稳恒电流1-5节测试题

1第二章恒定电流复习第一单元（第1—5节）一、教法建议抛砖引玉本章研究直流电路的基础知识，这些知识不仅在学习后面几章电学知识时要用到，也是将来学习电工技术以及电子技术的基础。本单元研究电路的基本参量（U、I、R以及W、P）和基本定律（欧姆定律、电阻定律和焦耳定律），这些规律是解决部分电路问题的理论依据，也是学习完整电路规律的基础。这个单元的知识，学生在初中已作为重点内容学习过，所以这部分知识属复习、提高性质，教师在教学中不要简单重复初中学习的内容，而应该加强学生能力的培养，注意培养学生运用知识解决实际问题的能力。本单元知识中，演示实验较多（形成电流条件的演示实验，研究导体中电流跟导体两端电压关系的演示实验及研究影响导体电阻因素的实验），欧姆定律和电阻定律都是通过分析实验结果得出的。因此，在教学中要做好演示实验，帮助学生更好地理解基本概念和定律。在本单元的教材中，讲授的定律较多，在教学中要引导学生注意定律的适用范围和条件，在金属导电基础上总结出来的欧姆定律能适用于电解液导电，却不适用于气体和半导体的导电现象；电阻定律也只有在温度一定的条件下才能适用，温度发生变化，就要考虑温度对电阻率的影响；某些教材，还要受超导转变温度的限制。应该使学生认识到，在一定范围、一定条件下总结出来的物理规律不能任意外推，外推结论必须通过实践检验。考虑到本单元的教学内容基础上是初中学过的，如果学生的基础知识比较扎实，教学时不必一节一节地教和学，可采用单元教学方法，先给学生简要地指点一下教材的知识体系结构，然后要求学生阅读教材，指导学生把本单元知识归纳成六个基本量（U、I、R和P、W、Q）和三条定律（I=U/R、SLR和RtIQ2），对每个物理量要求弄清楚它的定义（或含义）、度量公式、单位规定、决定因素，以及与其它量的区别和联系，对定律要求理解定律反映的物理过程，适用范围以及使用方法，最后由老师作出小结和补充性地讲解，并通过练习考查学生的学习效果，即通过教师指导——学生阅读——学生归纳总结——教师小结的方式进行教学，从而发挥学生学习的主动性，训练学生自学能力。指点迷津1．导体中有电流时，导体中的自由电荷除定向移动外，还做无规则的热运动，这种热运动将阻碍电荷的定向移动。在教学中要突出电荷的定向移动．．．．形成电流，回避电荷的热运动，以免引起学生混淆。2．在欧姆定律的教与学中，除使学生理解定律、学会应用定律外，要突出定律的使用范围——适用于纯电阻电路（元件），为后面学习处理完整电路中纯电阻电路和非纯电阻电路问题作好准备。3．学习焦耳定律时，要注意电功及电热的区别和联系，分清楚纯电阻电路与非纯电阻电路中电功、电热的计算公式。二、学海导航思维基础1．电流（1）导体中电流的形成当导体两端加上电压时，在导体内部就建立了一个电场，它的方向是由电源正极（高电势位置）经导体到电源负极（低电势点），导体中的自由电荷处在电场中受电场力作用而定向移动，形成电流，其中正电荷受力方向与电场方向相同，所以由电源正极经导体流到电源负极，负电荷受力方向与正电荷受力方向相反，定向移动方向也2与正电荷定向移动方向相反。（2）对电流强度的理解①电流强度是描述电流强弱的物理量，不是电流（电流是定向移动的电荷，是客观物质，不是物理量），正电荷定向移动方向是电流方向，而不是电流强度这个物理量的方向，所以电流强度这个量无方向性，是标量；②若导体中的电流是由正负自由电荷同时反向定向移动形成的（如电解液导电），在用定义式I=q/t计算时，q应是通过导体横截面的正、负电量的绝对值之和。（3）学习目标①理解形成电流的条件；②理解并掌握电流强度概念，应用它的定义式求电流强度。2．欧姆定律（1）导体电阻电阻是反映导体阻碍电流性质的物理量，一段导体确定了，其对电流的阻碍作用也随之确定（温度一定），电阻也就确定了，所以电阻虽然定义为导体两端电压与其中电流强度之比（R=U/I），但电阻与导体两端电压及导体中电流强度大小无关，由导体本身性质决定。（2）对欧姆定律，要注意它的适用范围。