2021-2022年收藏的精品资料高考物理之纠错笔记系列专题9 恒定电流.doc
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1、专题九:恒定电流第一部分 易错点剖析易错点一、电流的微观理解(1)电流的微观表达式取一段通电导体,令导体的横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,自由电荷电荷量为q,电荷的定向移动速率为v,导体中的电流为I。t时间内电荷定向移动的长度L=vt,流过导体横截面的电荷数N=LSn=vtSn,流过导体横截面的电荷量Q=Nq=vtSnq。(2)三种速率的理解电子定向移动速率金属导体中的店里就是自由电子的定向移动形成的,可以证明电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率,一般为为105 m/s的数量级电子热运动的速率构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动中电子向各个方向运动的机会相等,故
2、不能形成电流,常温下电子热运动的速率数量级为105 m/s电流传导速率电流传导速率等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中光速c建立电场,在电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流典例分析安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为A,顺时针 B,顺时针C,逆时针 D,逆时针【错因分析】不能深刻理解电流微观表达式的含义导致本题错解。【正确解析】电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为,根据电流的定义式得:电
3、流强度为,因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C正确,选项ABD错误。【正确答案】C【名师点睛】本题是利用电流强度的定义式求解电流,这是经常用到的思路,要知道电流方向与正电荷定向移动方向相同,而与负电荷定向移动方向相反。即时巩固1一横截面积为S的铝导线,当有电压加在该导线上时,导线中的电流强度为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子电荷量为e,此时电子定向移动的速度为v,则以下关系正确的是A BC D2如图所示,电解池内有一价离子的电解液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2,设元电荷电荷量为e,则以下说法正确的是A溶液内电流方向从A
4、到B,电流为B溶液内电流方向从B到A,电流为来源:学+科+网Z+X+X+KC溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消D溶液内电流方向从A到B,电流为易错点二、不知道伏安特性曲线的意义对于电源或者电阻的伏安特性曲线问题容易出错的地方有以下几个方面:(1)易直接利用直线与横轴的夹角的正切值(即k=tan )求斜率,从而求出电阻;(2)对于UI图象是曲线的元件易直接利用该切点切线的斜率求电阻(应该用该点与原点连线的斜率求解);(3)易弄混坐标,把IU图象当作UI图象分析或把UI图象当作IU图象分析;(4)不会利用电源和电阻的伏安特性曲线的交点解电源的输出功率。典例分析【2018吉林省实验中学高
5、二上学期期中考试】某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是A由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小B图象上某点切线的斜率的倒数即为该状态的电阻值C电压为5 V时,导体的电阻是0.2 D电压为12 V时,导体电阻的电功率为18 W【错因分析】没有理解透彻伏安特性曲线的深刻含义导致本题错解,如利用IU上某点切线的斜率的倒数求该状态的电阻值,或者把IU图象当作UI图象分析。【正确解析】由图知,随着电压的增大,图象上的点与原点连线的斜率减小,此斜率等于电阻的倒数,则知导体的电阻不断增加,故A错误;图象上的点与原点连线的斜率的倒数等于电阻,选项B错误;当U=5 V时,由图知电
6、流为I=1.0 A,则导体的电阻R=U/I=5 ,故C错误;加12 V电压时,电流为1.5 A,则电功率P=IU=18 W,故D正确。【正确答案】D【规律总结】伏安特性曲线问题的处理方法:(1)首先分清是IU图线还是UI图线;(2)对线性元件R;对非线性元件R,即非线性元件的电阻不等于UI图像某点切线的斜率(3)在分析电路问题时,IU(或UI)图像中的电流、电压信息是解题的关键,要将电路中的电子元件和图像有机结合。即时巩固1两只电阻的伏安特性曲线如图所示,则下列说法中正确的是A两电阻的阻值为R1大于R2B两电阻串联在电路中时,R1两端电压大于R2两端电压C两电阻串联在电路中时,R1消耗的功率大
