【参考实用】高考物理第一轮复习-电动势欧姆定律.doc7574.pdf

优质参考文档 优质参考文档 第七章 恒定电流 第 1 课时 电动势 欧姆定律 基础知识归纳 1.导线中的电场(1)形成因素：是由电源、导线等电路元件 所积累的电荷 共同形成的.(2)方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的 恒定电场.(3)性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质 不同.2.电流(1)导体形成电流的条件：要有自由电荷；导体两端形成电压.(2)电流定义：通过导体横截面的电荷量跟这些电荷量所用时间的 比值 叫电流.(3)电流的宏观表达式：Iqt，适用于任何电荷的定向移动形成的电流.(4)电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移动的方向相反).单位：A，1 A 103 mA 106 A.(5)电流的微观表达式：InqvS，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，S是导体的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率.说明：导体中三种速率：定向移动速率非常小，约105 m/s；无规律的热运动速率较大，约 105 m/s；电场传播速率非常大，为 3108 m/s.3.电动势(1)电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置；(2)电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量；(3)电源电动势E在数值上等于非静电力把1 C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，即 EW/q；(4)电源电动势和内阻都由电源本身的性质决定，与所接的外电路无关.4.部分电路的欧姆定律(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：IUR.(3)适用条件：金属导电或电解液导电.对气体导电和晶体管导电不适用.(4)图象 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图象的斜率表示电阻的倒数，U-I图象的斜率表示电阻.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，但部分电路的欧姆定律还是适用.重点难点突破 一、公式Iq/t和InqSv的理解 Iq/t是电流的定义式，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，q应是两种电荷的电荷量绝对值之和，电流方向为正电荷定向移动的方向.InqvS是电流的微观表达式(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，约 105 m/s).二、电动势和电压的关系 电动势和电压这两个物理量尽管有着相同的单位，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转化方式上和决定因素上有本质的区别：优质参考文档 优质参考文档 1.电压表示电场力做功(UABWABq)，是将电能转化为其他形式的能的本领；电源电动势表示非静电力做功(EqW非)，是把其他形式的能转化为电势能的本领.2.决定因素不同：电压由电源和导体的连接方式决定；电动势由电源本身的性质决定，与所接的外电路无关.三、伏安特性曲线及其应用 1.伏安特性曲线 电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如右图中a、b两直线所示，具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，直线的斜率等于电阻的倒数.电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中c所示，这类电学元件叫非线性元件，导体c的电阻随电压升高而减小.2.利用伏安特性曲线的斜率求电阻时，不能用直线的倾角的正切来求，原因是物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的电压或电流，而应用RIU求电阻.3.一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，其伏安特性如下图所示.由于金属导体是纯电阻，所以欧姆定律仍然适用，伏安特性曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻(图甲)或导体的电阻的倒数(图乙).典例精析 1.公式Iq/t和I nqvS的理解和应用【例 1】来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为 800 kV的直线加速器加速，形成电流强度为 1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷e1.601019 C.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 .【解析】按定义，Inet，所以ntIe6.251015 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Inet和tlv得Inevl，所以nv1.而v22as，所以vs，所以122121ssnnnn21【答案】6.251015；21【思维提升】解决本题的关键是：(1)正确把握电流强度的概念 Iq/t和qne.(2)善于将运动学知识和电流强度的定义式巧妙整合，灵活运用.【拓展 1】试研究长度为l、横截面积为S，单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子(e)受匀强电场作用而加速，和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常数).优质参考文档 优质参考文档(1)电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时v为 B.A.ekUl B.eUlk C.elUk D.ekU(2)设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是 2lkSUne.(3)该导体电阻的大小为 2Snelk(用k、l、n、S、e表示).