高考物理第一轮复习-电动势欧姆定律.doc

1、第七章恒定电流第1课时 电动势欧姆定律基础知识归纳1. 导线中的电场(1) 形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的(2) 方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场.(3) 性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同.2. 电流(1) 导体形成电流的条件：要有自由电荷；导体两端形成电压(2) 电流定义：通过导体横截面的电荷量跟这些电荷量所用时间的比值 叫电流(3) 电流的宏观表达式：I = q ，适用于任何电荷的定向移动形成的电流(4) 电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移36动的方向相反).单位：A, 1 A = 1

2、0 mA= 10 卩A.(5) 电流的微观表达式：I = nqvS , n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，S是导体的横截面积，v为自由电荷的定向移动速率.说明：导体中三种速率：定向移动速率非常小，约105 m/s ;无规律的热运动速率较大，5O约10 m/s ;电场传播速率非常大，为3X 10 m/s.3. 电动势(1) 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置；(2) 电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量；(3) 电源电动势E在数值上等于非静电力把1 C正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功, 即 E= W/q ;(4) 电源电动势

3、和内阻都由电源本身的性质决定，与所接的外电路无关4. 部分电路的欧姆定律(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 公式：I = R .(3)适用条件：金属导电或电解液导电.对气体导电和晶体管导电不适用(4) 图象注意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图象的斜率表示电阻的倒数， U-I 图象的斜率表示电阻.当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线，但部分电路的欧姆定律还是适用 重点难点突破一、公式I = q/t和I = nqSv的理解I = q/t是电流的定义式，适用于任何电荷的定向移动形成的

4、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，q应是两种电荷的电荷量绝对值之和，电流方向为正电荷定向移动的方向.I = nqvS是电流的微观表达式(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，约105 m/s).二、电动势和电压的关系电动势和电压这两个物理量尽管有着相同的单位，而且都是描述电路中能量转化的物理 量，但在能量转化方式上和决定因素上有本质的区别：1. 电压表示电场力做功（UAb= WAb），是将电能转化为其他形式的能的本领；电源电动势表q示非静电力做功（E=岁非），是把其他形式的能转化为电势能的本领.q2. 决定因素不同：电压

5、由电源和导体的连接方式决定；电动势由电源本身的性质决定， 与所接的外电路无关.三、伏安特性曲线及其应用1. 伏安特性曲线电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如右图中a、b两直线所示，具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，直线的斜率等于电阻的倒数.电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是 曲线，如图中c所示，这类电学元件叫非线性元件，导体c的电阻随电压升高而减小.2. 利用伏安特性曲线的斜率求电阻时，不能用直线的倾角的正切来求，原因是物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的电压或电流，而应用R=求电阻.甲电阻，所以欧姆定律仍然适一点的纵坐标和横坐标的比-表示了导体的电阻（

6、图甲）或乙乙）.3般金属导体的电阻随温度的升高而增大，其伏安特性如下图所示由于金属导体是纯 用，伏安特性曲线上某 值，即曲线的割线斜率 导体的电阻的倒数（图 典例精析1.公式I = q/1和I = nqvS的理解和应用【例1】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为 800 kV的直线加速器加速， 形成电流强度为1 mA的细柱形质子流.已知质子电荷 e= 1.60 x 10 -19 C.这束质子流每秒打到质子源靶上的质子数为 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和压，则n1 :压=【解析

7、】按定义，15nen II = ，所以= 一= 6.25 x 10 tt ene l nev由于各处电流相同，设这段长度为I，其中的质子数为n个，则由I =和t = v得I =, 所以n* 1.而v2= 2as，所以 v* Js，所以 比 = H = 隹 =2vn2 V n2 S!1【答案】6.25 x 10 15； 2 : 1【思维提升】解决本题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念I = q/t和q= ne.（2）善于将运动学知识和电流强度的定义式巧妙整合，灵活运用【拓展1】试研究长度为I、横截面积为 S单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压 U,于是导体中有匀强

8、电场产生，在导体内移动的自由电子（一e）受匀强电场作用而加速，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(1)电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率eUlkC.elUkD.v成为一定值，这时ekU(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ne2SUlk该导体电阻的大小为2（用 k、l、n、S e 表示）.ne S【解析】据题意可得kv = eE,其中E= U，因此v=岩 据电流微观表达式I = neSv,可2ne SU再由欧姆定律可知lkUR= I=lkne S

9、2. 电源电动势的理解【例2】关于电源电动势，以下说法正确的是()A. 电动势表示电源把其他形式的能转化成电能的本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极板间的电压B. 由电动势E= q可知电动势E的大小跟 W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小无关, q由电源本身决定C. 1号干电池比5号干电池大，但是电动势相等，内电阻相同D. 电动势的大小随外电路的电阻增大而增大【解析】电动势由电源本身的性质决定，与 W q无关，与所接的外电路无关，所以 B对，D 错.1号干电池和5号干电池电动势相等，但内电阻不同，所以 C错.由电源电动势的本质知 A 正确.【答案】AB【思维提升】应正确理解电源电动

