高中物理-恒定电流知识点总结

第14章:恒定电流一、知识网络二、重、难点知识归纳（五）、滑动变阻器的使用1、滑动变阻器的作用（1）保护电表不受损坏；（2）改变电流电压值，多测量几次，求平均值，减少误差。2、两种供电电路（“滑动变阻器”接法）电流：定义、微观式：I=q/t，I=nqSv电压：定义、计算式：U=W/q，U=IR。导体产生电流的条件：导体两端存在电压电阻：定义、计算式：R=U/I，R=ρl/s。金属导体电阻值随温度升高而增大半导体：热敏、光敏、掺杂效应超导：注意其转变温度电动势：由电源本身决定，与外电路无关，是描述电源内部非静电力做功将其它形式的能转化为电能的物理量实验恒定电流部分电路：I=U/R闭合电路：I=E/(R+r)，或E=U内+U外=IR+Ir适用条件：用于金属和电解液导电规律电阻定律：R=ρl/s基本概念欧姆定律：公式：W=qU=Iut纯电阻电路：电功等于电热非纯电阻电路：电功大于电热，电能还转化为其它形式的能电功：用电器总功率：P=UI，对纯电阻电路：P=UI=I2R=U2/R电源总功率：P总=EI电源输出功率：P出=UI电源损失功率：P损=I2r电源的效率：%100%100EUPP总出，对于纯电阻电路，效率为100%电功率：伏安法测电阻：R=U/I，注意电阻的内、外接法对结果的影响描绘小灯泡的伏安特性测定金属的电阻率：ρ=Rs/l测定电源电动势和内阻电表的改装：多用电表测黑箱内电学元件（1）、限流式：a、最高电压（滑动变阻器的接入电阻为零）：E。b、最低电压（滑动变阻器全部接入电路）：。c、限流式的电压调节范围：。（2）、分压式：a、最高电压（滑动变阻器的滑动头在b端）：E。b、最低电压（滑动变阻器的滑动头在a端）：0。c、分压式的电压调节范围：。3、分压式和限流式的选择方法：（1）限流式接法简单、且可省一个耗电支路，所以一般情况优先考虑限流式接法。（2）但以下情况必须选择分压式：a、负载电阻RX比变阻器电阻RL大很多（RX2RL）b、要求电压能从零开始调节时；c、若限流接法电流仍太大时。三、典型例题例1、某电阻两端电压为16V，在30s内通过电阻横截面的电量为48C，此电阻为多大？30s内有多少个电子通过它的横截面？解析：由题意知U=16V，t=30s，q=48C，电阻中的电流I=tq=1.6A据欧姆定律I=RU得，R=IU=10Ωn=eq=3.0×1020个故此电阻为10Ω，30s内有3.0×1020个电子通过它的横截面。点拨：此题是一个基础计算题，使用欧姆定律计算时，要注意I、U、R的同一性（对同一个导体）。xLxRUERR,xxLREERR0,E小试身手1.1、导线A电阻为R，A中电流强度为I，通电时间为t，导线B的电阻为R/2，B中电流强度为I/4，通电时间为2t，那么：(1)相同的时间通过导线A与B横截面的电量之比为（）A.2:1B.1:2C.4:1D.1:4(2)时间t内电流通过A做功与时间2t内电流通过B做功之比为（）A.32:1B.16:1C.8:1D.1:41.2、A，B，C，D四个相同的灯泡按图14-3所示电路连接，M，N两端电压恒定，这四个灯泡中（）A.C灯比D为亮B.A灯比C灯亮C.A灯和B灯一样亮D.A灯和C灯一样亮例2、两电阻R1、R2的伏安特性曲线如右图14-4所示，由图可知：（1）这两电阻的大小之比R1∶R2为_______A.1∶3B.3∶1C.1∶3D.3∶1（2）当这两个电阻上分别加上相同电压时，通过的电流之比为_______A.1∶3B.3∶1C.1∶3D.3∶1解析：（1）由欧姆定律I=RU可知，在I—U图线中，图线的斜率k=UI=R1，即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。R1∶R2=tan30°∶tan60°=1∶3所以A选项正确。（2）由欧姆定律I=RU可知，给R1、R2分别加上相同的电压时，通过的电流与电阻成反比I1∶I2=R2∶R1=3∶1，故B选项正确点拨：此题为一个理解题。考查对伏安特性曲线的认识和理解。小试身手2.1、若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4A.