高中物理选修31第2章学案课件.docx
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高中物理选修31第2章学案课件
2.1电源和电流学案
【自主学习】：
1．电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置。
2．导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的电场，导线内的电场保持和平行。
3．由分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。
4．把、都不随时间变化的电流称为恒定电流。
5．电流的程度用电流这个物理量表示；规定定向移动的方向为电流的方向；电流的单位是，符号是；公式为。
6．电流的分析与计算
（1）电流的方向：
规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
（2）金属导体中电流的方向与自由电子的定向移动方向相反。
（3）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时
中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。
（4）电流虽然有大小和方向，但不是矢量。
7．电流的微观表达式
的应用
在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I=q／t计算电流时应引起注意。
【例题与习题】
例1如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是（）
A、有瞬时电流形成，方向由A到B
B、A、B两端的电势不相等
C、导体棒内的电场强度不等于零
D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动
例2在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速，且形成的电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。
设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少？
例3如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB，那么
⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向；
⑵电解槽中的电流方向如何？
⑶4s内通过横截面AB的电量为多少？
⑷电解槽中的电流为多大？
练习：
1．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为V0，导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有（）
A．自由电子定向移动的速率为V0
B．自由电子定向移动的速率为V=I/nes
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为V=I/ne
2．形成持续电流的条件是（）
A.只要有电压加在物体的两端B.必须保持导体两端有电压
C.只在导体两端瞬时加电压D.只要有大量的自由电荷
3．在由电源、导线等电路元件所形成的电路中，以下说法正确的是（）
A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行
C.导线内各点的电势相等D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低
4．以下说法正确的是（）
A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率
C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大
5．某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流是（）
A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A
6．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为u，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（）
A．nuStB．nutC.It/qD.It/Sq
7．下列叙述正确的是（）
A．导体中电荷运动就形成电流B．电流是矢量
C．导体中有电流通过时，导体内部场强不为零D．只有自由电子的定向移动才能形成电流
8．示波管中，2s内有6×1013个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小（）
A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.无法确定
9．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道，电子电荷量e=1.6×10-19C，在整个环中运行的电子数目为5×1011，设电子的速度是3×107m/s，则环中的电流是：
（）
A．10mAB．1mAC．0.1mAD．0.01mA
10．如图所示，a、b两导体板组成一电容器，电容为C，带电荷量为q，然后用一根虚线所示的导线连接，以下说法中正确的是（）
A．导线中有恒定的电流
B．导线中有短时间的电流
C．通过导线的电荷量为q
D．通过导线的电荷量为2q
11.如图所示，在电解槽中，如果在5s内共有2C正离子和2C负离子通过面积为S=0.1m2的某横截面，那么5s内通过该横截面积的电荷量为 ，通过该横截面积的电流为。
12．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流为多少?
2.2电动势学案及闭合电路欧姆定律练习
1．关于电动势下列说法正确的是[]
A．电源电动势等于电源正负极之间的电势差
B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值
C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关
