2022年高二物理部分电学知识点及例题 .pdf
名师总结优秀知识点L 4L 质子源v1v2 一、电流、电阻和电阻定律1电流：电荷的定向移动形成电流（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差（2）电流强度：通过导体横截面的电量Q 与通过这些电量所用的时间t 的比值。I=Q/t ；假设导体单位体积内有n 个电子，电子定向移动的速率为V，则 I=neSv；假若导体单位长度有N 个电子，则 INev表示电流的强弱，是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106A 2电阻、电阻定律（1）电阻 :加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值. R=U/I, 导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与 U.I 无关 . (2)电阻定律 :导体的电阻R 与它的长度L 成正比 ,与它的横截面积S 成反比 . RL/S (3)电阻率 :电阻率 是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m2的柱形导体的电阻. 单位是 : m.（4）电阻随温度的变化关系A金属导体：导电性能好，电阻率随温度的升高而变大，随温度的降低而减少。b 半导体 : 导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等c 超导体 : 有些物质当温度降低到绝对零度附近时它们的电阻率会突然变为零d 标准电阻：锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。二、部分电路欧姆定律1、导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R 成反比。I=U/R 2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成 I U 或 UI 图象 ,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的. 注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I 认为电阻R 随电压大而大，随电流大而小I、U、R 必须是对应关系即 I 是过电阻的电流，U 是电阻两端的电压【例1】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=1.6010-19C。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 n1n2=_。解：按定义，.1025.6,15eItntneI由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由vnlnevIvlttneI1,得和。而12,212212ssnnsvasv点评：解决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念IQ/t 而 Qne。所以 n=Q/e=It/e,（2）质子源运动路程上的线密度与其瞬时速度成反比，因为I neSv，所以当电流I 一定时， n 与 v 成反比6如图所示， 厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab10 cm，bc5 cm，当将 A 与 B 接入电压为U 的电路中时，R2R1R2 R1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页名师总结优秀知识点电流为 1 A；若将 C 与 D 接入电压为U 的电路中，则电流为A4 A B 2 AC21A D41A【解析】设将 A 与 B 连入电路时，电阻为R1， C 与 D 连入电路时电阻为R2，则 R1 R24 1，故后者电流 I2 4I1【答案】A三、电功、电功率1电功 :电荷在电场中移动时,电场力做的功WUIt ，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程. 2电功率 :电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI 3焦耳定律 :电流通过一段只有电阻元件的电路时，在t 时间内的热量Q=I2Rt纯电阻电路中WUIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R 非纯电阻电路WUIt ，P=UI 4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能【例 3】一只标有“ 220 V ，60 W ”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到 200V 时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化）解析 ：灯泡上标有“220 V ，60 W ”的字样，表明灯泡的额定电压（即正常一作的电压）为220 V ，只有在这个电压下，它的功率才是额定功率60w 如果实际的电压不是220V ，那么它的功率就不再是60 W由题意可认为它相当于一个阻值不变的电阻灯泡的工作电流I=P/U=60/220=0。27（ A）灯泡的电阻R=U2/P=2202/60=807 （）灯泡的实际功率P/=U/2/R=2002/807= 50 （W）点评：由公式P=U2/R 可知，当用电器电阻R 不变时， PU2，可用 P1/P2=U12/U22 来计算，这样就不必算出灯丝的电阻用电器实际功率的大小，是由加在用电器两端的实际电压的大小决定的【例 4】直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过线圈的电流是I，此时它两端的电压为U，则电动机的输出功率为（）AUI ；BIUI2R CIU 一 I2R； DU2R 解析： 该题不少学生选了D，其原因是同电源输出功率混淆，认为输出功率就是端电压与电流乘积，而这里不是电源输出而是电机输出答案 ：C 点评：（l）处理该类题目首先应当注意这是非纯电阻电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页名师总结优秀知识点（ 2）这里的输入功率UI= 转化成机械能的功率十转化成内能的功率1电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压. 用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁. 【例 6】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上03V 的电压时，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20V 时，电流为08A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？