【解析】据题意可得kveE，其中EUl，因此veUlk.据电流微观表达式IneSv，可得IlkSUne2，再由欧姆定律可知RUISnelk2 2.电源电动势的理解【例 2】关于电源电动势，以下说法正确的是()A.电动势表示电源把其他形式的能转化成电能的本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极板间的电压 B.由电动势EWq可知电动势E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小无关，由电源本身决定 C.1号干电池比 5 号干电池大，但是电动势相等，内电阻相同 D.电动势的大小随外电路的电阻增大而增大【解析】电动势由电源本身的性质决定，与W、q无关，与所接的外电路无关，所以B 对，D错.1 号干电池和 5 号干电池电动势相等，但内电阻不同，所以 C 错.由电源电动势的本质知 A正确.【答案】AB【思维提升】应正确理解电源电动势的物理意义和决定因素.【拓展 2】关于电源电动势和电压，以下说法正确的是(A)A.在某电路中每通过 20 C 的电荷量，电池提供的电能是 30 J，那么这个电池的电动势是1.5 V B.电源内，电源把其他形式的能转化为电能越多，其电源电动势一定越大 C.电动势就是电源两极间的电压 D.电动势公式EWq中的“W”和电压公式UWq中的“W”是一样的，都是电场力做的功 3.伏安特性曲线的理解和应用【例 3】如图所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为、三个区域.现把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别用P1和P2表示；并联的总电阻设为R.下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域的说法，正确的是()A.特性曲线在区，P1P2 B.特性曲线在区，P1P2 C.特性曲线在区，P1P2 D.特性曲线在区，P1P2 【解析】并联之后电阻比R1和R2电阻都小，由于此图的斜率的倒数是电阻，所以并联之后的特性曲线在区，B、D 错，由题图可得R1IR.【拓展 3】如图所示为电解水的实验装置，闭合开关 S 后观察到电压表的示数为 6.0 V，电流表的示数为 100 mA.(1)在实验过程中消耗了何种形式的能量？转化成了何种形式的能量？(2)若通电 10 min，A 管中将生成多少毫升气体.(3)已知每摩尔水被电解消耗 280.8 kJ 的能量，则 10 min内增加了多少化学能？(4)在电解池中产生了多少内能，在该实验中电解池两极间液体的电阻是多大？【解析】(1)在电解水的过程中，消耗了电能，转化成了化学能和内能，由能量转化及守恒定律，消耗的电能等于化学能和内能的总和.(2)因Iq/t，故qIt0.1600 C 60 C 到达阴极的氢离子和电子结合成氢原子，再结合成氢分子.每个电子带电e1.61019 C，在 10 min内，在阳极生成氢气的物质的量为nq/(2eNA)60/(21.610196.021023)mol3.11104 mol 在标准状况下每摩尔氢气的体积为22.4 L，所以在A管中生成氢气的体积V3.1110422.4 L6.97 mL(3)10 min内增加的化学能E化3.11104280.8103 J87.3 J(4)由能量守恒定律求得电解池中产生的内能 QE电E化IUtE化60.1600 J87.3 J 272.7 J 再根据焦耳定律可求出电解池内两极间电阻RtIQ2272.20.1260045.4 3.电表的改装【例 3】电流电压两用电表的电路如图所示.已知图中 S是双刀双掷开关，a、b、c、d、e、f为接线柱.双刀双掷开关的触刀掷向a、b，e与a接通，f与b接通；掷向c、d，e与c接通，f与d接通.电流表 G 的量程是 0.001 A，内阻是 100 ，电阻R1的阻值为9 900 ，R2的阻值是 1.01 .(1)触刀掷向a、b时，此两用表是什么表？量程是多大？优质参考文档 优质参考文档(2)触刀掷向c、d时，此两用表是什么表？量程是多大？【解析】(1)触刀掷向a、b时，R1与电流表串联，是电压表，其量程为UIg(R1Rg)0.001(1009 900)V10 V(2)触刀掷向c、d时，R2与电流表并联，是电流表，其量程为IIgIgRg/R2(0.0011000.001/1.01)A 0.1 A【思维提升】用表头改装成电流表时需要并联一个电阻，改装成电压表时需要串联一个电阻，根据这个原理可以判断出是什么表，并算出其量程.另外弄清双刀双掷开关结构也是本题的一个重要细节.【拓展 4】四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表和两个电压表.已知电流表 A1的量程大于 A2的量程，电压表 V1的量程大于 V2的量程，改装好后把它们按图示接入电路，则(D)电流表 A1的读数大于电流表 A2的读数；电流表 A1的偏转角小于电流表 A2的偏转角；电压表 V1的读数小于电压表 V2的读数；电压表 V1的偏转角等于电压表 V2的偏转角；A.B.C.D.易错门诊【例 4】有一起重机用的是直流电动机，如图所示，其内阻r0.8 ，线路电阻R10 ，电源电压U150 V，电压表示数为 110 V，求：(1)通过电动机的电流；(2)输入到电动机的功率P入；(3)电动机的发热功率Pr，电动机输出的机械功率.【错解】(1)IUM/r110/0.8 A 137.5 A(2)P入IUM(137.5110)kW15.12 kW(3)PrI2r(137.5220.8)kW15.12 kW P机P入Pr0【错因】IU/r对电动机不适用.【正解】(1)I(UUM)/R4 A(2)P入UMI(1104)W440 W(3)PrI2r(420.8)W12.8 W P机P入Pr427.2 W【思维提升】电功表示的是电流通过导体时消耗的全部电能都转化为其他形式的能，电热仅表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分电能，两者是不同的物理量，不能混淆.计算公式不能通用，只有对纯电阻元件两者算出的结果才是一致的.两者可通过能量的转化与守恒定律联系起来.第 3 课时 电阻定律 基础知识归纳 1.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与导体的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻还与构成它的材料及温度有关.(2)公式：SlR.(3)上式中的比例系数 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率(反映该材料的