D．电源电动势总等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量
2．在已接电源的闭合电路里，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是[]
A．如外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B．如外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C．如外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小
D．如外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量
3．一节干电池的电动势为1.5V，其物理意义可以表述为[]
A．外电路断开时，路端电压是1．5V
B．外电路闭合时，1s内它能向整个电路提供1．5J的化学能
C．外电路闭合时，1s内它能使1．5C的电量通过导线的某一截面
D．外电路闭合时，导线某一截面每通过1C的电量，整个电路就获得1．5J电能
4．关于电动势，下列说法中正确的是[]
A．在电源内部，由负极到正极的方向为电动势的方向
B．在闭合电路中，电动势的方向与内电路中电流的方向相同
C．电动势的方向是电源内部电势升高的方向
D．电动势是矢量
5．图1为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图像，下列判断正确的是[]
A．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1＞I2
B．电动势E1=E2，内阻r1＞r2
C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2
D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化大
6．在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽略。
已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。
当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2V。
则当S置于位置2时，电压表读数的可能值为[]
A．2．2VB．1．9V
C．1．6VD．1．3V
7．在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为[]
A．A灯和B灯都变亮B．A灯、B灯都变暗
C．A灯变亮，B灯变暗D．A灯变暗，B灯变亮
9．如图4所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移动时，两电表的示数变化情况为[]
A．电流表示数减小，电压表示数增大B．电流表示数增大，电压表示数减小
C．两表示数均增大D．两表示数均减小
9．电源电动势为E，内阻为r，外电阻为R，则路端电压U随R变化的函数式是U=______。
当R增大时，U将______，当R=∞时，即外电路______，此时U=______。
当R减小时，U将______，当R=0时，即外电路______，此时U=______，I=______。
10．在图5中，E=9V，r=3Ω，R=15Ω。
当K断开时，UAB=______，UAC=______，VBC=______；当K接通时，UAB=______，UAC=______，UBC=______。
11．在图6中，E=3.5V，r=1Ω，R1=R2=4Ω，R3=2Ω，则当K1、K2都接通时，R1上消耗的功率与K2接通K1断开时，R1上消耗功率之比为______。
12．在图7中，R1=R2=R3=1Ω，当K接通时，电压表读数为1V，K断开时，电压表读数为0．8V，则电源电动势为______。
13．如图8电路，已知r=R1=
，用P1，P2，Pr，分别表示R1，R2，r上消耗的电功率，则Pr∶P1∶P2=______。
14．在图9所示的电路中，若把R的阻值由2Ω增大到6Ω，电流将减为原来的一半，则电源的内阻为______Ω。
15．如图10所示，R1=R2＝R3＝R，电源内阻不计，电流表、电压表均理想。
两表的示数分别为0．3A、2V，则电源电动势为______V，R=______Ω。
若将两表的位置互换，则电压表示数为______V，电流表示数为______A。
16．在图11所示的电路中，电源电动势E=12V，内阻r=1Ω，电阻R1=R4=15Ω，R2=R3=3Ω，当S断开时，A、B、D三点的电势分别为______V、______V、______V，S闭合时流过S的电流为______A。
17．有“200V40W”灯泡400盏，并联于电源两端，这时路端电压U1=150V，当关掉200盏，则路端电压升为U2=175V试求：
（1）电源电动势，内阻多大？
（2）前后两次每盏灯实际消耗的功率各多大？
（3）若使电灯正常发光还应关掉多少盏灯？
18．如图12所示的电路中，已知四个电阻的阻值为R1＝1Ω、R2＝2Ω、R3＝3Ω、R4＝4Ω，电源电动势E＝4V，内阻r＝0．2Ω，试求：
（1）S闭合，S′断开时，通过R1和R2的电流之比I1／I2；
（2）S和S′都闭合时的总电流I′。
2.3欧姆定律学案
【课标转述】
本章是3-1模块的第二章,主要是运用欧姆定律等物理规律,围绕着串、并联电路，对电流、电压、电动势等物理量进行分析讨论，
【学习目标】
1.能举例列举一些利用比值定义的物理量。
2.能够说出电阻的定义，能说出欧姆定律中每个物理量的物理意义。
．
2.能够画出伏安特性曲线，能说出什么是线性元件和非线性元件．
【学习流程】
一．欧姆定律
活动1.根据课本P46，完成下面问题：
1．电阻是一个只跟导体本身性质而跟通过的电流的物理量。
它反映了导体对电流的作用。
定义式为。
2．欧姆定律的内容是：
。
公式为。
3．电阻的定义式给我们提供了一种测电阻的方法，即伏安法测电阻。
利用它我们可以测一个电阻或一个电学元件的电阻值。
试想这种方法有误差吗？
4．试讨论电流的三个公式I=U/R、I=q/t、I=nqsv的意义。
二．导体的伏安特性曲线
活动1。
根据课本完成下列问题。
1．欧姆定律是个实验定律，实验表明适用于导体和，对和并不适用。
2．画出的I一U关系图象叫做伏安特性曲线。
是一条直线的叫元件，适用于欧姆定律；不是直线的叫元件。
活动2．观察演示实验，把电路图画在下方并试画出小灯泡的伏安特性曲线。
【课堂练习】
