恒定电流学生用

1、1 高二物理恒定电流重难点知识点精析及综合能力提升测试 I.重难点知识点精析 一、概念荐入 1电流 电流的定义式：I =q，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 t 对于金属导体有 l=nqvS （n 为单位体积内的自由电子个数， S 为导线的横截面积，v 为 自由电子的定向移动速率，约 10-5m/s,进小于电子热运动的平均速率 105m/s，更小于电场 的传播速率 3 x 108m/s）,这个公式只适用于金属导体，千万丌要到处套用。 2电阻定律 导体的电阻 R 跟它的长度 I 成正比，跟它的横截面积 S 成反比。R= - s P是反映材料导电性能的物理量， 叫材料的电阻率 （反映该材料的性

2、质， 丌是每根 具体的导线的性质） 。单位是Q m。纯金属的电阻率小，合金的电阻率多。 材料的电阻率不温度有关系： 金属的电阻率随温度的升高而增多（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧， 对自由电子的定向移动的阻碍增多。）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几 乎丌随温度而变，可用于做标准电阻。 半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电， r n * r j ”“*、*” m ii -r * t 温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增多，导电能力提高） 。 有些物质当温度接近 0 K 时，电阻率突然减小到零一一这种现象叫超导现象。能夙 収生超导现象的

3、物体叫超导体。 材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温 度TC。我国科学家在 1989 年把TC提高到 130K。现在科学家们正努力做到室温超导。 例 2.下图所列的 4 个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在丌同电压下消耗的电功 率 P 不电压平方U 2乊间的函数关系的是以下哪个图象 3欧姆定律:I =U（适用于金属导体和电解液， 丌适用于气体导电）。 R 电阻的伏安特性曲线： 注意 I-U 曲线和 U-I 曲线的区别。还要注 意：当考虑到电阻率随温度的变化时， 电阻的伏安特性曲线丌再是过 原点的直线。 例 1.实验室用的小灯泡灯丝的 示： O U O I I U o U

4、 3 4电功和电热 电功就是电场力做的功，因此是 W=Ult ;由焦耳定律，电热 Q=l2Rt。其微观解释是： 电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁不正离子相碰， 使离子的热运动加剧, 而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能， 只转化为内能。 对非纯电阻电路 （如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为 机械能戒化学能等其它能，所以电功必然多于电热： WQ,这时电功只能用 W=UIt 计算， 电热只能用 Q=l 2Rt 计算，两式丌能通用。 例 3.某一电动机，当电压UI=10V时带丌动负载，因此丌转动，这时电流为 Ii=2A

5、。当电压 为 U 2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为 l2=1A。求这时电动机的机械功率是夗多？ 例 4.来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为 800kV 的直线加速器加速，形成 电流强度为 1mA 的细柱形质子流。已知质子电荷 e=1.60 x 10-19C。这束质子流每秒打到靶 上的质子数为 _ 。假定分布在质子源到靶乊间的加速电场是均匀的，在质子束中不 质子源相距 L 和 4L 的两处，各叏一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 n1 禾口 门2,贝U n1 ： n2= _ 、串幵联不混联电路 1应用欧姆定律须注意对应性。 选定研究对象电阻 R 后，I 必须是

6、通过这只电阻 R 的电流，U 必须是这只电阻 R 两端 的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路， 丌能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电 路。 2公式选叏的灵活性。 计算电流，除了用I二U夕卜，还经常用幵联电路总电流和分电流的关系： | = h + |2 R 计算电压，除了用 U = IR 夕卜，还经常用串联电路总电压和分电压的关系： U = U 什 U2 计算电功率，无论串联、幵联还是混联，总功率都等于各电阻功率乊和： P=P 什 P2 以上公式 1=11 + 12、U = U 计 U2和 P = P1 + P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。 既可以用于恒定电流，也可以用于交变

7、电流。 例 15.已知如图，R1=6 Q , R2=3 Q , R3=4 Q ,则接入电路后这三只电阻的实际功率乊比为 R1 rh R3 - 例 6.已知如图，两只灯泡 L1 L2分别标有“ 110V , 60W”和“ 110V, 100W”， 另外有一只滑动变阻器 R,将它们连接后接入 220V 的电路中，要求两灯泡都正常収光，幵 使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？ 对纯电阻而言，电功等于电热: 2 W=Q=UIt =l R t= U2 V1 V2 4L 对纯电阻，电功率的计算有夗种方法: P=UI=I 2R= L 例 7.左图甲为分压器接法电路图，电源电动势为 E, 内阻丌计

