高考物理 考前冲刺大题精做 专题06 恒定电流.doc

2013年高考物理 考前冲刺大题精做 专题06 恒定电流【2013高考会这样考】【原味还原高考】一、电流、电阻、电动势1.电流(1)电流的一层含义大量自由电荷定向移动形成电流的现象；物体中有大量的自由电荷是形成电流的内因，电压是形成电流的外因.(2)电流的另一层含义意义：表示电流强弱的物理量； 定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流.(3)方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向.(注意：电流是标量)(2)电流的另一层含义意义：表示电流强弱的物理量； 定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流.(3)方向：规定正电荷定向运动的方向为电流方向.(注意：电流是标量)(4)大小定义式：i=，单位：a微观表达式：i=nqsv 决定式：i= (部分电路欧姆定律，只适用于金属或电解液导电)2.电阻(1)意义：反映了导体对电流的阻碍作用.(2)定义式：r=，国际单位：(3)决定式(电阻定律)：r=，取决于导体的材料、形状、温度.3.电动势(1)意义：电动势表征了电源把其他形式的能转换为电能的本领的物理量.(2)大小：在数值上等于电源没有接入电路时电源两极间的电压.在数值上等于电路中通过1 c的电量时电源所提供的电能.在闭合电路中等于内外电路电压之和，e=u内+u外(3)决定因素：电源的电动势是由电源的本身性质决定的，与外电路无关.【特别提醒】 1.关于电流的几个性质(1)电流既有大小也有方向，但是标量，其运算遵守算术运算规则.(2)电流的单位安培(a)是国际单位制中七个基本单位之一.(3)电流的分类：方向不改变的电流叫直流电流，方向和大小都不改变的电流叫恒定电流，方向改变的电流叫交流电.2.电阻与电阻率的比较电阻率电阻r描述对象材料导体意 义反映材料导电性能的好坏反映导体对电流的阻碍作用的大小决定因素由材料和温度决定由材料、温度、导体的长度和横截面积决定单 位m3.电阻的决定式和定义式的比较公 式性 质电阻的决定式电阻的定义式意 义说明了电阻的决定因素提供了测定电阻的方法，并不说明电阻与u和i有关适 用金属导体和电解液适用于任何纯电阻导体二、电功、电功率、电热1.电功(1)定义：电流流过导体时把电能转化为其他形式能的多少.(2)计算式：w=uit 2.电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢.(2)定义式：p=ui.3.电热(1)定义：电流通过导体时电能转化为内能的多少.(2)计算式(焦耳定律)： q=i2rt.(3)热功率：单位时间内发热的功率，p热=i2r.4.纯电阻电路与非纯电阻电路(1)纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等.(2)非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等.【特别提醒】电功和电热的区别(1)在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即：w=uit=i2rt=是通用的，没有区别，同理p=ui=i2r=也无区别.(2)在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即w=uit分为两部分，一大部分转化为其他形式的能；另一小部分不可避免地转化为电热q=i2rt，这里w=uit不再等于q=i2rt，应该是w=e其他+q，电功就只能用w=uit计算，电热就只能用q=i2rt计算.p电=p其他+p热即iu=p其他+i2r.三、电阻的连接1.串联与并联 类型特点串 联 电 路并 联 电 路电 流i=i1=i2=ini=i1+i2+in电 压u1=u2=u3=un总电阻r总=r1+r2+rn 1/r总=1/r1+1/r2+1/rn 功率分配p1/r1=p2/r2=pn/rn=i2p1r1=p2r2=pnrn=u22.电压表、电流表的改装(1)电流表g(表头)：表头的内阻rg、满偏电流ig、满偏电压ug三者的关系是ug=igrg.(2)电压表及大量程电流表的改装.改装成电压表改装成大量程电流表原 理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或者分流电阻改装后电表的内阻rv=rg+rxrg【特别提醒】关于电阻串、并联的几个结论1.串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一条支路的电阻.2.串联电路中任意一个电阻变大(或变小)时，总电阻变大(或变小)，并联电路中任意一个电阻变大(或变小)时，总电阻变大(或变小).3.串联电路中增加(或减少)电阻个数时，总电阻变大(或变小)，并联电路中增加(或减少)支路条数，总电阻变小(或变大).4.一种典型的极值电路：如图电路所示，试讨论滑动头p由a向b滑动过程中rab怎样变化？由于故当r1+rap=r2+rpb时，rab最大，即当p：ab时，rab是先增大后减小.注意：上述结论成立的条件是：0|r1-r2|r3如果：(1)r1-r2r3,则当p：ab时，rab将一直变小.(2)r2-r1r3，则当p：ab时，rab将一直增大. 四、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路欧姆定律(1)内容.闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比.(2)表达式.i= (电流的决定式，适用于纯电阻电路).e=u+ir(电压关系式，适用于任意电路).(3)路端电压u与外电阻r的关系.