高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题Word格式文档下载.docx
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第二节电阻定律
在温度不变时,导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比,即R=ρ.
A.在公式R=ρ中,l、S是导体的几何特征量,比例系数ρ(电阻率)是由导体的物理特性决定的.不同的导体,它们的电阻率不相同.
B.对于金属导体,它们的电阻率一般都与温度有关,温度升高时电阻率增大,导体的电阻也随之增大.电阻定律是在温度不变的条件下总结出来的物理规律,因此也只有在温度不变的条件下才能适用.温度变化时,就要考虑温度对电阻率的影响.
注意物理规律的适用范围,不能随意把物理规律应用到它所适用的范围之外去,这是非常重要的.根据一定条件下总结出来的物理规律作出某些推论,其正确性也必须通过实践(实验)来检验.
C.有人根据欧姆定律I=推导出公式R=,从而错误地认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟通过导体的电流强度成反比.
对于这一错误推论,可以从两个方面来分析:
第一,电阻是由导体的自由结构特性决定的,与导体两端是否有电压、有多大的电压、导体中是否有电流通过、有多大电流通过没有直接关系,加在导体上的电压大,通过的电流也大,导体的温度会升高,导体的电阻会有所变化,但这只是间接影响,而没有直接关系;
第二,伏安法测电阻,是根据欧姆定律,用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电阻的电流,由公式R=计算出电阻值,这是测量电阻的一种方法.
D.半导体:
导电性能介于导体和绝缘体之间,电阻随温度的升高而减小的材料.改变半导体的温度,使半导体受到光照,在半导体中加入其他微量杂质等,可使半导体的导电性能发生显著变化,正是因为这种特性,使它在现代科学技术中发挥了重要作用.
E.超导现象:
当温度降低到绝对零度(0K)附近时,某些材料(金属、合金、化合物)的电阻率突然减小到零.这种现象叫做超导现象.处于这种状态的导体,叫做超导体.
材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度(记为TC).目前高温超导体的研究已在世界范围内形成热潮,这一研究的目标是实现得到在室温条件下工作的超导材料,以使之广泛应用.
例1关于电阻率,下列说法正确的是()
A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好
B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而增大
C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零
D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它制作标准电阻
解析本题涉及到的知识,在教材中都有相当简洁、明确的说明,都是必须了解的基本知识,认真阅读教材,就可知道选项B、C、D都是正确的.
例2下列说法中正确的是()
A.由R=U/I可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
B.由I=U/R可知,通过导体的电流强度跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻成反比
C.导体的电阻率由导体本身的物理条件决定,任何物理变化都不能改变导体的电阻率
D.欧姆定律I=U/R,不仅适用于金属导体的导电情况,对于别的电路也适用.
解析由电阻定律知,导体的电阻是由本身的物理条件决定的,与加在它两端的电压和通过它的电流无关.所以A错.
导体的电阻率是由导体的材料决定的,与温度有关.温度发生变化,电阻率也会改变,所以C错.
部分电路欧姆定律只适用于电阻电路,不一定适合于一切电路,所以D错.
故正确答案为B.
【难题巧解点拨】
例1一只标有“220V60W”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.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是()
解析由电阻的定义式R=知:
在U—I图线上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大.A图线表示U/I为一定值,说明电阻不变,不符要求;
C图线上各点的U/I值随U的增大而减小,也不符合实际;
D图线中U/I的值开始随U的增大而增大,后来随U的增大而减小,也不符合实际;
只有B图线中U/I的值随U的增大而变化,符合实际.此答案应选A、C、D.
评注要从题目中挖掘出电压由零逐渐增大到220V的含义,即热功率增大,白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大.不要认为白炽灯钨丝的电阻是固定不变的,这是这道题解答的关键地方.
例2下图是a、b两个导体的I-U图象:
(1)在a、b两个导体加上相同的电压时,通过它们的电流强度IA∶IB=.
(2)在a、b两个导体中通过相等的电流时,加在它们两端的电压UA∶UB=.
(3)a、b两个导体的电阻RA∶RB=.
解析本题给出的是I-U图象,纵轴表示通过导体的电流,横轴表示加在导体两端的电压.
(1)加在a、b两端的电压相等时,通过它们的电流比为
===
(2)通过a、b的电流相等时,a、b两端的电压比为
(3)由
(1)或
(2)都可以推导出a、b两个导体的电阻比为
=
1.电功和电功率
(1)电功是电流通过一段电路时,电能转化为其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度。
(2)W=qU=UIt是电功的普适式,P=UI是电功率的普适式,适用于任何电路。
2.焦耳定律和热功率
(1)电热则是电流通过导体时,电能转化为内能的量度.
