高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 專題十三 恒定電流課件

專題十三恒定電流,考點(diǎn)基礎(chǔ)自清,考點(diǎn)互動探究,內(nèi)容索引,考點(diǎn)基礎(chǔ)自清,一、電流和電動勢,自由移動,答案,1.形成電流的條件 (1)導(dǎo)體中有能夠 的電荷. (2)導(dǎo)體兩端存在 . 2.電流 (1)定義式：I . 其中q是某段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量. (2)方向：電流是標(biāo)量，為研究問題方便，規(guī)定 定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?在外電路中電流由電源正極到負(fù)極，在內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極到正極.,電壓,正電荷,答案,(3)微觀表達(dá)式：假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個(gè)可自由移動的電荷，電荷定向移動的速率為v，電荷量為q，導(dǎo)體橫截面積為S，則I. 3.電動勢 (1)電源是通過非靜電力做功把 轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.在電源內(nèi)部，非靜電力做正功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為 ，在電源外部，靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. (2)電動勢：在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與 的比值. 定義式：E . (3)物理意義：反映電源 本領(lǐng)大小的物理量.,nqSv,其他形式的能,電能,被移送電荷q,非靜電力做功,答案,二、電阻定律及歐姆定律,1.電阻 (1)定義式： . (2)物理意義：反映了導(dǎo)體對電流的. 2.電阻定律 (1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長度成正比，與它的_ 成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān). (2)表達(dá)式： .,阻礙作用,橫截面積,答案,3.電阻率 (1)計(jì)算式： . (2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是表征 的物理量. (3)電阻率與溫度的關(guān)系： 金屬：電阻率隨溫度升高而 . 半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而 . 一些合金：幾乎不受溫度的影響. 4.部分電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的 成反比. (2)表達(dá)式：I .,材料性質(zhì),增大,減小,電阻,答案,(3)適用范圍 金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用). 純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路). 5.導(dǎo)體的伏安特性曲線 (1)IU圖線：以電流為縱軸、為橫軸所畫出的導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱為IU圖線，如圖1所示.,電壓,圖1,答案,(2)比較電阻的大?。簣D線的斜率，圖中R1R2. (3)線性元件：伏安特性曲線是的電學(xué)元件，適用歐姆定律. (4)非線性元件：伏安特性曲線為的電學(xué)元件，不適用歐姆定律.,直線,曲線,答案,三、電功率、焦耳定律,1.電功 (1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的做的功. (2)公式：WqU(適用于任何電路). (3)電流做功的實(shí)質(zhì)：轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程. 2.電功率 (1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的. (2)公式：P(適用于任何電路).,電場力,IUt,電能,快慢,IU,答案,3.焦耳定律 (1)電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比. (2)公式：Q. 4.電功率PIU和熱功率PI2R的應(yīng)用 (1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率均為P電UI，熱功率均為P熱I2R. (2)對于純電阻電路而言：P電P熱IUI2R. (3)對于非純電阻電路而言：P電IUP熱P其他P其他P其他.,熱量,I2Rt,I2R,答案,四、閉合電路歐姆定律,1.閉合電路,電源內(nèi)部是； 用電器、導(dǎo)線組成.,(1)組成,(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系：E. 2.閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容：在外電路為純電阻的閉合電路中，電流的大小跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成.,內(nèi)電路,外電路,U內(nèi)U外,反比,答案,(2)公式： I(只適用于純電阻電路). E(適用于所有電路).,U外Ir,1.關(guān)于電流，下列說法中正確的是() A.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大 B.導(dǎo)體兩端沒有電壓時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷也在運(yùn)動，所以導(dǎo)體中也有 電流 C.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大 D.因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢?1,2,3,4,5,學(xué)考通關(guān)練,解析,解析電流為單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，是由電荷量與時(shí)間共同決定的，電荷量多電流不一定大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量多，則電流大，故選項(xiàng)C正確； 電荷的定向移動形成電流，若不是定向移動則不能形成電流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 一個(gè)量有方向并不能定義為矢量，矢量的運(yùn)算必須遵循平行四邊形定則，電流有方向但不符合矢量合成法則，不是矢量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,2.(2015浙江10月選考10)如圖2所示是我國某10兆瓦(1兆瓦106 W)光伏發(fā)電站，投入使用后每年可減少排放近萬噸二氧化碳.已知該地區(qū)每年能正常發(fā)電的時(shí)間約為1 200 h，則該電站發(fā)電量約為() A.1.2106 kWh B.1.2107 kWh C.1.2109 kWh D.1.21010 kWh,圖2,解析,解析每年發(fā)電量WPt1.2107 kWh，故B正確.,3.(2015浙江1月學(xué)考29)如圖3所示是一個(gè)電熱水壺的銘牌，小沈同學(xué)利用所學(xué)知識，結(jié)合該銘牌上獲取的信息，得出該電熱水壺() A.