外电路断路时(r等于无穷大)，i=0，u外= e .外电路短路时(r=0)，i=,u内=e.(4)路端电压跟电流的关系.关系式：u=e-ir .u-i图象：纵轴截距为e，斜率的绝对值为r.2.电源的功率和效率(1)电源的功率(电源的总功率):pe=ei (2)电源的输出功率(外电路的功率)：p出=ui电源的输出功率：，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为。(3)电源内部消耗的功率pr=i2r(4)电源的效率：【特别提醒】1.直流电路动态分析的步骤(1)先确定外电路的电阻r如何变化，根据闭合电路欧姆定律再确定电路的总电流如何变化.(2)由u内=i内r，确定电源的内电压如何变化.(3)由u外=e-u内，确定路端电压如何变化.(4)由部分电路欧姆定律、串并联电路的特点确定某一支路两端电压的变化以及通过各支路的电流如何变化.2.电路故障的类型(1)短路:电路被短路后电路中有电流通过(电流表有示数)，被短路两点之间没有电压(电压表无示数).(2)断路:电路断路部分没有电流通过(电流表无示数)，断路两点之间有电压,断路同侧导线两点之间无电压.【方法技巧】电路故障问题分析电路故障分析是综合考查学生电路知识、电流表、电压表特点以及电路中的物理量的规律等知识的一种类型题，也是考查学生解决实验中可能遇到的实际问题的能力的好形式.电路故障常见的情况是断路和短路，下面以只存在一处故障为例说明故障判断的方法.1.电路故障状态特点断路状态的特点短路状态的特点电源电压不为零而电流为零；若外电路某两点之间的电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点有电流通过电路而电压为零2.故障分析方法 (1)仪器检测法.断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该路段中有断点.短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，当电压表示数为零时，该电路被短路;当电压表示数不为零时，则该电路不被短路或不完全被短路. (2)排除法:如果电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路规律进行正向推理，推理结果若与题干中所述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题干中所述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止. （2012浙江）25、（22分）为了提高自行车夜间行驶的安全性，小明同学设计了一种“闪烁”装置，如图所示，自行车后轮由半径r1=5.010-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为r的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度b=0.10t、方向垂直纸面向外的“扇形”匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角=/6。后轮以角速度=2 rad/s相对于转轴转动。若不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。（1）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，求感应电动势e，并指出ab上的电流方向；（2）当金属条ab进入“扇形” 磁场时，画出“闪烁”装置的电路图；（3）从金属条ab进入“扇形” 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差uab-t图象；（4）若选择的是“1.5v、0.3a”的小灯泡，该“闪烁”装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度b、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。2.（2011全国）（15分）（注意：在试题卷上答题无效）如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为l，电阻不计。在导轨上端并接2个额定功率均为p、电阻均为r的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可忽略不计的金属棒mn从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求：mnaclbd（1）磁感应强度的大小；（2）灯泡正常发光时导体棒的运动速率。 （09年北京卷23）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极和c,a,c间的距离等于测量管内径d，测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c的间出现感应电动势e，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为b。（1）已知，设液体在测量管内各处流速相同，试求e的大小（去3.0）（2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法；（3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为 a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以e、r。r为参量，给出电极a、c间输出电压u的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。 （09年广东物理18）.如图（a）所示，一个电阻值为r ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2r的电阻r1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图（b）所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和b0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内（1）通过电阻r1上的电流大小和方向；（2）通过电阻r1上的电量q及电阻r1上产生的热量。 【精选名题巧练】 1(2013年北京四中模拟)一台小型电动机在3 v电压下工作，用此电动机提升所受重力为4 n的物体时，通过它的电流是0.2 a在30 s内可使该物体被匀速提升3 m若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；(2)在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻2、（2013上海市嘉定区模拟）如图a所示的电路中，滑动变阻器总电阻r=20，定值电阻r0=5。由一个电源电动势6v、内阻可在120之间调节的特殊电源供电。（1）图b所示的电路实物图中缺了一根导线，请将此导线补画在图上（白色小圈为滑动变阻器的接线柱）。（2）将电源内阻调为r1=1，滑片p从上端a移动到下端b的过程中，流过pb段的电流如何变化（不需要说明理由）？为了保证使用过程中的安全，理论上滑动变阻器的线圈额定电流不小于多少？（3）若将滑片p固定在滑动变阻器正中间，调节内阻，求电源的最大输出功率。某同学认为，内阻调节到与此时的外电阻相同时，电源有最大输出功率。该同学的想法是否正确？若正确，按该同学的思路求出结果；若不正确，说明理由并求出正确结果。3.（2013衡水中学模拟）如图所示，两条平行的金属导轨mp、nq间距l=0.5m，导轨平面与水平面夹角为，设导轨足够长导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度b=2. 0t，与导轨上端相连的电池的电动势e=4.5v，内阻r=0.4，水平放置的导体棒ab的电阻r0=1.5，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动，与导轨下端相连的电阻r1=1.0，与单刀双掷开关触点“2”相连的电阻r2=1.0，电路中其它电阻不计当s与触点“1”接通时，导体棒刚好保持静止状态求：（1）匀强磁场的方向；（2）s与触点“1”接通时，导体棒的发热功率；（3）当开关s与触点“2”接通后，导体棒的最大速度 代入数据，求得 vm = 3.6m/s 4.（2013河南十校联考）某同学利用图甲所示装置测定某小电动机的效率。分别用电压传感器和电流传感器测量电动机的输入电压和输入电流。当重物匀速上升时用位移传感器测得重物上升的位移与时间的关系图线如图乙所示，而电压传感器的示数为3.30v，电流传感器的示数为0.14a。重物的质量为0.05kg，取g=10m/s2。则该小电动机在2.402.80s时间内的效率为多少？5.四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一某地要把河水抽高20 m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作工作电压为380 v，此时输入电动机的电功率为19 kw，电动机的内阻为0.4 .已知水的密度为1103 kg/m3，重力加速度取10 m/s2.求：(1)电动机内阻消耗的热功率；(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)6现测量一铜芯导线的电阻率，用米尺测出其长度为l，用螺旋测微器测得其直径为d，用多用电表测得其电阻值约为1 ，为提高测量的精度，需从下列器材中挑选一些元件，设计电路，重新测量这段导线(图中用rx表示)的电阻a电源e(电动势为6.0 v，内阻不计)b电压表v1(量程为00.6 v，内阻约为2 k)c电压表v2(量程为06.0 v，内阻约为6 k)d电流表a1(量程为00.6 a，内阻约为1 )e电流表a2(量程为03.0 a，内阻约为0.1 )f滑动变阻器r1(最大阻值5 ，额定电流1.0 a)g滑动变阻器r2(最大阻值10 ，额定电流0.2 a)h定值电阻r0(阻值为9 )i开关s一个，导线若干(1)如图14甲所示是该实验小组用螺旋测微器对铜线直径的测量，其读数是_ (2)为提高实验精度，要求电表的偏转不小于其量程的，某同学设计了部分电路如图乙所示，请你在此基础上将电路补充完整，使实验可以完成(3)实验时电压表选_，电流表选_，滑动变阻器选_(只填代号)(4)若在测量时，电压表示数为u，电流表示数为i，则该铜芯导线所用材料的电阻率的表达式为_.7如图18所示，a为电解槽，m为电动机，n为电炉子，恒定电压u12 v，电解槽内阻ra2 ，当s1闭合，s2、s3断开时，电流表a示数为6 a；当s2闭合，s1、s3断开时，a示数为5 a，且电动机输出功率为35 w；当s3闭合，s1、s2断开时，a示数为4 a求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？8如图19所示电路中，已知电阻r12 ，r25 ，灯泡l标有“3 v1.5 w”字样，电源内阻r1 ，滑动变阻器的最大阻值为rx.当滑片p滑至a端时，电流表的示数为1 a，此时灯泡l恰好正常发光求：(1)当滑片p滑至b端时，电流表的示数；(2)当滑动变阻器pb段的电阻为0.5rx时，变阻器上消耗的功率某同学的部分解答如下：灯l的电阻rl