2018-2019學(xué)年高中物理 第三章 電路與電能傳輸 1 直流電路學(xué)案 教科版選修1 -1.doc

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1　直流電路 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.知道直流電路的組成及形成持續(xù)電流的條件． 2．知道電源的作用，理解電動勢的概念．(難點(diǎn)) 3．知道歐姆定律的表達(dá)式意義及各量的單位．(重點(diǎn)) 4．知道電阻對電路的調(diào)節(jié)作用．(重點(diǎn)、難點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] [知識梳理] 一、電源與電動勢　歐姆定律 1．電流與電壓 (1)直流電路的組成：由直流電源、開關(guān)、用電器等元件組成． (2)電流的形成：自由電荷的定向移動形成電流． (3)電路中獲得持續(xù)電流的條件： ①電路兩端有電壓． ②電路必須是通路． 2．電源與電動勢 (1)電源是使電路中電荷定向運(yùn)動，形成電流的器件． (2)電源的作用是把化學(xué)能、機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能． (3)電動勢 ①電源的電動勢代表電路中電源做功的能力． ②電源電動勢的大小等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，用符號E表示，單位是伏特． 3．歐姆定律 (1)在直流電路中電壓U、電流I、電阻R之間的關(guān)系為I＝. (2)在國際單位制中，電流的單位為安培，用符號A表示．電阻的單位為歐姆，用符號Ω表示．電壓的單位為伏特，用符號V表示． 二、電阻 1．電阻是一種在電路中起阻礙電流流動作用的元件． 2．電阻對電流、電壓的調(diào)節(jié)作用如圖311所示：甲中的滑動變阻器可以改變流過燈泡的電流，乙中的滑動變阻器可以調(diào)節(jié)燈泡兩端的電壓． 圖311 3．電阻能使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 (1)熱量公式：Q＝I2Rt或Q＝t. (2)熱功率 定義：單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量叫作電熱功率． 公式：P＝＝I2R或者P＝. 電熱功率的單位：瓦特，符號：W. [基礎(chǔ)自測] 1．思考判斷 (1)電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍?　　) (2)電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．(　　) (3)電源電動勢的大小等于電源兩端的電壓．(　　) (4)電熱器的電阻越大，熱功率一定越大．(　　) (5)電流通過電風(fēng)扇時(shí)，電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．(　　) (6)給蓄電池充電時(shí)電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(　　) 【提示】　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6) 2．關(guān)于電源和電動勢，下列說法正確的是(　　) A．電源電動勢的單位為安培 B．從能量的觀點(diǎn)來看，電源是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置 C．鉛蓄電池的電動勢為2 V，說明電源兩極間電壓為2 V D．電源的電動勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓 D　[電源電動勢的單位為伏特，故A錯(cuò)誤；從能量的觀點(diǎn)來看，電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故B錯(cuò)誤；鉛蓄電池的電動勢為2 V，不接入外電路，該鉛蓄電池兩極間的電壓為2 V，故C錯(cuò)誤；電源電動勢為開路電壓，即電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓，故D正確．] 3．如圖312所示，電壓表示數(shù)為6.3 V，電流表示數(shù)為1.5 A，則電阻測量值R為(　　) 圖312 A．4.2 Ω　　　 B．4 Ω C．4.4 Ω D．5 Ω A　[根據(jù)伏安法測電阻的原理，電流表測出了待測電阻的電流，電壓表讀出了待測電阻的電壓，根據(jù)部分電路的歐姆定律公式R＝＝Ω＝4.2 Ω，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤；故選A．] 4．通過電阻R的電流強(qiáng)度為I時(shí)，在t時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R，電流強(qiáng)度為，則在時(shí)間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032063】 A． B．2Q C．