部分电路欧姆定律的理解(1)适用范围：适用于金属、电解液等纯电阻导电，对于气体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电则不适用。(2)欧姆定律不同表达式的物理意义①I=U/R是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一部分电路加上一定电压时产生的电流。此公式是电流的决定式，反映了电流I与电压U和电阻R的因果关系。②公式R=U/I是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，对于给定的导体，其电阻是一定的，和导体两端是否有电压，导体中是否有电流无关。也就是说R=U/I仅是电阻的测量式，而R=l/S才是电阻的决定式。在应用欧姆定律之前，首先要判断电路中的元件是否为纯电阻，如整个电路中既有纯电阻又有非纯电阻，则只有纯电阻才适用欧姆定律。①要区分I-U图线还是U-I图线。②对线性元件：R=U/I=U/I；对非线性元件R=U/I≠U/I，应注意，线性元件不同状态时比值不变，非线性元件不同状态时比值不同。(1)①图线ab表示线性元件。图线cd表示非线性元件。②图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaRb。③图线c的斜率增大，电阻减小。图线d的斜率减小，电阻增大。(2)①由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。②伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。2.对伏安特性曲线的理解伏安特性曲线【例3】如图所示I-U图象所对应的两个导体，(1)电阻之比R1:R2为多少？(2)若两个导体两端的电压相等(不为零)时，电流之比I1:I2为多少？(1)明确图象是U-I图象还是I-U图象。(2)正确区分导体电阻R与两种图象斜率的关系。【解析】(1)在I-U图象中，图线斜率的倒数与导体电阻值相等，即R=U/I，所以R1=10×10-3/(5×10-3)=2。R2=10×10-3/(15×10-3)=2/3则R1:R2=2:(2/3)=3:1(2)由欧姆定律I=U/R，当导体两端电压相等时，I1:I2=R2:R1=1:3。3实验室用的小灯泡的伏安特性曲线可用图象表示的是()C考点3串、并联电路1.串、并联电路特点电路特点串联电路并联电路电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+InI1R1=I2R2=…=InRn电压U1/R1=U2/R2=…=Un/Rn=IU=U1+U2+…+UnU1=U2=U3=…=Un总电阻R总=R1+R2+…+Rn1/R总=1/R1+1/R2+…+1/Rn功率分配P1/R1=P2/R2=…=Pn/Rn=I2P1R1=P2R2=…=PnRn=U22.几个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大或变小时，串联电路的总电阻变大或变小。(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大或变小时，总电阻变大或变小。(填“变大”或“变小”)(1)n个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的n分之一。(2)几个不同的电阻并联，总电阻一定小于其中最小的电阻。串、并联规律的应用【例4】一个T型电路如图所示，电路中的电阻R1=10，R2=120，R3=40。另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计，则()A.当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40B.当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40C.当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80VD.当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80V(1)求解等效电阻时先分清电路的串并联结构。(2)利用串联电路电压分配与电阻成正比求解电压。AC【解析】根据电路中串、并联特点，c、d端短路时，R2、R3并联后与R1串联，所以等效电阻R=R1+(R2·R3)/(R2+R3)=10+(120×40)/(120+40)=40,故A正确。同理，a、b端短路时，c、d之间等效电阻R=128，故B错。a、b端接电源时，R1与R3串联，无电流流经R2，故c、d两端电压即R3两端电压。故Ucd=R3/(R1+R3)·Uab=40/(40+10)×100V=80V，故C正确。同理c、d端接电压时Uab=R3/(R2+R3)·Ucd=40/(120+40)×100V=25V，故D错。4如图所示，AB两端接直流稳压电源，UAB=100V，R0=40,滑动变阻器总电阻R=20，当滑动片处于变阻器中点时，C、D两端电压UCD为_____V，通过电阻R0的电流为_____A。802考点4电功和电功率1.电功与电热(1)在纯电阻电路(如白炽灯、电炉、电饭锅、电烙铁、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等)中，电功等于电热，即W=Q=Pt=UIt=I2Rt=(U2/R)t。(2)在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽、给蓄电池充电及日光灯等)中消耗的电能除转化成内能外，还有一部分转化成机械能(如电动机)或化学能(如电解槽)，即：电动机：W=E机+Q(UIt=E机+I2