年高考物理一轮复习-第八章恒定电流第1讲闭合电路欧姆定律课件

大家好大家好1第1讲电路的基本概念和规律第八章恒定电流2内容索引基础知识梳理命题点一利用“柱体微元”模型求电流命题点二欧姆定律及电阻定律命题点三电功、电功率、电热及热功率盘查拓展点课时作业3基础知识梳理14一、电流的理解及三个表达式一、电流的理解及三个表达式1.定义：电荷的 移动形成电流.2.条件：有 的电荷；导体两端存在 .3.两个表达式(1)定义式：I ，q为在时间t内通过导体横截面的电荷量.(2)微观表达式：I，其中n为导体中单位体积内自由电荷的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速率.定向自由移动电压nqSv54.方向：电流是标量，为研究问题方便，规定 定向移动的方向为电流的方向.在外电路中电流由电源 极到 极，在内电路中电流由电源 极到 极.正电荷正负负正6若一个电子，电荷量为e，绕核运动的周期为T，则等效电流I的表达式是_.电子绕原子核做圆周运动，形成等效的环形电流，电子电荷量为e，运动一周的时间为T，则I .答案解析深度思考深度思考7二、欧姆定律及电阻定律二、欧姆定律及电阻定律1.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的_成反比，导体的电阻还与构成它的 有关.(3)电阻率物理意义：反映导体的 ，是表征 的物理量.横截面积材料导电性能材料性质8电阻率与温度的关系：a.金属：电阻率随温度升高而 .b.半导体(负温度系数)：电阻率随温度升高而 .c.一些合金：几乎不受温度的影响.2.部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的 成正比，跟导体的_成反比.增大减小电压电阻9(3)适用范围金属导电和电解液导电(对气体导电、半导体导电不适用).纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路).3.导体的伏安特性曲线(1)IU图线：以 为纵轴、为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为IU图线，如图所示.电流电压10(3)线性元件：伏安特性曲线是 的电学元件，适用欧姆定律.(4)非线性元件：伏安特性曲线为 的电学元件，不适用欧姆定律.三、电功、电功率、电热及热功率三、电功、电功率、电热及热功率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：WqU(适用于任何电路).直线曲线电场力IUt11(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：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的 .(2)公式：P (适用于任何电路).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)公式：Q.电能快慢IU热量I2Rt124.电功率PIU和热功率PI2R的应用(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电，热功率均为P热.(2)对于纯电阻电路而言：P电P热IUI2R .(3)对于非纯电阻电路而言：P电IUP其他P其他P其他.UII2RP热I2R13电动机正常工作时，电功率大于热功率，当电动机通电卡住不转时，则电功率与热功率满足什么关系？为什么？相等，电动机通电卡住不转时相当于一个发热的纯电阻，故电功率与热功率相等.答案深度思考深度思考141.判断下列说法是否正确.(1)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.()(2)电流I随时间t变化的图象与坐标轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.()(3)电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多.()(4)WUIt适用于任何电路，而WI2Rt t只适用于纯电阻电路.()(5)由R 可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比.()(6)由R可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比.()基础题组自测基础题组自测152.(人教选修31P43第3题改编)安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是A.电流大小为 ，电流方向为顺时针B.电流大小为 ，电流方向为顺时针C.电流大小为 ，电流方向为逆时针D.电流大小为 ，电流方向为逆时针答案解析163.(人教选修31P52第4题改编)图是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为010 V，当使用a、c两个端点时，量程为0100 V.已知电流表的内阻Rg为500，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值A.9 500 90 000 B.90 000 9 500 C.9 500 9 000 D.9 000 9 500 答案解析接a、b时，串联R1，由串联电路特点有R总R1Rg 得R1 Rg9 500.接a、c时串联R1、R2，同理有R总R1R2Rg 得R2 RgR190 000.184.(人教选修31P63第1题)一个电源接8 电阻时，通过电源的电流为0.15 A，接13 电阻时，通过电源的电流为0.10 A，则电源的电动势和内阻分别为A.2 V1.5 B.1.5 V2 C.2 V 2 D.1.5 V1.5 答案解析由闭合电路欧姆定律得EI1(R1r)EI2(R2r)代入数据联立得r2，E1.5 V.192命题点一利用“柱体微元”模型求电流20利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则：(1)柱体微元中的总电荷量为QnLSq.(2)电荷通过横截面的时间t .(3)电流的微观表达式I nqvS.21 如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为【例1】答案解析分析22题组阶梯突破题组阶梯突破1.在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场.导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动.已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ffkv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于答案分析题眼232.