届高三专题复习九恒定电流.docx
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届高三专题复习九恒定电流
考点一电路的基本概念和规律
考向基础
一、电流
1.电流
(1)定义:
电荷的__________________形成电流。
(2)公式:
。
(注意:
a.如果是正,负离子同时向相反方向定向移动形成电流,q是两种离子电荷量绝对值之和;b.电子绕原子核的运动产生的电流可等效为环形电流,电子绕核做圆周运动时,若周期为T,则其等效电流I=_____)
(3)方向:
规定和________定向移动的方向相同,和4_____定向移动的方向相反。
(4)性质:
电流既有大小也有方向,但它的运算遵守代数运算规则,是标量。
(5)单位:
国际单位制中是安培(A),常用单位还有毫安(mA)、微安(µA).
2.形成电流的三种微粒:
自由电子、正离子和负离子,其中金属导体导电时定向移动的电荷是5_________,液体导电时定向移动的电荷是6_____离子,气体导电时定向移动的电荷是自由电子、正离子和负离子。
3.形成电流的条件:
a.导体中存在7_________;b.导体两端存在8________
温馨提示 电流的四种求解方法
(1)利用定义式I=求解电流的大小,式中q是通过导体横截面的电荷量。
(2)利用欧姆定律I=求解电流的大小。
(3)利用I=nqvs求解电流的大小,这是电流的微观表达式,v为电荷定向移动的速率,S为导体的横截面积,n为导体单位体积内的自由电荷数,q为每个自由电荷的电荷量。
(4)利用等效法求解电流的大小,如电子绕原子核的运动可等效为环形电流,电子绕原子核做圆周运动时,若周期为T,利用等效法可求解电流I=
二、电阻和电阻率
1.电阻反映了导体对电流的9_______
2.电阻的定义式:
R=
3.电阻定律:
同种材料的导体,其电阻与10__________成正比,与11_________成
反比;导体电阻还与构成它的材料有关。
表达式12___________
4.电阻率是反映13_____________的物理量,其特点是随着温度的改变而变化。
金属的电阻率随温度升高而14___________。
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15____________,跟这段电路的电阻成反比。
2.表达式:
16____________
3.定律的适用范围:
17_________导电和18____________导电。
4.I-U图线和U-I图线:
a.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,R1
此时,导体的电阻为U-I图线的斜率,R==.b,在R变化的情况下,I与U不再成比,U-I图线不再是直线,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=,即电阻为图线上的点与坐标原点连线的斜率而不是切线的斜率。
四、电功和电功率
1.电功:
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19_____,电势能转化为其他形式的能。
电功W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式。
2.电功率:
单位时间内20_________叫电功率,P=,这是计算电功率普遍适用的公式。
五、电热和焦耳定律
1.电流通过电阻时产生的热量Q=,这是普遍适用的电热计算公式。
2.焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。
3.电功和电热、电功率和热功率的比较
答案
1.定向移动2.3正电荷4负电荷5自由电子6正、负7自由电荷8电压9.阻碍作用10.它的长度11.横截面积12.R=13.导体导电性能14增大15正比16I=17.金属18.电解液19.减少20电流做的功
考向突破
考向电路的基本概念和规律
一、电流的微观理解
三种速率的理解
例1如图所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计G和一个变阻器R组成的,下列说法正确的是
①甲表是电流表,R增大时量程增大
②甲表是电流表,R增大时量程减小
③乙表是电压表,R增大时量程增大
④乙表是电压表,R增大时量程减小
A.①③B.①④C.②③D.②④
解析电压表串联电阻分压,电流表并联电阻分流。
所以甲表为电流表,乙表为电压表。
并联电路中电阻大时分流少,所以R增大时量程减小;串联电路中电阻大时分压多,所以R增大时量程增大,故选C.
答案C
例2 在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路。
当调节滑变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。
则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是
A.电动机的内电阻为2Ω
B.电动机的内电阻为7.5Ω
C.电动机的输出功率为30W
D.电动机的输出功率为22W
C解析 当调节滑动变阻器R,使电动机不转动,此时将电动机视为纯电阻元件,电压表与电流表示数之比等于电动机的内电阻的阻值,则R内=Ω=2Ω,选项A正确,B错误;当电动机正常工作时,电动机的输出功率为P出=UI-R内=22W,选项C错误,D正确。
答案 AD
考点二 闭合电路欧姆定律
考向基础
一、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的本领大小的物理量。
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1________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(即电势升高的方向)为电动势的方向。
二、闭合电路欧姆定律
1.内容:
闭合电路中的电流跟2_________成正比,3_____________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I=b.电动势表达式E=IR+Ir=U+Ur。
3.适用范围:
外电路是4__________的电路。
三、路端电压U
外电路两端的电压叫路端电压,即电源的输出电压,U=E-Ir。
1.当外电阻R增大时,I⑤__________,内电压6_____,路端电压7______。
当外电路断开时,I=0,U=E.
