专题八恒定电流讲解.docx

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1、专题八 恒定电流【考纲解读】考点内容要求高 考 示常考题型例部 分 电 路 欧欧姆定律II2013 安徽理选择题姆 定 律 与 电综， 19,6 分计算题阻定律电阻定律I2012 海南单科， 13,6 分电功与电势电阻的串联、I2013 浙江理选择题并联综， 25,22 分计算题电功率、焦耳I定律闭 合 电 路 欧电 源 的 电 动II2013 江苏单选择题姆定律势和内阻科， 4,3 分计算题闭 合 电 路 的II欧姆定律恒定电流知识点总结一、部分电路欧姆定律电功和电功率(一 )部分电路欧姆定律1电流(1) 电流的形成：电荷的定向移动就形成电流。形成电流的条件是：要有能自由移动的电荷；导体两端

2、存在电压。预测热度(2) 电流强度：通过导体横截面的电量q 跟通过这些电量所用时间t 的比值，叫电流强度。电流强度的定义式为：电流强度的微观表达式为：n 为导体单位体积内的自由电荷数，q 是自由电荷电量，v 是自由电荷定向移动的速率，S是导体的横截面积。(3) 电流的方向：物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向，与负电荷定向移动方向相反。在外电路中电流由高电势端流向低电势端，在电源内部由电源的负极流向正极。2电阻定律(1) 电阻：导体对电流的阻碍作用就叫电阻，数值上：。(2) 电阻定律：公式：，式中的为材料的电阻率，由导体的材料和温度决定。纯金属的电阻率随温度的升高而增大，某些半导体材料

3、的电阻率随温度的升高而减小，某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化。(3) 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓等。半导体的特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性，可以分别用于制光敏电阻、热敏电阻及晶体管等。(4) 超导体：有些物体在温度降低到绝对零度附近时。电阻会突然减小到无法测量的程度，这种现象叫超导； 发生超导现象的物体叫超导体， 材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度 Tc 。3部分电路欧姆定律内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。公式：适用范围：金属、电解液导电，但不适用于气体导电。欧姆定律只适用于纯电阻电路，而不适用于非纯电阻电路。伏安特

4、性： 描述导体的电压随电流怎样变化。若图线为过原点的直线，这样的元件叫线性元件；若图线为曲线叫非线性元件。(二 )电功和电功率1电功(1) 实质：电流做功实际上就是电场力对电荷做功，电流做功的过程就是电荷的电势能转化为其他形式能的过程。(2) 计算公式：适用于任何电路。只适用于纯电阻电路。2电功率(1) 定义：单位时间内电流所做的功叫电功率。(2) 计算公式：适用于任何电路。只适用于 阻 路。3焦耳定律 流通 阻 生的 量与 流的平方成正比，与 阻大小成正比，与通 成正比，即(三 ) 阻的串并 1 阻的串 流 度：电 ：电阻： 分配：，功率分配：2 阻的并 ， 流 度电压电阻 流分配，功率分配

5、，注意：无 阻怎 接，每一段 路的 耗 功率 P=P1 + P 2+P nP 是等于各个 阻耗 功率之和，即二、 合 路欧姆定律(一 )电动势电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，例如一节干电池的电动势E=1.5V ，物理意义是指：电路闭合后，电流通过电源，每通过lC 的电荷，干电池就把1.5J 的化学能转化为电能。(二 )闭合电路的欧姆定律1闭合电路欧姆定律闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比：。常用表达式还有：和2路端电压U 随外电阻R 变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、 路端电压是随着外电

6、路电阻的变化而改变的：(1) 外电路的电阻增大时， I 减小，路端电压升高；(2) 外电路断开时， R= 。路端电压 U =E ；(3) 外电路短路时， R=0 ， U=0 ， (短路电流 )短路电流由电源电动势和内阻共同决定由于 r 一般很小。短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾。路端电压随外电阻变化的图线如图所示。3电源的输出功率随外电阻变化的讨论(1) 电源的工作功率：，这个功率就是整个电路的耗电功率，通常叫做电源的供电功率。(2) 内耗功率：。(3) 输出功率：，式中U 为路端电压。特别地，当外电路为纯电阻电路时，由得，故R=r（内、外电阻相等）时最大，且最大值为，图线如图所

