物理第八章 恒定電流 21 電路的基本概念與規(guī)律

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1、第第2121講電路的基本概念與規(guī)律講電路的基本概念與規(guī)律-3-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電源和電流1.電源的作用:給用電器兩端提供持續(xù)的。2.電流(1)定義:描述電流強弱的物理量,其大小等于通過導(dǎo)體橫截面的與通過這些電荷量所用的比值。定義式:。(2)電流是標量,為研究問題方便,規(guī)定定向移動的方向為電流的方向。在外電路中電流由電源極到極,在內(nèi)電路中電流由電源極到極。電壓電荷量時間正電荷正 負負 正-4-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.在示波管中,2s內(nèi)有61013個電子通過橫截面積大小未知的電子槍,則示波管中電流大小為()A.4.810-6AB.310-

2、13AC.9.610-6AD.無法確定A-5-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.掃描隧道顯微鏡(STM)是根據(jù)量子力學(xué)原理中的隧道效應(yīng)設(shè)計成的,當原子尺度的探針針尖在不到一個納米的高度上掃描樣品時,在針尖與樣品之間加一大小在2mV2V之間的電壓,針尖與樣品之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)而有電子逸出,形成隧道電流,電流I隨針尖與樣品間的距離r的增大而指數(shù)減小(如圖甲所示),當探針沿物質(zhì)表面按給定高度勻速掃描時,因樣品表面原子的凹凸不平,使探針與物質(zhì)表面間的距離不斷發(fā)生改變,從而引起隧道電流隨時間不斷發(fā)生改變,這種變化便反映了樣品表面原子水平的凹凸形態(tài),如果在某次掃描中隧道電流如圖乙所示,那么

3、樣品表面可能是下圖中的()-6-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升答案:A解析:由于隧道電流I隨針尖與樣品間的距離r的增大而指數(shù)減小,距離越小,電流越大,如題圖乙所示的隧道電流,說明樣品表面可能如圖A。-7-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.形成電流的條件:(1)導(dǎo)體中有能夠自由移動的電荷。(2)導(dǎo)體兩端存在電壓。2. 是電流的定義式,I與q、t無關(guān)。-8-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升歐姆定律與I-U圖象1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的成正比,跟導(dǎo)體的_成反比。2.表達式:。3.適用范圍:金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,不適用于氣體導(dǎo)電或半導(dǎo)體元件。

4、電壓電阻-9-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升4.導(dǎo)體的伏安特性曲線導(dǎo)體中的電流隨導(dǎo)體兩端電壓變化的圖線。對于線性元件,伏安特性曲線是過原點的直線,直線斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于 ,如圖甲所示。對于非線性元件,伏安特性曲線是彎曲的,曲線在某點的切線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上不等于電阻;的斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻,如圖乙所示,導(dǎo)體的電阻隨電流的增大而減小;當I=I0時,電阻該點與原點O的連線-10-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升B-11-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-12-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.小燈泡通電后其電流I隨所加

5、電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線。則下列說法錯誤的是()C解析:在I-U圖象中,圖線上的點與O點連線的斜率表示該點所對應(yīng)的電壓電流下電阻的倒數(shù),圖象中圖線的斜率逐漸減小,電阻逐漸增大,A正確;對應(yīng)P點,小燈泡的電壓為U1,電流為I2,根據(jù)歐姆定律可知,小燈泡的電阻應(yīng)為,B正確、C錯誤;其工作功率為P=U1I2,即為圖中矩形PQOM所圍的面積,D正確。-13-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.導(dǎo)體的伏安特性曲線是反映導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)的重要圖象,根據(jù)它可以計算某一電壓時的電阻、功率,定性分析電阻隨電壓的變化情況等。對于線性

6、元件,伏安特性曲線是過原點的直線,直線斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻。對于非線性元件,伏安特性曲線是彎曲的,曲線在某點的切線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上不等于電阻。該點與原點O的連線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻。-14-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路特點I=I1+I2+In U1+U2+Un R1R2Rn R1R2Rn -15-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.電壓表、電流表的改裝 -16-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,甲、乙兩電路都是由一個靈敏電流表G和一個變阻器R組成的,下列說法正確的是()A.

