（浙江版 5年高考3年模擬A版）2020年物理總復習 專題八 恒定電流課件.ppt

專題八 恒定電流,高考物理（浙江專用）,考點清單,考點一 電路的基本概念和規(guī)律 考向基礎 一、電路的基本概念,二、電阻定律 1.內容:導體的電阻與導體的長度成正比,與橫截面積成反比,還跟導體的材料有關。數(shù)學表達式為R=。 2.電阻率:反映導體導電性能的物理量,由導體的材料決定,且隨著材料的溫度的改變而變化。金屬的電阻率隨溫度升高而增大;半導體的電阻率隨溫度升高而減小。,三、部分電路歐姆定律 1.內容:通過一段電路的電流,跟這段電路兩端的電壓成正比,跟這段電路的電阻成反比,這一規(guī)律叫部分電路歐姆定律。 2.表達式:I=。 3.定律的適用范圍:純電阻電路。 4.I-U圖線和U-I圖線: (1)在R一定的情況下,I正比于U,所以I-U圖線和U-I圖線都是通過原點的直線,如圖甲、乙所示。I-U 圖線中,R1R2,此時,導體的電阻等于U-I圖線的斜率,R=。 (2)在R變化的情況下,I與U不再成正比,而是一條曲線,如小燈泡的U-I圖,線如圖丙所示,此時電阻R=,即電阻R等于圖線上的點與坐標原 點連線的斜率而不是切線的斜率。,四、串聯(lián)、并聯(lián)電路,考向突破 考向一電源和電流 三個電流公式的理解,例1(2017浙江嘉興嘉善月考)(多選)有一橫截面積為S的銅導線,流經其中的電流為I,設每單位體積的導線中有n個自由電子,每個自由電子的電荷量均為q,此時電子定向移動的速率為v,則在t時間內,通過導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為() A.nvStB.nvtC.D.,解析根據(jù)電流定義可知,在t時間內通過導線橫截面的電荷量Q=It,所以在這段時間內通過的自由電子數(shù)為N=,所以C對,D錯;由于 自由電子定向移動速率是v,在時間t內,位于以某橫截面為底,長l=vt這段導線內的自由電子都能通過橫截面,V=Sl=Svt,總的自由電子數(shù)N=nV=nSvt,A對,B錯。,答案AC,考向二串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 電表的改裝,例2(2017浙江衢州月考,7)有兩個相同的電流表,允許通過的最大電流(滿偏電流)為Ig=1 mA,表頭電阻Rg=30 ,若改裝成一個量程為3 V的電壓表和一個量程為0.6 A的電流表應分別() A.串聯(lián)一個2 990 的電阻和并聯(lián)一個0.15 的電阻 B.并聯(lián)一個2 990 的電阻和串聯(lián)一個0.15 的電阻 C.串聯(lián)一個2 970 的電阻和并聯(lián)一個0.05 的電阻 D.并聯(lián)一個2 970 的電阻和串聯(lián)一個0.05 的電阻,解析若改裝成一個量程為3 V的電壓表需串聯(lián)一個分壓電阻,由U=Ig(R串+Rg)得,所串聯(lián)的分壓電阻阻值R串=-Rg= -30 =2 970 ;若 改裝成一個量程為0.6 A的電流表需并聯(lián)一個分流電阻,由IgRg=(I-Ig)R并得,所并聯(lián)的分流電阻R并= =0.05 。故選項C正確。,答案C,考向三焦耳定律 電功與電熱的關系,注意(1)白熾燈或小燈泡都是純電阻,不要認為它們消耗的電能有一部分轉化成了光能,其實電能還是全部轉化成了內能,只不過內能中又有一部分進一步轉化成了光能而已。 (2)根據(jù)燈泡的額定功率和額定電壓求得的電阻值是燈泡正常工作時的電阻,在非工作狀態(tài)下其阻值小于其正常工作時的電阻,如“220 V100 W”的燈泡,正常工作時電阻R=484 ,而直接用多用電表測得其電阻值約為10 。,例3(2017浙江寧波諾丁漢大學附中期中)如圖所示,一直流電動機與阻值R=9 的電阻串聯(lián)在電源上,電源電動勢E=30 V,內阻r=1 ,用理想電壓表測出電動機兩端電壓U=10 V,已知電動機線圈電阻RM=1 ,則下列說法中錯誤的是() A.通過電動機的電流為10 A B.電動機的輸入功率為20 W C.電動機的熱功率為4 W D.電動機的輸出功率為16 W,解析由E=30 V,電動機兩端電壓U=10 V可得,R和電源內阻上分擔的電壓為20 V,則I= A=2 A,故A錯;電動機輸入功率P=UI=10 V2 A= 20 W,故B正確;P熱=I2RM=221 W=4 W,故C正確;P輸出=P-P熱=20 W-4 W= 16 W,故D正確。