2.当外电阻减小时,8I_______,内电压9__________,路端电压E10__________o
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。
四、闭合电路的U-I图像
如图甲所示为闭合电路的U-I图像,由U=E-Ir知图线为一条直线,纵轴截距为电源电动势,横轴截距为短路电流,图线的斜率的绝对值等于电源11_________
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,只占用坐标纸一小部分,为充分利用坐标纸,往往将横轴向上移,如图乙所示。
此时应注意,,I1并非短路电流,不可盲目用它求内阻,但纵轴截距仍代表电动势E,图线斜率的绝对值仍等于内阻r。
答案
1断开 2电源电动势 3内、外电路电阻之和 4纯电阻 5减小6减小 7增大 8增大 9增大 10减小 11内阻
考向突破二
考向一 动态电路的分析
1.程序法
(1)确定电路的外电阻(R外总)如何变化。
说明 ①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,外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,与灯泡并联的那一段电阻为R并, 则分压器的总电阻为
R总=R-R并+=R-=R-
由上式可以看出,当R并减小时,R总增大;当R并增大时,R总减小。
由此可以得出结论:
分压器总电阻的变化情况,与并联段电阻的变化情况相反,与串联段电阻的变化情况相同。
(2)根据闭合电路欧姆定律I总=,确定电路的总电流如何变化。
(3)由U内=I总r,确定电源的内电压如何变化。
(4)由U外=E-U内,确定电源的外电压(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)确定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,简称串联反变或串反,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)。
总称串反并同。
例1 在如图所示的电路中,E为电源电动势,r为电源的内电阻.R1,R2为可变电阻,在下列教证的操作中,可以使灯的变暗的是()
A.仅使R1的阻值增大
B.仅使R1的阻值减小
C.仅使R2的阻值增大
D.仅使R2的阻值减小
C解析 解法一:
当仅使R,电阻增大时,团合电路总电阳增大,由闭合电路欧姆定律可知闭合电路总电流减小,路端电压增大,流经R,的电流增大,故流经灯泡的电流减小,则灯泡的实际功率减小,灯泡变暗;反之,当仅使R,电阻减小时,灯泡变亮选项A正确,B错误,当仅使R,电阻增大时,闭合电路总电流减小,路端电压增大,灯泡两端电压增大,灯泡变亮;反之,当仅使R,电阻减小时,灯泡变暗,故选项C错误,D正确。
解法二:
利用“串反并同”法,要使L变暗,电流变小,需要增大R,或者减小R,,所以选项A,D正确。
c答案 AD
考向二 电路的分析计算
1.闭合电路中的功率
(1)电源的总功率:
P总=IE=IU+IUr=P出十P内
(2)电源内阻消耗的功率:
P内=r=P总-P出
(3)电源的输出功率:
P出=IU=IE-r=P总-P内
例2 如图所示电路,电源电动势为E,内阻为r。
当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。
已知指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则下列说法中正确的是
A.电动机的额定电压为IR
B.电动机的输出功率为IE-R
C.电源的输出功率为IE-r
D.整个电路的热功率为(R0+R+r)
<解析 指示灯正常工作,通过它的电流为额定电流I,指示灯与电动机串联,所以通过电动机的电流也等于I,电动机为非纯电阻元件,电动机的额定电压U≠IR,根据闭合电路欧姆定律,可得电动机的额定电压U=E-I(R0+r),选项A错。
电动机的输出功率为总功率减去热功率P出=UI-I2R=EI-I2(R0+r)-I2R,选项B错。
电源的输出功率P=EI-I2r,选项C对.整个电路的热功率P=I2(R0+R+r),选项D对。
答案CD
2.纯电阻电路中电源的输出功率与效率随外电阻变化的规律
(1)电源的输出功率为P出=R=,当R=r时,P出有最大值,即P出m=。
P出与外电阻R的这种函数关系可用图像定性地表示。
由图像还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2,当R
说明上面的结论都是在电源的内电阻r不变且外电路为纯电阻电路的情况下适用。
在电源的内电阻不变时,电源的输出功率(即外电阻上消耗的功率)随外电阻的变化不是单调的,存在极值;当外电阻等于内电阻时,输出功率达到最大值。
如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻发生变化时,电源的输出功率随内电阻的变化是单调的,内电阻减小,输出功率增大,当内电
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- 届高三 专题 复习 恒定 电流