高中物理-难点重点-恒定电流-知识点+练习题.pdf
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1、电动势、欧姆定律电动势、欧姆定律1电流电流(1)电流的形成:电荷的定向移动形成电流只要导线两端存在电压,导线中的自由电子就在电场力的作用下,从电势低处向电势高处定向移动,移动的方向与导体中的电流方向相反导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导线内的电场线保持和导线平行(2)电流的宏观表达式:I=q/t,适用于任何电荷的定向移动形成的电流注意: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 Iqt 计算电流强度时应引起注意(3)电流的微观表达式:I=nqvS(n 为单位体积内的自由电荷个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电荷的定向移动速率)(4)对公式 I
2、q/t 和 I=nqvS 的理解I=q/t 是电流强度的定义式,电流的方向规定为与电路中正电荷定向移动的方向相同;负电荷形成的电流,其方向与负电荷定向移动的方向相反;如果是正、负离子同时定向移动形成电流,q 应是两种电荷电荷量绝对值之和,电流方向仍同正离子定向移动方向相同I=nqvS 是电流的微观表达式,电流强度是标量,但习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向,电流的方向实际上反映的是电势的高低2电动势电动势(1)物理意义:表示电源把其它形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小电动势越大,电路中每通过 1C 电量时,电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多(2)定义:在电源内部非静电力所做
3、的功 W 与移送的电荷量 q 的比值,叫电源的电动势,用 E 表示定义式为:E=W/q 注意:电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本身)决定,跟电源的体积、外电路无关 电动势在数值上等于电源没有接入电路时,电源两极间的电压 电动势在数值上等于非静电力把 1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 电压是描述电能转化为其它形式能量的物理量,在数值上等于电场力在外电路移动单位正电荷所做的功.电路两端的电压不仅与电源有关,还与电路的具体结构有关.(3)电源(池)的几个重要参数 电动势:它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质,与电池的大小无关 内阻(r):电源内部的电阻 容量:电池放电
4、时能输出的总电荷量其单位是:Ah,mAh.注意:对同一种电池来说,体积越大,容量越大,内阻越小3部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比(2)公式:RUI(3)适用条件:金属导电或电解液导电、不适用气体导电(4)图像注意 I-U 曲线和 U-I 曲线的区别:对于电阻一定的导体,图中两图都是过原点的直线,I-U 图像的斜率表示 1/R,U-I 图像的斜率表示 R还要注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线是一条曲线1.如图所示的电解池接入电路后,在 t 秒内有 n1个 1价正离子通过溶液内截面 S,有 n2个 1 价负离子通过
5、溶液内截面 S,设 e 为元电荷,以下说法正确的是()A当 n1=n2时,电流强度为零B当 n1n2时,电流方向从 AB,电流强度I=(n1n2)e/tC当 n1RBB灯泡在状态 A 时的电阻等于曲线在该点斜率的倒数C灯泡在状态 A 时的电阻等于连线 OA 的斜率D该实验说明,对于灯丝材料钨,欧姆定律不能适用OUIAB6.对于金属导体,还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流()A有可以自由移动的电荷B导体两端有电压C导体内存在电场D导体两端加有恒定的电压7关于电流,下列说法中正确的是()A通过导线截面的电量越多,电流越大B电子运动的速率越大,电流越大C单位时间内通过导体截面的电量越
6、多,导体中的电流越大D因为电流有方向,所以电流是矢量8某种导体材料的 IU 图象如图所示,图象上 A 点与原点连线与横轴成 角,A 点的切线与横轴成 角关于导体的下列说法正确的是()A导体的电功率随电压 U 的增大而增大 B导体的电阻随电压 U 的增大而增大C在 A 点,导体的电阻为 tan D在 A 点,导体的电阻为 tan9.下列有关电压与电动势的说法中,正确的是()A电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B电动势就是电源两极间的电压C电动势公式 EW/q 中的 W 与电压 UW/q 中的W 是一样的,都是电场力做的功D电动势是反映电源把其它形式的能转化为电能本
7、领强弱的物理量10.来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为 800kV 的直线加速器加速,形成电流强度为 1mA的细柱形质子流已知质子电荷 e=1.6010-19C这束质子流每秒打到靶上的质子数为 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距 L 和 4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为 n1和 n2,如图,则 n1n2=_11.若加在某导体两端的电压变为原来的 3/5 时,导体中的电流减小了 0.4 A.如果所加电压变为原来的 2倍,则导体中的电流多大?12.试研究长度为 l、横截面积为 S,单位体积自由电子数为 n 的均匀导体中电流