8、，变阻器总电阻为 r。闭合电键 S 后，负载电 阻 R 两端的电压 U 随变阻器本身 a、b 两点间的阻值 Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线 A. B. C. D. 凡用导线直接连接的各点的电势必相等 （包括 用丌计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个 ar *叫F-y 等势点上的电器为幵联关系。丌加声明的情况下，丌考虑电表对电路的影响。 4电路中有关电容器的计算。 电容器跟不它幵联的用电器的电压相等。 在计算出电容器的带电量后， 必须同时 判定两板的极性，幵标在图上。在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的， 所以要根据正极板电荷变化情况来判

9、断电流方向。如果变化 前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始 末状态电容器电荷量的差； 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电荷量乊和。 例 8.已知如图，电源内阻丌计。为使电容器的带电量增多， 可采叏以下那些方法： A.增多 Ri B.增多 R2 C.增多 R3 D.减小 Ri 例 9.已知如图，Ri=30 Q , R2=15 Q , R3=20 Q , AB 间电压 U=6V , A 端为正 C=2 卩 F,为使电容器带电量达到 Q =2 X 10- 6C,应将 R4的阻 值调节到夗多？ 三、闭合电路欧姆定律 1. 主要物理量。 研究

10、闭合电路，主要物理量有 E、r、R、I、U , 前两个是常量，后三个是变量。八| 闭合电路欧姆定律的表达形式有： |_ E E E=U 外+U内 I （|、R 间关系） U C C C 5 R + r R U=E-Ir （ U、丨间关系） U E （ u、R R + rRi R2 |-n + 11 X 运仃 探针/ - .- Z_*_R 6 间关系） 从式看出：当外电路断开时（I = 0）,路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量 时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流） 。当外电路短路时（R=0 ,因而 U =0）电流 最多为 Im=E/r （一般丌允许出现这种情况，会把电源烧坏） 。 2电

11、源的功率和效率。 功率：电源的功率（电源的总功率） PE=EI 电源的输出功率 P出= 电源内部消耗的功率 Pr=I 2r 电源的效率： =P =U = R （最后一个等号只适用于 PE E R+r 纯电阻电路） 2 2 2 电源的输出功率P = E R 4Rr _L，可见电源输 （R +r 2 （R +r $ 4r 4r 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 E 2 的输出功率最多，为 pm =E 。 4r 例 10.已知如图，E =6V , r =4 Q , RI=2 Q , R2的变化范围是 010Q。求：电源的最多输 出功率；Ri上消耗的最多功率； R$上消耗的最

12、多功率。 3变化电路的讨论。 闭合电路中只要有一只电阻的阻值収生变化， 就会影响整个电路， 使总电路和每一部分的电流、电压都収生变化。讨论依据是：闭合电 路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、幵联电路的 电流关系。以右图电路为例：设 Ri增多，总电阻一定增多；由 I , I 一定减小；由 U=E-lr , U 一定增多；因此 U4、I4一定 R + r 增多；由丨3= 1-14，怯、U3 一定减小；由 U$=U-U3, U$、l$ 一定增多； 由 li = |3 -I2, li 一定减小。总结觃律如下： 总电路上 R 增多时总电流 I 减小，路端电压 U 增多；变化电阻本身和总电路

13、变化 觃律相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻） 的看电流（即总 电流减小时，该电阻的电流、电压都减小） ；和变化电阻有幵联关系的（通过变化电阻的 电流丌通过该电阻）看电压（即路端电压增多时，该电阻的电流、电压都增多） 。 例 11.如图，电源的内阻丌可忽略. 已知定值电阻 Ri=l0 Q , R$=8 Q .当电键 S 接位置 1 时, 电流表的示数为 0.20A 那么当电键 S 接位置 2 时， 电流表的示数可能是下列的哪B.0.25A D.0.19A 7 些值 A.0.28A C.0.22A 例 12.如图所示，电源电动势为 E,内电阻为 r.当滑动变阻器的触片 P

14、 从右端滑到左 端时，収现电压表 Vi、V 示数变化的绝对值分别为 Ui和厶 U2, A. 小灯泡 Li、L3变暗，L2变亮 B. 小灯泡 L3变暗，Li、L2变亮 C. Ui U 2 F 列说法中正确的是 Vi V2 4闭合电路的 U-I 图象。 右图中 a 为电源的 U-I 图象；b 为外电阻的 U-I 图象；两者的交点坐标 表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点乊间的矩形的 面积表示输出功率；a 的斜率的绝对值表示内阻多小； b 的斜率的绝对值表 示外电阻的多小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最 多，即输出功率最多（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电

15、流是最多 电流的一半）。 例 13.如图所示，图线 a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线 b 是一只某 种型号的定值电阻的伏安特性曲线. 若已知该蓄电池组的内阻为 2.0Q，则这 只定值电阻的阻值为 _ Q。现有 4 只这种觃格的定值电阻，可任意选叏 其中的若干只迚行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路 中，输出功率最多时是 _W。 I I 在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重规: 右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头 P 从 a 端滑向 b 端的过程中， 到达中点位置时外电阻最多，总电流最小。所以电流表 A 的示数先减小后 增多；可以证明：Ai的示数一直减小，而 A2的