正常工作時(shí)的電流約為6.8 A B.正常工作5 min耗電約0.5 kWh C.只能在直流電下工作 D.只能在220 V電壓下工作,解析,1,2,3,4,5,圖3,WPt0.125 kWh，B項(xiàng)錯(cuò)誤； 銘牌標(biāo)示的額定電壓為220 V的交流電，220 V是正常工作時(shí)的電壓，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤.,4.一個(gè)標(biāo)有“220 V,60 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220 V，在此過程中，電壓(U)和電流(I)的關(guān)系可用圖線表示.圖中給出的四個(gè)圖線中，比較符合實(shí)際的是(),1,2,3,4,5,5.(2013浙江6月學(xué)考33)太陽能電池由許多片電池板組成.某電池板不接負(fù)載時(shí)兩極間電壓是6.0104 V，短路電流是3.0105 A，則這塊電池板的內(nèi)阻為() A.20 B.5 C.0.2 D.0.05 ,1,2,3,4,5,解析,返回,考點(diǎn)互動探究,1.電阻的決定式和定義式的區(qū)別,考點(diǎn)一 電路的基本概念與規(guī)律,2.純電阻電路與非純電阻電路的比較,解析,例1有一臺標(biāo)有“220 V,50 W”的電風(fēng)扇，其線圈電阻為0.4 ，在它正常工作時(shí)，下列求其每分鐘產(chǎn)生的電熱的四種解法中，正確的是(),B.QPt3 000 J,方法提煉,電功和電熱的處理方法,(1)首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路，正確選擇計(jì)算公式. (2)處理非純電阻電路的計(jì)算問題時(shí)，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功電熱其他能量”尋找等量關(guān)系求解.,解析,1.(2016浙江10月學(xué)考9)一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口.管中鹽水柱長為40 cm時(shí)測得電阻為R.若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同.現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50 cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管).則鹽水柱電阻變?yōu)?),1,2,3,變式題組,1,2,3,解析,2.有兩個(gè)相同的電流表，允許通過的最大電流(滿偏電流)為Ig1 mA，表頭電阻Rg30 ，若改裝成一個(gè)量程為3 V的電壓表和一個(gè)量程為0.6 A的電流表應(yīng)分別() A.串聯(lián)一個(gè)2 990 的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.15 的電阻 B.并聯(lián)一個(gè)2 990 的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.15 的電阻 C.串聯(lián)一個(gè)2 970 的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.05 的電阻 D.并聯(lián)一個(gè)2 970 的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.05 的電阻,1,2,3,1,2,3,解析,3.一臺發(fā)電機(jī)用0.5 A的電流向外輸電，在1 min內(nèi)有180 J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電機(jī)的電動勢為() A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V,1,2,3,1.路端電壓,外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓UEIr. (1)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，I減小，內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，當(dāng)外電路斷開時(shí)，I0，UE.,考點(diǎn)二 電路的動態(tài)分析,2.判定總電阻變化情況的規(guī)律,(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小). (2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí)，電路的總電阻增大；若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí)，電路的總電阻減小. (3)在如圖4所示分壓電路中，滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成，其中一段R并與用電器并聯(lián)，另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián).A、B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致.,圖4,例2(2016余姚市調(diào)研)電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖5所示的電路，當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向b滑時(shí)，下列說法正確的是(),解析,A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大 B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小 C.電壓表讀數(shù)增大，電流表讀數(shù)減小 D.電壓表讀數(shù)減小，電流表讀數(shù)增大,圖5,路端電壓UEIr，因I減小，所以U增大，即電壓表的讀數(shù)增大；,R2兩端電壓U2EI(R1r)，因I減小，所以U2增大；,技巧點(diǎn)撥,電路動態(tài)分析的兩種方法,2.極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論.,解析,4.(2015浙江1月學(xué)考34)小吳同學(xué)設(shè)計(jì)了一種煙霧警報(bào)裝置，其設(shè)計(jì)原理如圖6所示.M為煙霧傳感器，其阻值RM隨著煙霧濃度的變化而變化，R為定值電阻.當(dāng)裝置所在區(qū)域出現(xiàn)煙霧且濃度增大時(shí)，將導(dǎo)致a、b兩端電壓減小，觸發(fā)警報(bào)裝置發(fā)出警報(bào).則煙霧濃度增大時(shí)(),4,5,A.RM增大，電流表示數(shù)增大 B.RM增大，電流表示數(shù)減小 C.RM減小，電流表示數(shù)增大 D.RM減小，電流表示數(shù)減小,變式題組,圖6,4,5,解析,5.(多選)如圖所示，A、B、C、D四個(gè)電路中，電源電動勢為E，電阻為r，定值電阻為R0，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時(shí)，電壓表示數(shù)將變大的電路是(),4,5,4,5,解析在電路A、B中，當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時(shí)，滑動變阻器連入電路的電阻變小. 