恒定电流复习教案-人教版.pdf
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1、 恒定电流复习第一节基本概念和定律一、复习目标1.掌握电流、电阻、电功、电热、电功率等基本概念;2.掌握部分电路欧姆定律、电阻定律3.知道电阻率与温度的关系,了解半导体及其应用,超导及其应用二、难点剖析1.电流U _电流的定义式:/=2 决定式:/=下t电流的微观表达式/注意:在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式/=q/f计算电流强度时应引起注意。2.电阻定律导体的电阻R 跟它的长度/成正比,跟它的横截面积S 成反比。/?=/?-S(1)0 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Qm。(2)纯金属的电阻率小,合
2、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(伯较明显,可用于做温度计);合金铸铜、银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升高而减小(热敏电阻、光敏电阻)。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。材料山正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度%。3.欧姆定律1=-(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电)。R4.电功和电热(1)对纯电阻而百,电功等于电热:W=Q=UI t=I2R t=tR(2)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
3、机械能或化学能等其它能,所以电功必然大于电热:W Q,这 时 电 功 只 能 用 力 计 算,电热只能用。=/2 用 计算,两式不能通用。三、典型例题1.在 10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2 C,向左迁移的负离子所带的电量为3 C.求电解槽中电流强度的大小。/+%_ 2+3解:电解槽中电流强度的大小应为/=t-10 A=0.5A2.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=l.60X10-1(。这束质子流每秒打到靶上的质子数为 o 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子
4、束中与质子源相距L和4 L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和 2 贝 1 J I:/2=oV iVy解:按定义 质子源1 1 II/=,/.-=-=6.25xl015.尹 京 “二t t e-4 L-由于各处电流相同,设这段长度为I,其中的质子数为个,则由/=岁 和/=得/=,二 8。而,=2as,.丫 8 7?,.区=区=2t v I v%丫 S|13.实验室用的小灯泡灯丝的/-U特性曲线可用以下哪个图象来表示:解:灯丝在通电后一定会发热,当温度达到一定值时才会发出可见光,这时温度能达到很高,因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高,电流增大,灯
5、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,。越大/-U 曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小,选 A。4 .某一电动机,当电压5=1 0 V 时带不动负载,因此不转动,这时电流为/i=2 A。当电压为5=3 6 V 时能带动负载正常运转,这时电流为/2=1 A。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,7?=y-=5Q,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=5/2=3 6 W,内部消耗的热功率P热=/;R=5W,所以机械功率尸=3 1 W5 .如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长成=1 0 c m,bc=5 c m,当
6、 将/与 8接入电压为U的电路中时,电流强度为1 A,若将C与。接入电压为。的电路中,则电流为(A)6 .如图所示,两段材料相同、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)5通过两段导体的电流相等两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同细导体两端的电压5 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.7 .家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是P C T 元件,P C T 元件是山钛酸钢等导体材料制成的电阻器,其电阻率O 与温度f 的关系如图所示.由于这种特性,P C T 元件具有发热、控温双重功能.对此,以下判断中正确的是(A D)A.通
7、电后,其电功率先增大后减小B.通电后,其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在/,或打不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在A至介间的某一值不变四、同步练习1.关于电阻率,下列说法中不正确的是A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,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升高而增大C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对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化的影响,通常都用它们制作标准电阻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
8、与电压平方t/2之间的函数关系的是以下哪个图象3.如图1一283 所示,a、b、c、d 是滑动变阻器的4 个接线柱,现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片P向接线柱c 移动时,电路中的电流减小,则接入电路的接线柱可能是P烦侬照a bA.a 和 b B.a 和 c C.b 和 c D.b 和 d4.一个标有“220 V、60W”的白炽灯泡,加上的电压。由零逐渐增大到220 V,在此过程中,电 压(U)和 电 流(/)的关系可用图象表示,题中给出的四个图线中,肯定不符5.一根粗细均匀的导线,两端加上电压。时,通过导线中的电流强度为/,导线中自由电子定向移动的平均速度为v,若导线均匀拉长,使其半径变为
9、原来的,,再给它两端加上2电压。,则A.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为,4 6VC.自由电子定向移动的平均速率为上 D.自由电子定向移动的平均速率为4v66.在电解槽中,1 m in内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.125X102 和 7.5X IO?。,则 通 过 电 解 槽 的 电 流 为.7.若加在导体两端的电压变为原来的二时,导体中的电流减小0.2 A,如果所加电压变3为原来的2倍,则 导 体 中 的 电 流 将 变 为.8.如图所示,电源可提供。=6 V 的恒定电压,尺 为定值电阻,某同学实验时误将电流 表(内阻忽略)并联于上两端,其示数为2 A,当将电流表
10、换成电压表(内阻无限大)后,示数为3 V,则&的阻值为 Q.Rx9.某直流电动机提升重物的装置,如图所示,重物的质量电 动 机 吟J0tvw=50kg,电源提供给电动机的电压为。=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/=5.0A,求电动机的线圈电阻大小(取g=10m/s2).10.甲、乙两地相距6 km,两地间架设两条电阻都是6 Q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1.2A,则发生短路处距甲地多远?参考答案l.A 2.C3.CD4.ACD 5.BC6.5 A 7.1.