4Q D． A　[根據(jù)Q＝I2Rt得，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，電流強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼?，時(shí)間不變，則產(chǎn)生的熱量變?yōu)樵瓉淼?，故A正確，BCD錯(cuò)誤．] [合 作 探 究攻 重 難] 對電動勢的理解 1．電源的電動勢 電動勢是描述電源特性的物理量，是由電源本身決定的．不同類型的電源，電動勢會不同．如：一節(jié)干電池的電動勢是1.5 V，一節(jié)硫酸鉛蓄電池的電動勢是2 V．發(fā)電機(jī)的電動勢由于發(fā)電機(jī)的不同而不同．電源的電動勢在數(shù)值上等于電源不接用電器時(shí)電源兩端的電壓，用電壓表可以直接測量電源的電動勢．在接入電路中時(shí)，電源兩端的電壓小于電源電動勢．電源電動勢的大小反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電動勢越大電源給電路提供的電壓越高，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大． 2．電動勢與電壓 電動勢是表征電源特征的物理量，反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，只由電源本身決定，與外部電路無關(guān)；電壓表示一段電路(用電器等)把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)．雖然它們的單位都是伏特，但電動勢與電壓是兩個(gè)完全不同的物理量． 　(多選)關(guān)于電源的作用，下列說法中正確的是(　　) A．電源是能夠提供持續(xù)電流的裝置 B．電源是能夠提供電壓的裝置 C．電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 D．所有電源都是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 ABC　[不同種類的電源是把不同形式的能轉(zhuǎn)化為電能，例如干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能；水力發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能等．所以只有D錯(cuò)．] 在干電池、蓄電池中，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；在發(fā)電機(jī)中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的又一體現(xiàn). [針對訓(xùn)練] 1．(多選)關(guān)于電動勢，下列說法正確的是(　　) A．電源兩極間的電壓等于電源電動勢 B．電動勢越大的電源，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 C．電源電動勢的數(shù)值等于電源斷路時(shí)兩極間電壓 D．電源電動勢與外電路的組成無關(guān) BCD　[電路中的用電器是消耗電能，而電源的作用就是不斷地把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能供電路消耗，故B正確．電動勢表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小，由電源本身決定，與其他均無關(guān)，故D正確．電動勢的大小等于電源斷路時(shí)兩極間電壓，故A錯(cuò)誤，C正確．] 電熱及熱功率的理解和計(jì)算 1．在電流和電阻相同時(shí)，熱量與時(shí)間成正比；在電阻和時(shí)間相同時(shí)熱量與電流的平方成正比；在電流和時(shí)間相同時(shí)熱量與電阻成正比．如串聯(lián)的兩個(gè)用電器由于電流是相等的，在時(shí)間相等的情況下，誰的電阻大誰發(fā)熱多；并聯(lián)的兩個(gè)電阻由于其兩端電壓相等，通電時(shí)間相同時(shí)，電阻大的產(chǎn)生的熱量少． 2．純電阻用電器：電流通過用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈泡等． 純電阻電路中的電熱和電功：電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱，即W＝Q，W＝UIt，Q＝I2Rt，Q＝t是通用的，同理P＝UI＝I2R＝也通用． 3．非純電阻用電器：電流通過用電器以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以外的其他形式的能為目的，發(fā)熱不是目的，而是難以避免的熱能損失．例如電動機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等． 非純電阻電路的電功和電熱：電路消耗的電能W＝UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能；另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q＝I2Rt，此時(shí)有W＝UIt＝E其他＋Q，故UIt>I2Rt.