對電路A，電壓表測量的是路端電壓，由于外電路電阻減小，使路端電壓隨之減小，不符合題意； 對電路B，電壓表測量的是定值電阻R0兩端的電壓，由閉合電路歐姆定律知此時(shí)電路電流變大，則電壓表示數(shù)將變大，符合題意； 對電路C，由于電壓表位置的特殊性，其示數(shù)將不變； 而電路D，盡管電路電流不變，但當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時(shí)，電壓表測量的電阻增加，則電壓表示數(shù)將變大.,1.電源的總功率,2.電源內(nèi)部消耗的功率 P內(nèi)I2rIU內(nèi)P總P出.,考點(diǎn)三 電路中的功率及效率問題,3.電源的輸出功率,(1)任意電路：P出IUIEI2rP總P內(nèi).,(3)純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系,當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越小. 當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來越大.,當(dāng)P出<Pm時(shí)，每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)外電阻R1和R2，且R1R2r2. P出與R的關(guān)系圖象如圖7所示.,圖7,例3(多選)直流電路如圖8所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時(shí)，下列說法正確的是(),解析,A.總功率一定減小 B.滑動變阻器的功率一定增大 C.內(nèi)部消耗功率一定減小 D.輸出功率一定先增大后減小,圖8,內(nèi)部消耗功率I2r變小，選項(xiàng)C對； 輸出功率即滑動變阻器的消耗功率，由于電源內(nèi)阻與滑動變阻器接入電路中的電阻大小關(guān)系未知，輸出功率的變化情況無法確定.所以選項(xiàng)B、D均錯(cuò).,規(guī)律總結(jié),對閉合電路功率的兩點(diǎn)認(rèn)識,1.閉合電路是一個(gè)能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.內(nèi)、外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，IEP內(nèi)P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn). 2.外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時(shí)，電源的輸出功率變大.,解析,6.有一個(gè)電動勢為3 V、內(nèi)阻為1 的電源.下列電阻與其連接后，使電阻的功率大于2 W，且使該電源的效率大于50%的是() A.0.5 B.1 C.1.5 D.2 ,6,7,變式題組,解析,7.(2016溫嶺市聯(lián)考)如圖9所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率P內(nèi)隨電流I變化的圖線.若A、B對應(yīng)的橫坐標(biāo)為2 A，那么線段AB表示的功率及此時(shí)對應(yīng)的外電阻是() A.2 W,0.5 B.4 W,2 C.2 W,1 D.6 W,2 ,6,7,圖9,解析C點(diǎn)表示電源總功率，也等于電源內(nèi)部的熱功率，此時(shí)電路中只有內(nèi)阻，由P總EI，可得E3 V，由P內(nèi)I2r，可得r1 ，當(dāng)電路電流等于2 A時(shí)，由EI(Rr)可得R0.5 ，P出I2R2 W，選項(xiàng)A正確.,6,7,考點(diǎn)四 電源和電阻UI 圖象的比較,例4(多選)如圖10所示的UI圖象中，直線為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，直線為某一電阻R的UI圖線，用該電源直接與電阻R連接成閉合電路，由圖象可知() A.R的阻值為1.5 B.電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻為0.5 C.電源的輸出功率為3.0 W D.電源內(nèi)部消耗功率為1.5 W,解析,圖10,解析由于電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的UI圖線都為直線，所以電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻，r1.5 ； 電阻R的UI圖線的斜率等于電阻R的阻值，R1.5 ，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤； 電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的UI圖線交點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率，電源的輸出功率為PUI1.51.0 W1.5 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 由EIPPr解得電源內(nèi)部消耗的功率為PrEIP3.01.0 W1.5 W1.5 W，選項(xiàng)D正確.,特別提醒,利用兩種圖象解題的基本方法,利用電源的UI圖象和電阻的UI圖象解題.無論電阻的UI圖象是線性還是非線性，解決此類問題的基本方法是圖解法，即把電源和電阻的UI圖線畫在同一坐標(biāo)系中，圖線的交點(diǎn)即電阻的“工作點(diǎn)”，電阻的電壓和電流可求，其他的量也可求.,解析,8.(2016余姚市聯(lián)考)如圖11為小燈泡的UI圖線，若將該小燈泡與一節(jié)電動勢E1.5 V、內(nèi)阻r0.75 的干電池組成閉合電路時(shí)，電源的總功率和小燈泡的實(shí)際電功率分別接近以下哪一組數(shù)據(jù)() A.1.5 W1.0 W B.0.75 W0.5 W C.0.75 W0.75 W D.1.5 W0.75 W,8,9,變式題組,圖11,解析由閉合電路的規(guī)律可知，U1.50.75I由此可作出電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖象， 兩圖象的交點(diǎn)就是電源和小燈泡構(gòu)成閉合回路時(shí)的路端電壓和電流，圖象交點(diǎn)坐標(biāo)是(1.0，0.75)，電源的總功率P總IE11.5 W1.5 W，燈泡的實(shí)際功率P實(shí)UI0.75 W.故選項(xiàng)D正確.,8,9,解析,9.某電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系式UEIr，作出U與I的函數(shù)圖象如圖12所示.下列說法正確的是(),返回,8,9,圖12,A.圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小 B.電源短路的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的P點(diǎn) C.電動勢越大，P點(diǎn)位置越接近坐標(biāo)原點(diǎn) D.外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的Q點(diǎn),解析在UI圖象中，圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小，選項(xiàng)A正確； Q點(diǎn)表示電源短路的狀態(tài)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； P點(diǎn)數(shù)值表示電動勢大小，電動勢越大，P點(diǎn)位置越遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤； 外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于P點(diǎn)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,返回,8,9,