7、示。可见，当R r 时， R 增大，输出功率增大。当 R r 时， R 增大，输出功率减小。三、电阻的测量(一 )伏安法测电阻1原理，其中 U 为被测电阻两端电压，I 为流经被测电阻的电流。2两种测量电路 内接法和外接法(1) 内接法电路形式：如图所示。误差：适用条件：当R RA ，即内接法适用于测量大电阻。(2) 外接法电路形式：如图所示。测量误差：，即 R测 Rx适用条件：R Rv 即外接法适用于测小电阻。3怎样选择测量电路(1) 当被测电阻Rx 的大约阻值以及伏特表和电流表内阻RV RA 已知时；若，用内接法。若，用外接法(2) 当 Rx 的大约阻值未知时采用试测法，将电流表、电压表及被

8、测电阻Rx 按下图方式连接成电路；接线时，将电压表左端固定在a 处，而电压表的右端接线柱先后与b 和 c 相接，与 b相接时，两表示数为 (U 1 ， I1)，当与 c 接触时，两表示数变为(U 2 ， I2)；若即电压表示数变化大宜采用安培表外接法。若即电流表示数变化较显著时，宜采用安培表内接法。4滑动变阻器的两种接法 限流式和分压式(1) 限流式：如图所示，即将变阻器串联在电路中。在触头P 从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx 上的电压变化范围为：（忽略电源内阻）(2) 分压式：如图所示，当触头P 从变阻器左端移动到右端过程中，电阻Rx 上的电压变化范围是 0 E(忽略电源内阻)。若要求

9、待测电阻的电压从0 开始变化时，变阻器一定采用分压式。(二 )用欧姆表测电阻1欧姆表的构造欧姆表构造如图所示，其内部包括电流表表头G、电池E 和调零电阻R2原理当红、黑两表笔短接时如图(甲 )所示，调节R，使电流表指针达到满偏电流(即调零 )，此时指针所指表盘上满刻度处对应两表笔间电阻为0，这时有：当红、黑表笔断开，如图(乙 )所示，此时，指针不偏转，指在表盘最左端，红、黑表笔间的电阻相当于无穷大， R=。当两表笔间接入待测电阻R，时，如图(丙 )所示，电流表的电流为：当 Rx 改变， I x 随之改变，即每一个Rx 都有一个对应的I x，将电流表表盘上I x 处标出对应Rx 的 Rx 值，就

10、制成欧姆表表盘，只要两表笔接触待测电阻两端，即可在表盘上直接读出它的阻值。由于 Ix 不随 Rx 均匀变化，故欧姆表表盘刻度不均匀。3合理地选择挡位由于欧姆表表盘中央部分的刻度较均匀，读数较准， 故选用欧姆表挡位时，应使指针尽量靠近中央刻度。4欧姆表使用时须注意(1) 使用前先机械调零，使指针指在电流表的零刻度。(2) 要使被测电阻与其他元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆。(3) 合理选择量程，使指针尽量指在刻度的中央位置附近。(4) 换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新调零。(5) 读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍数。(6) 测量完毕，拔出表笔，开关置于交流电压最高挡或OFF 挡

11、。若长期不用，须取出电池。典型例题例 1、如图所示电路中，电阻R1 、 R2、 R3 的阻值都是1， R4 、 R5 的阻值都是0.5 ， ab 端输入电压U=6V ，当 cd 端接伏特表时，其示数是_V ； ab 端输入电压U=5V ，当 cd 端接安培表时，其示数是_A 。分析与解答当 cd 端接伏特表时，理想伏特表所在支路相当于断路，当R4、 R5中没有电流，电路由R1、R2、R3 串联构成。 伏特表的读数就是R2 两端的电压。 根据串联电路电压分配的规律可知，Ucd=2V 。当 cd 端接安培表时，理想安培表电阻为零，因此电路由R4 、 R5 串联后，与 R2 并联，再与R1、R3 串