此時(shí)電功只能用W＝UIt計(jì)算．當(dāng)電動機(jī)卡住時(shí)，電功則完全用來發(fā)熱，使電動機(jī)溫度升高燒壞線圈． 　(多選)對計(jì)算任何用電器的電功率都適用的公式是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032064】 A．P＝I2R　　 B．P＝ C．P＝UI D．P＝ 思路點(diǎn)撥：①定義式適用于所有情況． ②推論式往往是有條件的． CD　[公式P＝I2R計(jì)算熱功率；非純電阻電路中，電功率大于熱功率，故A錯(cuò)誤；非純電阻電路中，歐姆定律不適用，故I≠，故公式P＝既不能求解熱功率，也不能求解電功率，B錯(cuò)誤；電功公式W＝UIt，電功率P＝＝UI適用于一切電路，C正確；公式P＝是功率的定義公式，適用于一切用電器，D正確．] 電功與電熱的計(jì)算公式比較 純電阻電路 非純電阻電路 電功 W＝IUt＝I2Rt＝t W＝IUt 電熱 Q＝IUt＝I2Rt＝t Q＝I2Rt 電功率 P＝IU＝I2R＝ P＝IU 熱功率 P＝IU＝I2R＝ P＝I2R [針對訓(xùn)練] 2．有一臺電風(fēng)扇，標(biāo)有“額定電壓U、額定功率P”，電動機(jī)線圈的電阻為R，把它接入電壓為U的電路中，經(jīng)過時(shí)間t，電風(fēng)扇線圈電阻產(chǎn)生的熱量為Q，下列表達(dá)式正確的是(　　) A．Q＝t B．Q＝Pt C．Q＝Rt D．以上三種都正確 C　[電風(fēng)扇正常工作時(shí)產(chǎn)生的熱量是由于內(nèi)阻發(fā)熱產(chǎn)生的，所以每分鐘產(chǎn)生的熱量為Q＝I2Rt；由于是非純電阻電路，故I<，故Q≠t，故A錯(cuò)誤；電風(fēng)扇的功率為P，故消耗的電能為Q＝Pt，產(chǎn)生的熱量小于Pt，故B錯(cuò)誤；由于I＝，Q＝I2Rt，故Q＝Rt，故C正確，D錯(cuò)誤；故選C.] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．(多選)下列關(guān)于電源及內(nèi)外電路的說法中，正確的有(　　) A．在內(nèi)、外電路中，正電荷受電場力的方向都是從正極指向負(fù)極 B．在內(nèi)、外電路中，電流的方向都是從正極指向負(fù)極 C．在內(nèi)、外電路中，電荷在電場力作用下做定向移動形成電流 D．電源本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)化裝置 AD　[電源的正極帶正電、負(fù)極帶負(fù)電，因此在內(nèi)、外電路中，電場方向都是從正極指向負(fù)極，正電荷受電場力的方向也都是從正極指向負(fù)極，A選項(xiàng)正確．在外電路中，正電荷在電場力作用下從正極向負(fù)極定向移動，在內(nèi)電路中，是非靜電力克服電場力做功，將正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極，B、C選項(xiàng)錯(cuò)誤．電源內(nèi)部非靜電力搬運(yùn)電荷使兩極間保持一定電勢差，但本質(zhì)上是非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，D選項(xiàng)正確．] 2．一個(gè)電熱水壺的銘牌上所列的主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示．根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此電熱水壺在額定電壓下工作時(shí)，通過電熱水壺的電流約為(　　) 額定功率900 W 額定頻率50 Hz 額定電壓220 V 容量1.2 L A．6.4 A　　　 B．4.1 A C．3.2 A D．2.1 A B　[由銘牌讀出額定功率為P＝900 W，額定電壓為U＝220 V；由P＝UI得，通過電熱水壺的電流為：I＝＝ A≈4.1 A，故選B.] 3．關(guān)于電功和電熱，下列說法不正確的是(　　) A．在純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W＝I2Rt B．在非純電阻電路中，計(jì)算電功可用公式W＝I2Rt C．在非純電阻電路中，計(jì)算電熱可用公式Q＝I2Rt D．在純電阻電路中，計(jì)算電熱可用公式Q＝UIt B　[W＝UIt是電功的計(jì)算公式，Q＝I2Rt是電熱的計(jì)算公式．只有在純電阻電路中，二者才是相等的．] 4．如圖313所示，A、B、C、D是滑動變阻器的四個(gè)接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中，并要求滑片P向接線柱D移動時(shí)，電路中的電阻減小，則接入電路的接線柱是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：37032065】 圖313 A．A和B B．A和C C．B和C D．C和D C　[根據(jù)題意可知，為了在移動中電阻減小，應(yīng)采用限流式接法，故應(yīng)接入一上一下兩個(gè)接線柱，而向D移動時(shí)電阻減小，則說明接入電路的是右半部分，故下端應(yīng)接B端，而上端C、D效果是相同的，故可以是B、C和B、D，則只有C正確，ABD錯(cuò)誤．故選C.]