,答案A,考點二閉合電路歐姆定律 考向基礎 一、電源:使導體兩端存在持續(xù)電壓,將其他形式的能轉化為電能的裝置。 二、電動勢 1.物理意義:反映不同電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量。電動勢大,說明電源把其他形式的能轉化為電能的本領大;電動勢小,說明電源把其他形式的能轉化為電能的本領小。 2.大小:等于外電路斷開時的路端電壓,數(shù)值上也等于把1 C的正電荷從電源負極移到正極時非靜電力所做的功。 3.電動勢的方向:電動勢雖是標量,但為了研究電路中電勢分布的需要,我們規(guī)定由負極經電源內部指向正極的方向(即電勢升高的方向)為電動勢的方向。 三、閉合電路歐姆定律 1.內容:閉合電路中的電流跟電源電動勢成正比,跟內、外電路電阻之和成反比,這個結論叫做閉合電路歐姆定律。 2.表達式:a.電流表達式為I=; b.電動勢表達式為E=IR+Ir,E=U外+U內。 3.適用范圍:外電路是純電阻的電路。 四、路端電壓U:外電路兩端的電壓,即電源的輸出電壓,U=E-Ir。,1.當外電阻R增大時,I減小,內電壓減小,路端電壓U增大。當外電路斷開時,I=0,U=E。 2.當外電阻R減小時,I增大,內電壓增大,路端電壓U減小。當電源兩端短路時,外電阻R=0,I=,U=0。 3.路端電壓也可以表示為U=IR=,也可以得到路端電壓隨外 電阻增大而增大的結論。 五、U-I圖像 如圖甲所示為U-I圖像,由U=E-Ir知,圖線為一條直線,縱截距為電源電動勢,橫截距為短路電流,直線的斜率的絕對值等于電源內阻。,甲,乙,由于一般電源的內阻r很小,故外電壓U隨電流I的變化不太明顯,實際得到的圖線往往很平,只畫在坐標紙的上面一小部分,為充分利用坐標紙,往往將橫軸向上移,如圖乙所示的實驗圖線。此時應注意,圖線與橫軸交點的橫坐標值I1并非短路電流,不可盲目用它求內阻,但圖線與縱軸交點的縱坐標值仍代表電動勢E,圖線斜率的絕對值仍等于內阻r。,六、閉合電路中的功率 1.電源的總功率:P總=IE=IU+IUr=P出+P內。 2.電源內耗功率:P內=I2r=P總-P出。 3.電源的輸出功率:P出=IU=IE-I2r=P總-P內。,考向突破 考向閉合電路的歐姆定律 1.幾種I-U、U-I圖線的比較,2.電源的功率和效率 (1)電源的效率:=。 (2)在閉合電路中,當外電路是純電阻電路時: P總=EI=,P出=R,=。 (3)電源的最大輸出功率 P出=UI=I2R=R=,由此式可看出,當R=r 時,P出有最大值,即Pm=。 P出與外電阻R的函數(shù)關系可用如圖所示圖像表示,由圖像可以看出:,當R=r時,輸出功率最大,Pm=。 當Rr時,若R增大,則P出減小。,注意(1)當電源輸出功率最大時,效率并不是最大,=50%。當R時,100%,但此時P出0,無實際意義。 (2)對于內外電路上的固定電阻,其消耗的功率僅取決于電路電流的大小,即根據(jù)I2R來判斷,與輸出功率大小的判斷方法不同。,例4(2018浙江名校協(xié)作)(多選)用標有“6 V3 W”的燈泡L1、 “6 V6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖甲所示的實驗電路,其中電源電動勢E=9 V。圖乙是通過兩個燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線。當其中一個燈泡正常發(fā)光時(),A.電流表的示數(shù)為0.5 AB.電壓表的示數(shù)為6 V C.電路輸出功率為6 W D.電源內阻為2 ,解析L1正常發(fā)光時的電流為0.5 A,L2正常發(fā)光時的電流為1 A,因兩燈串聯(lián)在電路中,只有一燈正常發(fā)光,則一定是L1正常發(fā)光,此時電路中的電流為0.5 A,即電流表的示數(shù)為0.5 A。此時電壓表測L2兩端的電壓,則電壓表的示數(shù)為2 V。由圖可知,L1的電壓為U1=6 V,此時路端電壓為U=U1+U2=2 V+6 V=8 V,電源的輸出功率P=UI=80.5 W=4 W。電源的內阻r= =2 。故B、C錯誤,A、D正確。故選A、D。,答案AD,解題關鍵本題考查了串聯(lián)電路的特點和閉合電路歐姆定律、電功 率公式的應用,由于電流和電壓不成正比,即電阻是變化的,所以應直接從圖中找出電流對應的電壓進行求解。