[精]2013高考物理冲刺复习课件:专题九恒定电流(89张ppt).ppt
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1、专题九 恒定电流1.1.欧姆定律欧姆定律 2.2.电阻定律电阻定律 3.3.电阻的串联、并联电阻的串联、并联 4.4.电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻 5.5.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 6.6.电功率、焦耳定律电功率、焦耳定律 1.1.能够应用导体的伏安特性曲线能够应用导体的伏安特性曲线I-UI-U图象和图象和U-IU-I图象以及闭合电图象以及闭合电路路端电压路路端电压U U和电流和电流I I关系图象分析有关问题关系图象分析有关问题.2.2.能够应用电路的串联、并联规律结合闭合电路的欧姆定律进能够应用电路的串联、并联规律结合闭合电路的欧姆定律进行电路的动态分析行电路的动态分析.
2、3.3.会计算电路中的电功、电功率、电热会计算电路中的电功、电功率、电热.4.4.会分析和计算含容电路和含电动机等非纯电阻电路,会分析会分析和计算含容电路和含电动机等非纯电阻电路,会分析以及检测电路中的故障以及检测电路中的故障.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律【典例典例1 1】(2010(2010新课标全国卷新课标全国卷)电源的效率电源的效率定义为外电路定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U U为路端电压,为路端电压,I I为为干路电流,
3、干路电流,a a、b b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为为a a、b b.由图可知由图可知a a、b b的值分别为的值分别为()()【审题视角审题视角】解答本题的关键是,电源的电动势解答本题的关键是,电源的电动势E E,路端电压,路端电压U U由由伏安特性曲线直接读出,而电源的效率,可以通过伏安特性曲线直接读出,而电源的效率,可以通过进行计算进行计算.【精讲精析精讲精析】电源效率电源效率 E E为电源的电动势,根据图象可知为电源的电动势,根据图象可知 所以选项所以选项D D正确正确.答案:答案:D D【命题人揭秘命题人揭秘】电源的电源的U-IU
4、-I曲线的妙用曲线的妙用(1)(1)电源的电源的U-IU-I曲线的形状:曲线的形状:U U为电源的路端电压,为电源的路端电压,I I为干路电为干路电流,由闭合电路欧姆定律可得流,由闭合电路欧姆定律可得U=E-IrU=E-Ir,图象是斜率为负值的倾,图象是斜率为负值的倾斜的直线斜的直线.(2)(2)利用图象求电源的电动势和内阻:根据利用图象求电源的电动势和内阻:根据U=E-IrU=E-Ir,图线纵轴,图线纵轴上截距为电动势上截距为电动势E E,图线斜率的绝对值为电源内阻,图线斜率的绝对值为电源内阻r=|.r=|.同同一坐标系中不同电源的一坐标系中不同电源的U-IU-I曲线不同,因此该曲线可称为电
5、源曲线不同,因此该曲线可称为电源的特征曲线的特征曲线.(3)(3)利用图象求解或比较电源的不同的工作状态:图线上不同利用图象求解或比较电源的不同的工作状态:图线上不同的点的点(I(I,U)U)代表电源的不同工作状态,点与原点连线的斜率表代表电源的不同工作状态,点与原点连线的斜率表示该状态下电源所接外电阻示该状态下电源所接外电阻R=R=,以该点与原点为顶点构成,以该点与原点为顶点构成的矩形面积表示电源该状态下的输出功率的矩形面积表示电源该状态下的输出功率P P出出=UI.=UI.电路的动态分析电路的动态分析【典例典例2 2】(2011(2011海南高考海南高考)如图,如图,E E为内阻不能忽略的
6、电池,为内阻不能忽略的电池,R R1 1、R R2 2、R R3 3为定值电阻,为定值电阻,S S0 0、S S为开关,为开关,与与 分别为电压表与电流表分别为电压表与电流表.初始时初始时S S0 0与与S S均闭合,现将均闭合,现将S S断开,则断开,则()()A.A.的读数变大,的读数变大,的读数变小的读数变小B.B.的读数变大,的读数变大,的读数变大的读数变大C.C.的读数变小,的读数变小,的读数变小的读数变小D.D.的读数变小,的读数变小,的读数变大的读数变大【审题视角审题视角】解答本题可按以下思路分析解答本题可按以下思路分析:【精讲精析精讲精析】当当S S断开时,外电阻变大,总电流断