如果所图14-3图14-4加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大?2.2、甲、乙两个定值电阻分别接入电路中，通过电阻的电流强度与电阻两端电压的关系如图14-5所示，根据图线可知（）A.甲的两端电压总比乙两端电压大B.甲电阻比乙的电阻小C.加相同电压时，甲的电流强度比乙的小D.只有甲两端电压大于乙两端电压时，才能使甲、乙中电流强度相等2.3、如图14-6所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是（AC）A.路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B.电流都是I0时，两电源的内电压相等C.电源甲的电动势大于电源乙的电动势D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻例3、如图14-7所示，R1=R2=R3=R=4Ω，U=8V，求，(1)安培计示数。(2)用导线连接AD，安培计示数。(3)用导线同时连接AD，BC，导线AD，BC不连接，安培计的示数。解析：(1)电路连接是R2，R3，R4串联，然后与R1并联。R1+R2+R3=12Ω，总电阻R=412412=3Ω，2.67A38RUI(2)用导线连接AD，导线AD与R2、R3并联，导线把R2，R3短路，电路便为R4与R1并联，电阻R=2Ω，安培计示数4ARUI2(3)同时导线连接AD，BC，电路如图14-7所示，导线AD把4个电阻的一端连在一起。导线CB把4个电阻的另一端连接在一起，四个电阻的两端电势相等，四个电阻并联，图14-5图14-6图14-7电路总电阻为R=1Ω，安培计示数I=8A，千万不能认为AD导线使R2、R3短路，最后只有R1一个电阻。点拨：此题为一个基础计算题，考查的是对电阻的计算和欧姆定律的应用。，解决电学问题时，电路一定要清，搞清楚电路是如何连接的是解题的关键。串联电路分压，并联电路分流是经常使用的电学规律，必须熟练掌握小试身手3.1、1.一条粗细均匀的电阻丝电阻为R，其横截面直径为d，若将它拉制成直径为d/10的均匀细电阻丝，其电阻变为（）A.10000RB.1000RC.100RD.R/1003.2、下列关于电阻率的叙述，错误的是（）A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的C．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D．材料的电阻率随温度变化而变化3.3、一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R。把它拉制成直径为d／10的均匀细丝后，它的电阻变为（）A．R／1000B．R／100C．100RD．10000R3.4．在一根长l=5m，横截面积S=3.5×10-4m2的铜质导线两端加2．5×10-3V电压。己知铜的电阻率ρ=1.75×10-8Ω·m，则该导线中的电流多大？每秒通过导线某一横截面的电子数为多少？3.5、如图14-8所示，电阻R1，R2，R3，的电压，电流，消耗电功率分别为U1，U2，U3，I1，I2，I3，P1，P2，P3，把此电路与电源接通后，求，(1)U1/U2，(2)I1/I2，(3)P1/P2图14-8例4、.一条电阻丝加上电压U后，经ts后放出热量为Q，若得电阻丝截成等长的三段并且关联在一起，再加上电压U，需经多长时间放出热量仍为Q？解析：设电阻丝电阻为R，Q=RU2，截成等三段，每段电阻为R/3，并联后电阻为R/9，则Q=tRUtRU2'29/9/'tt。点拨：此题为一个简单计算题，主要考查电热公式的记忆和理解。电阻丝是纯电阻，计算热量三个公式都适用，结合题目给定的条件，电压不变，使用，Q=RU2，计算方便。小试身手4.1、某输电线总电阻为2.0Ω，若输送电功率保持10KW不变，在用250V电压输送时，线路上损失功率为__________KW，若改用5000V电压输送时，线路上损失电功率为___________KW。