2022年恒定电流知识点例题详解.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载恒定电流本章学问框图电流:定义、微观式:I=q/t ,I=nqSv 电压:定义、运算式:在电压U=W/q ,U=IR ;导体产生电流的条件:导体两端存基本 概念电阻:定义运算式:R=U/I ,R= l/s;金属导体电阻值随温度上升而增大电动势:由电源本身打算,与外电路无关,是描述电源内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能的物理量电阻定律: R= l/s部分电路: I=U/R欧姆定律:闭合电路: I=E/R+r ,或 E=U内+U外=IR+Ir 适用条件:用于金属和电解液导电 公式: W=qU=Iut规律电功纯电阻电路:电功等
2、于电热2/R 非纯电阻电路:电功大于电热,电能仍转化为其它形式的能用电器总功率: P=UI,对纯电阻电路: P=UI=I2R=U电源总功率: P总=EI 电功率电源输出功率:P 出=UI %,电源缺失功率:P 损=I2r 电源的效率:P 出100%U100伏安法测电阻:P 总ER=U/I ,留意电阻的内、外接法对结果的影响电表的改装:多用电表的应用,试验 描画小灯泡的伏安特性测定金属的电阻率: =R s / l测定电源电动势和内阻名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载基本概念和定律学问目标一、电流、电
3、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 ,就 I=neSv;假如导体单位长度 有 N 个电子,就 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=10 3mA=10 6 A 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打算的 ,
4、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 . R L/S 3电阻率 :电阻率 是反映材料导电性能的物理量,由材料打算,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1m 2的柱形导体的电阻. 单位是 : m.,电阻率约为105 m 106 m3半导体与超导体1半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间2半导体的应用 : 热敏电阻 : 能够将温度的变化转成电信号, 测量这种电信号, 就可以知道温度的变化. . 光敏电阻 : 光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动掌握设备中起到自动开关的作用晶体二极管、晶体三极管、电容等电
5、子元件可连成集成电路. 半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等.(3)超导体超导现象:某些物质在温度降到确定零度邻近时, 电阻率突然降到几乎为零的现象. 转变温度 TC: 材料由正常状态转变为超导状态的温度应用 : 超导电磁铁、超导电机等二、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 :争论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 . 留意:我们处理问题时,一般
6、认为电阻名师归纳总结 为定值,不行由 R=U/I 认为电阻 R 随电压R 2 R1R 2R1第 2 页,共 33 页大而大,随电流大而小I、U、R 必需是对应关系即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=1.60 10-19C;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匀称的,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- - - - - - -精选学习资料 - - - -
7、- - - - - 学习必备 欢迎下载和 n2,就 n1n2=_;解:按定义,Ine,nI6. 2510 15 .质子源L v14L v2 tte由于各处电流相同,设这段长度为l ,其中的质子数为 n 个,1;而就由Ine和tl得In e v ,lntvvv22 as ,vs ,n 1s 22n2s 11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,由于 IneSv,所以当电流I 肯定时,n 与 v 成反比【例 2】用某种金属制成粗细匀称的导线,通以肯定大小的恒定电流,过一段时间后,导线
8、上升的温度()A跟导线的长度成正比 B跟导线的长度成反比C跟导线的横截面积成正比 D跟导线的横截面积成反比解析 :金属导线的电阻为 R L S,通电后产生的电热为 QI 2Rt I 2 t S设金属导体上升的温度为 T,由热学学问可知导体需要的热量为 Qcm T c 密 LS T电流产生的全部热量均被导线所吸取,即:I 2 t Sc 密 LS T, TI 2 t c 密 LS 2,上式说明了 D 选项正确三、电功、电功率1电功 :电荷在电场中移动时 ,电场力做的功 W UIt ,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 率,P=UI ,即电流通过一段电路电能
9、转化成其它形式能对电流做功的总功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W UIt=U2t/R=I2Rt,P=UI=U2/R=I2R 非纯电阻电路W UIt ,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?假如线路电压下降到200V 时,它的功率多大?(假设灯
10、丝电阻不随温度而变化)解析 :灯泡上标有 “ 220 V,60 W” 的字样, 说明灯泡的额定电压(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假如实际的电压不是 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=U 2/P=220 2/60=807 ( )灯泡的实际功率 P / =U /2 /R=200 2/807= 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 来运算,这样就不必算出灯丝
11、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打算的名师归纳总结 【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,此时它两端的第 3 页,共 33 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 电压为 U,就电动机的输出功率为(学习必备欢迎下载)AUI ;BIUI 2R CIU 一 I 2R; DU 2R 解析: 该题不少同学选了 D,其缘由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)处理该类题目第一应当留意这是非纯电阻电路(2)这里的输入功率UI= 转化成机