7、开时,外电阻变大,总电流I I变小,路端电变小,路端电压压U U外外变大,所以电压表的示数变大;总电流变小,电阻变大,所以电压表的示数变大;总电流变小,电阻R R1 1上的上的电压电压U U1 1减小,而路端电压变大,则电阻减小,而路端电压变大,则电阻R R3 3上的电压变大,所以上的电压变大,所以电流表的示数变大电流表的示数变大.所以所以B B项正确项正确.答案:答案:B B【命题人揭秘命题人揭秘】电路动态分析的常用方法电路动态分析的常用方法(1)(1)程序法程序法:基本思路是基本思路是“部分部分整体整体部分部分”(2)(2)直观法直观法:即直接应用即直接应用“部分电路中部分电路中R R、I
8、 I、U U的关系的关系”中的两中的两个结论个结论.任一电阻任一电阻R R阻值增大阻值增大,必引起该电阻中电流必引起该电阻中电流I I的减小和该电阻的减小和该电阻两端电压两端电压U U的增大的增大.任一电阻任一电阻R R阻值增大阻值增大,必将引起与之并联的支路中电流必将引起与之并联的支路中电流I I并并的增的增大和与之串联的各电路两端电压大和与之串联的各电路两端电压U U串串的减小的减小.(3)(3)极限法极限法:即因变阻器滑动引起电路变化的问题即因变阻器滑动引起电路变化的问题,可将变阻器可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论的滑片分别滑至两个极端去讨论.(4)(4)特殊值法:对于某些双臂环路
9、问题特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以采取代入特殊值去可以采取代入特殊值去判定判定,从而找出结论从而找出结论.电阻的串联、并联电阻的串联、并联【典例典例3 3】(2008(2008宁夏高考宁夏高考)一个一个T T型电型电路如图所示,电路中的电阻路如图所示,电路中的电阻R R1 1=10=10,R R2 2=120,R=120,R3 3=40.=40.另有一测试电源另有一测试电源电动势为电动势为100 V100 V,内阻忽略不计,内阻忽略不计.则则()()A.A.当当cdcd端短路时,端短路时,abab之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 40 B.B.当当abab端短路时,端短路时,cdcd
10、之间的等效电阻是之间的等效电阻是40 40 C.C.当当abab两端接通测试电源时,两端接通测试电源时,cdcd两端的电压为两端的电压为80 V80 VD.D.当当cdcd两端接通测试电源时,两端接通测试电源时,abab两端的电压为两端的电压为80 V80 V【审题视角审题视角】解答本题时可按以下思路分析:解答本题时可按以下思路分析:【关键点关键点】(1)(1)分析分析A A、B B选项时首先明确三个电阻的连接关系选项时首先明确三个电阻的连接关系.(2)(2)分析分析C C、D D选项时知道没有电流的电阻不分压,相当于导线选项时知道没有电流的电阻不分压,相当于导线.【精讲精析精讲精析】本题考查
11、电路的串并联知识本题考查电路的串并联知识.当当cdcd端短路时,端短路时,R R2 2与与R R3 3并联再与并联再与R R1 1串联,串联,abab间等效电阻为间等效电阻为40 40,选项,选项A A正确;若正确;若abab端短端短路时,路时,R R1 1与与R R3 3并联再与并联再与R R2 2串联,串联,cdcd间等效电阻为间等效电阻为128 128,选项,选项B B错错误;当误;当abab两端接通测试电源时,电阻两端接通测试电源时,电阻R R2 2未接入电路,未接入电路,cdcd两端的电两端的电压即为压即为R R3 3的电压,为的电压,为U Ucdcd=100 V=80 V100 V
12、=80 V,选项,选项C C正确;当正确;当cdcd两两端接通测试电源时,电阻端接通测试电源时,电阻R R1 1未接入电路,未接入电路,abab两端电压即为两端电压即为R R3 3的电的电压,为压,为U Uabab=100 V=25 V100 V=25 V,选项,选项D D错误错误.答案:答案:A A、C C【命题人揭秘命题人揭秘】电路简化的方法与技巧电路简化的方法与技巧(1)(1)凡接在同样两个等势点上的用电器为并联关系,凡流过同凡接在同样两个等势点上的用电器为并联关系,凡流过同一电流的用电器为串联关系一电流的用电器为串联关系.(2)(2)凡用导线直接连接的各点的电势必相等凡用导线直接连接的