8、的流动。在导体两端加上电压 U,于是导体中有匀强电场产生,在导体内移动的自由电子(-e)受匀强电场作用而加速而和做热运动的阳离子碰撞而减速,这样边反复进行边向前移动,可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度 v 成正比,其大小可以表示成 kv(k 是常数)(1)电场力和碰撞的阻力相平衡时,导体中电子的速率 v 成为一定值,这时 v 为()A B C DlekUlkeUkelUkUe(2)设自由电子在导体中以一定速率 v 运动时,该导体中所流过的电流是_(3)该导体电阻的大小为_(用k、l、n、s、e 表示)串联、并联串联、并联 焦耳定律焦耳定律1串、并联电路串、并联电路(1)串联电路
9、的特征如下:I=I1=I2=I3=U=U1+U2+U3+R=R1+R2+R3+=I 11RU22RU33RURU=I211RP22RP33RPRP串联电路中各电阻两端的电压消耗的功率均与其电阻成正比(2)并联电路的特征如下:I=I1+I2+I3+U=U1=U2=U3=+R111R21R31R I1R1=I2R2=I3R3=IR=U P1R1=P2R2=P3R3=PR=U2并联电路中能过各电阻的电流消耗的功率均与其电阻成反比(3)混联电路其方法有:1分支法;2等势法(4)电路中有关电容器的计算:电容器充放电时形成电流,稳定时视为断路,关键是确定电容器两极间的电势差 电容器跟与它并联的用电器的电压
10、相等 在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上 在充放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,一般根据正极板电荷变化情况来判断电流方向 如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量绝对值之和2电功与电热电功与电热(1)电功:电流所做的功,计算公式为W=qU=UIt(适用于一切电路),考虑到纯电阻电路中有 U=IR,所以还有 W=I2Rt=U2tR(适用于纯电阻电路)(2)电热:电流通过导体时,导体上产生的热量计算公式为 Q=I2Rt(适用于一切电路)
11、,考虑到纯电阻电路中有 U=IR,所以也有 Q=UIt=U2tR(适用于纯电阻电路)(3)电功与电热的关系纯电阻电路:电流做功将电能全部转化为热能,所以电功等于电热 Q=W非纯电阻电路:电流做功将电能转化为热能和其它能(如机械能、化学能等)所以电功大于电热,由能量守恒可知 W=Q+E其它或 UIt=I2Rt+E其它3电功率与热功率电功率与热功率(1)电功率:单位时间内电流做的功计算公式P=W/t=UI(适用于一切电路),对于纯电阻电路P=I2R=U2/R用电器的额定功率是指电器在额定电压下工作时的功率;而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率(2)热功率:单位间内电流通过导体时产生
12、的热量计算公式 P=Q/t=I2R(适用于一切电路),对于纯电阻电路还有 P=UI=U2/R(3)电功率与热功率的关系:纯电阻电路中,电功率等于热功率非纯电阻电路中,电功率大于热功率1.如图所示,把两相同的电灯分别接成甲、乙两种电路,甲电路所加的电压为 8V,乙电路所加的电压为14V调节变阻器 R1和 R2使两灯都正常发光,此时变阻器消耗的电功率分别为 P甲和 P乙,下列关系中正确的是()AP甲 P乙 BP甲 P乙CP甲=P乙 D无法确定 2.四个电热器连接如图所示,其中R1R310,R2R440,今将输入端接在电压为 U 的电路中,那么,它们功率关系是()AP1P2P3P4 BP1P3P2P
13、4CP2P1P3P4 DP4P3P2P1UR2R3R4R13.如图所示,G 是电流表,R1、R2是两个可变电阻,调节可变电阻 R1,可以改变电流表 G 的示数当 MN间的电压为 6V 时,电流表的指针刚好偏转到最大刻度将 MN 间的电压改为 5V 时,若要使电流表 G 的指针偏转到最大刻度,下列方法中一定可行的是()A保持 R1不变,增大 R2 B增大 R1,减小 R2C减小 R1,增大 R2 D保持 R2不变,减小 R1R1GR2MN4.如图所示,额定电压都是 110V,额定功率PL1100W,PL240W,接在 220V 电路上使用,使电灯能够正常发光,且电路中消耗电能最小的电路是()L1
14、L2AL2RL1BL1RL2CRL1L2D5.如图所示,阻值较大的电阻 R1和 R2串联后,接入电压 U 恒定的电路,现用同一电压表依次测量 R1与R2的电压 U1与 U2,已知电压表内阻与 R1、R2相差不大则()AU1+U2=U BU1+U2R2,求 A、B 间的电压为多大?R2R1CABV1V2V3D15.已知如图所示,R1=30,R2=15,R3=20,AB 间电压 U=6V,A端为正电容 C=2F,为使电容器带电量达到 Q=210-6C,应将 R4的阻值调节到多大?(20 或4)R3 R4A U B+R1 R2CP16.如图所示的电路中,4 个电阻的阻值均为 R,E 为直流电源,其内
15、阻可以不计,没有标明哪一极是正极平行板电容器两极板间的距离为 d在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为 m,电量为q 的带电小球当电键 K 闭合时,带电小球静止在两极板间的中点 O 上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电量发生变化碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷电阻和电阻的测量电阻和电阻的测量1电阻定律电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻 R 与导体的长度 L 成正比,与它的横截面积 S 成反比;导体的电
