版步步高浙江物理选考专题复习课件+Word版文档专题十三 恒定电流文档格式.docx

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导体的电阻

闭合电路的欧姆定律

d

多用电表的原理

a

一、电流和电动势

1．形成电流的条件

（1）导体中有能够自由移动的电荷．

（2）导体两端存在电压．

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，规定正电荷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．

（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＝nqSv.

3．电动势

（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能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电能，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与被移送电荷q的比值．

定义式：

E＝

（3）物理意义：

反映电源非静电力做功本领大小的物理量．

二、电阻定律及欧姆定律

1．电阻

R＝

（2）物理意义：

反映了导体对电流的阻碍作用．

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，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．

（2）表达式：

R＝ρ

3．电阻率

（1）计算式：

ρ＝R

反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量．

（3）电阻率与温度的关系：

①金属：

电阻率随温度升高而增大．

②半导体：

电阻率随温度升高而减小．

③一些合金：

几乎不受温度的影响．

4．部分电路欧姆定律

导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．

（3）适用范围

①金属导电和电解液导电（对气体导电不适用）．

②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、电压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．

图1

（2）比较电阻的大小：

图线的斜率k＝

＝

，图中R1>

R2.

（3）线性元件：

伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律．

（4）非线性元件：

伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律．

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电场力做的功．

（2）公式：

W＝qU＝IUt（适用于任何电路）．

（3）电流做功的实质：

电能转化成其他形式能的过程．

2．电功率

单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢．

P＝

＝IU（适用于任何电路）．

3．焦耳定律

（1）电热：

电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．

Q＝I2Rt.

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＝I2R＋P其他≠

＋P其他．

四、闭合电路欧姆定律

1．闭合电路

（1）组成

（2）内、外电压的关系：

E＝U内＋U外．

2．闭合电路欧姆定律

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反比．

①I＝

（只适用于纯电阻电路）．

②E＝U外＋Ir（适用于所有电路）．

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

答案　C

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．

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（　　）

图2

A．1.2×

106kW·

hB．1.2×

107kW·

h

C．1.2×

109kW·

hD．1.2×

1010kW·

答案　B

解析　每年发电量W＝Pt＝1.2×

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（　　）

图3

A．正常工作时的电流约为6.8A

B．正常工作5min耗电约0.5kW·

C．只能在直流电下工作

D．只能在220V电压下工作

答案　A

解析　I＝

A≈6.8A，A项正确；

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（　　）

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．20ΩB．5Ω

C．0.2ΩD．0.05Ω

解析　电池板不接负载时两极间电压是6.0×

10－4V，说明电池的电动势为6.0×

10－4V，由I短＝

可得r＝20Ω.故A项正确．

　　　　　电路的基本概念与规律

1．电阻的决定式和定义式的区别

公式

区别

电阻的决定式

电阻的定义式

说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、l、S共同决定

提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无关

只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液

适用于任何纯电阻导体

2.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较

纯电阻电路

非纯电阻电路

实例

白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等

电动机、电解槽、日光灯等

电功与电热

W＝UIt，Q＝I2Rt＝

tW＝Q

W＝UIt，Q＝I2Rt　W>

Q

电功率与热功率

P电＝UI，P热＝I2R＝

，P电＝P热

P电＝UI，P热＝I2R，P电>

P热

例1

　有一台标有“220V,50W”的电风扇，其线圈电阻为0.4Ω，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（　　）

A．I＝

A，Q＝UIt＝3000J

B．Q＝Pt＝3000J

C．I＝

A，Q＝I2Rt＝1.24J

D．Q＝

t＝

×

60J＝7.26×

106J

解析　电风扇是一种在消耗电能过程中既产生机械能，又产生内能的用电器，其功率P＝IU，则I＝

A，而产生的热量只能根据Q＝I2Rt进行计算．因此，选项C正确．

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.

变式题组

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（　　）

A.

RB.

R

C.

RD.

答案　D

解析　由于总体积不变，设40cm长时的横截面积为S.所以长度变为50cm后，横截面积S′＝

S，根据电阻定律R＝ρ

，R′＝ρ

，联立两式则R′＝

R，选项D正确．

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＝30Ω，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2990Ω的电阻和并联一个0.15Ω的电阻

B．并联一个2990Ω的电阻和串联一个0.15Ω的电阻

C．串联一个2970Ω的电阻和并联一个0.05Ω的电阻

D．并联一个2970Ω的电阻和串联一个0.05Ω的电阻

解析　若改装成一个量程为3V的电压表需串联一个分压电阻，由U＝Ig（R＋Rg）得，所串联分压电阻阻值R＝

－Rg＝

Ω－30Ω＝2970Ω；

若改装成一个量程为0.6A的电流表需并联一个分流电阻，由IgRg＝（I－Ig）R得，所并联的分流电阻R＝

Ω≈0.05Ω.故选项C正确．

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

解析　发电机是电源，将机械能转化为电能.1min内有180J的机械能转化为电能，非静电力做功180J，由q＝I·

t和E＝

可知E＝

V＝6V.

　　　　　电路的动态分析

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.

（2）当外电阻R减小时，I增大，内电压增大，路端电压减小，当电源两端短路时，外电阻R＝0，I＝

，U＝0.

（3）路端电压也可以表示为U＝IR＝

·

，也可以得到路端电压随外电阻增大而增大的结论．

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）．

图4

（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