2022年高中恒定电流专题复习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 恒定电流一、基本概念及基本规律1电流电流的定义式：I q,适用于任何电荷的定向移动形成的电流；t对于金属导体有 I=nq vS（n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积, v 为自由电子的定向移动速率,约 10-5m/s,远小于电子热运动的平均速率 105m/s,更小于电场的传播速率 310 8m/s）,这个公式只适用于金属导体,千万不要处处套用；2电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比,公式：Rl s；,单位是 m；（ 1） 是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率 （反映该材料的性质,不是每根详细

2、的导线的性质）（ 2）纯金属的电阻率小,合金的电阻率大；（ 3）材料的电阻率与温度有关系：金属的电阻率随温度的上升而增大（可以懂得为温度上升时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大；）铂较明显,可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻；半导体的电阻率随温度的上升而减小（可以懂得为半导体靠自由电子和空穴导电,温度上升时半导体中的自由电子和空穴的数量增大,导电才能提高）；有些物质当温度接近 0 K 时,电阻率突然减小到零 这种现象叫超导现象；能够发生超导现象的物体叫超导体；材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度 TC；我国科学家在 1989

3、年把 TC 提高到 130K；现在科学家们正努力做到室温超导；3部分电路欧姆定律I U（适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电）R电阻的伏安特性曲线：留意 I-U 曲线和 U-I 曲线的区分；仍要留意：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；【例题 1】试验室用的小灯泡灯丝的 I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示：【例题 2】下图所列的 4 个图象中,最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率 P 与电压平方 U 2之间的函数关系的是以下哪个图象4电动势与电势差电动势： E=W/q ,单位： V 电势差： U=W/q ,单位： V 在电源外部的电路

4、中,是静电力对自由电荷做正功,电流由电源的正极流向负极,沿电流方向电势降低；而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功,电流由负极流向正极,沿电流电势上升；名师归纳总结 E=W/q 中的 W 表示非静电力做功W非； U=W/q 中的 W 表示静电力做功W 电 ；第 1 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 总结：电动势与电势差两个概念表面上很相像,但从做功和能量转化的角度讲它们是正好相反,电动势表征电源中非静电力做功的本事, 即其它形式的能向电能转化的本事；而电势差是电路中静电力做功的本事的量度,即电能向其它能转化的情形；我们应留意二者的区

5、分和联系；5电功和电热（ 1）电路中的功与能能的转化和守恒定律是自然界普遍适用的规律；电源是把其它能转化为电能的装置,内阻和用电器是电能转化为热能等其它形式能的装置；如化学电池将化学能转化成电能,而电路中发光灯泡是将电能转化成光、热能,如下列图电路；对于一个闭合电路,它的能量应当是守恒的,但又在不同形式间转化,通过做功方式完成；在电源部分,非静电力做正功W非=qE,将其它形式的能转化成电能；而内阻上电流做功,将电能转化成内能 W 内=qU （ U 为内阻上的电势降）；在外电路部分,电流做功 W 外 =qU（U 为路端电压）,电能转化成其它形式的能；可见,整个电路中的能量循环转化,电源产生多少电

6、能,电路就消耗多少,收支平稳；即：W非=W 内 +W 外 或 qE=qU +qU（ 2）电功与电热如下列图,用电器两端电压U,电流 I；时间 t 内,电流对用电器做功W=UIt ；该用电器的电功P热=Q/t=I 2R；率 P=W/t=UI ；如用电器电阻为R,时间 t 内该用电器产生的热量Q=I2Rt（焦耳定律）；该用电器的热功率如电路为纯电阻电路,电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=U2t；R如电路为非纯电阻电路（如电动机和电解槽）,由于电能除了转化为电热以外仍同时转化为机械能或化学能等其它能,所以电功必定大于电热：WQ ,这时电功只能用 W=UIt 运算,电热只能用 Q=I 2Rt

