高中物理复习全套教案.docx
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1、第七章 恒定电流学问网络:第1单元 根本概念和定律一、.电流条件:1、导体两端有持续的电压 2、有可以自由挪动的电荷金属导体自由电子 电解液正负离子 气体正负离子、自由电子方向:正电荷的定向挪动的方向C22SO42 导体中电流由高电势流向低电势, 电流在电源外部由正极流向负极二、电流强度(I 标量)表示电流的强弱。通过导体某一截面的电量q跟通过这些电量所用时间的比值,叫电流强度,简称电流。1、定义式:适用于任何电荷的定向挪动形成的电流。 单位:1 C / s = 1 A 1 A 10 3 mA 1 mA 10 3 A留意:在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向挪动形成电流,在用公式Iqt计算
2、电流强度时应引起留意。vA B v t2、电流的微观表达式已知:粒子电量q 导体截面积s 粒子定向挪动的速率v 粒子体密度(单位体积的粒子的个数)n 推导: 对于金属导体有I=nqvS(n为单位体积内的自由电子个数,S为导线的横截面积,v为自由电子的定向挪动速率,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3108m/s),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。三、欧姆定律 1、内容:导体中的电流强度跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比2、公式:3、R电阻,1V / A 1 1 K 1000 1 M 1000K由本身性质确定4、适用范围:对金
3、属导体和电解液适用,对气体的导电不适用IO U O IU1 2 1 2R1R25、电阻的伏安特性曲线:留意I-U曲线和U-I曲线的区分。还要留意:当考虑到电阻率随温度的变更时,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。四.电阻定律导体电阻R跟它的长度l成正比,跟横截面积S成反比。(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,不是每根详细的导线的性质)。单位是m。(2)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。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(可以理解为温度上升时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向挪动的阻碍增大。)铂较明显,可用于做温度计;锰铜、镍铜的电阻率几
4、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(可以理解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,导电实力进步)。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。可以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年把TC进步到130K。如今科学家正努力做到室温超导。留意:公式R是电阻的定义式,而R=是电阻确实定式R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、截面积及材料确定,一旦导体给定,即使它两端的电压U0,它的电阻仍旧照旧存在。五 .电功和
5、电热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挪动,电能没有转化为电子的动能,只转化为内能。1、电功和电功率电功:电场力对运动电荷所做的功,也叫做电流所做的功 适用于任何电路能量转化:把电能转化成其他形式的能2、电热和热功率(焦耳定律)电流通过导体时,释放的热量 适用于任何电路能量转化:电能转化为内能3、纯电阻电路(一来一去,电能全部转化成内能(电阻、灯泡、电炉、电烙铁)引:真空中和电阻中电流作功把电能转变为其它形式的能的不
6、同(动能、内能、机械能、化学能等)4、非纯电阻电路(一来多去电能的一局部转化成热能(电动机、电解槽,电感,电容)WI2 R t其他形式的能量,即I2R机械pUI5、对于电动机 UI I2 R 机械P 输入功率 内耗功率 输出功率 总功率 热功率 机械功率 消耗功率 损失功率 有用功率例:电动机,U220V,I50A,R0.4求:电功率pUI220511KW 热功率pI2 R5020.41 KWPU2oPU2oPU2oP U2o【例1】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 A. B. C. D.解:此图象描
7、绘P随U 2变更的规律,由功率表达式知:,U越大,电阻越大,图象上对应点与原点连线的斜率越小。选C。6、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的功率就是额定功率,流经它的电流就是它的额定电流。假设用电器在实际运用时,加在其上的实际电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是额定功率,在这种状况下,一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是一样的,并据此来进展计算。【例2】 某电动机,电压U1=10V时带不动负载,不转动,电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转,电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大?解:电动机不转时可视为
8、为纯电阻,由欧姆定律得,这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时,输入的电功率为P电=U2I2=36W,内部消耗的热功率P热=5W,所以机械功率P=31W由例题可知:电动机在启动时电流较大,简洁被烧坏;正常运转时电流反而较小。【例3】某始终流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量m=50kg,电源供应应电动机的电压为U=110V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,电路中的电流强度I=5.0A,求电动机的线圈电阻大小(取g=10m/s2).解析:电动机的输入功率PUI,电动机的输出功率P1=mgv,电动机发热功率P2=I2r而P2=P - P1,即I2r= U
9、Imgv 代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4【例4】 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和n2,则n1n2=_。L4L质子源v1 v2解:按定义,由于各处电流一样,设这段长度为l,其中的质子数为n个,由。而 针对练习1.关于电阻率,下列说法中不正确的是A A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大