,例5(2018浙江名校協(xié)作)國內單機容量最大的抽水蓄能電站浙江仙居抽水蓄能電站已全面投產。其工作原理是:在用電低谷時(如深夜),電站利用電網多余電能把水抽到高處蓄水池中,到用電高峰時,再利用蓄水池中的水發(fā)電。如圖所示,若該電站蓄水池(上水庫)有效總庫容量(可用于發(fā)電)為 8.78106 m3,發(fā)電過程中上下水庫平均水位差為671 m,年抽水用電為 3.2109 kWh,年發(fā)電量為2.5109 kWh (水的密度為=1.0103 kg/m3,重力加速度為 g=10 m/s2),相當于給華東電網建了一個“大蓄電池”,以下水庫水面為零勢能面。 則下列說法正確的是(),A.抽水蓄能電站的總效率約為65% B.發(fā)電時流入下水庫的水流速度最大可達150 m/s C.蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢能約為 Ep=6.01015 J D.該電站平均每天所發(fā)電能可供給一個大城市居民用電(電功率以106 kW 計算)約7 h,解析已知年抽水用電為 3.2109 kWh,年發(fā)電量為2.5109 kWh,則抽水蓄能電站的總效率為=78%,故A錯誤。若沒有任何 阻力,由機械能守恒得mgh=mv2,得v= m/s116 m/s, 故B錯誤。蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢能為 Ep=mgh=Vgh=1.01038.7810610671 J5.91013 J,故C錯誤。該電站平均每天所發(fā)電量為E=,可供給一個大城市居民用電(電功率以106 kW計 算)的時間為t= h7 h,故D正確。故選D。,答案D,方法1動態(tài)直流電路的分析方法 1.程序法 (1)確定電路的外電阻(R外總)如何變化。,方法技巧,說明當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小)。 若開關的通斷使串聯(lián)的用電器增多時,總電阻增大;若開關的通斷使并聯(lián)的支路增多時,總電阻減小。 在如圖所示的分壓電路中,滑動變阻器可以視為由兩段電阻構成,其中一段與用電器并聯(lián)(以下簡稱并聯(lián)段),另一段與并聯(lián)部分串聯(lián)(以下簡稱串聯(lián)段)。設滑動變阻器的總電阻為R,燈泡的電阻為R燈,與燈泡并聯(lián)的那一段電阻為R并,則該段電路的總電阻為 R總=R-R并+=R-=R-。,由上式可以看出,當R并減小時,R總增大;當R并增大時,R總減小。由此可以得出結論:分壓電路總電阻的變化情況,與并聯(lián)段電阻的變化情況相反,與串聯(lián)段電阻的變化情況相同。 (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=,確定電路的總電流如何變化。 (3)由U內=Ir,確定電源的內電壓如何變化。 (4)由U外=E-U內,確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化。 (5)由部分電路歐姆定律,確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。 (6)確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。,解題思路當S斷開時,R總變大,由閉合電路歐姆定律,可判斷相關量的變化。,答案B,方法2 含電容器電路的分析與計算方法 在直流電路中,當電容器充、放電時,電路中有充、放電電流。一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件,在電容器處電路可看做是斷路,簡化電路時可去掉它。簡化后若要求電容器所帶電荷量,則可將電容器接在相應的位置上。分析和計算含有電容器的直流電路時,需注意以下幾點: 1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。 2.當電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時,電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。,3.電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充、放電。