(2)Q=I2Rt是电热的计算式,可以计算任何电路中电流I通过电阻R时在t时间内产生的热量(电热);
P=I2R是热功率的计算式,
3.电功和电热
(1)在纯电阻电路中:
电流通过用电器以发热为目的,例如电炉、电熨斗、电饭锅,电烙铁、白炽灯泡等。
这时电能全部转化为内能,电功等于电热,即W=UIt=I2Rt=.同理P=UI=I2R=.
(2)在非纯电阻电路中:
电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的内能损失。
例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.这时电路消耗的电能,即W=UIt分为两部分,一大部分转化为其他形式的能(例如电流通过电动机,电动机转动,电能转化为机械能);
另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt(电枢的电阻生热).这里W=UIt不再等于Q=I2Rt,应该是W=E其他+Q.
(3)电功和电热是两个不同的物理量,只有在纯电阻电路中,电功才等于电热,W=Q=UIt=I2Rt=;
在非纯电阻电路中,电功大于电热,W>
Q,这时电功只能用W=UIt计算,电热只能用Q=I2Rt计算,两式不能通用。
例1一台电动机,线圈电阻为0.4Ω,当它两端所加电压为220V时,通过的电流是5A问:
(1)电动机的输入功率多大?
(2)电动机每分钟消耗电能多少?
(3)电动机每分钟产生的电热多少?
产生机械能多少?
练习1.用电器两端电压220V,这意味着()
A.1A电流通过用电器时,消耗的电能为220JB.1C正电荷通过用电器时,产生220J的热量
C.1A电流通过用电器时,电流的发热功率为220W
D.1C正电荷从电势高端移到电势低端时,电场力做功220J
2.一灯泡标有“220V,100W”字样将其接到110V的电源上(不考虑灯泡电阻的变化),则有()
A.灯泡的实际功率为50WB.灯泡的实际功率为25W
C.通过灯泡的电流为额定电流的D.通过灯泡的电流为额定电流的
3.下图电路中,电灯L1、L2都标有“220V,100W”;
电灯L3、L4都标有“220V,40W”.将A、B两端接入电源,最暗的灯是 ( )
A.L1B.L2C.L3D.L4
4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路里,调节滑动变阻器,使两灯都正常发光,两电路中消耗的总功率分别为和,可以断定()
A.〉B.〈C.=D.无法确定
5.一个直流电动机所加电压为U,电流为I,线圈内阻为R,当它工作时,下述说法中错误的是()
A.电动机的输出功率为U2/RB.电动机的发热功率为I2R
C.电动机的输出功率为IU-I2RD.电动机的功率可写作IU=I2R=U2/R
6.有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电动机不转,测得流过电动机的电流是0.4A,若把它接入2V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1A。
求:
(1)电动机正常工作时的输出功率;
(2)如在正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率多大?
(提示:
电动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器)
7.关于电功,下列说法中正确的有()
A.电功的实质是电场力所做的功B.电功是电能转化为内能
C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度D.电流通过电动机时的电功率和热功率相等
8.一盏电灯直接接在恒定的电源上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的电功率是9W,那么此时电灯实际消耗的电功率将()
A.大于91WB.小于91WC.等于91WD.条件不足,无法确定
9.两个电阻,R1=8Ω,R2=2Ω,并联在电路中.欲使这两个电阻消耗的电功率相等,可行的办法是()
A.用一个阻值为2Ω的电阻与R2串联B.用一个阻值为6Ω的电阻与R2串联
C.用一个阻值为6Ω的电阻与R1串联D.用一个阻值为2Ω的电阻与R1串联
10、理发用的电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,得到热风将头发吹干。
设电动机线圈电阻为R1,它与电热丝电阻值R2串联后接到直流电源上,吹风机两端电压为U,电流为I消耗的功率为P,则有()
A.B.C.D.
11、一台直流电动机线圈电阻r=1Ω,与一阻值R=10Ω的电阻串联,当所加电压U=150V,电动机正常工作时电压表示数100V,求电动机消耗的功率及输出的机械功率。
要点一、闭合电路的有关概念
如图所示,将电源和用电器连接起来,就构成闭合电路。
1.内电路、内电压、内电阻
(1)内电路:
电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。
(2)内电阻:
内电路的电阻叫做电源的内阻。
(3)内电压:
当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用表示。
2.外电路、外电压(路端电压)
(1)外电路:
电源外部的电路叫闭合电路的外电路。
(2)外电压:
外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用表示。
3.闭合回路的电流方向
在外电路中,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。
在内电路中,即在电源内部,通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流方向为负极流向正极。
内电路与外电路中的总电流是相同的。
要点诠释:
电路中的电势变化情况
(1)在外电路中,沿电流方向