7、甲表是電流表,R增大時量程增大B.甲表是電壓表,R增大時量程不變C.乙表是電壓表,R增大時量程增大D.乙表是電流表,R增大時量程減小C解析:甲表是電流表,當R增大時量程減小;乙表是電壓表,當R增大時量程增大,故選項C正確。-17-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,電流表A1(03A)和A2(00.6A)由兩個相同的電流計改裝而成,現(xiàn)將這兩個電流表并聯(lián)后接入電路中。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,下列說法正確的是()A.A1、A2的讀數(shù)之比為15B.A1、A2的讀數(shù)之比為11C.A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為15D.A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為11D解析:圖中的A1、A

8、2并聯(lián),表頭的電壓相等,電流相等,指針偏轉(zhuǎn)的角度相同,所以A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為11,選項C錯誤,選項D正確;量程不同的電流表讀數(shù)不同,電流表A1的量程為3A,A2的量程為0.6A,當偏轉(zhuǎn)角相同時,A1、A2的讀數(shù)之比為5 1,所以選項A、選項B錯誤。-18-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升串、并聯(lián)電路的幾個常用結(jié)論1.當n個等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時,R串=nR0,2.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個電阻。3.在電路中,某個電阻增大(或減小),則總電阻增大(或減小)。4.某電路中無論電阻怎樣連接,該電路消耗的總電功率始終等于各個

9、電阻消耗的電功率之和。-19-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升導(dǎo)體的電阻1.電阻定律:同種材料的導(dǎo)體,其電阻跟它的成正比,與它的成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的有關(guān)。表達式為:2.電阻率:比例系數(shù)叫作材料的電阻率,反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性,與導(dǎo)體的材料有關(guān),與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)。(1)物理意義:反映導(dǎo)體的,是導(dǎo)體材料本身的屬性;(2)電阻率與溫度的關(guān)系:金屬的電阻率隨溫度升高而;半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而。一些合金幾乎不受的影響。長度橫截面積材料導(dǎo)電性能增大減小溫度-20-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,還研究了電

10、阻定律。有一個長方體金屬電阻,材料分布均勻,邊長分別為a、b、c,且abc。電流沿以下方向流過該金屬電阻,其中電阻阻值最小的是()A-21-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.某個由導(dǎo)電介質(zhì)制成的電阻截面如圖所示,導(dǎo)電介質(zhì)的電阻率為,制成內(nèi)外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分),半徑為a、電阻不計的球形電極被嵌入導(dǎo)電介質(zhì)的球心成為一個引出電極,在導(dǎo)電介質(zhì)的外層球殼上鍍上一層電阻不計的金屬膜成為另外一個電極,設(shè)該電阻的阻值為R。下面給出R的四個表達式中只有一個是合理的,你可能不會求解R,但是你可以通過一定的物理分析,對下列表達式的合理性做出判斷。根據(jù)你的判斷,R的合理表

11、達式應(yīng)為()B-22-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升解析:根據(jù),從單位上看,分子應(yīng)是長度單位,而分母應(yīng)是面積單位,只有A、B單位符合,C、D錯誤;再代入特殊值,若b=a,球殼無限薄,此時電阻為0,因此只有B正確。-23-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電阻的大小與電阻兩端電壓、通過電阻的電流大小無關(guān),電阻大小只與電阻的材料、電阻的長度和電阻的橫截面積有關(guān)。兩個公式對比:-24-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升電功與電熱1.電功(1)定義:電流在一段電路上做的功,其大小等于電路消耗的電能。(2)公式:W=。(3)適用范圍:。2.電功率(1)定義:

12、單位時間內(nèi)電流在一段電路上做的功。(2)公式:P=。(3)適用范圍:。(4)額定功率:用電器在電壓下工作時的功率。(5)實際功率:用電器在電壓下工作時的功率。Uit 任何電路UI 任何電路額定實際-25-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.電熱(1)定義:電流I通過有電阻R的導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量。(2)公式:根據(jù)焦耳定律有Q=。4.熱功率(1)定義:單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(2)公式:P=。I2Rt I2R -26-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.右圖中的路燈為太陽能路燈,每只路燈的光伏電池板有效采光面積約0.3m2。晴天時電池板上每平方米每小時接收到的太陽輻射能

13、約為3106J。如果每天等效日照時間約為6h,光電池一天產(chǎn)生的電能可供30W的路燈工作8h。光電池的光電轉(zhuǎn)換效率約為()A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%C-27-基礎(chǔ)夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,電阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中,已知電阻R跟電動機M線圈的電阻相等,開關(guān)閉合后,電動機正常工作,設(shè)電阻R和電動機兩端的電壓分別為U1和U2;經(jīng)過時間t,電流通過電阻R做的功為W1,產(chǎn)生的熱量為Q1;電流通過電動機M做的功為W2,產(chǎn)生的熱量為Q2,則有()A.U1=U2,Q1Q2B.W1W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1U2,Q1=Q2B解析:電阻R和電動機M串聯(lián),流過兩用電器的電流相同。電阻R跟電動機M線圈的電阻相等,則由焦耳定律可知兩者產(chǎn)生的熱量相等,則Q1=Q2。電動機正常工作時為非純電阻用電器,消耗的電能絕大部分轉(zhuǎn)化為機械能,所以電流通過電動機M做的功要大于電流通過電阻R做的功,W1IR,則U1U額,則P實P額,用電器可能被燒壞。