高二物理描述电路的物理量及基本规律的应用1

江苏书人教育2012班秋季班高二物理尖子班（港）第1讲第1页共4页高二物理尖子班第1讲：描述电路的物理量及基本规律的应用知识要点：1.电流的概念及电流大小的表达2.表征电源的物理量3.电阻及电阻定律4.部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的跟导体两端的成正比，跟它的成反比。(2)适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．(3)导体的伏安特性图像①电阻恒定不变的导体，它的伏安特性图像是直线，如右图中a、b两直线所示，伏安特性图像是直线的电学元件叫线性元件，直线的斜率等于电阻的倒数.②电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性图像是曲线，如图中c所示，这类电学元件叫非线性元件，导体c的电阻随电压升高而减小.一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，其伏安特性图像如图所示.利用伏安特性图像求电阻时，不能用图像的切线的倾角的正切来求，原因是金属导体是纯电阻，欧姆定律仍然适用，电阻值是过坐标原点的直线斜率或斜率倒数。因此伏安特性图像上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻(图甲)或导体的电阻的倒数(图乙).并且纵、横坐标包围的矩形面积大小正好等于电功率，5.串并联电路的特点6.电功电功率焦耳定律例题分析1.来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为U=800kV的直线加速器，形成电流为I=1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10－19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少？假定分布在质子流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n1:n2是多少？2.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ＝ρ0(1＋αt)，其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t＝0℃时的电阻率．在一定的温度范围内α是与温度无关的常数．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．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内不随温度变化的电阻．已知：在0℃时，铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m，碳的电阻率为3.5×10－5Ω·m，附近，在0℃时，铜的电阻温度系数为3.9×10－3℃－1，碳的电阻温度系数为－5.0×10－4℃－1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体，要求其电阻在0℃附近不随温度变化，求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)．3.某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律。他拿了一根自行车轮胎气门芯用的乳胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他量得盐水柱的长度是30cm，并测出盐水柱的电阻等于R。现握住乳胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为40cm。如果溶液的电阻也遵从电阻江苏书人教育2012班秋季班高二物理尖子班（港）第1讲第2页共4页定律，此时盐水柱的电阻应该等于多大?4.电阻R1、R2的I-U图像如图所示，可知R1=______Ω，R2______Ω.若把R1、R2并联后接到电源上时，R1消耗的电功率是6W，则电源的输出功率是______W.5.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热得到热风将头发吹干，设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝电阻R2串联后接到直流电源上，吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有（）AP=IUBP＝2I（R1+R2）ＣP＞UIＤP＞2I（R1+R2）6.一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：规格后轮驱动直流电动机车型26″电动自行车额定电压下的输出功率110W整车质量30kg额定电压36V最大载重120kg额定电流3.5A质量为M＝70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力f恒为车和人总重的0.02倍．若取g＝10m/s2，那么在此人行驶的过程中，求：(结果保留两位有效数字)(1)此车电动机在额定电压下正常工作的效率有多高？(2)在电动机以额定功率提供动力的情况下，此人骑车行驶的最大速度为多大？(3)在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v1＝1.0m/s时，此人骑车的加速度为多大？(4)假设电动机正常工作时，损失的功率有80%是由于电机绕线电阻生热而产生的，则电动机的绕线电阻为多大？课堂练习1．关于电流的方向，下列叙述中正确的是()A．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同2．