7、 运算,两式不能通用；电功就是电场力做的功,因此是 W=UIt ；由焦耳定律,电热 Q=I2Rt；其微观说明是：电流通过金属导体时,自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰,使离子的热运动加剧,而电子速率减小,可以认为自由电子只以某一速率定向移动,电能没有转化为电子的动能,只转化为内能；【例题 3】如下列图的电路中,电源电动势 E=6V ,内电阻 r=1,M 为一小电动机,其内部线圈的导线电阻 RM=2； R 为一只爱护电阻,R=3 ；电动机正常运转时,电压表的示数为 0.3V ,求电动机得到的电功率和它转动的机械功率；【例题 4】某一电动机, 当电压 U 1=10V 时带不动负载, 因此不转

8、动, 这时电流为 I 1=2A ；当电压为 U 2=36V 时能带动负载正常运转,这时电流为 I 2=1A ；求这时电动机的机械功率是多大？【例题 5】如下列图, A、 B 两灯泡额定电压都为 110V,额定功率 PA=100W ,PB=40W,接在 220V 电路上；欲使灯泡正常发光,且电路中消耗的功率最少,用以下哪种接法？二、串并联与混联电路1应用欧姆定律须留意对应性；选定争论对象电阻R 后, I 必需是通过这只电阻R 的电流, U 必需是这只电阻R 两端的电压；该公式只能直接用于纯电阻电路,不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电路；2公式选取的敏捷性；（ 1）运算电流,除了用IU外,

9、仍常常用并联电路总电流和分电流的关系：I=I 1+I 2 U=U 1+U2 P=P1+P2R（ 2）运算电压,除了用U=IR 外,仍常常用串联电路总电压和分电压的关系：（ 3）运算电功率,无论串联、并联仍是混联,总功率都等于各电阻功率之和：对纯电阻,电功率的运算有多种方法：P=UI=I2R=U2R以上公式 I=I 1+I 2、U=U 1+U 2 和 P=P1+P2 既可用于纯电阻电路,也可用于非纯电阻电路；既可以用于恒定电流,也可用于交变电流；【例题7】已知如图,R1=6 , R2=3 , R3=4 ,就接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页

10、,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【例题 8】已知如图,两只灯泡L1、L2 分别标有 “ 110V,60W” 和 “ 110V,100W” ,另外有一只滑动变阻器R,将它们连接后接入 220V 的电路中,要求两灯泡都正常发光,并使整个电路消耗的总功率最小,应使用下面哪个电路？【例题 9】试验说明, 通过某种金属氧化物制成的匀称棒中的电流I 跟电压 U 之间遵循 I =kU U1U2 3 的规律,其中U 表示棒两端的电势差,k=0.02A/V3；现将该棒与一个可变电阻器R 串联在一起后,接在一个内阻可以忽视不计,电动势为 6.0V 的电源上；求：（1）当串联的可变电阻

11、器阻值 6V R 多大时,电路中的电流为 0.16A？（ 2）当串联的可变电阻器阻值 R 多大时,棒上消耗的电功率是电阻 R 上消耗电功率的 1/5？【例题 10】左图甲为分压器接法电路图,电源电动势为 E,内阻不计,变阻器总电阻为 r；闭合电键 S 后,负载电阻 R 两端的电压 U 随变阻器 a、b 两点间的阻值 Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线A B C D3对复杂电路分析,一般情形下用等势点法比较便利简洁；（ 1）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）；（ 2）在外电路,沿着电流方向电势降低；（ 3）凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系；（ 4）不

12、加声明的情形下,不考虑电表对电路的影响；搞清电路各元件之间的连接关系,画出结构清楚的等效电路,是利用欧姆定律解决电路问题的重要前提；我们通常采纳节点跨接法来分析电路结构；详细方法为： 第一标明电路中各节点名称,经过电源和用电器的节点名称应不同,而一段导线两端的节点名称不变；抱负的电压表可视为断路；抱负的电流表可视为导线；考虑电表内阻时,就应把它们当作用电器对待；接着,定性判定电路中各节点电势高低（没有标明的可假设）；最终将各电器填在对应的节点间以判明彼此间的串、并联关系；【例题 11】如右图所示,设R1=R2=R3=R4=R,求：开关S 闭合和开启时的AB 两端的电阻比；4电路中有关电容器的运

