高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題十三 恒定電流課件
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1、專題十三恒定電流,,考點(diǎn)基礎(chǔ)自清,考點(diǎn)互動探究,,內(nèi)容索引,考點(diǎn)基礎(chǔ)自清,一、電流和電動勢,,自由移動,答案,1.形成電流的條件 (1)導(dǎo)體中有能夠 的電荷. (2)導(dǎo)體兩端存在 . 2.電流 (1)定義式:I . 其中q是某段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量. (2)方向:電流是標(biāo)量,為研究問題方便,規(guī)定 定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?在外電路中電流由電源正極到負(fù)極,在內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極到正極.,電壓,正電荷,,答案,(3)微觀表達(dá)式:假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個可自由移動的電荷,電荷定向移動的速率為v,電荷量為q,導(dǎo)體橫截面積為S,則I. 3.電動勢 (1)電源是通過非靜電力
2、做功把 轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.在電源內(nèi)部,非靜電力做正功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為 ,在電源外部,靜電力做功,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. (2)電動勢:在電源內(nèi)部,非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與 的比值. 定義式:E . (3)物理意義:反映電源 本領(lǐng)大小的物理量.,nqSv,其他形式的能,電能,被移送電荷q,非靜電力做功,,答案,二、電阻定律及歐姆定律,1.電阻 (1)定義式: . (2)物理意義:反映了導(dǎo)體對電流的. 2.電阻定律 (1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻與它的長度成正比,與它的_________ 成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān). (2)表
3、達(dá)式: .,阻礙作用,橫截面積,,答案,3.電阻率 (1)計(jì)算式: . (2)物理意義:反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是表征 的物理量. (3)電阻率與溫度的關(guān)系: 金屬:電阻率隨溫度升高而 . 半導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而 . 一些合金:幾乎不受溫度的影響. 4.部分電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的 成反比. (2)表達(dá)式:I .,材料性質(zhì),增大,減小,電阻,,答案,(3)適用范圍 金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用). 純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路). 5.導(dǎo)體的伏安特性曲線 (1)IU圖線:以電流為縱軸、為橫軸所畫出的導(dǎo)
4、體上的電流隨電壓的變化曲線稱為IU圖線,如圖1所示.,電壓,圖1,,答案,(2)比較電阻的大?。簣D線的斜率,圖中R1R2. (3)線性元件:伏安特性曲線是的電學(xué)元件,適用歐姆定律. (4)非線性元件:伏安特性曲線為的電學(xué)元件,不適用歐姆定律.,,直線,曲線,,答案,三、電功率、焦耳定律,1.電功 (1)定義:導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的做的功. (2)公式:WqU(適用于任何電路). (3)電流做功的實(shí)質(zhì):轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程. 2.電功率 (1)定義:單位時間內(nèi)電流所做的功,表示電流做功的. (2)公式:P(適用于任何電路).,電場力,IUt,電能,快慢,IU,,答案,3.焦耳定律 (1)
5、電熱:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比. (2)公式:Q. 4.電功率PIU和熱功率PI2R的應(yīng)用 (1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路,電流的電功率均為P電UI,熱功率均為P熱I2R. (2)對于純電阻電路而言:P電P熱IUI2R. (3)對于非純電阻電路而言:P電IUP熱P其他P其他P其他.,熱量,I2Rt,I2R,,答案,四、閉合電路歐姆定律,1.閉合電路,,電源內(nèi)部是; 用電器、導(dǎo)線組成.,(1)組成,(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系:E. 2.閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:在外電路為純電阻的閉合電路中,電流的大小跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和
6、成.,內(nèi)電路,外電路,U內(nèi)U外,反比,,答案,(2)公式: I(只適用于純電阻電路). E(適用于所有電路).,U外Ir,1.關(guān)于電流,下列說法中正確的是() A.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大 B.導(dǎo)體兩端沒有電壓時,導(dǎo)體中的自由電荷也在運(yùn)動,所以導(dǎo)體中也有 電流 C.單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大 D.因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶?1,2,3,4,5,學(xué)考通關(guān)練,,,解析,解析電流為單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,是由電荷量與時間共同決定的,電荷量多電流不一定大,故選項(xiàng)A錯誤; 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量多,則電流大,故選項(xiàng)C正確; 電荷的定
7、向移動形成電流,若不是定向移動則不能形成電流,選項(xiàng)B錯誤; 一個量有方向并不能定義為矢量,矢量的運(yùn)算必須遵循平行四邊形定則,電流有方向但不符合矢量合成法則,不是矢量,選項(xiàng)D錯誤.,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2.(2015浙江10月選考10)如圖2所示是我國某10兆瓦(1兆瓦106 W)光伏發(fā)電站,投入使用后每年可減少排放近萬噸二氧化碳.已知該地區(qū)每年能正常發(fā)電的時間約為1 200 h,則該電站發(fā)電量約為() A.1.2106 kWh B.1.2107 kWh C.1.2109 kWh D.1.21010 kWh,圖2,,解析,,解析每年發(fā)電量WPt1.2107 kWh,故B正確.
