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当前位置:首页 > 临时分类 > 浙江省2021高考物理一轮复习 专题八 恒定电流课件
考点清单考点一电路的基本概念和规律考点基础一、电路的基本概念物理量描述表达式性质备注电流电荷的定向移动形成电流I= 标量,方向规定为与正电荷定向移动方向相同形成条件:a.导体中存在自由电荷;b.导体两端存在电压电阻导体对电流的阻碍作用的大小R= 标量ρ为电阻率,跟导体材料和温度有关电功电流做功的实质是电场力对电荷做正功在任何电路中W=qU=UIt在纯电阻电路中W=qU=UIt=I2Rt= t标量电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小,电势能转化为其他形式的能电功率单位时间内电流做的功叫电功率P= 标量P= 和P=UI适用于任何电路电热电流通过有电阻的电路产生的焦耳热Q=I2Rt标量Q=I2Rt适用于任何电路2URWt二、电阻定律1.内容:导体的电阻与导体的长度成正比,与横截面积成反比,还跟导体的材料有关。数学表达式为R=ρ 。2.电阻率:反映导体导电性能的物理量,由导体的材料决定,且随着材料的温度的改变而变化。金属的电阻率随温度升高而增大;半导体的电阻率随温度升高而减小。三、部分电路欧姆定律1.内容:通过一段电路的电流,跟这段电路两端的电压成正比,跟这段电路的电阻成反比,这一规律叫部分电路欧姆定律。2.表达式:I= 。3.定律的适用范围:纯电阻电路。lSUR4.I-U图线和U-I图线:(1)在R一定的情况下,I正比于U,所以I-U图线和U-I图线都是通过原点的直线,如图甲、乙所示。I-U图线中,R1R2;U-I图线中,R1R2,此时,导体的电阻等于U-I图线的斜率,R= = 。(2)在R变化的情况下,I与U不再成正比,而是一条曲线,如小灯泡的U-I图线如图丙所示,此时电阻R= ≠ ,即电阻R等于图线上的点与坐标原点连线的斜率而不是切线的斜率。UIΔΔUIUIΔΔUI串联并联电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In电压U=U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un电阻R=R1+R2+…+Rn = + +…+ 电压分配 = , = —电流分配— = , = 功率分配 = , = = , = 1R11R21Rn1R12UU12RRnUUnRR12II21RRnIInRR12PP12RRnPPnRR12PP21RRnPPnRR四、串联、并联电路考向突破考向电源和电流三个电流公式的理解定义式I= ,式中I表示电流,q为时间t内通过导体横截面的有效电荷量(从产生电流的效果上来说)。该式求出的是电流的平均值决定式I= (仅适用于纯电阻电路),不考虑温度的影响,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比微观表达式I=neSv,式中I为瞬时电流,n为金属导线单位体积内的自由电子数,e为电子的电荷量,S为导线的横截面积,v为电子定向移动的速率(既不是热运动速率,也不是电场传导速率)常温下金属中电子热运动的平均速率约为105m/s,电子定向移动的速率约为10-5m/s,电场传导速率为3×108m/sqtUR例1(多选)有一横截面积为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,每个自由电子的电荷量均为q,此时电子定向移动的速率为v,则在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. D. ΔItqΔItSq解析根据电流定义可知,在Δt时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自由电子数为N= = ,所以C对,D错;由于自由电子定向移动速率是v,在时间Δt内,位于以某横截面为底,长l=vΔt这段导线内的自由电子都能通过横截面,V=Sl=SvΔt,总的自由电子数N=nV=nSvΔt,A对,B错。