13、各点的电势必相等(包括用不计电阻的包括用不计电阻的电流表、没有电流通过的电阻连接的点电流表、没有电流通过的电阻连接的点).).(3)(3)不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响,电流表视不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响,电流表视为短路,电压表、电容器视为断路为短路,电压表、电容器视为断路.含容电路的分析与计算含容电路的分析与计算【典例典例4 4】(2010(2010安徽高考安徽高考)如图所如图所示,示,M M、N N是平行板电容器的两个极是平行板电容器的两个极板,板,R R0 0为定值电阻,为定值电阻,R R1 1、R R2 2为可调为可调电阻,用绝缘细线将质量为电阻,用绝缘细线将质
14、量为m m、带正、带正电的小球悬于电容器内部电的小球悬于电容器内部.闭合电键闭合电键S S,小球静止时受到悬线的拉力为,小球静止时受到悬线的拉力为F.F.调节调节R R1 1、R R2 2,关于,关于F F的大小判断正确的是的大小判断正确的是()()A.A.保持保持R R1 1不变,缓慢增大不变,缓慢增大R R2 2时,时,F F将变大将变大B.B.保持保持R R1 1不变,缓慢增大不变,缓慢增大R R2 2时,时,F F将变小将变小C.C.保持保持R R2 2不变,缓慢增大不变,缓慢增大R R1 1时,时,F F将变大将变大D.D.保持保持R R2 2不变,缓慢增大不变,缓慢增大R R1 1
15、时,时,F F将变小将变小【审题视角审题视角】解答本题关键是,电路稳定时,电容器对电路作解答本题关键是,电路稳定时,电容器对电路作用是断路,用是断路,R R1 1两端电压为零,故电容器两端电压等于两端电压为零,故电容器两端电压等于R R0 0两端的两端的电压,所以可根据电压,所以可根据R R0 0两端电压的变化分析小球所受电场力的变两端电压的变化分析小球所受电场力的变化,进而分析化,进而分析F F的变化的变化.【精讲精析精讲精析】保持保持R R1 1不变,缓慢增大不变,缓慢增大R R2 2时,由于时,由于R R0 0和和R R2 2串联,串联,R R0 0两端的电压减小,即平行板电容器的两个极
16、板的电压两端的电压减小,即平行板电容器的两个极板的电压U U减减小,带电小球受到的电场力小,带电小球受到的电场力F F电电=qE=q=qE=q 减小减小,悬线的拉力为悬线的拉力为 将减小,选项将减小,选项B B正确,选项正确,选项A A错误错误.保持保持R R2 2不变,不变,缓慢增大缓慢增大R R1 1时,时,R R0 0两端的电压不变,两端的电压不变,F F电电不变,悬线的拉力不变,悬线的拉力F F不不变,选项变,选项C C、D D错误错误.答案:答案:B B【命题人揭秘命题人揭秘】含容电路的分析方法含容电路的分析方法(1)(1)直流电路中的电容:只有当电容器充、放电时,电容器所直流电路中
17、的电容:只有当电容器充、放电时,电容器所在支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是在支路中才会有电流,当电路稳定时,电容器对电路的作用是断路断路.(2)(2)极板间的电压:电容器跟与它并联的用电器的电压相等,极板间的电压:电容器跟与它并联的用电器的电压相等,与电容器串联的电阻不分压即电阻两端电压为零与电容器串联的电阻不分压即电阻两端电压为零.(3)(3)充放电电流方向:在充放电时,电容器两根引线上的电流充放电电流方向:在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相反的,所以一般根据正极板电荷变化情况来判断电方向总是相反的,所以一般根据正极板电荷变化情况来判断电流方向流方向.(4)(4
18、)计算带电量的变化:如果变化前后极板带电的电性相同,计算带电量的变化: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;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量等于始末状态电容器电荷量之和.电阻定律的应用与计算电阻定律的应用与计算【典例典例5 5】(2009(2009全国卷全国卷)材料的电阻率材料的电阻率随温度变化的规随温度变化的规律为律为0 0(1+t),(1+t),其中其中称为电阻温度系数,称为电阻温度
19、系数,0 0是材料在是材料在t=0 t=0 时的电阻率时的电阻率.在一定的温度范围内在一定的温度范围内是与温度无关的常是与温度无关的常数数.金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数.利用具有正负利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻内不随温度变化的电阻.已知:在已知:在0 0 时,铜的电阻率为时,铜的电阻率为1.71.71010-8-8 m,m,碳的电阻率
