【大高考】(全国通用)2016届高考物理专题八恒定电流课件

知识点一电流、电阻、电阻定律1.电流(1)定义：自由电荷的__________形成电流.(2)方向：规定为_______定向移动的方向.(3)定义式：I＝_______.定向移动正电荷I＝qt2.电阻(1)定义式：R＝_____.(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的__________.3.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的______成正比，与它的___________成反比，导体的电阻与构成它的______有关.(2)表达式：R＝_____.UI阻碍作用长度横截面积材料ρLS4.电阻率(1)计算式：ρ＝____.(2)物理意义：反映导体的________，是表征材料性质的物理量.(3)电阻率与温度的关系.①金属：电阻率随温度升高而______.②半导体：电阻率随温度升高而______.③超导体：当温度降低到__________附近时，某些材料的电阻率突然________，成为超导体.RSL导电性能增大减小绝对零度变为零【易错防范】(1)电荷定向移动的方向为电流的方向()(2)电流的微观表达式I＝nqsv中v为光速()(3)由R＝UI可知，电阻与电流、电压都有关系()(4)由ρ＝RSL知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度L成反比()××××知识点二电功、电热、电功率1.电功(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的________做的功.(2)公式：W＝qU＝_____(适用于任何电路).(3)电流做功的实质：____转化成其他形式能的过程.2.电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_____.(2)公式：P＝W/t＝_____(适用于任何电路).电场力IUt电能IU快慢3.焦耳定律(1)电热：电流通过导体产生的_____跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比.(2)计算式：Q＝I2Rt.4.热功率(1)定义：单位时间内的发热量.(2)表达式：P＝Qt＝_____.热量I2R【名师助学】对非纯电阻电路而言，电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算，且P电＝P其他＋P热，即UI＝P其他＋I2r.知识点三电阻的串联、并联1.特点对比串联并联电流I＝______________I＝_____________电压U＝_____________U＝_____________电阻R＝________________＝______________I1＝I2＝…＝InI1＋I2＋…＋InU1＋U2＋…UnU1＋U2＋…UnR1＋R2＋…＋Rn1R1R1＋1R2＋…＋1Rn2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻_____其中任一部分电路的总电阻.(2)并联电路的总电阻_____其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻.(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和.(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大.3.电压表、电流表的改装(1)电流表G(表头)：表头的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，三者的关系是Ug＝IgRg.大于小于(2)电压表及大量程电流表的改装改装成电压表改装成大量程电流表原理_____电阻分压_____电阻分流改装原理图分压电阻或者分流电阻Rx＝_________Rx＝_________改装后电表的内阻RV＝Rg＋Rx＞Rg串联并联UIg－RgIgI－IgRgRA＝RgRxRg＋Rx＜Rg【易错防范】(1)电路中电阻越多，总电阻越大()(2)电路中某电阻大，该电阻的功率一定大()(3)改装后的电压表量程越大，分压电阻越小，电压表的内阻越小()(4)改装后的电流表量程越大，分流电阻越小，电流表的内阻越小()×××√知识点四欧姆定律1.欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比.(2)表达式：_________.(3)适用条件：金属导电和电解液导电的纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路.2.伏安特性曲线(1)定义：纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U的关系曲线.(2)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，且欧姆定律适用.(3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线，且欧姆定律不适用的电学元件.I＝UR【易错防范】(1)由R＝UI知，R与U成正比，与I成反比()(2)欧姆定律也适用于气体导电()(3)在伏安特性曲线中，图象的斜率表示电阻的例数，斜率越大，电阻越小()××√知识点五闭合电路欧姆定律1.闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成______，跟内、外电阻之和成______.(2)公式：①I＝_______(只适用于纯电阻电路)；②E＝_________(适用于所有电路).正比反比ER＋rU外＋Ir2.路端电压外电路两端的电压，即电源的输出电压，U＝E－Ir.(1)当外电阻R增大时，I_____，内电压_____，路端电压_____.当外电路断开时，I＝0，U＝E.(2)当外电阻减小时，I____，内电压____，路端电压_____.当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝Er，U＝0.(3)路端电压也可以表示为U＝IR＝ERR＋r＝E1＋rR，也可以得到路端电压随外电阻增大而增大的结论.减小减小增大增大增大减小3.闭合电路中的功率和效率(1)电源的功率P总＝______________________.(2)电源内部损耗功率P内＝______________.(3)电源的输出功率P出＝______________________.