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是答案解析243命题点二欧姆定律及电阻定律261.电阻的决定式和定义式的比较公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式 说明了导体的电阻由哪些因素 决定，R由、l、S共同决定 提供了一种测电阻的方法 伏安法，R与U、I均无关 只适用于粗细均匀的金属导体 和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体272.对伏安特性曲线的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件.(2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，RaRe.在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小.斜率越大，电阻越小，RdRf.(3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小.注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数.根据R ，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数.28 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab10 cm，bc5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为A.0.5 A B.1 AC.2 A D.4 A【例2】答案解析分析题眼LSSL29题组阶梯突破题组阶梯突破3.用电器到发电站的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率为.为使线路上的电压降不超过U，那么，输电线的横截面积的最小值为答案解析304.(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图上一点，PN为图线在P点的切线，PM为I轴的垂线.则下列说法中正确的是A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻不变B.对应P点，小灯泡的电阻RC.对应P点，小灯泡的电阻RD.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的“面积”答案分析314命题点三电功、电功率、电热及热功率32电功和电热、电功率和热功率的区别与联系：意义公式联系电功 电流在一段电路 中所做的功WUIt 对纯电阻电路，电功 等于电热，WQUitI2Rt；对非纯电阻电 路，电功大于电热，WQ电热 电流通过导体产 生的热量QI2Rt33电功率 单位时间内电流 所做的功PUI 对纯电阻电路，电功率等于 热功率，P电P热UII2R；对非纯电阻电路，电功率大 于热功率，P电P热热功率 单位时间内导体 产生的热量PI2R34 (多选)如图所示，电源电动势E3 V，小灯泡L的规格为“2 V0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R4 时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作.则A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1 VD.电源效率约为93.3%【例3】答案解析分析UL=2VI=0.2AUL=2VI=0.2A35非纯电阻电路的分析方法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PUMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率PrIM2r，最后求出输出功率P出PPr.2.坚持“躲着”求解UM、IM：首先，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和电流.3.应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解.方法感悟方法感悟36题组阶梯突破题组阶梯突破5.如图所示，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0，电路中的电阻R0为1.5，小型直流电动机M的内阻为0.5，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A.则以下判断中正确的是A.电动机的输出功率为14 WB.电动机两端的电压为7.0 VC.电动机产生的热功率为4.0 WD.电源输出的功率为24 W答案解析376.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成.当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出.已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W.关于该电吹风，下列说法正确的是A.电热丝的电阻为55 B.电动机的电阻为 C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 JD.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J答案解析39盘查拓展点541电阻的串、并联电阻的串、并联1.串、并联电路的特点串联电路并联电路电流II1I2InII1I2InI1R1I2R2InRn电压U1U2Un总电阻R总R1R2Rn功率分配P1R1P2R2PnRn422.四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大.(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小.(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小.(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和.433.一个典型的极值电路如图所示，如果R1R2，当P从ab时，RAB先增大后减小，且当RaPRPb(即P位于a、b的中点)时RAB最大.44 (多选)在如图所示的电路中，电阻R110，R2120，R340.另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计.则A.