QqΔItq答案AC考向二串联电路和并联电路电表的改装改装成电压表改装成电流表 改装原理串联分压并联分流改装后的量程U=Ig(R+Rg)I= Ig备注改装后指针偏角大小取决于通过表头的电流大小,而示数则由偏角和量程共同决定RRRg例2有两个相同的电流表,允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig=1mA,表头电阻Rg=30Ω,若改装成一个量程为3V的电压表和一个量程为0.6A的电流表应分别 ()A.串联一个2990Ω的电阻和并联一个0.15Ω的电阻B.并联一个2990Ω的电阻和串联一个0.15Ω的电阻C.串联一个2970Ω的电阻和并联一个0.05Ω的电阻D.并联一个2970Ω的电阻和串联一个0.05Ω的电阻解析若改装成一个量程为3V的电压表需串联一个分压电阻,由U=Ig(R串+Rg)得,所串联的分压电阻阻值R串= -Rg= Ω-30Ω=2970Ω;若改装成一个量程为0.6A的电流表需并联一个分流电阻,由IgRg=(I-Ig)R并得,所并联的分流电阻R并= = Ω=0.05Ω。故选项C正确。gUI-33110ggg-IRII-31.010300.6-0.001答案C考向三焦耳定律电功与电热的关系纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽等电功与电热W=UItQ=I2Rt= tW=QW=UItQ=I2RtWQ电功率与热功率P电=UIP热=I2R= P电=P热P电=UIP热=I2RP电P热2UR2UR注意(1)白炽灯或小灯泡都是纯电阻,不要认为它们消耗的电能有一部分转化成了光能,其实电能还是全部转化成了内能,只不过内能中又有一部分进一步转化成了光能而已。(2)根据灯泡的额定功率和额定电压求得的电阻值是灯泡正常工作时的电阻,在非工作状态下其阻值小于其正常工作时的电阻,如“220V100W”的灯泡,正常工作时电阻R=484Ω,而直接用多用电表测得其电阻值约为10Ω。例3(2018浙江超级全能生联考,8)电动机是把电能转化成机械能的一种设备,在工农业、交通运输、国防及家电、医疗领域广泛应用。图示表格是某品牌电动机铭牌的部分参数,据此信息,下列说法中不正确的是 ()A.该电动机的发热功率为110WB.该电动机转化为机械能的功率为1100WC.该电动机的线圈电阻R为4.4ΩD.该电动机正常工作时每分钟对外做的功为5.94×104J型号YE3-132S2-2编号521780额定功率1100W额定电压220V额定电流5.0A额定转速2900r/min效率90.0%频率50Hz解析由电动机的额定功率及效率可求得电动机的发热功率为P热=P额(1-η)=1100×(1-0.9)W=110W,电动机转化为机械能的功率为P机=P额-P热=1100W-110W=990W,故A正确,B错误;由P热=I2r可得电动机的线圈电阻为r= = Ω=4.4Ω,故C正确;电动机正常工作时每分钟对外做的功为W机=P机t=990×60J=59400J=5.94×104J,故D正确。2PI热21105答案B考点二闭合电路欧姆定律考点基础一、电源:使导体两端存在持续电压,将其他形式的能转化为电能的装置。二、电动势1.物理意义:反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。电动势大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大;电动势小,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小。2.大小:等于外电路断开时的路端电压,数值上也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功。3.电动势的方向:电动势虽是标量,但为了研究电路中电势分布的需要,我们规定由负极经电源内部指向正极的方向(电势升高的方向)为电动势的方向。三、闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内、外电路电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路欧姆定律。2.表达式:a.电流表达式为I= ;b.电动势表达式为E=IR+Ir,E=U外+U内。3.适用范围:外电路是纯电阻的电路。四、路端电压U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减小,内电压减小,路端电压U增大。当外电路断开时,I=0,U=E。ERr2.当外电阻R减小时,I增大,内电压增大,路端电压U减小。