高二上学期期末考试物理复习学案3电流 电压 焦耳定律及闭合电路的欧姆定律.docx

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高二上学期期末考试物理复习学案3电流电压焦耳定律及闭合电路的欧姆定律

第3讲 电流电压焦耳定律及闭合电路欧姆定律

1.理解电压表和电流表的改装原理。

2.掌握电路中的电功和电热的计算以及能量守恒定律在电路中的应用。

3.掌握含容电路、含电动机电路等的分析和计算,以及电路故障的分析与判断

4.掌握导体伏安特性曲线U-I图象和I-U图象的应用以及闭合电路欧姆定律路端电压和电流关系图象的应用

1.电流:

自由电荷的移动形成电流;规定为电荷定向移动的方向为电流方向.电流的大小叫做电流强度,定义单位时间内通过超导体横截面积上的电量,即I=;电流强度的决定式:

I=;微观式:

I=.

2.欧姆定律:

导体中的电流I跟导体两端的电压U成,跟导体的电阻R成;公式I=;适用条件:

适用于和电解液导电,适用于电路.

3.电阻:

导体的电阻反映了导体对电流作用的大小,R越大,阻碍作用越大;定义式:

R=.

4.电阻定律:

同种材料的导体,其电阻跟它的成正比,与它的成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关;表达式

R=.电阻率ρ=,它反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性;电阻率与温度的关系:

金属导体的电阻率随温度升高而;半导体的电阻率随温度升高而.

5.电功:

导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力做的功称为电功;公式:

W=qU=.电流做功的实质是将转化成其他形式能的过程.

6.电功率:

单位时间内电流做的功,表示电流做功的;公式:

P=W/t=.

7.焦耳定律:

Q=;热功率P=Q/t=.

8.串、并联

电路的特点:

名称

串联电路

并联电路

电路简图

电流

I=I1=I2=…=In

I=I1+I2+…+In

电压

U=U1+U2+…+Un

U=U1=U2=…=Un

电阻

R总=R1+R2+…+Rn

1/R总=1/R1+1/R2+…+1/Rn

功率

=

=…=

=I2

P1R1=P2R2=…=PnRn=U2

P总=P1+P2+…+Pn

说明:

①串联电路的总电阻电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻变大时,总电阻;②并联电路的总电阻电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻__________;③无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总等于各个电阻耗电功率;④当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=,R并=.

9.电源:

电源是通过力做功把其它形式的能转化成电能的装置.

⑴电动势:

非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=,单位:

V;电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的________.

⑵内阻:

电源内部也是由导体组成的,也有电阻r,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数.

10.闭合电路的欧姆定律:

⑴闭合电路:

①组成:

闭合电路由内电路和外电路组成;电源内部的电路叫做内电路,内电阻所降落的电压称为内电压U内;电源外部的电路叫做外电路,其两端的电压称为外电压或路端电压U外.②内、外电压的关系:

E=.

⑵闭合电路欧姆定律:

闭合电路中的电流跟电源的成正比,跟内、外电路的电阻之和成______比.公式I=.①路端电压与外电阻的关系:

U外=IR=

R,当外电阻R增大时,路端电压U外;特殊地:

外电路断路时I=0、U外=;外电路短路时I=E/r、U外=.②路端电压与电流的关系:

U外=;其伏安曲线如图所示,其中纵轴截距为,横轴截距为,斜率的绝对值为.

11.电源的输出功率和电源的效率

⑴电源的功率:

P==P内+P外.

①P内系电源内部消耗的功率,P内=,以热的形式散发.

②P外系电源输出的功率,P外=,转化成其他形式有能量.在纯电阻电路中,P外=I2R=

;显然,当R=r时,电源的输出功率最大,最大值Pm=;当R向接近r阻值的方向变化时,P出,当R向远离r阻值的方向变化时,P出,如图所示.

⑵电源的效率:

η=

×100%=

×100%=

×100%,R越大,η越大,当R=r时,P出最大,η=50%.可见,输出功率最大时,电源的效率并不是最高.

〖考点1〗对欧姆定律及电阻定律的理解及应用

例1.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()

A.1∶4B.1∶8C.1∶16D.16∶1

〖考点2〗与电功、电功率、电热相关的问题分析

例2.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图.电动机内电阻r=0.8Ω,电路中另一电阻R=10Ω,直流电压U=160V,电压表示数UV=110V.试求:

(g取10m/s2)

⑴通过电动机的电流;

⑵输入电动机的电功率;

⑶若电动机以v=1m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量?

 

〖考点3〗伏安特性曲线

例3.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线在P点的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下列说法中错误的是()

A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大

B.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1/I2

C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1/(I2–I1)

D.对应P

点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积

〖考点4〗电路连接与故障分析

例4.如图所示,电源电动势为6V,当开关接通时,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压Uad=0,Uab=6V,Ucd=6V,由此可以判定()

A.L1和L2的灯丝都断了B.L1的灯丝断了

C.L2的灯丝断了D.变阻器R断路

〖考点5〗电路的动态分析

例5.在如图所示的电路中,当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时()

A.电压表示数变大,电流表示数变小

B.电压表示数变小,电流表示数变大

C.电压表示数变大,电流表示数变大

D.电压表示数变小,电流表示数变小

〖考点6〗闭合电路欧姆定律的应用及电源的功率

例6.如图所示,已知电源电动势E=5V,内阻r=2Ω,定值电阻R1=0.5Ω,滑动变阻器R2的阻值范围为0~10Ω.求:

⑴当滑动变阻器R2的阻值为多大时,电阻R1消耗的功率最大?