10、势的物理意义和决定因素【拓展2】关于电源电动势和电压，以下说法正确的是(A )A. 在某电路中每通过 20 C的电荷量，电池提供的电能是30 J，那么这个电池的电动势是 1.5 VB. 电源内，电源把其他形式的能转化为电能越多，其电源电动势一定越大C. 电动势就是电源两极间的电压WWD. 电动势公式E=-中的“ W和电压公式 U=-中的“ W是一样的，都是电场力做的功qq3. 伏安特性曲线的理解和应用【例3】如图所示为电阻 R和艮的伏安特性曲线，并且把第一象限分为I、川三个区域.现把R和R并联在电路中，消耗的电功率分别用 R和P2表示；并联的总电阻设为 R下列关于R与 F2的大小关系及 R的伏

11、安特性曲线应该在的区域的说法，正确的是( )A. 特性曲线在I区， F<FB.特性曲线在川区， F<P2C.特性曲线在I区， P> F2D.特性曲线在川区， Pi> P2【解析】并联之后电阻比 R和F2电阻都小，由于此图的斜率的倒数是电阻，所以并联之 后的特性曲线在I区，B、D错，由题图可得 R<F2，且两者并联，所以 Pi> P2，C对.【答案】CU横坐标表示电流【思维提升】导体的伏安特性曲线有两种画法：用纵坐标表示电压I，画出的I-U关系图线，它的斜率的倒数为电阻；用纵坐标表示电压U,横坐标表示电流I，画出的U-I关系图线，它的斜率为电阻.一定要看清图象

12、的坐标【拓展3】一个用半导体材料制成的电阻器D,其电流I随它两端的电压 U的关系图象如图(a)所示，将它与两个标准电阻R、R2并联后接在电压恒为 U的电源上，如图(b)所示，三个用电器消耗的电功率均为电阻器D和电阻P.现将它们连接成如图R、R2消耗的电功率分别为(c)所示的电路，仍然接在该电源的两端, P、F2，它们之间的大小关系有A.PiFD、i)D. R> P2/ | / |_'才易错门诊bUazuJ4F24F2【例4】如图所示的图象所对应的两个导体：(1)两导体的电阻的大小Q , R=Q ; 若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比Ui :?(3) 若两个导体的电压相等

13、(不为零)时，电流之比I 1 : I 2 =.【错解】因为在I-U图象中R= 1/ k= cot 0，所以R = J3 Q , Rz=、! Q【错因】上述错误的原因，没有弄清楚图象的物理意义2【正解】 在I-U图象中R= 1/k = U I，所以R= 2 Q ,3 Q3(2) 由欧姆定律得 U= I 1R, U= 12R，由于 I 1= 12,所以 U : Lb= R : R>= 3 : 1(3) 由欧姆定律得 丨1= U/R,丨2= U/R,由于 U= U,所以丨1 :丨2= F2 : R= 1 : 3【答案】(1)2 Q ;吕 Q (2)3 : 1(3)1 : 3【思维提升】应用图象

14、的斜率求对应的物理量，这是图象法讨论问题的方法之一，但应 注意坐标轴的物理意义.在用斜率求解时 U I是用坐标轴上的数值算出的，与坐标轴的 标度的选取无关，而角度只有在两坐标轴单位长度相同时才等于实际角的大小，从本图中量 出的角度大小没有实际意义.第2课时 串、并联电路焦耳定律基础知识归纳1. 串联电路(1) 电路中各处电流相等 ，即 I = I 1= I 2= |；(2) 串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和，即U= U+ U2+ U(3) 串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和 ，即R= R+艮+ R3+;串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成 正比 ，即UiRiR2Rn=1 串

15、联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即 旦二旦RR2Pn. 2=IRn2. 并联电路(1) 并联电路中各支路两端的电压相等 ，即U= U= U2= U=(2) 并联电路干路中的电流等于各支路电流之禾口，即 I = I 1+ 12+ 13+ 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和，即r当并联电路是由n个相同的电阻r并联而成时，总电阻R=孑 当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R=尺甩；R1 +R2(4) 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比，即 1用=丨2艮=U ;(5) 并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比 ，即 PR= P2R2=PnR=U2.注意：计算电功