当电源两端短路时,外电阻R=0,I= ,U=0。3.路端电压也可以表示为U=IR= = ,也可以得到路端电压随外电阻增大而增大的结论。五、U-I图像如图甲所示为U-I图像,由U=E-Ir知,图线为一条直线,纵截距为电源电动势,横截距为短路电流,直线的斜率的绝对值等于电源内阻。ERRr1ErR甲Er乙由于一般电源的内阻r很小,故外电压U随电流I的变化不太明显,实际得到的图线往往很平,只画在坐标纸的上面一小部分,为充分利用坐标纸,往往将横轴向上移,如图乙所示的实验图线。此时应注意,图线与横轴交点的横坐标值I1并非短路电流,不可盲目用它求内阻,但图线与纵轴交点的纵坐标值仍代表电动势E,图线斜率的绝对值仍等于内阻r。六、闭合电路中的功率1.电源的总功率:P总=IE=IU+IUr=P出+P内。2.电源内耗功率:P内=I2r=P总-P出。3.电源的输出功率:P出=IU=IE-I2r=P总-P内。考向突破考向闭合电路的欧姆定律一、几种I-U、U-I图线的比较类别图像物理意义注意问题线性元件 反映I跟U的正比关系图线的斜率的倒数表示导体的电阻,R= = ,遵从欧姆定律非线性元件 反映I跟U的非正比关系图线的斜率仅表示电阻的变化趋势,若求解电阻需用点的坐标值来计算,即R= 电源 反映电源的输出特性,纵轴截距为电源电动势,横轴截距为短路电流图线斜率的绝对值表示电源的内阻(注意纵坐标数值在坐标原点是否从零值开始)UIUIΔΔUI二、电源的功率和效率1.电源的效率:η= = 。2.在闭合电路中,当外电路是纯电阻电路时:P总=EI= ,P出= R,η= = 。3.电源的最大输出功率P出=UI=I2R= R= = ,由此式可看出,当R=r时,P出有最大值,即Pm= = 。P出与外电阻R的函数关系可用如图所示图像表示,由图像可以看出:IUIEUE2ERr22()ERrPP出总RRr22()ErR22(-)4ERRrRr22(-)4ERrrR24ER24Er(1)当R=r时,输出功率最大,Pm= 。(2)当Rr时,若R增大,则P出增大;当Rr时,若R增大,则P出减小。24Er注意(1)当电源输出功率最大时,效率并不是最大,η=50%。当R→∞时,η→100%,但此时P出→0,无实际意义。(2)对于内外电路上的固定电阻,其消耗的功率仅取决于电路电流的大小,即根据I2R来判断,与输出功率大小的判断方法不同。例4(2018浙江名校协作体联考)(多选)用标有“6V3W”的灯泡L1、“6V6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9V。图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线。当其中一个灯泡正常发光时()A.电流表的示数为0.5AB.电压表的示数为6VC.电路输出功率为6WD.电源内阻为2Ω解析L1正常发光时的电流为0.5A,L2正常发光时的电流为1A,因两灯串联在电路中,只有一灯正常发光,则一定是L1正常发光,此时电路中的电流为0.5A,即电流表的示数为0.5A。此时电压表测L2两端的电压,则电压表的示数为2V。由图可知,L1的电压为U1'=6V,此时路端电压为U=U1'+U2'=6V+2V=8V,电源的输出功率P=UI=8×0.5W=4W。电源的内阻r= = Ω=2Ω。故B、C错误,A、D正确。故选A、D。-EUI9-80.5答案AD解题关键本题考查了串联电路的特点和闭合电路欧姆定律、电功率公式的应用,由于电流和电压不成正比,即电阻是变化的,所以应直接从图中找出电流对应的电压进行求解。方法1动态直流电路的分析方法1.程序法(1)确定电路的外电阻(R外总)如何变化。方法技巧说明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若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时,总电阻减小。③在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一段与用电器并联(以下简称并联段),另一段与并联部分串联(以下简称串联段)。设滑动变阻器的总电阻为R,灯泡的电阻为R灯,与灯泡并
本文标题:浙江省2021高考物理一轮复习 专题八 恒定电流课件
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