最大功率是多少?

⑵当滑动变阻器的阻值为多大时,滑动变阻器消耗的功率最大?

最大功率是多少?

⑶当滑动变阻器的阻值为多大时,电源的输出功率最大?

最大

功率是多少?

 

〖考点7〗电源的U–I图象的应用

例7.图甲是一个电灯两端电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知,两者不成线性关系,这是由于_______________________________________________________________如图乙所示,将这个电灯与20Ω的定值电阻R串联,接在电动势为8V的电源上,则电灯的实际功率为__________W.(不计电流表电阻和电源内阻)

〖考点8〗含电容器电路的分析与计算

例8.如图所示,R是光敏电阻,当它受到的光照强度增大时()

A.灯泡L变暗         B.光敏电阻R上的电压增大

C.电压表V的读数减小D.电容器C的带电荷量增大

1、鉴赏高考

1.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内阻的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内,如图所示,根据图线可知()

A.反映Pr变化的图线是c

B.电源电动势为8V

C.电源内阻为2Ω

D.当电流为0.5A时,外电路的电阻为6Ω

2.(2013安徽)用图示的电路可以测量电阻的阻值.图中Rx是待测电阻,R0是定值,G是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝.闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表G的电流为零时,测得MP=l1,PN=l2,则Rx的阻值为()

A.

B.

C.

D.

2、感悟保送

1.(20142)下列说法中正确的是()

A.通过导线单位横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大

B.在某电池的电路,每通过2C的电荷量,电池提供的电能是4J,那么这个电池的电动势是2V

C.干电池接入电路中,电池两极间的电压恒为1.5V

D.将1C电量的电荷由干电池负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.5J的功

2.(20147)如图所示,A、B为相同的两个灯泡,均发光,当滑动变阻器的滑片P向下端滑动时,则()

A.A灯变亮,B灯变暗B.A灯变暗,B灯变亮

C.A、B灯均变亮D.A、B灯均变暗

3.(20148)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.实际中用电压表直接测量电源两极得到的电压值,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.电源电动势在数值上大于电路中通过1C的正电荷时,电源提供的能量

4.(20154)一根粗细均匀,阻值为8Ω的电阻丝,在温度不变情况下,先将它等分成四段,每段电阻为R1;再将这四段电阻丝并联,并联后总电阻为R2。

则R1与R2的大小依次为

A.1Ω0.5ΩB.4Ω1ΩC.2Ω1ΩD.2Ω0.5Ω

5.(20158)如图所示的电路中,电源的内阻不为零,A为小灯泡,R1为定值电阻,R0为滑动变阻器。

若将滑动触头P向b端滑动,则

A灯变亮,R1消耗的功率变小

B灯变亮,R1消耗的功率变大

C灯变暗,R1消耗的功率变小

D灯变暗,R1消耗的功率变大

6.(201510)如图所示,电阻R1=20Ω,电动机线圈的电阻R2=5Ω。

当电键S断开时,电流表的示数是0.5A,当电键S闭合后,电流表示数是1.3A。

已知电路两端的电压不变,则当电键S闭合后,以下说法正确的是

A.电路两端电压为10V

B.电动机消耗的电功率为8W

C.电动机输出的机械功率为3.2W

D.电动机的效率为60%

7.(201511)在如图所示的电路中,当电键S闭合后,水平放置的平行板电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态。

现将电键S断开,则

A.液滴将向上运动

B.液滴将做自由落体运动

C.电容器上的带电量减小

D.电容器上的带电量增大

2016年题组

1.在如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,若调整可变电阻R的阻值,可使电压表的示数减小ΔU(电压表为理想电表),在这个过程中()

A.通过R1的电流减小,减少量一定等于ΔU/R1

B.R2两端的电压增加,增加量一定等于ΔU

C.路端电压减小,减少量一定等于ΔU

D.通过R2的电流增加,但增加量一定大于ΔU/R2

2.如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象.如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有()

A.R接到a电源上,电源的效率较高

B.R接到b电源上,电源的输出功率较大

C.R接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低

D.R接到b电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高

3.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S0、S为开关,V与A分别为电压表和电流表.初始时S0与S均闭合,现将S断开,则()

A.V的读数变大,A的读数变小B.V的读数变大,A的读数变大

C.V的读数变小,A的读数变小D.C的读数变小,A的读数变大

4.如图所示的电路中,电源的电动势为E,内电阻为r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示数为U,电容器C所带电荷量为Q,将滑动变阻器的滑动触头P从图示位置向a端移动一些,待电

流达到稳定后,则与P移动前相比()

A.U变小B.I变小C.Q不变D.Q减小

5.如图所示,C为两极板水平放置的平行板电容器,闭合开关S,当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态.要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是

A.把R2的滑片向左移动B.把R2的滑片向右移动

C.把R1的滑片向左移动D.把开关S断开

6.电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如右图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a,b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa,ηb.由图可知ηa,ηb的值分别为()

A.

B.

C.

D.

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