(4)电源的效率η＝P出P总×100%＝_____×100%.EI＝IU＋IUr＝P出＋P内I2r＝P总－P出IU＝IE－I2r＝P总－P内UE【易错防范】(1)闭合电路中外电阻越大，路端电压越大()(2)外电阻越大，电源的输出功率越大()(3)电源的输出功率越大，电源的效率越高()√××要点一有关电功(热)、电(热)功率等的计算[突破指南]纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电器欧姆定律服从欧姆定律I＝UR不服从欧姆定律：U＞IR或I＜UR能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除一部分转化为内能外，还有一部分转化为其他形式的能电功与电热的关系W＝Q即UIt＝I2Rt＝U2RtW＞Q即UIt＞I2Rt元件举例电阻、电炉丝、白炽灯电动机、电解槽、日光灯【典例1】(2015·四川南充适应考试)一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体，通过电动机的电流是0.2A.在30s内可将该物体匀速提升3m.若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在开始提升物体后的30s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻.解析(1)电动机的输入功率P入＝IU＝0.2×3W＝0.6W(2)电动机提升物体的机械功率P机＝Fv＝mg·st＝0.4W由能量守恒定律得P入＝P机＋P热故P热＝P入－P机＝(0.6－0.4)W＝0.2W所以电动机线圈产生的热量Q＝P热t＝0.2×30J＝6J(3)根据焦耳定律Q＝I2Rt可得线圈电阻R＝QI2t＝60.22×30Ω＝5Ω答案(1)0.6W(2)6J(3)5Ω【借题发挥】非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，热功率Pr＝Ir和输出功率P出＝P－Pr.(2)坚持“躲着”求解UM、IM.首先通过对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM.要点二串、并联规律的应用[突破指南]1.处理串、并联电路以及复杂的混联电路的方法(1)准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图；(2)正确利用串、并联电路的基本规律，性质；(3)灵活选用恰当的公式进行计算.2.简化电路的原则(1)无电流的支路去掉；(2)电势相等的各点合并；(3)理想导线可任意改变长短；(4)理想电流表的电阻为零，理想电压表的电阻为无穷大；(5)电压稳定时电容器可认为断路.【典例2】图示电路可用来测量电阻的阻值.其中E为电源，R为已知电阻，Rx为待测电阻，可视为理想电压表，S0为单刀单掷开关，S1、S2为单刀双掷开关.(1)当S0闭合时，若S1、S2均向左闭合，电压表读数为U1；若S1、S2均向右闭合，电压表读数为U2.由此可求出Rx＝.(2)若电源电动势E＝1.5V，内阻可忽略；电压表量程为1V，R＝100Ω.此电路可测量的Rx的最大值为Ω.【解题探究】试画出当S0闭合，S1、S2均向左闭合和S1、S2均向右闭合时的简化电路.提示S1、S2均向左闭合时S1、S2均向右闭合时解析(1)当S1、S2均向左闭合时，电压表读数为Rx两端的电压，所以Rx＝U1I；当S1、S2均向右闭合时，电压表读数为R两端的电压，所以R＝U2I，联立解得Rx＝U1U2R.(2)当Rx两端电压U1＝1V时，由E＝1.5V可得，此时R两端的电压U2＝1.5V－1V＝0.5V电路中的电流I＝U2R＝0.5100A＝0.005A可测量的Rx的最大值Rx＝U1I＝200Ω.答案(1)U1U2R(2)200【借题发挥】高考对欧姆定律和串、并联电路特点的考查重点在实际应用，如电表的改装、伏安法测电阻等，相关电路的结构并不复杂，但能力要求较高.要点三动态直流电路的分析方法[突破指南]1.程序法动态分析的基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联电路的规律判断R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断I总和U外的变化情况，一般步骤为：(1)确定电路的外电阻R外如何变化.①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小).②若开关的通、断使干路中的用电器增多，则总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多，则总电阻减小.(2)根据闭合电路欧姆定律I总＝ER外＋r确定电路中的总电流如何变化(利用电动势不变).(3)由U内＝I总r确定内电压如何变化.(4)由U外＝E－U内确定路端电压如何变化.(5)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.(6)由串、并联电路的规律确定各支路两端的电压如何变化，以及通过各支路的电流如何变化.2.结论法当局部电阻Rn变化时，与Rn串联的电阻R的功率P、电流I、电压U与Rn变化相反，简称串联异变或串异，如图(a).而与Rn并联的R上，IR、UR、PR与Rn的变化相同，简称并联同变或并同，如图(b).总称串异并同.【典例3】(2015·湖南五市十校联考)在如图所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时()A.电压表示数变大，电流表示数变小B.电压表示数变小，电流表示数变大C.电压表示数变大，电流表示数变大D.电压表示数变小，电流表示数变小解析R3的滑动触头向下滑动，所以R3接入电路的阻值变大，导致并联电路的阻值变大，电路的总电阻变大，干路电流变小；并联电路的电阻变大，则并联电路的分压增大，即R2、R4串联电路的电压变大，所以流过这一支路的电流变大，由于干路电流变小，所以电流表的示数变小；因为R2、R4串联电路的电压变大，使得R2两端分压变大，电压表示数变大，本题答案为A.答案A【借题发挥】直流电流动态分析问题的技巧解决电路的动态问题一定要遵循“部分→整体→部分”的程序，逐一判断.同时，尽量先分析串联电阻，后分析并联电阻；先分析定值电阻，后分析可调电阻；既要关心每一电阻的电压，又要关心其电流.例如，本题中利用“总电流减小”“R2的分流增大”还可判断通过R4的电流增大.要点四含容电路的分析与计算[突破指南]1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上.2.电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电