高考物理大二轮总复习与增分策略 专题十三 恒定电流课件.ppt

专题十三恒定电流 考点基础自清 考点互动探究 内容索引 考点基础自清 一 电流和电动势 自由移动 答案 1 形成电流的条件 1 导体中有能够的电荷 2 导体两端存在 2 电流 1 定义式 I 其中q是某段时间内通过导体横截面的电荷量 2 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正极到负极 在内电路中电流由电源负极到正极 电压 正电荷 答案 3 微观表达式 假设导体单位体积内有n个可自由移动的电荷 电荷定向移动的速率为v 电荷量为q 导体横截面积为S 则I 3 电动势 1 电源是通过非静电力做功把转化为电势能的装置 在电源内部 非静电力做正功 其他形式的能转化为 在电源外部 静电力做功 电能转化为其他形式的能 2 电动势 在电源内部 非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与的比值 定义式 E 3 物理意义 反映电源本领大小的物理量 nqSv 其他形式的能 电能 被移送电荷q 非静电力做功 答案 二 电阻定律及欧姆定律 1 电阻 1 定义式 2 物理意义 反映了导体对电流的 2 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材料有关 2 表达式 阻碍作用 横截面积 答案 3 电阻率 1 计算式 2 物理意义 反映导体的导电性能 是表征的物理量 3 电阻率与温度的关系 金属 电阻率随温度升高而 半导体 电阻率随温度升高而 一些合金 几乎不受温度的影响 4 部分电路欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的成反比 2 表达式 I 材料性质 增大 减小 电阻 答案 3 适用范围 金属导电和电解液导电 对气体导电不适用 纯电阻电路 不含电动机 电解槽等的电路 5 导体的伏安特性曲线 1 I U图线 以电流为纵轴 为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I U图线 如图1所示 电压 图1 答案 2 比较电阻的大小 图线的斜率 图中R1R2 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 直线 曲线 答案 三 电功率 焦耳定律 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 W qU 适用于任何电路 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 电场力 IUt 电能 快慢 IU 答案 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 4 电功率P IU和热功率P I2R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 UI 热功率均为P热 I2R 2 对于纯电阻电路而言 P电 P热 IU I2R 3 对于非纯电阻电路而言 P电 IU P热 P其他 P其他 P其他 热量 I2Rt I2R 答案 四 闭合电路欧姆定律 1 闭合电路 电源内部是 用电器 导线组成 1 组成 2 内 外电压的关系 E 2 闭合电路欧姆定律 1 内容 在外电路为纯电阻的闭合电路中 电流的大小跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成 内电路 外电路 U内 U外 反比 答案 2 公式 I 只适用于纯电阻电路 E 适用于所有电路 U外 Ir 1 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 导体中的电流越大B 导体两端没有电压时 导体中的自由电荷也在运动 所以导体中也有电流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 1 2 3 4 5 学考通关练 解析 解析电流为单位时间内通过导体横截面的电荷量 是由电荷量与时间共同决定的 电荷量多电流不一定大 故选项A错误 单位时间内通过导体横截面的电荷量多 则电流大 故选项C正确 电荷的定向移动形成电流 若不是定向移动则不能形成电流 选项B错误 一个量有方向并不能定义为矢量 矢量的运算必须遵循平行四边形定则 电流有方向但不符合矢量合成法则 不是矢量 选项D错误 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 2015 浙江10月选考 10 如图2所示是我国某10兆瓦 1兆瓦 106W 光伏发电站 投入使用后每年可减少排放近万吨二氧化碳 已知该地区每年能正常发电的时间约为1200h 则该电站发电量约为 A 1 2 106kW hB 1 2 107kW hC 1 2 109kW hD 1 2 1010kW h 图2 解析 解析每年发电量W Pt 1 2 107kW h 故B正确 3 2015 浙江1月学考 29 如图3所示是一个电热水壶的铭牌 小沈同学利用所学知识 结合该铭牌上获取的信息 得出该电热水壶 