20、为碳的电阻率为3.5103.510-5-5m,m,在在0 0 时,铜的电时,铜的电阻温度系数为阻温度系数为3.9103.910-3-3 -1-1,碳的电阻温度系数为碳的电阻温度系数为-5.0-5.01010-4-4-1-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m 1.0 m 的导的导体,要求其电阻在体,要求其电阻在0 0 附近不随温度变化,求所需碳棒的长附近不随温度变化,求所需碳棒的长度度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).).【审题视角审题视角】解答本题时可以按以下步骤求解:解答本题时可以按以下步骤求解:【关键点关键点
21、】(1)(1)应用电阻定律求每个棒的电阻;应用电阻定律求每个棒的电阻;(2)(2)应用串联规律求解总电阻;应用串联规律求解总电阻;(3)(3)总电阻的阻值在总电阻的阻值在0 0 附近是定值,应用数学方法求长度附近是定值,应用数学方法求长度.【精讲精析精讲精析】设所需碳棒的长度为设所需碳棒的长度为L L1 1,碳的电阻率为,碳的电阻率为1 1,电,电阻温度系数为阻温度系数为1 1;铜棒的长度为;铜棒的长度为L L2 2,铜的电阻率为,铜的电阻率为2 2,电阻,电阻温度系数为温度系数为2 2.根据题意有根据题意有1 1=1010(1+(1+1 1t)t)2 2=2020(1+(1+2 2t)t)式
22、中式中1010、2020分别为碳和铜在分别为碳和铜在00时的电阻率时的电阻率.设碳棒的电阻为设碳棒的电阻为R R1 1,铜棒的电阻为,铜棒的电阻为R R2 2,有,有R R1 1=式中式中S S为碳棒与铜棒的横截面积为碳棒与铜棒的横截面积.碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为碳棒和铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为R=RR=R1 1+R+R2 2 L L0 0=L=L1 1+L+L2 2 式中式中L L0 0=1.0 m=1.0 m联立以上各式得:联立以上各式得:要使电阻要使电阻R R不随温度不随温度t t变化,变化,式中式中t t的系数必须为零的系数必须为零.即即10101 1L
23、 L1 1+20202 2L L2 2=0 =0 联立联立得:得:代入数据解得:代入数据解得:L L1 13.83.81010-3-3 m m答案:答案:3.83.81010-3-3 m m【阅卷人点拨阅卷人点拨】失失分分提提示示(1)(1)不不理理解解正正负负温温度度系系数数的的含含义义,不不知知道道阻阻值值为为什什么么在在一一定温度范围内不随温度变化定温度范围内不随温度变化.(2)(2)不不能能列列出出总总电电阻阻随随温温度度变变化化的的关关系系式式(即即上上题题解解析析中中式式).).(3)(3)列出列出式后,不会令温度式后,不会令温度t t的系数为零求解长度的系数为零求解长度.备备考考
24、指指南南(1)(1)仔仔细细审审题题,特特别别注注意意理理解解题题目目中中的的关关键键语语句句,并并能能据据此列出物理规律的方程或物理量间关系方程此列出物理规律的方程或物理量间关系方程.(2)(2)平时学习要注意多总结解题的技巧与方法平时学习要注意多总结解题的技巧与方法.电阻、电阻定律电阻、电阻定律高考指数高考指数:1.(20091.(2009天津高考天津高考)为探究小灯泡为探究小灯泡L L的伏安的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关,通特性,连好如图所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光零开始逐
25、渐增大,直到小灯泡正常发光.由由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-IU-I图象应是图象应是()()【解题指南解题指南】解答本题时注意以下两点:解答本题时注意以下两点:(1)(1)灯丝随温度升高,灯丝随温度升高,电阻率增大电阻率增大.(2).(2)电压增大时温度升高电压增大时温度升高.【解析解析】选选C.C.当电压增大时温度升高,电阻率增大,灯丝电阻随当电压增大时温度升高,电阻率增大,灯丝电阻随之增大,在图象上某点到原点连线的斜率表示电阻,因此斜率应之增大,在图象上某点到原点连线的斜率表示电阻,因此斜率应越来越大越来越大.选项选项A A的电阻越来越小,选
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