4.2、.如图14-9所示，电路两端电压恒定，电阻R1=R2=R3，R3=2R，电键闭合前，后电阻R2消耗电功率之比_______，电容器C所带电量之比___________。4.3、在闭合电路中（）A．电流总是由高电势流向低电势B．电流强度越大，电源输出功率越大C．输出功率越大，电源效率越高D．电源输出电压越大，电源效率越高例5、如图14-10所示，ε=12V，r=1Ω，导线电阻不计，R=22Ω(a)K闭合时，滑键c逐渐向右滑动时，干路电流将__________，路端电压将__________AC间电压将_________，电源消耗总功率____________，电源内部消耗的功率____________(b)K闭合时，滑键c放在R中间，干路电流为___________，路端电压为_____________，AC间电压为__________，BC间电压为__________，电源内电压为____________，电源消耗总功率为___________电源内部消耗功率为_____________，输出功率为__________，电源效率为__________。解析：(a)：电键K闭合时，滑键c向右滑动时，电路电阻逐渐减小，根据闭合电路欧图14-9图14-10姆定律rRεI，干路电流将逐渐增大，路端电压：ε=U路+Ir，U路逐渐减小。AC间电压UAC=IRAC，因RAC=0，不随C移动而变化。电源消耗总功率：P总=εI，因为I增大，而增大，电源内部消耗功率P内=I2r，r不变，P内增大，(b)K闭合，C放在R中间则外电路电阻R外=11Ω，干路电流I=1A11112rRε外，路端电压U路=IR外=1×11=11V，UAC=0V，UBC=U路=11V，电源内电压U内=Ir=1V，电路消耗总功率P总=εI=12×1=12W输出功率P出=U路×I=11×1=11W，电源内部消耗电功率。P内=I2r=P总－P出=1W，电源效率η=91.7%10%1211100%PP总出，点拨：此题为一个综合题。是对闭合电路的基本规律全面的检测，是对闭合电路的基本概念，基本规律的综合练习使用，熟练掌握非常必要。小试身手5.1、已知如图14-11，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R1B.增大R2C.增大R3D.减小R15.2、如图14-12所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动头P向b移动时，（）A.伏特表V1，V2都增大，安培表A1减小，A2增大。B.伏特表V1，V2都减小，安培表A1增大，A2减小。C.伏特表V1增大，V2减小，安培表A1，A2都减小。D.伏特表V1减小，V2增大，安培表A1，A2都增大。5.3、如图14-13所示电路中，电源内阻不能忽略，当滑片P向下移动时，电路中各电表示数如何变化？R1R3R2ECABBCCC图14-11图14-13图14-125.4、如图14-14所示，两个电源电动势皆为60V，内电阻皆为2Ω，左边电阻8Ω，右边电阻2Ω，虚线框内是一个6Ω和1个8Ω电阻组成的电路，当只接通K1，K2时，回路电流为6A，当只接通K2，K3时，回路电流为5A，求只接通K1和K3时，回路电流强度是多大？例6、在右图14-15中电池组的电动势为3V，内阻为0.6，R1=R2=R3=R4=4，求电压表与电流表的示数。解析：当电路中元件连接比较复杂，同时又有电表时，应先把电表摘去，弄清各元件的连接方式再分析各电表所测的物理量。“摘表”的原则是电流表短路，电压表断路，如图（1）所示。然后改画出各元件连接标准图，搞清R1、R2、R3、R4的连接方式，如图（2）。最后把电流表、电压表放回原处，由于各电阻的连接方式已清楚，可以较容易地画出电流的走向，找出流过电流表的是哪些电流。如图（3）所示可知，通过电流表的电流是通过R2的电流I2与通过R3的电流I3。而电压表量的是路端电压。解：R1与R2并联电阻RR12122R12与R4串联电阻R串R串246电路总电阻RRRRR串串3