7、于R2消耗的功率D两电阻并联在电路中时,R1消耗的功率大于R2消耗的功率2如图所示,为A、B两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描述正确的是A电阻A的电阻随电流的增大而增大,电阻B阻值不变B电阻A的电阻随电流的增大而减小,电阻B阻值不变C在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻BD在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B易错点三、不能正确分析闭合电路的动态变化直流电路的动态分析容易出现以下错误:(1)分析电阻的结构时出现错误,如没有真正明确元件的串联、并联关系;(2)没有明确电压表、电路表测量的是哪一部分的电压和电流;(3)不会利用P=I2R或根据功率分析灯泡的亮度。典例分析【2018山西省吕梁市高三
8、一模】如图所示,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。现将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3,示数变化量的绝对值分别为U1、U2、U3。理想电流表A示数变化量的绝对值I,下面说法中正确的是A电流表A的示数减小BU1小于U2CU2(U1+U3)DU3与I的比值大于R【错因分析】不清楚分析动态电路时,要把定值电阻跟电源内阻等效为电源的新内阻而导致本题分析变得复杂,从而导致错解。【正确解析】理想电压表内阻无穷大,相当于断路。理想电流表内阻为零,相当短路,所以R与变阻器串联,电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压。当滑动变阻器滑片向下滑动时,接入电路的电阻减小,
9、电路中电流增大,则A的示数增大,A错误;根据闭合电路欧姆定律得:U2=E-Ir,则U2/I=r,U1/I=R,已知Rr,则U1U2,根据闭合电路欧姆定律得U3=E-I(R+r),则得U3/I= R+rR, U2U1+U3,则U3与I的比值大于R,B、C错误,D正确。【正确答案】D【规律方法】1分析动态变化问题的“两公式、两关系”(1)两个公式:闭合电路欧姆定律EUIr(E、r不变)和部分电路欧姆定律UIR.(2)两个关系:外电压等于外电路上串联各部分电压之和;总电流等于各支路电流之和2分析电容器带电荷量的变化要注意以下两点(1)把电容器当成断路简化电路图,按照电路动态分析的基本方法来分析各部分
10、电路电压与电流的变化(2)电路稳定时,找到与电容器并联的电阻,而电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压3电路动态分析的两种常用方法(1)程序判断法:遵循“局部整体局部”的思路,按以下步骤分析:(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论即时巩固1(多选)如图所示的电路中,电表均为理想电表。闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向左移动时,下列说法正确的是A电流表A读数变大B电压表V1读数变大C电压表V2读数变大D灯泡L变亮2如图所示,电动势为E、内阻为r的电池与定值电阻R0、滑动变阻器R串联,已知R0= r,滑动变阻器的最大阻值是2r。当滑动变阻
11、器的滑片P由a端向b端滑动时,下列说法中正确的是A滑动变阻器的电压变大B电源的输出功率先变大后变小C滑动变阻器消耗的功率变小D定值电阻R0上消耗的功率先变大后变小易错点四、含电容器电路问题的分析与计算在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的不漏点的情况)的元件,在电容器处电路可看作断路,简化电路时可以去掉它。简化后若要求电容器所带电荷量,可接在相应的位置上。分析和计算含有电容器的直流电路问题时,需注意以下几点:(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路上的电阻上无电压降,因此电容器
12、两板间的电压等于该支路两端的电压;(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两板间的电压与其并联电阻两端的电压相等;(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高,电容器将充电。如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。典例分析如图所示,已知R1R2,C1=C2,当S断开时,C1内有一带电粒子处于平衡状态,下面叙述正确的是AS断开时,C1、C2电荷量之比为1:1BS闭合后,C1、C2电荷量之比为R1:R2CS闭合后,C1内的带电微粒向上加速运动DS闭合后,B点电势降低【错因分析】不清楚含容电路中电容器在充放电时给电路带来的影响导致本题错解。【正确解析】当
13、开关S断开时,电路稳定后,电路中无电流,两电容器的电压都等于电源的电动势,C1=C2,根据Q=CU可知S断开时,C1、C2电荷量之5比为1:1,故对,当开关S闭合时,电容器C1的电压等于R1的电压,电容器C2的电压等于电阻R2的电压。R1:R2=U1:U2,因为C1=C2,根据Q=CU可知S闭合后,C1、C2电荷量之比为R1:R2,故对。当开关S断开时,电路稳定后,电路中无电流,两电容器的电压都等于电源的电动势,当开关S闭合时,两电阻串联,电压都小于电源的电动势E。所以C1板间场强减小,则电场力减小,重力大于电场力,带电微粒会向下加速,故错,S闭合后,电流流经R1时有电势的降落,所以B点电势降