对电路，它只适用于纯电阻电路，对含电动机、电解池等非纯电阻电路不适用；对导电物质而言，它适用于金属、电解液导电，对气体、半导体导电不适用。在使用欧姆定律时，要注意I、U、R是同一导体（或电路）同一时刻的量。（3）学习目标①理解导体电阻概念，注意R与U、I无关；②理解、掌握欧姆定律，学会用定律解简单问题。3．电阻定律（1）电阻率①大小：某材料的电阻率等于用该材料制成的长度为1m，横截面积为1m2的导体的电阻。②单位是欧姆米，符号Ωm。③物理意义：电阻率是反映材料导电性能好坏的，所以某种材料的电阻率由这种材料的性质决定（温度一定），与材料做成的导体无关；④与温度的关系：金属材料的电阻率随温度升高而增大。电灯发光时其灯丝电阻要比不发光时大的多，就是这个缘故。（2）公式IUR与SLR的区别公式IUR是电阻的定义式（R与U成正比或R与I成反比的说法都是错误的），而SLR是电阻定律的数学表达式，是电阻的决定式，由此可以看出，导体电阻是由导体的长度、截面积及材料决定的，一旦导体给定，即使它两端的电压U=0，它的电阻仍然存在。（3）学习目标①理解电阻率概念；②理解、掌握电阻定律，能应用它求导体电阻；③进一步理解电阻概念。4．电功与电功率（1）电流做功的实质导体两端加上电压，导体内就建立了电场，电场力推动自由电荷定向移动而做功。所以，电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其它形式的能，因此有电功W=qU=Ult。在电流做功的过程中，遵循能量守恒。（2）公式W=Ult及P=UI的适用范围公式W=Uit是从电流做功的实质，由W=qU结合q=lt推导出而来的，是计算电功普遍适用的公式，既适用于纯电阻电路，也适用非纯电阻电路，公式P=UI也是如此。（3）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，流过它的电流就是额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的电压不是额电压，它消耗的功率也不再是额定功率。这种情况下，一般3可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的，并据此来进行计算。（4）学习目标①理解电流做功的实质；②掌握公式W=Uit及P=UI的使用及适用范围，一定要注意它们是计算电功和电功率普遍适用的式子，以便区分后面要学到的其它公式。5．焦耳定律（1）理解和掌握焦耳定律时要知道，焦耳定律是计算电流产生多少热量的基本定律，公式RtIQ2适用于任何电路工作时产生热量的计算，是计算电热普遍成立的公式。（2）电功和电热区别①对于纯电阻用电器，电流通过用电器以发热为目的，如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、白炽灯泡等，电能全部转化为热能，电功等于电热，即QtRURtIUItW22是通用的，没有区别，同理RURIUIP/22也是无区别的，上述结论也是欧姆定律适用于纯电阻电路的结果；②对于非纯电阻用电器，电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热损失，如电动机、电解槽，给蓄电池充电，日光灯等；在非纯电阻电路里，电路消耗的电能，即W=Uit分成两部分，大部分转化为热能之外的其它能（例如电流通过电枢的电阻生热），这里W=Uit不再等于RtIQ2（而是WQ），应该是QEW其它，电功就只能用W=Uit计算，电热就只能用RtIQ2计算，同理电功率只能用P=UI计算，而发热功率只能用P=I2R计算，此时tRR2（以及RU2）既不表示电功，也不表示电热，无任何意义。（3）学习目标①理解焦耳定律，能运用焦耳定律进行电热运算；②理解电功与电热的区别和联系，重点掌握不同情况下电功和电热的计算应选用哪些公式。学法指要例1在示波器的示波管中，当电子枪射出的电流（由电子定向移动形成）在到5.6微安时，每秒钟从电子枪中发射的电子数目有多少？