解析 ：当加 0.3V 电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机也可视为纯电阻，则r=U1/I1=1，当加 20V 电压，电流为08A 时，电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和内能之和。转化的热功率由P=I22r=082 1= 0 64 W 计算，总功率由P0= I2U2=08 20 16W 计算。所以电动机的效率为=（P P0）/P=60 。12、 有一个直流电动机，把它接入0.2V 电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在发动机的发热功率是多大？解析当电动机转子不转时，电动机无机械能输出，故电能全部转化成内能，相当于纯电阻电路，欧姆定律成立。当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出，但因线圈有电阻，故又在该电阻上产生内能，输入的电功率机热电PPP。接 U=0.2V 电压，电机不转，电流I=0.4A ，根据欧姆定律，线圈电阻5.04.02.0IUR；当接U=2.0V电压时，电流I =1.0A ，故输入电功率W0.2W0.10.2 I UP电热功率W5. 0W5.01R IP22热故输出功率即机械功率W5 .1W)5.00.2(PPP热电机如果正常工作时，转子被卡住，则电能全部转化成内能，故其发热功率W8W5 .02RUP22热串并联及混联电路一、串联电路电路中各处电流相同I=I1=I2=I3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页名师总结优秀知识点串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1R2 Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即1212nnUUUIRRR 串 联 电 路 中 各 个 电 阻 消 耗 的 功 率 跟 它 的 阻 值 成 正 比 ， 即21212nnPPPIRRR二、并联电路并联电路中各支路两端的电压相同U=U1=U2=U3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I1I2I3=并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。R1=11R+21R+nR1，当并联电路是由n 个相同的电阻 R 并联而成时，总电阻R总= ；当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R总= 并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即I1R1I2R2= InRn= U并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=PnRn=U21、电路结构分析电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是：节点法：把电势相等的点，看做同一点回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构其普遍规律是: 凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。2、电表的改装(1)灵敏电流表（也叫灵敏电流计）：符号为，用来测量微弱电流，电压的有无和方向其主要参数有三个：内阻Rg满偏电流Ig：即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流，也叫灵敏电流表的电流量程满偏电压 Ug：灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压以上三个参数的关系Ug= Ig Rg其中 Ig和 Ug均很小，所以只能用来测量微弱的电流或电压(2)电流表：符号，用来测量电路中的电流，电流表是用灵敏电流表并联一个分流电阻改装而成如图所示为电流表的内部电路图，设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/Ig，由并联电路的特点得：Ig Rg=(I Ig）R,1ggggI RRRIIn内阻ggAgRRRrRRn,由这两式子可知，电流表量程越大，Rg越小，其内阻也越小. (3)电压表：符号，用来测量电路中两点之间的电压电压表是用灵敏电流表串联一个分压电阻改装而成，如图所示是电压表内部电路图设电压表的量程为U，扩大量程的倍数为n=U/Ug，由串联电路的特点，得：U=UgIgR, Ig =Ug /Rg, 11gggURRnRU电压表内阻VggrRRnR,由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大（4）半值分流法（也叫半偏法）测电流表的内阻，其原理是：当 S1闭合、 S2打开时：ERrIgg)(11R2R1S2SG精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页名师总结优秀知识点当 S2再闭合时：EUURG2,ERRrIIrIggggg12)221(21联立以上两式，消去E 可得：211122RRrRrRIggg得：2121RRRRrg可见：当R1R2时，有：2Rrg（5）非理想电表对电路的影响不能忽略，解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器. 用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压，由于电压表内阻不可能无限大，因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小，表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压值. 用电流表测得的电流，实质上是被测量的支路(或干路 )串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流 .因此，电流表内阻越小，表的示数越接近于真实值. 8有一个电压表的量程为3 V，内阻为900 ，由于没有电流表，需要将其改装成一个量程为0.6 A 的电流表，则应该_联一个阻值为_的电阻，当用改装好的电流表去测某一电流时，指针的读数为1.2 V ，则对应的电流为_A【解析】应并联一个分流电阻RIV9003VVRUA3001AIRIAIV0.6 A3001A300179AR3001793RVIU5 当改装后的电流表的指针指在1.2 VI32 .10.6 A0.24 A【答案】并； 5； 0.24一只量程为15 V 的电压表，串联一个3 k的电阻后，再去测量实际电压为15 V 的路端电压时，电压表示数为 12 V，那么这只电压表的内阻是_k用这串联着3 k电阻的电压表测量某段电路两端电压时，如果电压表的示数为4 V，则这段电路的电压实际为_V【解析】设电压表内阻为Rg153000ggRR 12 Rg12 k设实际电压为UU4k3k12k12U5 V【答案】12；5精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页
