2011届高三物理一轮全程复习第九单元 恒定电流 doc--高中物理 .doc

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1、 永久免费组卷搜题网一、基本概念1.电流电流的定义式：，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 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3108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。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。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，不是每根具体的导线的性质）。单位是m。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升高而增大

2、（可以理解为温度升高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升高而减小（半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。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年把TC提高到130K。现在科学家们正努力做到室温超导。3.欧姆定律（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。 电阻的伏安特性曲线：注意I-U曲线

3、和U-I曲线的区别。还要注意：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。IO U O IU1 2 1 2R1R2例1. 实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：A. B. C. D.I I I IO U O U O U O U 解：灯丝在温度达到一定值时会发光发热，而且温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。例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

4、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 PU2OPU2OPU2OP U2O A. B. C. D.解：此图象描述P随U 2变化的规律，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。4.电功和电热电功是电场力做功W=UIt；由焦耳定律电热Q=I2Rt。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，而电能只转化为内能。对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等

5、其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。例3. 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为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 由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。L4L质子源v1 v2例4. 来自质子源的质子（初速度为

6、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=_。分析： 由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由而 二、串并联与混联电路1.应用欧姆定律须注意对应性。选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻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.

7、公式选取的灵活性。计算电流，除了用外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：I=I1+I2计算电压，除了用U=IR外，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：U=U1+U2计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P=P1+P2对纯电阻，电功率的计算有多种方法：P=UI=I 2R= 以上公式I=I1+I2、U=U1+U2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，也可以用于交变电流。R1R2R3例5. 已知如图，R1=6，R2=3，R3=4，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_。解：本题解法很多，但要灵活一些。经过观察发现三只电阻的电流

8、关系最简单：电流之比是I1I2I3=123；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2，因此电压关系也简单：电压之比是U1U2U3=112；在此基础上利用P=UI，得P1P2P3=126例6. 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？L1 L2 L1 L2 L1 L2 L1R R R L2RA. B. C. D. 解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电

9、功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。6VU1 U2例7. 实验表明，通过某种金属氧化物制成的均匀棒中的电流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略不计，电动势为6.0V的电源上。求：当串联的可变电阻器阻值R多大时，电路中的电流为0.16A？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？解：画出示意图如右。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。

10、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 =kU 3得电流为0.02A，变阻器两端电压为5V，因此电阻为250。rRa bSxUorE例8. 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随变阻器本身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. D.解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部分电阻减小，所以R两端的电压U增大，排除；如果没有并联R，将是；并联了R使左半部分分得的电压小了，所以正确，选C。3.对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。凡用导线直

11、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）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。4.电路中有关电容器的计算。电容器跟与它并联的用电器的电压相等。在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。研究电容器电量变化时，两根引线上的电流方向始终是相同的，要选择正极板进行研究。R1 R3R2ECA B BC C C如果变化前后极板带电的电性相同，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；如果变化前后极板带电的电性改变，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。例9. 已知

12、如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R1解：由于电容器是断路，R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大R2或减小R1才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的带电量。因此选BD。CA U BR1 R2R3 R4+ P例10. 已知如图，R1=30，R2=15，R3=20，AB间电压U=6V，A端为正C=2F，为使电容器带电量达到Q =210- 6C，应将R4的阻值调节到多大？解：由于R1 和R2串联分压，可知R1两端电压一定为4V，由电容器的电容知：为使C的带电量为210-6C，其两

13、端电压必须为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。还可以得出：当R4由20逐渐减小的到4的过程中，通过图中P点的电荷量为410-6C，电流方向为向下。三、闭合电路欧姆定律RV1V2+ + 探针1.主要物理量。RE rI研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有：E=U外+U内 （I、R间关系）U=E-Ir（U、I间关系） （U、R间关系）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，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（R

14、 = 0，因而U = 0）电流最大为Im=E/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。2.电源的功率和效率。功率：电源的功率（电源的总功率）PE=EI 电源的输出功率P出=UI 电源内部消耗的功率Pr=I 2r 电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）O RP出Pmr电源的输出功率，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为。E rR2R1例11. 已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的阻值变化范围是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。R1R2R3R4E r解：R2=2时，外电阻等于内电阻，电

15、源输出功率最大为2.25W；R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6，所以，当R2=6时，R2上消耗的功率最大为1.5W。3.变化电路的讨论。闭合电路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流、电压都发生变化。讨论依据是：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，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定减小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；

16、由I1=I3 -I2，I1一定减小。总结规律如下：总电路上R增大时总电流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）。uO I Im iEU M（I，U）b aN4.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的斜率的绝对值表示内阻大小；

17、b的斜率的绝对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）。5.滑动变阻器的两种特殊接法。a bPA1 A A2E r在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：RXa bUPIIXI /r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的示数先减小后增大；可以证明：A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大。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，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；RX两端

18、的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。6.断路点的判定。当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器无故障；两端电压等于电源电压的用电器发生了断路。7.黑盒问题。a cb d如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。例12. 如图，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连。测得Rab=6,Rac=Rad=10。Rbc=Rbd=Rcd=4,试画出黑盒内的电路。a cb d解：由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4，只有2只6串联后再与1只6并联才能出现4,因此bc、cd 、db间应各接1只电阻。再于ab间接1只电阻，结论正合适。 永久免费组卷搜题网