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1、專題八 恒定電流,高考物理（浙江專用）,考點(diǎn)清單,考點(diǎn)一 電路的基本概念和規(guī)律 考向基礎(chǔ) 一、電路的基本概念,二、電阻定律 1.內(nèi)容:導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比,與橫截面積成反比,還跟導(dǎo)體的材料有關(guān)。數(shù)學(xué)表達(dá)式為R=。 2.電阻率:反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量,由導(dǎo)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(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小。,三、部分電路歐姆定律 1.內(nèi)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(dá)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

2、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(diǎn)的直線,如圖甲、乙所示。I-U 圖線中,R1R2,此時(shí),導(dǎo)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(shí)電阻R=,即電阻R等于圖線上的點(diǎn)與坐標(biāo)原 點(diǎn)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(gè)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(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流為I,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子,每個(gè)自由電子的電荷量均為q,此時(shí)電子定向移動(dòng)的速率為v,則在t時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)線橫

3、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(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量Q=It,所以在這段時(shí)間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為N==,所以C對(duì),D錯(cuò);由于 自由電子定向移動(dòng)速率是v,在時(shí)間t內(nèi),位于以某橫截面為底,長(zhǎng)l=vt這段導(dǎo)線內(nèi)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(duì),B錯(cuò)。,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(gè)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(gè)量程為3 V的電壓表和一個(gè)量程為0.6 A的電流表應(yīng)分別

4、() A.串聯(lián)一個(gè)2 990 的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.15 的電阻 B.并聯(lián)一個(gè)2 990 的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.15 的電阻 C.串聯(lián)一個(gè)2 970 的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.05 的電阻 D.并聯(lián)一個(gè)2 970 的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.05 的電阻,解析若改裝成一個(gè)量程為3 V的電壓表需串聯(lián)一個(gè)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(gè)量程為0.6 A的電流表需并聯(lián)一個(gè)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(xiàng)C正確。,答案C,考向三焦耳定律 電功與電熱的關(guān)系,注意(1)白熾燈或小燈泡都是純

5、電阻,不要認(rèn)為它們消耗的電能有一部分轉(zhuǎn)化成了光能,其實(shí)電能還是全部轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能,只不過內(nèi)能中又有一部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)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(shí)的電阻,在非工作狀態(tài)下其阻值小于其正常工作時(shí)的電阻,如“220 V100 W”的燈泡,正常工作時(shí)電阻R=484 ,而直接用多用電表測(cè)得其電阻值約為10 。,例3(2017浙江寧波諾丁漢大學(xué)附中期中)如圖所示,一直流電動(dòng)機(jī)與阻值R=9 的電阻串聯(lián)在電源上,電源電動(dòng)勢(shì)E=30 V,內(nèi)阻r=1 ,用理想電壓表測(cè)出電動(dòng)機(jī)兩端電壓U=10 V,已知電動(dòng)機(jī)線圈電阻RM=1 ,則下列說法中錯(cuò)誤的是() A.通過電動(dòng)機(jī)的電

6、流為10 A B.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為20 W C.電動(dòng)機(jī)的熱功率為4 W D.電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16 W,解析由E=30 V,電動(dòng)機(jī)兩端電壓U=10 V可得,R和電源內(nèi)阻上分擔(dān)的電壓為20 V,則I= A=2 A,故A錯(cuò);電動(dòng)機(jī)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(diǎn)二閉合電路歐姆定律 考向基礎(chǔ) 一、電源:使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 二、電動(dòng)勢(shì) 1.物理意義:反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量。電動(dòng)勢(shì)大,說明電源把

7、其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大;電動(dòng)勢(shì)小,說明電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)小。 2.大小:等于外電路斷開時(shí)的路端電壓,數(shù)值上也等于把1 C的正電荷從電源負(fù)極移到正極時(shí)非靜電力所做的功。 3.電動(dòng)勢(shì)的方向:電動(dòng)勢(shì)雖是標(biāo)量,但為了研究電路中電勢(shì)分布的需要,,我們規(guī)定由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向(即電勢(shì)升高的方向)為電動(dòng)勢(shì)的方向。 三、閉合電路歐姆定律 1.內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路電阻之和成反比,這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律。 2.表達(dá)式:a.電流表達(dá)式為I=; b.電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為E=IR+Ir,E=U外+U內(nèi)。 3.適用范圍:外電路是純電阻的電路。 四、路端電

8、壓U:外電路兩端的電壓,即電源的輸出電壓,U=E-Ir。,1.當(dāng)外電阻R增大時(shí),I減小,內(nèi)電壓減小,路端電壓U增大。當(dāng)外電路斷開時(shí),I=0,U=E。 2.當(dāng)外電阻R減小時(shí),I增大,內(nèi)電壓增大,路端電壓U減小。當(dāng)電源兩端短路時(shí),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(jié)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(dòng)勢(shì),橫截距為短路電流,直線的斜率的絕對(duì)值等于電源內(nèi)阻。,甲,乙,由于一般電源的內(nèi)阻r很小,故外電壓U隨電流I的變化不太明顯,實(shí)際得到的圖線往往很平,只畫在坐標(biāo)紙的上面一

9、小部分,為充分利用坐標(biāo)紙,往往將橫軸向上移,如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)圖線。此時(shí)應(yīng)注意,圖線與橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)值I1并非短路電流,不可盲目用它求內(nèi)阻,但圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值仍代表電動(dòng)勢(shì)E,圖線斜率的絕對(duì)值仍等于內(nèi)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(nèi)。 2.電源內(nèi)耗功率:P內(nèi)=I2r=P總-P出。 3.電源的輸出功率:P出=IU=IE-I2r=P總-P內(nèi)。,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(dāng)外電路是純電阻電路時(shí): P總=EI=,P出=R,==。 (3)