8、,,3.(2015浙江1月學(xué)考29)如圖3所示是一個電熱水壺的銘牌,小沈同學(xué)利用所學(xué)知識,結(jié)合該銘牌上獲取的信息,得出該電熱水壺() A.正常工作時的電流約為6.8 A B.正常工作5 min耗電約0.5 kWh C.只能在直流電下工作 D.只能在220 V電壓下工作,,解析,1,2,3,4,5,圖3,WPt0.125 kWh,B項(xiàng)錯誤; 銘牌標(biāo)示的額定電壓為220 V的交流電,220 V是正常工作時的電壓,故C、D項(xiàng)錯誤.,4.一個標(biāo)有“220 V,60 W”的白熾燈泡,加上的電壓U由零逐漸增大到220 V,在此過程中,電壓(U)和電流(I)的關(guān)系可用圖線表示.圖中給出的四個圖線中,比較符合
9、實(shí)際的是(),1,2,3,4,5,,5.(2013浙江6月學(xué)考33)太陽能電池由許多片電池板組成.某電池板不接負(fù)載時兩極間電壓是6.0104 V,短路電流是3.0105 A,則這塊電池板的內(nèi)阻為() A.20 B.5 C.0.2 D.0.05 ,1,2,3,4,5,,,解析,返回,考點(diǎn)互動探究,1.電阻的決定式和定義式的區(qū)別,,考點(diǎn)一 電路的基本概念與規(guī)律,2.純電阻電路與非純電阻電路的比較,,解析,例1有一臺標(biāo)有“220 V,50 W”的電風(fēng)扇,其線圈電阻為0.4 ,在它正常工作時,下列求其每分鐘產(chǎn)生的電熱的四種解法中,正確的是(),,B.QPt3 000 J,,,方法提煉,電功和電熱的處理
10、方法,(1)首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路,正確選擇計(jì)算公式. (2)處理非純電阻電路的計(jì)算問題時,要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā),緊緊圍繞能量守恒定律,利用“電功電熱其他能量”尋找等量關(guān)系求解.,,解析,1.(2016浙江10月學(xué)考9)一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水,兩端用短粗銅絲塞住管口.管中鹽水柱長為40 cm時測得電阻為R.若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同.現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50 cm(鹽水體積不變,仍充滿橡膠管).則鹽水柱電阻變?yōu)?),1,2,3,變式題組,,1,2,3,,解析,2.有兩個相同的電流表,允許通過的最大電流(滿偏電流)為Ig1 mA,表
11、頭電阻Rg30 ,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(yīng)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,,1,2,3,1,2,3,,解析,3.一臺發(fā)電機(jī)用0.5 A的電流向外輸電,在1 min內(nèi)有180 J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,則發(fā)電機(jī)的電動勢為() A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V,,1,2,3,1.路端電壓,外電路兩端的電壓,即電源的輸出電壓UEIr.
12、 (1)當(dāng)外電阻R增大時,I減小,內(nèi)電壓減小,路端電壓增大,當(dāng)外電路斷開時,I0,UE.,,考點(diǎn)二 電路的動態(tài)分析,2.判定總電阻變化情況的規(guī)律,(1)當(dāng)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). (2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減小. (3)在如圖4所示分壓電路中,滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與用電器并聯(lián),另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián).A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致.,圖4,,例2(2016余姚市調(diào)研)電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖
13、5所示的電路,當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向b滑時,下列說法正確的是(),解析,A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大 B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小 C.電壓表讀數(shù)增大,電流表讀數(shù)減小 D.電壓表讀數(shù)減小,電流表讀數(shù)增大,,圖5,路端電壓UEIr,因I減小,所以U增大,即電壓表的讀數(shù)增大;,R2兩端電壓U2EI(R1r),因I減小,所以U2增大;,,,技巧點(diǎn)撥,電路動態(tài)分析的兩種方法,2.極限法:即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論.,,解析,4.(2015浙江1月學(xué)考34)小吳同學(xué)設(shè)計(jì)了一種煙霧警報裝置,其設(shè)計(jì)原理如圖6所示.M為煙霧傳感器,其阻值RM隨著
14、煙霧濃度的變化而變化,R為定值電阻.當(dāng)裝置所在區(qū)域出現(xiàn)煙霧且濃度增大時,將導(dǎo)致a、b兩端電壓減小,觸發(fā)警報裝置發(fā)出警報.則煙霧濃度增大時(),,4,5,A.RM增大,電流表示數(shù)增大 B.RM增大,電流表示數(shù)減小 C.RM減小,電流表示數(shù)增大 D.RM減小,電流表示數(shù)減小,變式題組,圖6,4,5,,解析,5.(多選)如圖所示,A、B、C、D四個電路中,電源電動勢為E,電阻為r,定值電阻為R0,當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時,電壓表示數(shù)將變大的電路是(),4,5,,,4,5,解析在電路A、B中,當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時,滑動變阻器連入電路的電阻變小. 對電路A,電壓表測量的是路端