电流的方向如何？（已知Ce19106.1）分析与解答由于电流强度I=5.6μA=5.6×10-6A，所以电子枪每秒钟射出的电量为CItQ6106.5。因为每个电子的电量为e，所以每秒钟发射的电子数为：13196105.3106.1106.5/CCeQN（个）由于规定电流方向是正电荷定向移动方向，所示示波管中电流的方向与电子运动的方向相反。例2某种电解液导电时，若在2秒钟内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过电解液的电流强度是多少？4分析与解答电解液导电时，正负离子同时反方向定向移动，2秒内通过截面的正电荷电量CQ6.12106.110519181，通过截面的负电荷的电量CQ6.1106.1100.119192，所以通过电解液的电流强度为：AtQQI6.126.16.1||||21例3两导体导电时的I-U图线如图2-1所示，则（1）电阻R1:R2=；若两个导体中的电流强度相等，导体两端电压U1:U2=；若两导体的电压相等，流过导体的电流强度I1:I2=。分析与解答图2-1（1）因为在I-U图中，ctgIUR，所以3301ctgR，33602ctgR，故R1:R2=3:1。（2）由欧姆定律得：111RIU、222RIU，由于I1=I2，所以U1:U2=R1:R2=3:1。（3）由欧姆定律得：111RUI、222RUI，由于U1=U2，所以I1:I2=R2:R1=1:3。说明，分析1-U图线U-1图线时，关键是先分析图线的斜率的意义，以便确定R=tgθ还是R=ctgθ。例4加在某导体两端的电压变为原来的3倍时，导休中的电流强度就增加0.9A。如果所加电压变为原来的21倍，导体中的电流强度将变为多少？分析与解答设导体电阻为R，原来加在导体两端电压为U，导体中电流强度为I，由欧姆定律得：U=IR…………①3U=（1+0.9）R…………②21U=I'R…………③由①、②、③解得I'=0.225A。说明：应用RUI解题时，要注意U、I、R是同一导体同时刻的对应量。5例5一根粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径是d，电阻是R。把它拉成直径10d的均匀细丝后，它的电阻变成（）。A．R10001B．10000RC．R1001D．100R分析与解答把这根镍铬丝拉成直径为10dd时，其横截面积小于100SS，由于体积不变，其长度必相应的变为L'=100L。根据电阻定律，拉长后的电阻为RSLSLRsl1000010000100/100''故正确答案为B。例6AB两地相距40km，从A到B两条输电线的总电阻为800Ω。若AB之间的某处C两条线路发生短路，为查明断路地点，在A处接上电源，测得A处两端电压为10V，导线中电流强度为40mA。求短路相距A多远？图2-2分析与解答根据题意，画出如图2-2所示的电路，AB两地相距L1=40km，原输电线总长2L1=80km，电阻R1=800Ω。设短路处C距A端L2，其间输电线总电阻为R2，则25010401032IUR由SLR得212122LLRR、kmLRRL5.121122，即C处距A端12.5km。例7有一直流电动机，把接入0.2V电压的电路时，电机不转，测得流过电动机的电流是0.4A。若把电机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？分析与解答电动机在接入0.2V电路时，电动机不转，测得电流是0.4A，可知此时电功就等于电热，欧姆定律成立，可求得电动机线圈的电阻r=5.04.02.012iu电流为1.0A，电动机正常工作，可知此时输入功率P=U2I2=2.0×1.0=2W，线圈的发热功率WrIP5.05.00.1222，即电功不等于电热，此时输出功率为6WPPP5.15.02出。若在正常工作时电动机被卡住，则电流做的功全部转化