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八、恒定电流板块基础回扣1.电流(平均值)I=Qt,标量,电流微观表达式:I=neSv(单位体积内的自由电子数n、电子定向移动速度v、导线横截面积S)。2.欧姆定律(1)表达式:I=UR。(2)适用条件:适用于金属和电解质溶液导电,适用于纯电阻电路。3.电阻定律(1)表达式:R=lS。(2)电阻率计算式:=RSl。电阻率反映了导体的导电性能,是导体材料本身的属性。电阻率与温度的关系: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。超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率,突然减小为零成为超导体。说明:图甲中图线a、b表示线性元件。图乙中图线c、d表示非线性元件。图甲中图线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaRb。图线c的电阻随U的增大逐渐减小,图线d的电阻随U的增大逐渐增大(如图乙所示)。(3)在I-U图线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值,对应这一状态下的电阻。(4)在I-U曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。4.焦耳定律(1)电功公式:W=qU=IUt。电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程。(2)电功率公式:P=Wt=IU。(3)焦耳定律公式:Q=I2Rt。(4)从能量转化的角度看,电功与电热间的数量关系是:WQ,即UItI2Rt。这里要正确区分纯电阻和非纯电阻电路。5.闭合电路的欧姆定律(1)I=ER+r(只适用于纯电阻电路)E=U外+U内(适用于任何电路)(2)路端电压与外电阻的关系负载R增大I减小U内减小U外增大。外电路断路时(R=无穷),I=0,U外=E。负载R减小I增大U内增大U外减小。外电路短路时(R=0),I=Er,U内=E。(3)U-I关系图线:由U=E-Ir可知,路端电压随着电路中电流的增大而减小;U-I关系图线如图所示。当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为电动势。当外电路电压为U=0时,横坐标的截距为短路电流。图线的斜率的绝对值为电源的内阻。规律总结: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)。若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小。在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致。6.电路中几种功率与电源效率问题(1)电源的总功率:P总=EI。(2)电源的输出功率:P出=UI。(3)电源内部的发热功率:P内=I2r。(4)电源的效率:=UE=RR+r。(5)电源的最大功率:Pmax=E2r,此时=0,短路。(6)当R=r时,输出功率最大,P出max=E24r,此时=50%。回归小练1.(源于人教版3-1第48页“问题与练习”)(2017江苏盐城三模)甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体,某同学对它们各进行了一次测量,把每个导体中通过的电流和两端的电压在I-U坐标系中描点,如图所示,四个导体中电阻率最大的是() A.甲B.乙C.丙D.丁2.(多选)(源于人教版3-1第62页例题)如图所示电路,电源内阻不可忽略,R1=10 ,R2=8 ,当开关扳到位置1时,电压表的读数为2.0 V,当开关扳到位置2时,电压表的读数可能是() A.2.1 VB.1.9 VC.1.7 VD.1.5 V3.(源于人教版3-1第68页“问题与练习”)(1)用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有处,并把多用电表联到被测电路中;若测直流电压时,应把选择开关旋至标有处,并把多用电表与被测电路联;测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在处,即电流从表笔流进。(2)如图所示的、三条线分别表示多用电表指针的指示位置。 将多用电表选择开关置于“1”挡,的示数为。的示数为。将选择开关置于直流“50 V”挡,的示数为V,的示数为V,的示数为V。选择开关置于直流“250 V”挡时,的示数为V,的示数为V。答案精解精析回归小练1.A根据U=IR可知,IU 图像的斜率倒数的大小表示电阻,则由图可知,甲的斜率最小,那么其对应的电阻最大,由于四个金属导体长度、横截面积均相同,因此甲的电阻率也最大,故A正确,B、C、D错误。2.BC本题没有给出电源的电动势,也没有给出电源的内阻,因此无法得出开关扳到位置2时电压表的读数究竟是多大,但我们可以用极端分析的方法来确定电压表的读数范围,根据题意可得到: U1=ER1R1+r,U2=ER2R2+r,两式相比可得U1U2=R1(R2+r)R2(R1+r),即U2=R2(R1+r)R1(R2+r)U1。考虑极端情形:当r=0时,U2=U1=2.0 V当r=时,U2=R2R1U1=8102.0 V=1.6 V由此可见,U2的取值范围为1.6 VU22.0 V,对照选项可得答案为B、C。3.答案(1)mA串V并高电势红(2)172423.019.010.011595解析(1)测电流应将选择开关拨至标有mA的电流挡,并把它串联到被测电路中;若测直流电压,则需将选择开关拨至标有V的直流电压挡,并与被测电路并联;不论是测直流电压还是电流,都必须把红表笔接在高电势处,使电流从红表笔流进电表。(2)用多用电表测电流或电压时,只要根据选择开关所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线,并根据读数规则,直接读出指针指示的读数即可,而欧姆挡读数时,应将指针指示数乘以倍率,才是电阻的测量值。
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