15、電壓,由于外電路電阻減小,使路端電壓隨之減小,不符合題意; 對電路B,電壓表測量的是定值電阻R0兩端的電壓,由閉合電路歐姆定律知此時電路電流變大,則電壓表示數(shù)將變大,符合題意; 對電路C,由于電壓表位置的特殊性,其示數(shù)將不變; 而電路D,盡管電路電流不變,但當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時,電壓表測量的電阻增加,則電壓表示數(shù)將變大.,1.電源的總功率,2.電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi)I2rIU內(nèi)P總P出.,,考點(diǎn)三 電路中的功率及效率問題,3.電源的輸出功率,(1)任意電路:P出IUIEI2rP總P內(nèi).,(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系,當(dāng)Rr時,隨著R的增大輸出功率越來越小. 當(dāng)R<
16、r時,隨著R的增大輸出功率越來越大.,當(dāng)P出 17、,電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.內(nèi)、外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,IEP內(nèi)P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn). 2.外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時,電源的輸出功率變大.,,解析,6.有一個電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 的電源.下列電阻與其連接后,使電阻的功率大于2 W,且使該電源的效率大于50%的是() A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 ,,6,7,變式題組,,解析,7.(2016溫嶺市聯(lián)考)如圖9所示,直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線,拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率P內(nèi)隨電流I變化的圖線.若A、B對應(yīng)的橫坐標(biāo)為2 A,那么線段AB表示的功率及此時對 18、應(yīng)的外電阻是() A.2 W,0.5 B.4 W,2 C.2 W,1 D.6 W,2 ,,6,7,圖9,解析C點(diǎn)表示電源總功率,也等于電源內(nèi)部的熱功率,此時電路中只有內(nèi)阻,由P總EI,可得E3 V,由P內(nèi)I2r,可得r1 ,當(dāng)電路電流等于2 A時,由EI(Rr)可得R0.5 ,P出I2R2 W,選項(xiàng)A正確.,6,7,,考點(diǎn)四 電源和電阻UI 圖象的比較,,例4(多選)如圖10所示的UI圖象中,直線為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線,直線為某一電阻R的UI圖線,用該電源直接與電阻R連接成閉合電路,由圖象可知() A.R的阻值為1.5 B.電源電動勢為3.0 V,內(nèi)阻為0.5 C.電源的輸出功 19、率為3.0 W D.電源內(nèi)部消耗功率為1.5 W,,解析,圖10,,解析由于電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的UI圖線都為直線,所以電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻,r1.5 ; 電阻R的UI圖線的斜率等于電阻R的阻值,R1.5 ,選項(xiàng)A正確,B錯誤; 電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的UI圖線交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率,電源的輸出功率為PUI1.51.0 W1.5 W,選項(xiàng)C錯誤; 由EIPPr解得電源內(nèi)部消耗的功率為PrEIP3.01.0 W1.5 W1.5 W,選項(xiàng)D正確.,,,特別提醒,利用兩種圖象解題的基本方法,利用電源的UI圖象和電阻 20、的UI圖象解題.無論電阻的UI圖象是線性還是非線性,解決此類問題的基本方法是圖解法,即把電源和電阻的UI圖線畫在同一坐標(biāo)系中,圖線的交點(diǎn)即電阻的“工作點(diǎn)”,電阻的電壓和電流可求,其他的量也可求.,,解析,8.(2016余姚市聯(lián)考)如圖11為小燈泡的UI圖線,若將該小燈泡與一節(jié)電動勢E1.5 V、內(nèi)阻r0.75 的干電池組成閉合電路時,電源的總功率和小燈泡的實(shí)際電功率分別接近以下哪一組數(shù)據(jù)() A.1.5 W1.0 W B.0.75 W0.5 W C.0.75 W0.75 W D.1.5 W0.75 W,8,9,,變式題組,圖11,解析由閉合電路的規(guī)律可知,U1.50.75I由此可作出電源的路端 21、電壓和電流的關(guān)系圖象, 兩圖象的交點(diǎn)就是電源和小燈泡構(gòu)成閉合回路時的路端電壓和電流,圖象交點(diǎn)坐標(biāo)是(1.0,0.75),電源的總功率P總IE11.5 W1.5 W,燈泡的實(shí)際功率P實(shí)UI0.75 W.故選項(xiàng)D正確.,8,9,,解析,9.某電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系式UEIr,作出U與I的函數(shù)圖象如圖12所示.下列說法正確的是(),返回,8,9,圖12,A.圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小 B.電源短路的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的P點(diǎn) C.電動勢越大,P點(diǎn)位置越接近坐標(biāo)原點(diǎn) D.外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的Q點(diǎn),,解析在UI圖象中,圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小,選項(xiàng)A正確; Q點(diǎn)表示電源短路的狀態(tài),選項(xiàng)B錯誤; P點(diǎn)數(shù)值表示電動勢大小,電動勢越大,P點(diǎn)位置越遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn),選項(xiàng)C錯誤; 外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于P點(diǎn),選項(xiàng)D錯誤.,,返回,8,9,
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