13、算；（ 1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等；（ 2）在运算出电容器的带电量后,必需同时判定两板的极性,并标在图上；（ 3）在充放电时,电容器两根导线上的电流方向总是相同的,所以要依据正极板电荷变化情形来判定电流方向；（ 4）假如变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；假如变化前后极板带电的电性转变,那么通过每根导线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和；【例题 13】已知如图, R1=30,R2=15 ,R3=20 ,AB 间电压 U=6V ,A 端为正 C=2 F,+ R1P C R2U 为使电容器带电量达到Q =2 10- 6C,应将 R4 的阻

14、值调剂到多大？解：由于 R1 和 R2 串联分压,可知R1 两端电压肯定为4V ,由电容器的电容知：为使CR3的带电量为210-6C,其两端电压必需为1V ,所以 R3的电压可以为3V 或 5V ；因此 R4 应调节到 20 或 4 ；两次电容器上极板分别带负电和正电；A仍可以得出：当R4 由 20 逐步减小的到4 的全过程中,通过图中P 点的电荷量应当是 410-6C,电流方向为向下；【例题 14】如图示,电源电动势 E=12V ,内阻 r=1. ,电阻 R1=3, R2=2,R3=5,电容器的电容 C1=4 F,C2=1 F,求 C1、C2 所带电量；5电路中的电表我们接触比较多的电表是电

15、压表和电流表,抱负情形下电流表可以看成导线,电压表可以看成无穷大的电阻而忽视它们的内阻对电路的影响,可在某些实际问题中,这种影响很大,根本不行能忽视不计这时就要把电表看成一个可以读数的特殊电阻,放在电路中,与其它用电器一起分析；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 【例题 15】如下列图, R1=2k, R2=3k ,电源内阻可忽视；现用一电压表测电路端电压,示数为6V ；用这电压表测R1两端,电压示数为 2V ；那么A R1两端实际电压是 2V B电压表内阻为 6k C R2两端实际电压是 3.6V D用这电压表测 R

16、2两端电压,示数是 3V 三、闭合电路欧姆定律1主要物理量；争论闭合电路,主要物理量有E、 r、 R、I、U,前两个是常量,后三个是变量；R + R 闭合电路欧姆定律的表达形式有： E=U外 +U内IREr（I、R 关系）+ V 1 U=E-Ir （U、I 关系）URRrE（U、 R 关系）I E r V 2 + 探针从式看出：当外电路断开时（I = 0）,路端电压等于电动势；而这时用电压表去测量时,读数却应当略小于电动势（有柔弱电流）；当外电路短路时（R = 0,因而 U = 0）电流最大为I m=E/r（一般不答应显现这种情形,会把电源烧坏）；2欧姆定律适用条件如下列图：电路由电源和电动机

17、组成,电动机绕线电阻为 I=E/ （ R+r）？R,就此电路中的电流是否为I E/（R+r）的关键是 U IR,即非纯电阻电路中欧姆定律已不再适用；但可由能量安排关系得出表达式 E=U+Ir （U 为电动机两端的电压）回答时应提示同学留意电动机的特点：为非纯电阻用电器,引导同学做出否定回答,即：I E/（ R+r）3电源的功率和效率（ 1）功率：电源的功率（电源的总功率）：指非静电力做功,把其它形式的能转化为电能的功率；PE=EI r,就 Pr=I 2r Pm P出电源的输出功率：指电源对外电路做功的功率P出=UI 电源内部消耗的功率：指内阻上的电热功率设内阻为这三者之间是什么关系？名师归纳总