A 正常工作时的电流约为6 8AB 正常工作5min耗电约0 5kW hC 只能在直流电下工作D 只能在220V电压下工作 解析 1 2 3 4 5 图3 W P t 0 125kW h B项错误 铭牌标示的额定电压为220V的交流电 220V是正常工作时的电压 故C D项错误 4 一个标有 220V 60W 的白炽灯泡 加上的电压U由零逐渐增大到220V 在此过程中 电压 U 和电流 I 的关系可用图线表示 图中给出的四个图线中 比较符合实际的是 1 2 3 4 5 5 2013 浙江6月学考 33 太阳能电池由许多片电池板组成 某电池板不接负载时两极间电压是6 0 10 4V 短路电流是3 0 10 5A 则这块电池板的内阻为 A 20 B 5 C 0 2 D 0 05 1 2 3 4 5 解析 返回 考点互动探究 1 电阻的决定式和定义式的区别 考点一电路的基本概念与规律 2 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 解析 例1有一台标有 220V 50W 的电风扇 其线圈电阻为0 4 在它正常工作时 下列求其每分钟产生的电热的四种解法中 正确的是 B Q Pt 3000J 方法提炼 电功和电热的处理方法 1 首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路 正确选择计算公式 2 处理非纯电阻电路的计算问题时 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 解析 1 2016 浙江10月学考 9 一根细橡胶管中灌满盐水 两端用短粗铜丝塞住管口 管中盐水柱长为40cm时测得电阻为R 若溶液的电阻随长度 横截面积的变化规律与金属导体相同 现将管中盐水柱均匀拉长至50cm 盐水体积不变 仍充满橡胶管 则盐水柱电阻变为 1 2 3 变式题组 1 2 3 解析 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 30 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2990 的电阻和并联一个0 15 的电阻B 并联一个2990 的电阻和串联一个0 15 的电阻C 串联一个2970 的电阻和并联一个0 05 的电阻D 并联一个2970 的电阻和串联一个0 05 的电阻 1 2 3 1 2 3 解析 3 一台发电机用0 5A的电流向外输电 在1min内有180J的机械能转化为电能 则发电机的电动势为 A 6VB 360VC 120VD 12V 1 2 3 1 路端电压 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 路端电压增大 当外电路断开时 I 0 U E 考点二电路的动态分析 2 判定总电阻变化情况的规律 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 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 3 在如图4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 图4 例2 2016 余姚市调研 电动势为E 内阻为r的电源与定值电阻R1 R2及滑动变阻器R连接成如图5所示的电路 当滑动变阻器的触头由中点滑向b滑时 下列说法正确的是 解析 A 电压表和电流表读数都增大B 电压表和电流表读数都减小C 电压表读数增大 电流表读数减小D 电压表读数减小 电流表读数增大 图5 路端电压U E Ir 因I减小 所以U增大 即电压表的读数增大 R2两端电压U2 E I R1 r 因I减小 所以U2增大 技巧点拨 电路动态分析的两种方法 2 极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论 解析 4 2015 浙江1月学考 34 小吴同学设计了一种烟雾警报装置 其设计原理如图6所示 M为烟雾传感器 其阻值RM随着烟雾浓度的变化而变化 R为定值电阻 当装置所在区域出现烟雾且浓度增大时 将导致a b两端电压减小 触发警报装置发出警报 则烟雾浓度增大时 4 5 A RM增大 电流表示数增大B RM增大 电流表示数减小C RM减小 电流表示数增大D RM减小 电流表示数减小 变式题组 图6 4 5 解析 5 多选 如图所示 A B C D四个电路中 电源电动势为E 电阻为r 定值电阻为R0 当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时 电压表示数将变大的电路是 4 5 4 5 解析在电路A B中 当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时 滑动变阻器连入电路的电阻变小 对电路A 电压表测量的是路端电压 由于外电路电阻减小 使路端电压随之减小 不符合题意 对电路B 电压表测量的是定值电阻R0两端的电压 由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大 则电压表示数将变大 