12、联构成。安培表的读数通过R4 的电流。此时电路的总电阻为R=2.5，总电流为 I=2A ，再根据并联电路电流分配规律可知，安培表的读数为I4=1A 。例 2、如图所示， E=6V ， r=1，当 R1=5， R2=2， R3 =3 时，平行板电容器中的带电微粒正好处于静止状态，当把R1 、 R2、 R3 的电阻值改为R 1=3， R 2 =8， R 3 =4，带电微粒将做什么运动？分析与解当 R1=5， R2=2 时，U CD =V=1.5V微粒静止，故有qE=mg E=mg/q当 R 1=3， R2=8 时， U CD =V=4V前后电场强度之比为=，E =8E/3=qE = mg故微粒将向

13、上做匀加速运动，其加速度a=g例 3、如图所示的电路中，R1 为滑动变阻器，电阻的变化范围是050, R2=1，电源的电动势为 6V ，内阻为 2，求滑动变阻器 R1 为何值时，（ 1）电流输出功率最大；（ 2）消耗在 R1 上的功率最大；（ 3）消耗在 R2 上的功率最大；分析与解：（ 1）我们首先讨论，当外电路的总电阻 R，（ R=R 1+R 2）满足什么条件时，电源的输出功率最大。由闭合电路欧姆定律I=。得电源输出功率 P=I 2R=R=，显然，当 R-r=0 ，即 R=r=2 时，亦即 R1=R-R 2 =2-1 =1时，电源输出功率最大，PM =4.5(W) 。（ 2）由于 R2 是

14、定值电阻，我们不防将R2 看成是电源内阻的一部分即r =r+R 2=3，根据前面的结论，当及 R1 =r时，在 R1 上消耗的电功率最大。取 R1=r =3，此时R1 上消耗的功率P1 =3（ W ）（ 3）R2 是固定电阻，根据公式P=I 2R 可知，在保持R 恒定的条件下，通过电阻R 的电流强度越大，其功率越大，为了使电路中的电流强度最大，就要使R1 的阻值最小，所以，当R1 =0时，在 R2 上消耗的功率最大，P2=I 2 2R2=R2=W=4W 。说明：对于电源，有三种意义的电功率：（ 1）总电功率 P 总=P 出+P 内 =EI 。（ 2）输出功率 P 出=UI（ 3）电源内阻发热损

15、耗的电功率P 内 =I 2r电源的效率则是=100%=100%=100%电源的输出功率最大时是否是效率最高呢？下面我们来讨论这个问题当电源电动势E 和内电阻r 一定时，电源的输出功率（外电路的总功率）P2R出=I随负裁电阻R 的变化是非单调的变化。将 I=代入上式可得P 出=I 2 R=R=，由上式可得，当 R=r 时， P 出 最大，且 P 出 m =。P 出 随负载电阻及变化的曲线，如图所示，由图可见，对于同一输出功率（P 出 m 除外），有两个可能的外电阻值。当电源有最大输出功率时，电源的效率=100%=50%而当 R时（外电路断路），1，当 R0 时（外电路短路），0所以并非电源有最大

16、输出功率时，效率就高。例 4、如图所示的电路中，R1 与 R3 为定值电阻，R2 是滑动变阻器。若变阻器的滑动端向右移动，使R2 的阻值增大，则安培表的示数将_ 。分析及解这道题应用闭合电路欧姆定律就可以解决。推理过程如下：（电源电动势E 和内电阻r 不变）R2 增大，则外电路总电阻R 增大。R 增大，总电流（I=）减小，而路端电压（U=E-Ir）增大。总电流I 减小，即R3 的电流I3 越小，所以R3 的电压（U3=IR 3）减小，从而并联电路部分的电压（ U并 =U-U 3）增大。R1 电阻不变，其电压（U 并 ）增大，则R1 的电流I1 增大，从而R2的电流（ I2=I-I 1）减小，即

17、安培表的示数减小。注意：无论电路如何连接，局部电阻增大，电路的总电阻就随之增大。例 5、阻值较大的电阻R1、 R2 串联后，接入电压U 恒定的电路，如图所示。现用同一电压表分别测量R1、 R2 的电压，测量值分别为U1 和 U 2，则：（ ）A、 U1+U 2=UB 、 U 1+U 2 UC、 U1/U 2=R 1/R2RD、 U 1/U 2 1/R2解：当把电压表与R1 并联后，由于 R1，所以U1 小于 R1 电压的真实值；同理测量值U 2 也小于 R2 电压的真实值。因此应是U 1+U 2 U ，选项 B 正确。判断选项C、 D 的正确与否不能仅凭简单地定性推理，要通过计算后获得。电压表