12、械能的功率十转化成内能的功率【例 5】某脉冲激光器的耗电功率为2 l03W,每秒钟输出10 个光脉冲,每个脉冲连续的时间10 8s,携带的能量为02J;就每个脉冲 的功率为W;该激光器将电能转化为激光能量的效率为解析 :P W/t=2 107W;每秒钟转化为光脉的能量是 E 0 2J 10=2 J,该激光器将电能转化为激光能量的效率=E/E 总=0 001 规律方法1电功、电功率的运算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意时,其余两个条件必定满意,因此它们是用电器正常工
13、作的等效条件敏捷选用等效条件,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,如无特殊说明,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肯定,当加上 03V 的电压时, 通过的电流为 03A,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,就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,就 r=U 1/I 1=1 ,当加 20V 电压,电流为 08A 时,电动机正常工作, 有机械
14、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=I 2 2r=0 8 2 1= 064 W运算,总功率由 P 0= I 2U2=08 201 6W运算;所以电动机的效率为 =(PP0)/P=60 ;2部分电路欧姆定律的应用【例 7】如下列图是一种测定风作用力的仪器原理图,P 为金属球,悬挂在一瘦长金属丝下面,O 是悬点, R0 是爱护电阻, CD 是水平放置的光滑电阻丝,与细金属丝始终爱护良好接触无风时,金属丝与电阻丝在 C 点接触,此时 示数为 I0;有风时金属丝将偏转一角度 ,角 与风力大小有关,设风力方向水平向左,OC=h,CD=L, 金属
15、球质量为 m,电阻丝单位长度的阻值为 k,电源内阻和金属丝电阻不计,金属丝偏角为 时,的示数为 I /,此时风力为 F,试写出:(1)F 与 的关系式(2F 与 I /的关系式解析 :1 有风力时;对金属球P,受力如图 ,F=F 1sin ;mg=F1cos ;F=mgtan 2 无风时 , 电路中 U=I0R0kL 有风力时 , 电路中 U=I / R0kL /, L/=Lhtan F F1mg 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 33 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由以上各式解得FmgI/I0学习必备欢迎下载/ I kh摸索:此题你是怎样将实际问题
16、抽象成简洁的物理模型的?【例 8】图为一种加速度仪的示意图 ,质量为 m 的振子两端连有劲度系数均为 K 的轻弹簧 ,电源电动势为 E,不计内阻,滑动变阻器的总阻值为 R,有效长度为 L,系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,这时电压表指针恰好在刻度盘正中;求:1系统的加速度a以向右为正)和电压表读数U 的函数关系式;2将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是匀称的仍是不匀称的?为什么?3如电压表指针指在满刻度的3/4 位置,此时系统的加速度大小和方向如何?解析 : 设加速度 a 向右, m向左平移了 x,对 m用牛顿其次定律有 2Kxma;依据部分电路欧姆定律和电阻定律 , 电压表示数与左段电
17、阻成正比,因此也和 x 成正比,所以 U L2 x,E L两式解得 a kLm 2 kLU Em可见, a 与 U为一次函数关系,所以将电压表刻度改为加速度刻度后,其刻度是匀称的;由于系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中,电压表指针恰好在刻度盘正中,U=E/2,所以电压表指针指在满刻度的 3/4 位置时,U=3E/4,带入 a 与 U的一次函数关系式, 得 a kL,2 m负号表示加速度方向向左;试题展现1关于电阻率,以下说法中不正确的是ABC所谓超导体,当其温度降低到接近确定零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零D【解析】电阻率表示导体的导电【答案】A2、20XX年度诺贝尔物理学奖授予了
18、法国和德国的两位科学家,以表彰他们发觉“ 巨磁电阻效应” 基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术 次真正应用在以下有关其它电阻应用的说法中;错误选项 A. 热敏电阻可应用于温度测控装置中 B. 光敏电阻是一种光电传感器 C. 电阻丝可应用于电热设备中 D. 电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍沟通的作用;答案: D , 被认为是纳米技术的第一名师归纳总结 解析:考查基本物理常识;热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关第 5 页,共 33 页系,测得该热敏电阻的值即可猎取温度,从而应用于温度测控装置中,A 说法正确;光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器,B 说法正确; 电
19、阻丝通过电流会产生热效应,可- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 应用于电热设备中,学习必备欢迎下载D 说法错误;C 说法正确;电阻对直流和沟通均起到阻碍的作用,3、当光照耀到光敏电阻上时,光敏电阻的阻值(填“ 变大”、“ 不变” 或“ 变小” )半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 答案: 变小;温度变化而转变的特性制成的解析: 光敏电阻和热敏电阻均为半导体材料的电阻,半导体材料的电阻率随温度升高而减小;4一个标有“200 V 60W” 的白炽灯泡,当用多用电表的欧姆档去测量它的电阻时,A 接近于 807 B接近于 3.7 C明显大于 807 D明显
20、小于 807 【解析】用多用电表的欧姆档测量灯泡的电阻时,应把灯泡从电路中断开,测出的是在其不发光时的电阻,此时它的电阻明显小于正常发光时的电阻 807 【答案】D5、一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为 36 W 与 36 V;如把此灯泡接到输出电压为 18 V 的电源两端,就灯泡消耗的电功率(B)A 等于 36 W B小于 36 W,大于 9 W C等于 9 W D小于 9 W 6如下列图,厚薄匀称的矩形金属薄片边长ab 10 cm, bc5 cm,当将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时,电流为 1 A;如将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中,就电流为A4 A B2 AC1A D
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