11、2 A 8.39.1 Q10.2.5 km第二节串并联电路电表的改装一、复习目标:1.熟练掌握串并联电路的特点,能够化简电路2.掌握含容电路的分析与计算3.掌握电流表、电压表的改装原理,掌握伏安法测电阻的两种解法,并能够分析测量误差4.掌握滑动变阻器的两种用法二、难点剖析:1.串并联与混联电路(1)串联:电流强度 I=h l2.=ln电压 U=Ul+U2+,.+Un电阻 R=R +&+R 4=a,4=当电 压 分 配&R j U R=,空=1功 率 分 配B R2 P R(2)并联:电 流 强 度/=4+6+电压 U=U=U2=.=Ut 1电流分配 A a /&,=匹功 率 分 配 鸟&P&2
12、.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,必须同时判定两板的极性,并标在图上。(3)在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。3.电表的改装(1)电流表原理和主要参数电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的,且指什偏角,与电流强度/成正比,即 =,故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有,表头内阻见:即电流表线圈的电阻;满偏电流Ig:即电流表允许通过的最大电流值,此时指针达到满偏;满偏电压U-.即指针满偏时,加在表头两端的电压,故 U g=/g R g(2)电流表
13、改装成电压表方法:串联一个分压电阻凡如图所示,若量程扩大倍,即 I.uVrMS)-R _=,则根据分压原理,需串联的电阻值4 .R=*R g=(n l)Rg,故量程扩大的倍数越高,串联的电阻值越大。(3)电流表改装成电流表方法:并联一个分流电阻R,如图所示,若量程扩大n倍,即=1-,则根据并联电路的分流原理,需要并联的电阻值Iv RvR=*R =上,故量程扩大的倍数越高,并联的电阻值越IR S小。4.电阻的测量(1)伏安法测电阻的两种电路形式(如图所示)山于电流表的分压作用,电阻的测量值比真实值偏大心(b)由于电压表流的分流作用,电阻的测量值比真实值偏小(2)实验电路(电流表内外接法)的选择(
14、1)若 夫”,一般选电流表的内接法RA RX(2)若 生 必,一般选电流表外接法。RA&5.滑动变阻器的使用(1)滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点负 载HL上电压调节范围(忽略电源内阻)负 载RL上电流调节范围(忽略电源内阻)相同条件下电路消耗的总功率限流接法%E&U F E&+R。E -)E七+r RLEIL分压接法OWULWE-EO W/LW RLE(/L+G)比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小(2)滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法下列三种情况必须选用分压式接法要求I 可路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装
15、后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法.当用电器的电阻&远大于滑动变阻器的最大值Ro,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.因为按图(b)连接时,因&/,所 以&与Ra的并联值R产外,而整个电路的总阻约为Ro,那么RL两端电压UL=IR用=Rap,显 然ULXRW且 R即越小,这种线性关系越好,电表的变化越平稳均匀,越便Ro于观察和操作.若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过&的额定值时,只能采用分压接法.下列情况可选用限流式接法测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且 R L 与Ro接近或&略小于R o
16、,采用限流式接法.电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.三、典型例题1.已知如图,Ri=6 Q,&=3。,&=4Q,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,注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简单:电流之 比 是 八:4 :/3=1:2:3;还可以发现左面两只电阻并联后总阻值为2Q,因此电压之比是U :5 :5=1:1 :2;在此基础上利用P=U I,得Pi:尸2 :鼻=1 :2:62.已知如图,两只灯泡已1、那分别标有H