10、,其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度上升而增大C.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.某些合金的电阻率几乎不受温度变更的影响,通常都用它们制作标准电阻2.如图所示,厚薄匀称的矩形金属薄片边长ab=10 cm,bc=5 cm,当将A与B接入电压为U的电路中时,电流强度为1 A,若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为AA.4 A B.2 A C.A D.A3.如图所示,两段材料一样、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中,总电压为U,则.D通过两段导体的电流相等两段导体内自由电子定向挪动的平均速率不同细导体两端的电压U
11、1大于粗导体两端的电压U2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A.B. C.D.4.一根粗细匀称的导线,两端加上电压U时,通过导线中的电流强度为I,导线中自由电子定向挪动的平均速度为v,若导线匀称拉长,使其半径变为原来的,再给它两端加上电压U,则BCA.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为C.自由电子定向挪动的平均速率为 D.自由电子定向挪动的平均速率为5.如图所示,当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过2R/3时,电压表的读数由U0增大到2U0,若电源内阻不计,则下列说法中正确的是ABCD A.通过变阻器R的电流增大为原来的2倍B.变阻器两端的电压减小为原来的倍C.若R的阻值减小到零,则电
12、压表的示数为4U0D.以上说法都正确7.在电解槽中,1 min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.1251021和7.51020,则通过电解槽的电流为_.(5 A )8.如图,电源可供应U=6 V的恒定电压,R0为定值电阻,某同学试验时误将一电流表(内阻忽视)并联于Rx两端,其示数为2 A,当将电流表换成电压表(内阻无限大)后,示数为3 V,则Rx的阻值为_. (3)9.将阻值为16 的匀称电阻丝变成一闭合圆环,在圆环上取Q为固定点,P为滑键,构成一圆形滑动变阻器,如图1288所示,要使Q、P间的电阻先后为4 和3 ,则对应的角应分别是_和_. (;或)10.甲、乙两地相距6
13、km,两地间架设两条电阻都是6 的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时,接在甲地的电压表,如图所示,读数为6 V,电流表的读数为1.2 A,则发生短路处距甲地多远?(2.5 km)11.某用电器离电源L m,线路上电流为I A,若要求线路上电压不超过U V,输电线电阻率为m,则该输电线的横截面积需满意什么条件(S)12.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿程度轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球,它系在细金属丝的下端,金属丝的上端悬挂在O点,AB是一根长为l的电阻丝,其阻值为R.金属丝与电阻丝接触良好,摩擦不计.电阻丝的中点C焊接一根导线.从O点也引出一根导线
14、,两线之间接入一个电压表 (金属丝和导线电阻不计).图中虚线OC与AB相垂直,且OC=h,电阻丝AB接在电压恒为U的直流稳压电源上.整个装置固定在列车中使AB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时,金属线将偏离竖直方向,从电压表的读数变更可以测出加速度的大小.(1)当列车向右做匀加速直线运动时,试写出加速度a与角的关系及加速度a与电压表读数U的对应关系.(2)这个装置能测得的最大加速度是多少解答:(1)小球受力如图所示,由牛顿定律得:a=gtan.设细金属丝与竖直方向夹角为时,其与电阻丝交点为D,CD间的电压为U,则,故得a=gtan=g.(2)因CD间的电压最大
15、值为U/2,即Umax=U/2,所以amax=g.第2单元 串并联电路 电表的改装一、串并联 1、串联 I1 I2 R R1 + R2 U U1 + U2 2、并联I1 + I2 I U1 U2 (1)(2) 总电阻小于任何一个电阻(3)某一个电阻变大,总电阻变大C DA B(4)某一支路断路,总电阻变大(5)某一支路短路,总电阻为零3、分压器(1) 分清负载和空载时的输出电压UCD(2) CD间接入电阻的大小和多少对输出电压的影响(3) p在中点时的输出电压UCD4、电源的串联和并联L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2R【例1】 已知如图,两只灯泡L1、L2分别标有“11
16、0V,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,应运用下面哪个电路?BA. B. C. D. 【例2】 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 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)当串联的可变电阻器阻值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?6VU1 U2
17、解:画出示意图如右。(1)由I =kU 3和I=0.16A,可求得棒两端电压为2V,因此变阻器两端电压为4V,由欧姆定律得阻值为25。rRa bSRxUorE(2)由于棒和变阻器是串联关系,电流相等,电压跟功率成正比,棒两端电压为1V,由I =kU3得电流为0.02A,变阻器两端电压为5V,因此电阻为250。【例3】 图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随变阻器本身a、b两点间的阻值Rx变更的图线应最接近于右图中的哪条实线 A. B. C. D.解:当Rx增大时,左半局部总电阻增大,右半局部电阻减小,所以R两端的电压U应增大,解
18、除;假设没有并联R,电压匀称增大,图线将是;事实上并联了R,对应于同一个Rx值,左半局部分得的电压将比原来小了,所以正确,选C。二、电 路 的 简 化原则:1、 无电流得支路可以除去2、 等势点可以合并3、 志向导线可以随意长短4、 志向电压表断路,志向电流表短路5、 电容充电完毕时断路,看成并联,电压相等方法:两种方法常常一起运用1、 电流分支法2、 找穿插点法留意:不漏掉任何一个元件,不重复用同一个元件AB BCR2R4R1R3cR2R3R1R4CAB1、B P AMNDCM D NC A B2R2 R4R3R1R1R2 D R3 R43R1 R3R2R4 电键断开 电键闭合R1R2R3R
19、1 R2 R34 三、电路中有关电容器的计算。(1)电容器跟与它并联的用电器的电压相等。(2)在计算出电容器的带电量后,必需同时断定两板的极性,并标在图上。(3)在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是一样的,所以要依据正极板电荷变更状况来推断电流方向。(4) 假设变更前后极板带电的电性一样,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;假设变更前后极板带电的电性变更,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。R1 R3R2ECA B BC C C【例4】 已知如图,电源内阻不计。为使电容器的带电量增大,可实行以下那些方法:BD。A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3
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