1．用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍,加在A上的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的关系是（）
A．IA=2IBB.IA=IBC.IA=IB/2D.IA=IB/4
2．关于欧姆定律的适用条件，下列说法正确的是（）
A．欧姆定律是在金属导体导电的基础上总结出来的，对于其他导体不适用
B．欧姆定律也适用于电解液导电
C．欧姆定律对于气体导电也适用D．欧姆定律适用于一切导体
3．电路中有一段导体，给它加上3V的电压时，通过它的电流为2mA，可知这段导体的电阻为______Ω；如果给它加上6V的电压，则通过它的电流为______mA；如果在它两端不加电压，它的电阻为______Ω。
4．一个电阻器，当它两端的电压增加0.2V时，通过电阻器的电流增加2mA，则该电阻器的阻值是多少？
例1．两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示，可知电阻大小之比R1：
R2等于（）
A．1:
3B．3:
1C．
D．
【检测反馈】
1．下列说法正确的是（）
Ａ．由Ｒ＝Ｕ／Ｉ知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比．
Ｂ．由Ｉ＝Ｕ／Ｒ知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟电阻成反比．
Ｃ．导体的电阻由导体本身性质决定，与通过的电流无关。
Ｄ．导体通过的电流越大，导体的电阻就越大．
2．欧姆定律适用于（）
A．电动机电路B．金属导体导电C．电解液导电D．所有电器元件
3．加在某段导体两端的电压变为原来的
时，导体总的电流就减小0.6A，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流将变为（）
A.0.6AB.1.2AC.0.9AD.1.8A
4．如图3所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知（）
A.导体的电阻是25ΩB.导体的电阻是0.04Ω
C.当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4A
D.当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是2.5V
5．一段导体两端电压是３Ｖ，在２分钟内通过导体某横截面的电量为15C，求这段导体的电阻？
【拓展提高】
1．某电阻的两端电压为10V，16s内通过的电荷量为32C，这个电阻的阻值为_____________Ω，16s内有_____________个自由电子通过它的横截面。
２．如图1所示的图象所对应的两个导体：
（1）电阻之比R1：
R2_____；
（2）若两个导体的电流相等（不为零）时电压之比U1：
U2为______；
（3）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流I1：
I2之比为______。
３．如图是甲乙两导体的Ｉ－Ｕ图线，将他们串联接到电压为６Ｖ的电路中，电路中的总电流多大？
若将它们并联接到电压为６Ｖ的电路中总电流多大？
2.4串联电路和并联电路学案
（一）
【学习目标】
1、结合欧姆定律等知识分析、掌握串并联电路的电流、电压和电阻关系
2、掌握简单的串并联的相关计算问题
3、理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。
【学习重点】
熟练掌握串并联电路的特点；电组的串并联的计算
【学习难点】
表头G改装成大量程电压表V和电流表A的原理，并会计算分压电阻和分流电阻
【知识准备】
1、电势差和电势的关系：
＿＿＿＿＿＿＿。
2、恒定电流电路内各处的电荷分布＿＿＿，任何位置的电荷都不可能＿＿＿＿＿＿。
3、欧姆定律的表达式：
＿＿＿＿＿＿＿。
4、把几个导体依次相连，接入电路，这样的连接方式叫做。
5、把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做。
【同步导学】
1．串联电路：
把导体依次首尾相连，就组成串联电路。
如图1
（1）串联电路中各处的电流＿＿＿＿，即＿＿＿＿＿。
（2）串联电路的总电压等于________，即__________
（3）串联电路的总电阻等于________，即__________
（4）串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成___比，即_________________。
2．并联电路：
把几个导体并列地连接起来，就组成并联电路。
如图2
（1）并联电路各支路两端的电压_____，即____________。
（2）并联电路中总电流等于_________，即____________
（3）并联电路的总电阻的倒数等于___________，
即____________________________
特例：
两电阻R1和R2的并联电阻，R=_________
（4）并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成_____比
例1．甲、乙两个电阻的Ｉ－Ｕ图象如图所示则（ ）
Ａ.甲、乙串联后的Ｉ－Ｕ图象位于图中的Ⅰ区
Ｂ.甲、乙串联后的Ｉ－Ｕ图象位于图中的Ⅲ区
Ｃ.甲、乙并联后的Ｉ－Ｕ图象位于Ⅱ区内
Ｄ.甲、乙并联后的Ｉ－Ｕ图象位于Ⅲ区内
3．电压表和电流表
（1）表头：
表头就是一个小量程的电流表G。
从电路角度看，表头就是一个_______，同样遵从_________，与其他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从______上读出来的。
它有三个特征量：
内阻____、满偏电流___、满偏电压___，它们之间的关系是__________。
表头的满偏电压和满偏电流一般都______，测量较大的电压时要______一个电阻；测量较大的电流时要_____一个电阻。
（2）电流表G改装成电压表
例2、有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。
要把它改装为量程0—3V的电压表，要串联多大的电阻？
改装后电压表的内阻是多大？
（3）电流表G改装成大量程电流表
例3、有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。