17、OV,60W”和“110V,100W”,另外有一只滑动变阻器凡 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?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。3.已知如图,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R B.增大&C.增大&D.减小R解:由于稳定后电容器相当于断路,因此心 上无电流,电容器相当于和&并联。只有增大&或减小当 才能增大电容器C两端的电压
18、,从而增大其带电量。改变火3不能改变电容器的带电量。因此选BD。4.如图所示,四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表。安培表A i的量程大于A2的量程,伏特表V1的量程大于V2的量程,把它们按图接入电路,则安培表A,的读数 安培表A2的读数;安培表A的偏转角 安培表A2的偏转角;伏特表m的读数 伏特表V2的读数;伏特表V|的偏转角 伏特表V2的偏转角;(填“大于”,“小于”或“等于”)|I|I-解:大 于 等 于 大于 等于5.某电流表的内阻在0.1 Q0.2。之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下:A.待测电流表小(量程0.6A);C.电压表%(量 程 15V,内阻约10kQ);E
19、.定 值 电 阻&(阻值5Q)G.电键S 及导线若干B.电 压 表 匕(量程3 V,内阻约2kQ)D.滑动变阻器&(最大电阻10Q)F.电源E(电动势4V)(1)电压表应选用;(2)画出实验电路图;(3)如测得电压表的读数为V,电流表的读数为/,则电流表A1内阻的表达式为:RA解:本题利用电压表指电压,电流表指电流的功能,根据欧姆定律R=?计算电流表的2内阻。由于电源电动势为4 V,在量程为15V的电压表中有一的刻度没有利用,测量误差3较大,因而不能选;量程为3V 的电压表其量程虽然小于电源电动势,但可在电路中接入滑动变阻器进行保护,故 选 用 电 压 表 由 于 电 流 表 的 内 阻在 0
20、.1 Q 0.2 Q之间,量程为0.6A,电流表上允许通过的最大电压为0.12V,因而伏特表不能并联在电流表的两端,必须将一个阻值为5Q的定值电阻&与电流表串联再接到伏特表上,才满足要求。滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方式节能些,因而滑动变阻器采用限流的连接方式。故本题电压表选用V1;设计电路图如图1所示;电流表A i内阻的表达式为:URA=-6.用伏安法测量某一电阻凡阻值,现有实验器材如下:待测电阻&(阻值约5 Q,额定功率为1W);电流表A 1(量程0 0.6A,内阻0.2 Q);电流表A 2(量程0 3 A,内阻0.05 Q);电压表V1(量程0 3
21、 V,内阻3kQ);电压表V2(量程015 V,内阻15kQ);滑动变阻器R o(0 50 Q),蓄 电 池(电动势为6V)、开关、导线.为了较准确测量凡阻值,电压表、电流表应选,并画出实验电路图.错解分析:没能据安全性、准确性原则选择A i和 V 1,忽视了节能、方便的原则,采用了变阻器的分压接法.解题方法与技巧:由待测电阻凡额定功率和阻值的大约值,可以计算待测电阻凡的额定电压、额定电流的值约为U=4P R V1X5 2.2 V,/=yJP/R=7175=0.45 A.则电流表应选A”电压表应选Vi.又因 义 R y =j o.2 x 3 0 0 0 =2 4.5 Q RX,则电流表必须外接
22、.因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻尺,故首先考虑滑动变阻器的限流接法,若用限流接法,则被测电阻&上的最小F 6电流为/m i n=-=-=0.1 1 A 尸2 尸3 P .B.Pi Pi P2 T y 0c.Pl P2=Pi-1 D.因用电器的阻值未知,无法比较三个功率的大小2、如图所示的电路中,L i、一 为“2 2 0 V、1 0 0 W”灯 泡,L3,L 4为“2 2 0 V,4 0 W”灯泡,现将两端接入电路,其实际功率的大小顺序是()A.尸4 尸1 尸3 尸2B.P4 P P2 P3C.P P iP 2P yD.P P4P iP23、如图所示,把两相同的电灯分别拉成甲、乙两种电路,
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- 恒定 电流 复习 教案 人教版
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