一节干电池的电动势为1．5V，蓄电池的电动势为2V，下述说法正确的是（）A．在外电路断开时，干电池的路端电压为1．5VB．在外电路闭合时，蓄电池的路端电压一定比干电池大C．在外电路闭合时，1s内蓄电池提供的化学能一定比干电池多D．在外电路闭合时，电源内每通过1C电量，蓄电池提供的化学能一定比干电池多。3．某电解池，如果在1s钟内共有5×1018个二价正离子和1．0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（）A．0AB．0.8AC．1.6AD．3.2A4．关于电流和电阻，下列说法中正确的是（）A．金属导体导电时，自由电子在做无规则热运动的同时，又叠加了一个定向移动的速度江苏书人教育2012班秋季班高二物理尖子班（港）第1讲第3页共4页B．由R=UI可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比；U一定时，R与I成反比C．同一个金属导体的温度升高时，由于自由电子的运动速度增大，所以电流增大D．电阻是导体本身的属性，它的大小由导体本身决定，并和温度有关，但与所加的电压无关5．如图所示，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U，则（）A．通过两棒的电流强度相等B．两棒的自由电子定向移动的平均速率相等C．两棒内的电场强度不同，细棒内场强E1大于粗棒内场强E2D．细棒两端的电压U1大于粗棒两端的电压U26.如图所示，A、B、C、D是滑线变阻器的四个接线柱，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以是().(A)A和B(B)A和C(C)B和C(D)A和D7．如图所示，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()A．A和BB．A和CC．B和CD．A和D8．如图所示，一只鸟站在一条通过500A电流的铝质裸导线上.鸟两爪间的距离是5cm，输电线的横截面积是185mm。求鸟两爪间的电压。已知铝的电阻率ρA=2.9×10-8Ω·m.9．如图是静电除尘示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附nmol电子，每昼夜能除尘mkg，电子电量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t；试计算高压电源的电流强度I。10.“加速度计”作为测定运动物体加速度的仪器，已被广泛应用，图甲所示为应变式加速度计的原理图：支架AB固定在待测系统上，滑块穿在AB之间的水平光滑杆上，并用轻弹簧连接在A端，其下端有一I2U1U2UI1江苏书人教育2012班秋季班高二物理尖子班（港）第1讲第4页共4页活动臂可在滑动变阻器上自由滑动．随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对于支架将发生位移，并通过电路转换成电信号从电压表输出．已知电压表量程为8V，滑块质量m=0.1kg，弹簧劲度系数k=20N／m，电源电动势E=10V，内阻不计，滑动变阻器总电阻值R=40Ω，有效总长度l=8cm．当待测系统静止时，滑动触头P位于变阻器R的中点，取A→B方向为速度正方向．(1)确定该加速度计测量加速度的范围．(2)为保证电压表能正常使用，图甲电路中电阻R0至少应为多大?(3)根据R0的最小值，写出待测系统沿A→B做变速运动时，电压表输出电压U与加速度a的关系式．(4)根据R0的最小值，将电压表盘上的电压刻度改成适当的加速度刻度，将对应的加速度值填入图乙中电压表盘的小圆内．课后作业1．关于公式I＝q/t，下列说法中正确的是()A．式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电量B．q表示通过导体单位横截面积的电量C．比值q/t能表示电流的强弱D．比值表明电流强度跟通过导体横截面积的电量成正比,跟通电时间成反比2．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的2倍，把另一根对折合绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压后，则（）A．它们的电阻之比R1︰R2=4：1B．相同时间内通过它们的电荷量之比q1︰q2=1︰4C．它们的电阻之比R1︰R2=6︰1D．相同时间内通过它们的电荷量之比q1︰q2=1︰163．R1和R2分别标有“21.0A”和“40.5A”，将它们串联后接入电路中，如右图所示，则此电路中允．许消耗的最大功率为（）Ａ．1.5WＢ．3.0WＣ．5.0WＤ．6.0W4．有一横截面为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子定向移动的速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（）A.nvSΔtB.nvΔtC.IΔt/eD.IΔt/eS5．把R1=8Ω、R2=2Ω两个电阻串联到电路中，要使两个电阻消耗的电功率相同，下列方法中可行的是（）A．给R1并联一个阻值为8/3Ω的电阻B．给R1并联一个阻值为8Ω的电阻C．给R2串联一个6Ω的电阻D．给R2并联一个6Ω的电阻6．某厂研制的一种节能冰箱，一天的能耗只相当于一个25w的灯泡一天工作的能耗，如图所示为该冰箱内的温度随时间变化的图象，则该冰箱工作时的功率为()A．25wB．50wC．75wD．100w7．电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内水烧干前的加热状态，另一种是锅内水烧干后的保温状态.如图所示是电饭锅电路的示意图，S是用感温材料制造的开关，R1是电阻，R2是供加热用的电阻丝.(1)试判断开关S接通时和断开时，电饭锅分别处于哪种工作状态，说明你的理由.(2)如果要使R2在保温状态时的功率是加热状态时的四分之一，R1/R2应是多大？R1R2