要把它改装为量程0—0.6A的电流表，要并联多大的电阻？
改装后电流表的内阻是多大？
拓展提高
1.如图所示电路，电压保持不变，当开关S断开时，电流表A的示数为0.6A，当开关S闭合时，电流表的示数为0.9A，则两电阻阻值之比R1：
R2为（）
A．1：
2B．2：
1C．2：
3D．3：
2
2.如右图所示的电路中，电阻R1=10Ω，R2=20Ω，R3=8Ω，电容器电容C=2μF，恒压U=12V，要使电容器带有4×10—6C的电荷量，变阻器R的阻值应调为（）
A．8ΩB．16ΩC．20ΩD．40Ω
3.仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调节电路中的电流，一个作粗调，一个作细调，这两个变阻器可按图中甲、乙两种方式接入电路．已知R1阻值较大，R2阻值较小，则（ ）
A甲图中R1作粗调用B甲图中R1作细调用
C乙图中R2作粗调用D乙图中R2作细调用
4.一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可变电阻接成如右图所示的电路．今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动．要使油滴上升,可采用的办法是（）
A．增大R1． B．增大R2． C．增大R3． D．减小R2．
5．如图右所示，P为一块均匀的半圆形合金片将它按图甲的方式接在A、B之间时，测得它的电阻为R，若将它按图乙的方式接在A、B之间时.这时的电阻应是（）
A.RB.2RC.3RD.4R
6．如下图所示，电路两端的电压保持不变，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，三个灯泡亮度的变化情况是（）
A．L1变亮，L2和L3皆变暗
B．L1变亮，L2不能确定，L3变暗
C．L1变亮，L2变亮，L3也变亮
D．L1变亮，L2变亮，L3变暗
7．在下图四个电路中，能利用滑动变阻器较好地完成对灯泡分压作用的是 （ ）
A．如图甲电路B．如图乙电路C．如图丙电路D．如图丁电路
8．关于电压表表，下列说法正确的是（）
A．它是利用串联电路中电阻分压的原理，将电流表串联分压电阻改装成的
B．如果要将量程扩大n倍，则所串的分压电阻应是电流表内阻的n倍
C．用同一表头做成的电压表，电压表的量程越大，其内阻越大
D．当用电压表测某电路两端电压时，测量值总是大于真实值
9.关于电流表，下列说法正确的是（）
A．它是利用并联电路中电阻分流的原理，将电流表并联分流电阻改装成的
B．如果要将量程扩大n倍，则并联的分流电阻应是电流表内阻的
倍
C．电流表的内阻越小，测量值越接近真实值
D．当电流表测某电路的电流，测量值总是大于真实值
10.两个完全相同的电流表G，分别改装成0～3V和0～15V的电压表。
则下列说法中正确的是（）
A．两个电压表串联接入电路后，它们的读数之比是1:
1
B．两个电压表串联接入电路后，它们的指针偏转的角度是1:
5
C．两个电压表并联接入电路后，它们的读数之比是1:
1
D．两个电压表并联接入电路后，它们的指针偏转的角度是1:
5
11.如图所示，电压表V1和V2的内阻分别为3000Ω和1500Ω，R1=R2=500Ω，如果电压U保持不变，S接通压表时，比较电的读数U1和U2的大小（ ）
A．U1>U2 B．U1=U2 C．U1
12．如图所示电路，电流表A1和A2为两个相同的毫安表，当电路两端接某一恒定电压的电源时，A1的示数为3mA，A2的示数为2mA．现将A2改接在R2所在支路上，如图中虚线所示，再接入原来的恒定电压电源，那么，关于A1与A2的示数情况，以下说法正确的是（）
A．A1示数增大，A2示数增大
B．A1示数增大，A2示数减小
C．A1示数增大，A2示数不一定减小
D．A1示数不一定增大，A2示数也不—定增大
2.5焦耳定律学案
课前自主学习
一、电功和电功率
1．电功：
电流做功，就是导体中的______________对______________的静电力在做功，驱动自由电荷做定向移动，其结果是电荷的__________减少，而其他形式的能增加．电流做的功简称电功．
计算公式：
用W表示电功，计算公式为：
________，表示电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U、电流I、通电时间t三者的乘积．
国际单位制中的单位是：
________，其他单位还有：
千瓦时（kW·h），也叫度．
2．电功率：
单位时间内电流所做的功叫做________．定义式为：
P＝
计算公式：
________，表示电流在一段电路上做功的功率等于电流I与这段电路两端的电压U的乘积．
国际单位制中的单位是：
________，其他单位还有：
千瓦（kW）．
二、焦耳定律
1．焦耳定律：
电流通过导体产生的热量跟电流的__________成正比，跟导体的______成正比，这一规律叫做焦耳定律．
公式表示为：
________.
2．热功率：
单位时间内的发热量通常称为热功率，定义式为：
P＝
计算公式为：
________.
3．纯电阻电路：
电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为导体的________。
4．非纯电阻电路：
含有__________或__________的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流做的功将电能除了转化为内能外，还转化为__________或________。
核心知识探究
一、电功和电功率
[问题情境]
在日常生活中，经常会用到家用小电器，例如电吹风、电熨斗等，它们都会分为几挡，像电吹风可以吹凉风、暖风和热风．你知道如何计算它们消耗的电能吗？
1．电流做功的实质是什么？
2．设加在一段电路两端的电压为U，流过电路的电流为I，试推导电流做功的表达式．
[要点提炼]
1．电功的计算式：
______________.2．电功率的计算式：
____________.
二、焦耳定律
[问题情境]
随着家用电器的增多，特别是空调，电热器等大功率用电器的使用，引发的火灾事故越来越多．据统计很大一部分火灾的事故原因是导线、插座或开关等元件温度升高而导致的．电流通过导体为什么会发热，产生的热量与哪些因素有关呢？
1．什么样的电路是纯电阻电路？
2．电功和电热相等吗？
[要点提炼]
1．焦耳定律的表达式：
____________.
2．电功与电热
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