如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。,例2(2017浙江寧波鎮(zhèn)海中學期末檢測)(多選)如圖所示,R1、R2、R3、R4均為可變電阻,C1、C2均為電容器,電源的電動勢為E,內阻r0,若改變四個電阻中的一個阻值,則() A.減小R1,C1、C2所帶的電荷量都增加 B.增大R2,C1、C2所帶的電荷量都增加 C.增大R3,C1、C2所帶的電荷量都增加 D.減小R4,C1、C2所帶的電荷量都增加,解析減小R1,電容器C1、C2兩端電壓不變,電容器所帶電荷量不變,故A錯誤;增大R2,整個電路電阻變大,由閉合電路歐姆定律可知,電路電流減小,路端電壓變大,電阻R3、R4兩端電壓變小,電阻R2兩端電壓變大,電阻R2、R3串聯(lián)的總電壓變大,即電容器C1、C2兩端電壓都變大,由Q=CU可知,兩電容器所帶的電荷量都增加,故B正確;增大R3,整個電路電阻變大,由閉合電路歐姆定律可知,電路電流減小,由U=IR可知,電阻R2兩端電壓變小,即電容器C1兩端電壓變小;路端電壓變大,電阻R4兩端電壓變小,電阻R2、R3串聯(lián)的總電壓變大,即電容器C2兩端電壓變大,由Q=CU可知,電容器C1所帶電荷量減少,C2所帶的電荷量增加,故C錯誤;減小R4,電路總電阻變小,由閉合電路歐姆定律可知,電路電流變大,電阻R2兩端電壓變大,電阻R2、R3串聯(lián)的總電壓變大,即電容器C1、C2兩端電壓都增大,由Q,=CU可知,C1、C2所帶的電荷量都增加,故D正確。故選B、D。,答案BD,方法3電路故障的分析方法 1.故障特點 (1)斷路特點:電路中發(fā)生斷路,表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流為零;若外電路中任意兩點間的電壓不為零,則這兩點間有斷點,而這兩點與電源連接部分無斷點。 (2)短路特點:電路中發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過電路而電壓為零。 2.故障的分析方法 (1)儀器檢測法 斷路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表指針不偏轉,則剩余電路中有斷點。 短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,則該并聯(lián)段電路被短路。若電壓表示數(shù)不為零,則該并聯(lián)段電路沒有被短路或不完全被短路。 (2)假設法:已知電路發(fā)生某種故障,尋找故障發(fā)生的位置時,可將整個電路劃分為若干部分;然后逐一假設某部分電路發(fā)生故障,運用歐姆定律進行正向推理,推理結果若與題述物理現(xiàn)象不符合,則故障不是發(fā)生在這部分電路;若推理結果與題述物理現(xiàn)象符合,則故障可能發(fā)生在這部分電路,直到找出發(fā)生故障的全部可能為止,亦稱排除法。,例3在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中,用導線a、b、c、d、e、f、g和h按如圖所示方式連接好電路,電路中所有元器件都完好,且電壓表和電流表已調零。閉合開關后: (1)若電壓表的示數(shù)為2 V,電流表的示數(shù)為零,小電珠不亮,則斷路的導 線為。,(2)若電壓表的示數(shù)為零,電流表的示數(shù)為0.3 A,小電珠亮,則斷路的導線為。 (3)若反復調節(jié)滑動變阻器,小電珠亮度發(fā)生變化,但電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零,則斷路的導線為。,解析(1)若d導線斷路,則小電珠斷路,不亮,但電壓表與電流表串聯(lián)后接在電路中,因電壓表內阻很大而電流表內阻很小,所以電壓表有讀數(shù)而電流表無讀數(shù)。若其他導線斷路,則與題述現(xiàn)象不符合。 (2)小電珠亮,則a、b、c、d、e、f都不發(fā)生斷路,若g發(fā)生斷路,則電壓表有示數(shù),若h發(fā)生斷路,則符合題意。 (3)g導線斷路,滑動變阻器接成限流式接法,它與小電珠串聯(lián),小電珠亮度發(fā)生變化,但電壓表、電流表的示數(shù)不能調為零。,答案(1)d(2)h(3)g,