18、与R1 并联后，变成R 并 与 R2 串联，有U 1 =U=U=U同理， U 2=U可知 U 1/U 2 =R1/R2选项 C 正确。例 6、在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、 R2 及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a, 再将黑表笔分别连接在电阻器 R1 的 b 端和 R2 的 c 端，并观察万用表指针的示数，在下列选挡中，符合操作规程的是：（ ）A、直流10V 挡B 、直流 0.5A 挡C、直流 2.5V 挡D 、欧姆挡分析与解因为电路中只有一处断路，因此，在所有连接良好的电路中，任意两点之间的电压都为零，只有在断路

19、两点之间的电压值为电源的电动势。因此，在电源良好的前提下，用电压表先测电路中两个可疑点a、b 之间的电压，若a、b 两点之间电压为零，则说明a、 b 两点之间的电路正常；反之，若a、 b 两点之间电压为6V ，则说明 a、b 两点之间的电路断路。照此再测量a、 c 之间的电压，若a、 b 两点之间电压及a、 c 之间的电压都为零，那么只有说明第三段导线断路。因此，选用万用表直流10V 挡可行。 A 正确。选项C 的量程太小，不能进行测量。电流表并联在电路中，无法测量电流值，因此也无法确定电路的正常与否，选项B 不正确。至于 D 中涉及到的欧姆挡，因为电路无法与电源断开，因此也不能进行判断。如果

20、在电路中再串联一个电键， 那么便可以在电键断开之后， 使用欧姆挡进行电阻测量， 并籍此判断电路正常与否。考点一部分电路欧姆定律与电阻定律(2013 安徽理综， 19， 6 分 )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，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， 当通过电流表的电流为零时， 测得 MPl1 ，PNl 2 ，则 Rx 的阻值为A. l1R0B.l1R0l2l1l2C. l2R0D.l2R0l1l1l2(2009 天津理综， 3，6 分 ) 为探究小灯泡L 的伏安特性， 连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻

21、器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I 图象应是(2012 海南单科， 13，6 分 )图示电路可用来测量电阻的阻值。其中E 为电源， R为已知电阻， Rx 为待测电阻，可视为理想电压表， S0为单刀单掷开关， S1、VS2 为单刀双掷开关。（ 1）当 S0 闭合时，若 S1、 S2 均向左闭合，电压表读数为U1；若 S1、S2 均向右闭合，电压表读数为U 2。由此可求出Rx _。（ 2）若电源电动势 E 1.5V ，内阻可忽略；电压表量程为 1V ，R 100。此电路可测量的 Rx 的最大值为 _考点二电功与电热(2012

22、 浙江理综， 17，6 分 )功率为 10W 的发光二极管（LED 灯）的亮度与功率灯相当。根据国家节能战略，2016 年前普通白炽灯应被淘汰。假设每户家庭有二只60W的白炽60W 的白炽灯，均用10w的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近8A.810 kW h10B. 810 kW h11C. 810 kW h13D. 810 kW h(2013 浙江理综， 25， 22 分) 为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨 潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6 个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下 在直线通道内充满电阻率 0.2 m的海水，通道

23、中 abc0.3 m 0.4 m 0.3 m的空间内，存在着由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B6.4 T、方向垂直通道侧面向外磁场区域上、下方各有ab 0.3 m 0.4 m的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N 到M，大小恒为I1.0 10 3 A的电流，设该电流只存在于磁场区域不计电源内阻及导线电阻，海水密度3 3 m1.0 10 kg/m .(1) 求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向(2) 在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？(3) 当潜艇以恒定速度v0 30 m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v 34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小考点三闭合电路欧姆定律(2011 海南单科， 2， 3 分 )如图， E 为内阻不能忽略的电池，R1、R2、 R3 为定值电阻， S0 、S为开关， 分别为电压表与电流表。初始时S0 与 S 均闭V 与 A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 V 的读数变小， A 的读数变大