当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B.当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C.当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 VD.当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V【典例1】答案分析R1R2R3R2R1R3VVVV45 如图所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1R2R3是A.111 B.411C.144 D.122【典例2】答案解析46(1)处理串、并联电路以及简单的混联电路的方法：准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图；正确利用串、并联电路的基本规律、性质；灵活选用恰当的公式进行计算.(2)简化电路的原则：无电流的支路去除；电势相等的各点合并；理想导线可任意改变长短；理想电流表的电阻为零，理想电压表的电阻为无穷大；电压稳定时电容器可看作断路.方法感悟方法感悟47课时作业6481.关于电流，下列说法中正确的是A.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B.电子运动的速率越大，电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.因为电流有方向，所以电流是矢量答案解析1234567891011492.(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，内阻不为零，以下说法中正确的是A.电路中每通过1 C电量，铅蓄电池能把2 J的化学能转变为电能B.体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大C.电路中每通过1 C电量，铅蓄电池内部非静电力做功为2 JD.该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为 1.5 V)的强答案解析1234567810119513.来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成电流大小为1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷量e1.601019 C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为_个，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2_.答案解析6.251015211234567810119534.如图所示均匀的长薄片合金电阻板abcd，ab边长为L1，ad边长为L2，当端点1、2或3、4接入电路中时，R12R34为A.L1L2B.L2L1C.11D.L12L22答案解析1234567810119555.用图所示的电路可以测量电阻的阻值.图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表 的电流为零时，测得MPl1，PNl2，则Rx的阻值为答案解析1234567810119576.(多选)两电阻R1和R2的伏安特性曲线如图所示.从图线可判断A.两电阻阻值的关系是R1R2B.电阻一定时，电流随着电压的增大而减小C.电压相同时，通过R1的电流较大D.两电阻串联接入电路时，R1消耗的功率小答案解析1234567810119587.某一导体的伏安特性曲线如图AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是A.B点的电阻为12 B.B点的电阻为40 C.导体的电阻因温度的影响改变了1 D.导体的电阻因温度的影响改变了9 答案解析1234567810119608.在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为1.0 A和1.0 V；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2.0 A和15.0 V.则当这台电动机正常运转时A.电动机的内阻为7.5 B.电动机的内阻为2.0 C.电动机的输出功率为30.0 WD.电动机的输出功率为26.0 W答案解析1234567810119629.如图所示，电源电动势E12 V，内阻r3，R01，直流电动机内阻R01.当调节滑动变阻器R1时可使图甲中电路的输出功率最大；调节R2时可使图乙中电路的输出功率最大，且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P02 W)，则R1和R2连入电路中的阻值分别为A.2、2 B.2、1.5 C.1.5、1.5 D.1.5、2 答案解析12345678101196410.如图所示，电源电动势E10 V，内阻r1，闭合开关S后，标有“8 V,12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R04，求：(1)电源的输出功率P出；答案解析16 W由题意知，并联部分电压为U8 V，内电压应为U内EU2 V总电流I 2 A，电源的输出功率P出UI16 W；123456781011966(2)10 s内电动机产生的热量Q；答案解析10 J流过灯泡的电流I1 1.5 A则流过电动机的电流I2II10.5 A电动机的热功率P0I22R01 W10 s内产生的热量QP0t10 J；123456781011967(3)电动机的机械功率.答案解析3 W电动机的总功率PUI24 W电动机的机械功率P机PP03 W.12345678101196811.有一个直流电动机，把它接入0.2 V电压的电路时，电动机不转，此时测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动机接入2.0 V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 A.求：(1)电动机线圈的电阻；答案0.5 解析电动机不转时，电动机电路为纯电阻电路，根据欧姆定律可得线圈的电阻R 0.5；123456781011969(2)电动机正常工作时的输出功率；答案解析1.5 W电动机正常工作时的输入功率P输入UI2.01.0 W2 W，此时线圈的发热功率为P热I2R0.5 W，电动机的输出功率P输出P输入P热2 W0.5 W1.5 W；(3)在发动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率.答案解析8 W当转子被卡住之后，电动机为纯电阻电路，电动机的发热功率P热 8 W.123456781011970