16、阻与构成它的材料有关(2)公式 sLR(3)材料的电阻率(描述材料的性质),与物体的长度和横截面积无关,与物体的温度有关,对金属材料,电阻率随温度的升高而增大,对半导体材料,电阻率随温度的升高而减小,有些材料当温度降低至某一温度以下时,电阻率减小到零的现象称为超导现象(4)某导体形状改变后,由于质量不变,则总体积不变、电阻率不变,当长度 L 和面积 S 变化时,应用VSL 来确定 S、L 在形变前后的关系,分别用电阻定律即可求出 L、S 变化前后的电阻关系2电阻测量(探究)电阻测量(探究)(1)原理:欧姆定律因此只要用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电流,用 R=U/I 即可得到阻值
17、(2)内、外接的判断方法:若 Rx 远远大于 RA,采用内接法;Rx 远远小于 RV,采用外接法1.在许多精密的仪器中,如果需要较精确地调节某一电阻两端的电压,常常采用如图所示的电路通过两只滑动变阻器 R1和 R2对一阻值为 500 左右的电阻R0两端进行粗调和细调已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为 200 和 10关于滑动变阻器 R1、R2的联接关系和各自所起的作用,下列说法正确的是A取 R1=200,R2=10,调节 R1起粗调作用B取 R1=10,R2=200,调节 R2起微调作用C取 R1=200,R2=10,调节 R2起粗调作用D取 R1=10,R2=200,调节 R1起微调作用R1
18、R2R0S2.如图为分压器接法电路图,电源电动势为 E,内阻不计,变阻器总电阻为 r闭合电键 S 后,负载电阻R 两端的电压 U 随变阻器本身 a、b 两点间的阻值 Rx变化的图线应最接近于 7-3-5 图中的哪条实线 A B.C DrRa bSRxUorE3.下面关于电阻率的说法中正确的是()A电阻率与导体的长度及横截面各有关B电阻率表征了导体导电能力的强弱,并且与温度有关C电阻率大的导体,电阻不一定大D金属导体的电阻率在任何温度下都不可能为零4.一根阻值为 R 的均匀电阻丝,在下列哪种情况下其阻值仍为 R,设温度不变()A当长度不变,横截面积增大一倍时B当横截面积不变,长度增加一倍时C当长
19、度和横截面半径都缩小一倍时D当长度和横截面积都扩大一倍时5.有一只小灯泡,当加在它两端的电压 U110V 时,通过灯丝的电流为 I10.25A;当加在它两端的电压U250V 时,通过灯丝的电流 I20.5A,则下述说法中正确的是()A灯丝的电阻由加在它两端的电压决定B欧姆定律对灯丝导电不适用C灯丝两端电压与通过灯丝的电流不满足正比关系D灯丝电阻随着温度升高而增大6.如图所示,某一导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为 abc=532在此长方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4在 1、2 两端加上恒定的电压 U,通过导体的电流为 I1;在 3、4 两端加上恒定的电压 U
20、,通过导体的电流为 I2,求 I1I27.为了测定液体的电阻率,工业上用一种称为“电导仪”的仪器,其中一个关键部件如图所示,A、B 是两片面积为 1cm2的正方形铂片,间距 d=1cm把它们浸没在待测液体中若通过两根引线加上一定的电压 U6V 时,测出电流 I1A,这种液体的电阻率为多少?AL2BL2dL28.两根完全相同的金属裸导线 A 和 B,如果把导线A 均匀拉长到原来的 2 倍,电阻为 R/A,导线 B 对折后绞合起来,电阻为 R/B,然后分别加上相同的电压,求:(1)它们的电阻之比;(2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比9.A、B 两地间铺有通讯电缆,长为 L,它是由两条并在一起
21、彼此绝缘的均匀导线组成的,通常称为双线电缆,在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏,导致两导线之间漏电,相当于该处电缆的两导线之间接入一个电阻检查人员经过下面的测量可以确定损坏的位置:(1)令 B 端双线断开,在A 处测出双线两端的电阻 RA;(2)A 端双线断开,在 B 处测出双线两端的电阻 RB;(3)在 A 端的双线间加一已知电压 UA,在 B 端的双线间用内阻很大的电压表测量出两线间的电压 UB试由以上测量结果确定损坏处的位置10.为了测定一个“6.3V、1W”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值,可供选择的器材有:A电流表(03A,内阻约 0.04)B毫安表(0300mA,
22、内阻约 4)C电压表(010V,内阻 10K)D电压表(03V,内阻 10K)E电源(额定电压 6V,最大允许电流 2A)F电源(额定电压 9V,最大允许电流 1A)G可变电阻(阻值范围 010,额定电流 1A)H可变电阻(阻值范围 050,额定功率 0.5W)I导线若干根,电键一个(1)为使测量安全和尽可能准确,应选用的器材是 (用字母代号填写)(2)请画出电路图,并把图所示实物图用线连接起来11.一个电阻上标有“1/4W”字样用欧姆表粗测,知其电阻约为 10k,现在要较准确地测定其额定电压,已有器材是:A直流电源(50V);B直流电源(3V);C电压表(025V,25k);D电压表(05V
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