18、结 （ 2）电源的效率：PURRr（最终一个等号只适用于纯电阻电路）o r R P EE电源的输出功率PE2R24Rr2E2E2,就电源输出功率随外电阻变化的图线如下列图,而当内外电阻相等RrRr4r4r时,电源的输出功率最大,为PmE2；可见, R 越大, 电源效率较高, 而 P 出最大时, =r/（ 2r）=50,R2 4 r并不大；所以要留意区分电源输出功率与效率这两个概念；R1 【例题 16】已知如图, E =6V ,r =4 ,R1=2 ,R2 的变化范畴是010 ；求：电源的最大输出功率； R1 上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率；E r 4变化电路的争论；R1 R3 闭合电路

19、中只要有一只电阻的阻值发生变化,就会影响整个电路,使总电路和每一部分的电R2 流、电压都发生变化；争论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系；以右图电路为例：设R1 增大,总电阻肯定增大；由IEr,I 肯定R4 R减小；由 U=E-Ir ,U 肯定增大；因此U 4、I 4 肯定增大；由I 3= I-I 4,I 3、 U3 肯定减小；由U2=U-U 3,E r U 2、 I2肯定增大；由I1=I 3 -I 2,I 1 肯定减小；总结规律如下：第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 总电路上R 增

20、大时总电流I 减小, 路端电压 U 增大； 变化电阻本身和总电路变化规律相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小）；和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大）；【例题 17】如图,电源的内阻不行忽视；已知定值电阻R1=10,R2=8 ；当电键 S 接位置 1 时,电S1R1 流表的示数为0.20A ；那么当电键S 接位置 2 时,电流表的示数可能是以下哪些值2R2 A 0.28A B 0.25A C 0.22A D0.19A A 【例题 18】如下列图的直流电

21、路中,电源电动势为E,内阻为r,外电路中,电阻R1=r,滑动变阻器的全部电阻为R2=2r,滑动片从a 端向 b 端滑动过程中,哪种说法正确A 电源的转化功率逐步增大B电源内部的热功率逐步增大C电源的输出功率逐步减小DR2上得到的功率逐步减小【例题 19】如下列图,电源电动势为 E,内电阻为 r；当滑动变阻器的触片 P 从右端滑到左端时,发觉电压表 V 1、V 2 示数变化的肯定值分别为 U1 和 U2,以下说法中正确选项A 小灯泡 L1、L3变暗, L2变亮B小灯泡 L 3变暗, L1、 L2变亮C U1 U25闭合电路的 U-I 图象右图中 a 为电源的 U-I 图象； b 为外电阻的U-I

22、 图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a 的斜率的肯定值表示内阻大小； b 的斜率的肯定值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半）；【例题 20】如下列图, 图线 a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线 b 是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线；如已知该蓄电池组的内阻为 2.0,就这只定值电阻的阻值为 _ ；现有 4 只这种规格的定值电阻,可任意选取其中的如干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,就所组成的名师归纳总结 这

23、些外电路中,输出功率最大时是_W；A RXP b 第 5 页,共 5 页6滑动变阻器的两种特殊接法a P b 在电路图中,滑动变阻器有两种接法要特殊引起重视：（ 1）右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P 从 a 端滑向 b 端的A1过程中, 到达中点位置时外电阻最大,总电流最小； 所以电流表A 的示A2 E r 数先减小后增大；可以证明：A1 的示数始终减小,而A 2的示数始终增大；（ 2）右图电路中,设路端电压U 不变；当滑动变阻器的滑动触头P 从 a 端滑向 b 端的过程中,总电阻逐步减小；总电流I 逐步增大； Rx 两端的电压逐步增大,电流I x也逐步增大（这是试验中常用IX a / I I b 的分压电路的原理）；滑动变阻器r 左半部的电流I先减小后增大；【例题 21】如下列图,电路中ab 是一段长 10 cm,电阻为 100 的匀称电阻丝；两只定值电阻r 的阻值分别为R1=80 和 R2=20；当滑动触头P 从 a 端缓慢向b 端移动的全过程中灯泡始终U L P 发光；就当移动距离为_cm 时灯泡最亮,移动距离为_cm 时灯泡最暗；a R R1 R2 - - - - - - -