符合题意 对电路C 由于电压表位置的特殊性 其示数将不变 而电路D 尽管电路电流不变 但当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时 电压表测量的电阻增加 则电压表示数将变大 1 电源的总功率 2 电源内部消耗的功率P内 I2r IU内 P总 P出 考点三电路中的功率及效率问题 3 电源的输出功率 1 任意电路 P出 IU IE I2r P总 P内 3 纯电阻电路中输出功率随R的变化关系 当R r时 随着R的增大输出功率越来越小 当R r时 随着R的增大输出功率越来越大 当P出 Pm时 每个输出功率对应两个外电阻R1和R2 且R1R2 r2 P出与R的关系图象如图7所示 图7 例3 多选 直流电路如图8所示 在滑动变阻器的滑片P向右移动时 下列说法正确的是 解析 A 总功率一定减小B 滑动变阻器的功率一定增大C 内部消耗功率一定减小D 输出功率一定先增大后减小 图8 内部消耗功率I2r变小 选项C对 输出功率即滑动变阻器的消耗功率 由于电源内阻与滑动变阻器接入电路中的电阻大小关系未知 输出功率的变化情况无法确定 所以选项B D均错 规律总结 对闭合电路功率的两点认识 1 闭合电路是一个能量转化系统 电源将其他形式的能转化为电能 内 外电路将电能转化为其他形式的能 IE P内 P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现 2 外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时 电源的输出功率变大 解析 6 有一个电动势为3V 内阻为1 的电源 下列电阻与其连接后 使电阻的功率大于2W 且使该电源的效率大于50 的是 A 0 5 B 1 C 1 5 D 2 6 7 变式题组 解析 7 2016 温岭市联考 如图9所示 直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线 抛物线OBC为同一直流电源内部热功率P内随电流I变化的图线 若A B对应的横坐标为2A 那么线段AB表示的功率及此时对应的外电阻是 A 2W 0 5 B 4W 2 C 2W 1 D 6W 2 6 7 图9 解析C点表示电源总功率 也等于电源内部的热功率 此时电路中只有内阻 由P总 EI 可得E 3V 由P内 I2r 可得r 1 当电路电流等于2A时 由E I R r 可得R 0 5 P出 I2R 2W 选项A正确 6 7 考点四电源和电阻U I图象的比较 例4 多选 如图10所示的U I图象中 直线 为某电源的路端电压与电流的关系图线 直线 为某一电阻R的U I图线 用该电源直接与电阻R连接成闭合电路 由图象可知 A R的阻值为1 5 B 电源电动势为3 0V 内阻为0 5 C 电源的输出功率为3 0WD 电源内部消耗功率为1 5W 解析 图10 解析由于电源的路端电压与电流的关系图线 和电阻R的U I图线 都为直线 所以电源的路端电压与电流的关系图线 的斜率的绝对值等于电源内阻 r 1 5 电阻R的U I图线 的斜率等于电阻R的阻值 R 1 5 选项A正确 B错误 电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的U I图线交点纵 横坐标的乘积表示电源的输出功率 电源的输出功率为P UI 1 5 1 0W 1 5W 选项C错误 由EI P Pr解得电源内部消耗的功率为Pr EI P 3 0 1 0W 1 5W 1 5W 选项D正确 特别提醒 利用两种图象解题的基本方法 利用电源的U I图象和电阻的U I图象解题 无论电阻的U I图象是线性还是非线性 解决此类问题的基本方法是图解法 即把电源和电阻的U I图线画在同一坐标系中 图线的交点即电阻的 工作点 电阻的电压和电流可求 其他的量也可求 解析 8 2016 余姚市联考 如图11为小灯泡的U I图线 若将该小灯泡与一节电动势E 1 5V 内阻r 0 75 的干电池组成闭合电路时 电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据 A 1 5W1 0WB 0 75W0 5WC 0 75W0 75WD 1 5W0 75W 8 9 变式题组 图11 解析由闭合电路的规律可知 U 1 5 0 75I由此可作出电源的路端电压和电流的关系图象 两图象的交点就是电源和小灯泡构成闭合回路时的路端电压和电流 图象交点坐标是 1 0 0 75 电源的总功率P总 IE 1 1 5W 1 5W 灯泡的实际功率P实 UI 0 75W 故选项D正确 8 9 解析 9 某电源电动势为E 内阻为r 根据路端电压与电流的关系式U E Ir 作出U与I的函数图象如图12所示 下列说法正确的是 返回 8 9 图12 A 图线斜率的绝对值表示内阻的大小B 电源短路的状态对应于图中的P点C 电动势越大 P点位置越接近坐标原点D 外电路断开的状态对应于图中的Q点 解析在U I图象中 图线斜率的绝对值表示内阻的大小 选项A正确 Q点表示电源短路的状态 选项B错误 P点数值表示电动势大小 电动势越大 P点位置越远离坐标原点 选项C错误 外电路断开的状态对应于P点 选项D错误 返回 8 9