10、電源的最大輸出功率 P出=UI=I2R=R==,由此式可看出,當(dāng)R=r 時(shí),P出有最大值,即Pm==。 P出與外電阻R的函數(shù)關(guān)系可用如圖所示圖像表示,由圖像可以看出:,當(dāng)R=r時(shí),輸出功率最大,Pm=。 當(dāng)Rr時(shí),若R增大,則P出減小。,注意(1)當(dāng)電源輸出功率最大時(shí),效率并不是最大,=50%。當(dāng)R時(shí),100%,但此時(shí)P出0,無實(shí)際意義。 (2)對(duì)于內(nèi)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(biāo)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

11、的實(shí)驗(yàn)電路,其中電源電動(dòng)勢(shì)E=9 V。圖乙是通過兩個(gè)燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線。當(dāng)其中一個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)(),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(nèi)阻為2 ,解析L1正常發(fā)光時(shí)的電流為0.5 A,L2正常發(fā)光時(shí)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(shí)電路中的電流為0.5 A,即電流表的示數(shù)為0.5 A。此時(shí)電壓表測(cè)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(shí)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(nèi)阻r

12、== =2 。故B、C錯(cuò)誤,A、D正確。故選A、D。,答案AD,解題關(guān)鍵本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律、電功 率公式的應(yīng)用,由于電流和電壓不成正比,即電阻是變化的,所以應(yīng)直接從圖中找出電流對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行求解。,例5(2018浙江名校協(xié)作)國(guó)內(nèi)單機(jī)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(chǎn)。其工作原理是:在用電低谷時(shí)(如深夜),電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高處蓄水池中,到用電高峰時(shí),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(kù))有效總庫(kù)容量(可用于發(fā)電)為 8.78106 m3,發(fā)電過程中上下水庫(kù)平均水位差為671 m,年抽水用電為 3.2109 kWh,年發(fā)電

13、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(dāng)于給華東電網(wǎng)建了一個(gè)“大蓄電池”,以下水庫(kù)水面為零勢(shì)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(shí)流入下水庫(kù)的水流速度最大可達(dá)150 m/s C.蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢(shì)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(gè)大城市居民用電(電功率以106 kW 計(jì)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(cuò)誤。若沒有任何 阻力,由機(jī)械能守恒得mgh=m

14、v2,得v== m/s116 m/s, 故B錯(cuò)誤。蓄水池中能用于發(fā)電的水的重力勢(shì)能為 Ep=mgh=Vgh=1.01038.7810610671 J5.91013 J,故C錯(cuò)誤。該電站平均每天所發(fā)電量為E=,可供給一個(gè)大城市居民用電(電功率以106 kW計(jì) 算)的時(shí)間為t= h7 h,故D正確。故選D。,答案D,方法1動(dòng)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(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí),電路的總電阻一定增大(或減小)。 若開關(guān)的通斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí),總電阻增大;若開關(guān)的通斷使并聯(lián)的支路增多時(shí),總電阻減小。 在如圖所示的分壓電路

15、中,滑動(dòng)變阻器可以視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段與用電器并聯(lián)(以下簡(jiǎn)稱并聯(lián)段),另一段與并聯(lián)部分串聯(lián)(以下簡(jiǎn)稱串聯(lián)段)。設(shè)滑動(dòng)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(dāng)R并減小時(shí),R總增大;當(dāng)R并增大時(shí),R總減小。由此可以得出結(jié)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(nèi)=Ir,確定電源的內(nèi)電壓如何變化。 (4)由U外=E-U內(nèi),確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化。 (5)由部分電

16、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(dāng)S斷開時(shí),R總變大,由閉合電路歐姆定律,可判斷相關(guān)量的變化。,答案B,方法2 含電容器電路的分析與計(jì)算方法 在直流電路中,當(dāng)電容器充、放電時(shí),電路中有充、放電電流。一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)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(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它。簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶電荷量,則可將電容器接在相應(yīng)的位置上。分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí),需注意以下幾點(diǎn): 1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,

17、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(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí),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(shí),將會(huì)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(xué)期末檢測(cè))(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(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻r0,若改變四個(gè)電阻中的一個(gè)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、C

18、2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(cuò)誤;增大R2,整個(gè)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(gè)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C

19、2兩端電壓變大,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(cuò)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(diǎn) (1)斷路特點(diǎn):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(diǎn)間的電壓不為零,則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn),而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn)。 (2)短路特點(diǎn):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 (

20、1)儀器檢測(cè)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(zhuǎn),則剩余電路中有斷點(diǎn)。 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(shè)法:已知電路發(fā)生某種故障,尋找故障發(fā)生的位置時(shí),可將整個(gè)電路劃分為若干部分;然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障,運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理,推理結(jié)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(jié)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

21、3在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中,用導(dǎo)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(diào)零。閉合開關(guān)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(dǎo) 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(dǎo)線為。 (3)若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(diào)為零,則斷路的導(dǎo)線為。,解析(1)若d導(dǎo)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(nèi)阻很大而電流表內(nèi)阻很小,所以電壓表有讀數(shù)而電流表無讀數(shù)。若其他導(dǎo)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(dǎo)線斷路,滑動(dòng)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(diào)為零。,答案(1)d(2)h(3)g,