16、率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P= P1+ F2 + Pn.3. 电路的简化原则：(1) 无电流的支路可以除去；(2) 等势点可以合并；(3) 理想导线可以任意长短；(4) 理想电压表断路，理想电流表短路；(5) 电容充、放电完毕时断路.方法：(1) 电流分支法帝两种万法经常一起使用(2) 等势法(3) 等效法注意：不漏掉任何一个元件，不重复用同一个元件3. 电路中有关电容器的计算(1) 电容器充、放电稳定后跟与它并联的用电器的电压相等(2) 在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两极板的极性，并标在图上(3) 在充、放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以

17、要根据正极板电荷的变化情况来判断电流方向（4）如果变化前后极板带的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器 所带电荷量的之差；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、 末状态电容器所带电荷量的绝对值之和4. 电功与电热（焦耳定律）（1）电功：电流所做的功，计算公式为W qU= Ult （适用于一切电路），考虑到纯电阻电路中有u= IR，所以还有 W |2Rt = U4/R（适用于纯电阻电路）.（2）电热（焦耳定律）:电流通过导体时，导体上产生热量计算公式为Q= I2Rt （适用于一切电路），考虑到纯电阻电路中有 U IR,所以也有 Q= Ult = llt

18、/R （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内能，所以电功等于电热，即Q= W 非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其他形式的能（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其他或Ult = I2Rt + E其他5. 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= Wt = UI（适用于一切电路），对于纯电阻电路p= i2r= U/ r用电器的额定功率是指用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：单位时间内电流通过导体时产生的热量计算公式 P= Qt

19、 = |2R（适用于一切电路），对于纯电阻电路还有P= Ul= U/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 率大于热功率重点难点突破一、含电容器电路的分析与计算在直流电路中，当电容器充 （放）电时，电路里有充（放）电电流一旦电路达到稳定状态， 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：1. 电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降， 因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压2. 当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压 相等3.

20、电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电二、电路中的能量转化和守恒定律电功和电热都是电能和其他形式的能的转化的量度遵循能量的转化和守恒定律 在纯电阻（电阻、灯泡、电炉、电烙铁等）电路中电功等于电热，即Q= W在非纯电阻电路（电动机、电解槽、电感线圈、电容）中 W Q+ E其他或Ult = 12Rt + E其他三、电表的改装1. 电流表原理和主要参数电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指针的偏转 角0与电流强度I成正比，即0 = kl，故表的刻度是均匀的电流表的主要参数有，表

21、头内 阻即电流表线圈的电阻；满偏电流|g,即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压 U,即指针满偏时，加在表头两端的电压，故U= IgR.2. 电流表改装成电压表方法：串联一个分压电阻R,如图所示，若量程扩大n倍，即n=，则根据分压原Ug1)R,故量程扩大的倍+，则根据并联电路理，需串联的电阻值R= UrF= ( n ©-Ug数越高，串联的电阻值越大3. 电流表改装成量程更大的电流表方法：并联一个分流电阻R,如图所示，若量程扩大n倍，即n=|R的分流原理，需要并联的电阻值R=丄R=，故量程扩大的倍数越高，并联的电阻值越1 r n -14. 说明(1) 改装后，表盘刻度

22、要相应变化，但电流表主要参数(lg、U、R)不变(2) 改装后的电流表的读数为通过表头和分流小电阻所组成并联电路的实际电流强度；改 装后的电压表读数是指表头与分压大电阻所组成串联电路两端的实际电压(3) 电流表指针的偏转角度与通过电流表的实际电流成正比(4) 非理想电流表接入电路后起分压作用，故测量值偏小；非理想电压表接入电路后起分 流作用，故测量值偏小(5) 考虑电表对电路影响时，把电流表和电压表当成普通的电阻，只是其读数反映了流过电流表的电流强度或是电压表两端的电压芒典例精析1. 含电容器的电路的分析与计算【例1】在如图所示的闪光灯电路中，电源的电动势为E,电容器的电容为 C.当闪光灯两端

23、电压达到击穿电压 U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪 光，则可以判定().A. 电源的电动势 E 一定小于击穿电压 UIB. 电容器所带的最大电荷量一定为 CEJ闪光灯当C. 闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大IJD. 在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等【解析】电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器放电，放电后闪光灯两端电压小于U断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充、放电，使得闪光灯周期性短暂闪光.要使得充电后达到电压

24、U,则电源电动势一定大于或等于U, A项错误；电容器两端的最大电压为 U,故电容器所带的最大电荷量为 CU B项错误；闪光灯闪光时 电阻R= 3 Q, R2= 6 Q,电容器的电容 C= 卩F,二极管D具有单向导电性，开始时， 开关S闭合，S2断开.电容器放电，所带电荷量减少,C项错误；充电时电荷通过R通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻 R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,【答案】D【思维提升】理解此电路的工作过程是解决本题的关键D项正确.找出题意(当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯周期性短暂闪光)中的内涵，就是我们的突破口【拓展1】如图所示