14、低,故对,所以正确,故选C。【正确答案】C。即时巩固1(多选)如图电路,C为电容器的电容,D为理想二极管(具有单向导通作用),电流表、电压表均为理想电表闭合开关S至电路稳定后,调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离,结果发现电压表V1的示数改变量大小为U1,电压表V2的示数改变量大小为U2,电流表A的示数改变量大小为I,则下列判断正确的有()A滑片向左移动的过程中,电容器所带的电荷量不变B的值变大C的值不变,且始终等于电源内阻rD滑片向左移动的过程中,电容器所带的电荷量要不断减少2如图所示电路中,电源电动势E=12 V,内阻r=1 ,此时电阻R1=5 ,R2=2 ,则A开关K断开时,A、B两端
15、电压小于12 VB开关K闭合,电容器C充电后,电容器两极板间的电压等于10 VC开关K闭合,若将变阻箱R1调大,则电容器C所带的电量将变少D开关K闭合,若将变阻箱R1调为2 ,则电源的输出功率最大易错点五、电路故障的分析方法(1)故障特点断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中任意两点间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点中与电源连接部分无断点。短路特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零。(2)故障的分析方法仪器检测法A断路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点。B断路故障的判断:用电压表与
16、电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则该并联段电路被短路。若电压表示数不为零,则该段并联段电路没有被短路或不完全被短路。假设法:已知电路发生某种故障,寻找故障发生的位置时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路,直到找到发生故障的全部可能为止,亦称排除法。 典例分析在如图所示电路中,由于某处出现了故障,导致电路中的A、B两灯变亮,C、D两灯变暗,故障的原因可能是AR1短路 BR2断路 CR2短路 DR3短路【错因
17、分析】不能选用合适的判断故障的方法导致本题错解。【正确解析】A灯在干路上,A灯变亮,说明电路中总电流变大,由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小,这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路,选项B被排除;因为短路部分的电阻变小,分压作用减小,与其并联的用电器上的电压降低,C、D两灯变暗,A、B两灯变亮,这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的,而与A、B两灯是串联的观察电路中电阻的连接形式,只有R3短路符合条件,故应选D.【正确答案】D即时巩固1【2018江苏省扬州中学高二月考】如图所示的电路中,闭合开关S后,灯a和b都正常发光,后来由于某种故障使灯b突然变亮,电压表读数增加,由此推断这故障可能
18、是A电阻R2断路B电阻R2短路Ca灯灯丝烧断D电容被击穿短路2灯泡L1和L2在如图所示电路中,电压K闭合时,表V1、V2、A的读数分别为220 V、110 V、0.2 A,则当V1和V2的读数都是220 V,而A读数为零时A出故障的是L1,且L1断路B出故障的是L2,且L2短路C出故障的是L2,且L2断路DL1和L2都同时断路易错点六、闭合电路图象举例类型公式图象特例IR图象短路R=0,图象始端短路R=,I=0,图象末端PR图象短路I=E/r,P出=0,短路I=0,P出=0,当R=r时,P出最大,P出=PI图象短路I=E/r,P出=0,短路I=0,P出=0,当时,P出最大,P出=R图象R越大,
19、越大,当R=r时,=50%,但P出为最大R图象纵截距为,图象的斜率表示电源电动势的倒数典例分析(多选)如图甲所示,R为电阻箱(099.9 ),置于阻值最大位置,Rx为未知电阻。(1)断开S2,闭合S1,逐次减小电阻箱的阻值,得到多组R、I值,并依据R、I值作出了如图乙所示的R图线。(2)断开S2,闭合S1,当R调至某一位置时,电流表的示数I11.0 A;保持电阻箱的位置不变,断开S1,闭合S2,此时电流表的示数为I20.8 A根据以上数据可知A电源电动势为3.0 VB电源内阻为0.5 CRx的阻值为0.5 DS1断开、S2闭合时,随着R的减小,电源输出功率减小【错因分析】不能正确将图象中的信息
20、跟电路图结合起来导致本题错解。【正确解析】当断开S2闭合S1时,根据闭合电路欧姆定律应有I,整理得REr,根据斜率和截距的概念可知E V2 V, r0.5 ,所以A错误,B正确;当断开S2闭合S1时,1.0 A,断开S1,闭合S2时,根据闭合电路欧姆定律应有0.8 A,联立解得Rx0.5 ,故C正确;根据电源输出功率与外电阻关系可知,由于定值电阻Rxr,断开S1闭合S2时R外RRx,根据图像可知,随着电阻箱电阻R的减小R外与r逐渐接近,则电源的输出功率应逐渐增大,所以D错误【正确答案】BC即时巩固1【2019河南南阳模拟】硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点如图所示,图线a是该电池在某
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