25、的电路中，电源电动势E = 6 V，内阻r = 1(1) 合上S2,待电路稳定以后，求电容器上电荷量变化了多少？(2) 合上S2,待电路稳定以后再断开 S，求断开S后流过R的电荷量是多少？【解析】(1)设开关S闭合，S断开时，电容两端的电压为U，干路电流为|1,根据闭合电路欧姆定律有I 1 = E = 1.5 AR1 +rU = 11 X R = 4.5 V合上开关S2后，电容电压为I 2= E= 2 AR1R2 丄rRi R2尺只2 = 4 VR1 亠 R2U2= 12 U，干路电流为I 2.根据闭合电路的欧姆定律有所以电容器上电荷量变化了 Q= (Ua- U)C=- 1.8 X 10一6

26、C或电容器上电荷量减少了一 5Q= CU= 1.44 X 10 C Q= (U- U2)C= 1.8 X 10-6 C(2)合上Sa后，电容上的电荷量为断开S后，R和R的电流与阻值成反比，故流过电阻的电荷量与阻值成反比，故流过电阻R的电荷量为Q= R2 Q= 9.6 X 10 一6 CRi + R2【拓展2】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电荷量为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

27、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，但带电小球的电荷量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电荷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量.【解析】由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻 R上的电压U,当K闭合时，设此两极板间电压为 U,电源的电动势为 E,由2分压关系可得U= U3 = 3EqU小球处于静止，由平衡条件得才=mg当K断开，由R和R3串联可得电容两极板间电压为U'= E23由式得U'= ; U4U'v U表明K断开后小

28、球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功, 表明小球所带电荷与下极板的极性相同，由功能关系可知mg -q = mV- 02 2 2q',由功能关系得因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电荷量变为1 2q' U - mgd= 0 mv联立上述各式解得 q'= 6q即小球与下极板碰后电荷符号未变，电荷量变为原来的76.2. 电路中能量的转化与守恒【例2】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V的电压时，通过的电流为0.3 A ,此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?【解

29、析】当加0.3 V电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机也可视为纯电阻，则r = U/I 1= 1 Q ,当加2.0 V电压，电流为0.8 A时,电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和热能之和.转化的热功率由P=丨2= 0.8 2X 1 W= 0.64 W计算，总功率由P= 12U2= 0.8 X W= 1.6 W 计算.所以电动机的效率为n = (P F0)/ P= 60%【思维提升】电动机不转时为纯电阻，U= IR;电动机转动时为非纯电阻，U>IR.【拓展3】如图所示为电解水的实验装置，闭合开

30、关S后观察到电压表的示数为6.0 V，电流表的示数为100 mA.<y> -«i 匕一(1) 在实验过程中消耗了何种形式的能量？转化成了何种形式的能 量？(2) 若通电10 min , A管中将生成多少毫升气体 已知每摩尔水被电解消耗280.8 kJ的能量，贝U 10 min内增加了多少化学能？ 在电解池中产生了多少内能，在该实验中电解池两极间液体的电阻是多大？【解析】(1)在电解水的过程中，消耗了电能，转化成了化学能和内能，由能量转化及守 恒定律，消耗的电能等于化学能和内能的总和(2)因 I = q/t，故 q= It = 0.1 X 600 C= 60 C到达阴极的氢

31、离子和电子结合成氢原子，再结合成氢分子.每个电子带电e= 1.6 X 1019 C,在10 min内，在阳极生成氢气的物质的量为n= q/(2 eN) = 60/(2 X 1.6 X 10 X 6.02 X 10 )4mol = 3.1 1 X 10 mol在标准状况下每摩尔氢气的体积为22.4 L,所以在A管中生成氢气的体积V= 3.11 X 10 4X 22.4 L=6.97 mL(3) 10 min 内增加的化学能 己化=3.11 X 10 4X 280.8 X 10 3 J = 87.3 J(4) 由能量守恒定律求得电解池中产生的内能Q= E 电一己化=IUt 己化=6X 0.1 X

32、600 J 87.3 J = 272.7 J Q再根据焦耳定律可求出电解池内两极间电阻R=耳=2= 45.4 QI 2t0.1 X 6003. 电表的改装双向接9【例3】电流一电压两用电表的电路如图所示.已知图中S是刀双掷开关，a、b、c、d、e、f为接线柱.双刀双掷开关的触刀掷 a、b, e 与 a接通，f 与 b接通；掷向 c、d, e与 c接通，f 与 d 通.电流表G的量程是0.001 A,内阻是100 Q,电阻R的阻值为 900 Q , R的阻值是1.01 Q .(1)触刀掷向a、b时，此两用表是什么表？量程是多大?(2)触刀掷向c、d时，此两用表是什么表？量程是多大？【解析】(1)触刀掷向a、b时，R与电流表串联，是电压表，其