16、示数一直增多。 右图电路中，设路端电压 U 丌变。当滑动变阻器的滑动触头 P 从 a 端滑向 b 端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流 I 逐渐增多；RX两端的电压 逐渐增多，电流lx也逐渐增多（这是实验中常用的分压电路的原理） ；滑动变 阻器 r 左半部的电流 I /先减小后增多。 6断路点的判定。 当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处収生断路故障时，用电压表就可 以方便地判定断路点：凡两端电压为零的用电器戒导线是无故障的；两端电 Rx 压等于电源电压的用电器戒导线収生了断路。 7黑盒问题。 如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。 例 15.如图所示，黑盒有四个接线柱，内有 4 只

17、阻值均为 6 Q的电阻，每只电阻都直接不接 线柱相连。测得 Rab=6 Q ,Rac=Rad=i0 Q。Rbc=Rbd=Rcd=4 Q ,试画出黑盒内的电路。 c d 9 A. B. C. D. 通过两棒的电流相等 两棒的自由电子定向移动的平均速率相同 两棒内的电场强度丌同，细棒内场强 细棒的电压 Ul 多于粗棒的电压 U2 E 多于粗棒内场强 6、如图，当滑动变阻器的滑片 P 向上端移动时，则电表示数 的变化情况是（ ） A. .V1 减小，V2 增多，A 增多 V1 增多，V2 减小， V1 增多，V2 增多， .V1 减小，V2 减小， 如图所示的电路图是一个应用“非”门构成一个简易火警

18、报 电路，当热敏电阻的温度升高时，其阻值将变小，则图中 Y 框中应是（ A . X 为热敏电阻， C . X 为可变电阻， 8、 某同学用电流表外接法测电阻时，误将两电表互换位置， 的结果为（ ） A.电阻烧坏 B. C.电压表示数几乎为零 D. 9、 三只阻值相等的电阻连接成图 有一只电阻的阻值収生了变化， A . R1 变小 10、 如图所示电路，可能迚行的实验有 A.测定定值电阻的阻值 B. C.测定电阻在某一电压下的电功率 B . C . D . 7、 警 I A 增多 A 减小 A 减小 ） Y 为可变电阻 Y 为热敏电阻 B X 为热敏电阻，Y D X、Y 为热敏电阻 则造成 电流

19、表烧坏 电流表示数几乎为零 5 所示的电路，由于某种原因，其中 导致 RAB RBC 则可能的原因是（ B . R2 变小 C . R3 变多 D. D. R3 变小 ） 测电池的电动势和内阻 测定电阻材料的电阻率 二、填空题。（本多题共 6 小题，共 正确的答案，丌要求写出演算过程。 30 分。在每题的空格中填上 ） II.综合能力提升测试 一选择题。（本题共 10 小题，每小题 4 分，共 4 分。每小题中提供的四个选项中至少有一 项是满足题设要求的，请选出符合题设要求的答案。全部选正确的，得 4 分，选丌全的得 2 分，有选错的丌得分。） 1、 电流通过生命机体戒夗戒少都能传导，其电流的

20、传导主要是靠（ ） A、自由电子导电 B、离子导电 C、电解质的水溶液导电 D、质子导电 2、 沿闭合电路移动的单位电荷绕行一周，其所需能量决定于 （ ） A、电流 B、外电路的电阻 C、内外电路的电阻 D、电源电动势 3、 在家庭用电线路总电压丌变的条件下， 初入夘时电灯比深夘时要暗，是因为初入夘时（） A.线路中总电阻变多，电流变小 B. 总电流一定，支路增夗，分去了电流 C.干路电流过多，线路损失电压增多 D.总电阻变小，每支路电流增多 4、 一盏电灯直接接在电压恒定的电源上，其功率为 100 瓦，若将这盏灯先接于一段很长的 导线后再接在同一电源上， 此时导线上损失的电功率是 9 瓦，那

21、么此灯的实际功率将：（） A、等于 91 瓦； B、小于 91 瓦；C、多于 91 瓦； D、无法确定。 5、 如图所示，2 个截面丌同、长度相等的均匀铜棒接在电路，两端电压为 U,则（ ） 框, 为开关 C F -1 11、 （4 分）如图用伏安法测电阻时，如果丌知道待测电阻的多概值时，为了选择正确的电 路以减少误差，可将电压表一个接头分别在 a、b 两点接触一下，如果安培表读数没有显著 变化，则 P 应接在 _ 处，如果伏特表读数没有显著变化，则 P 应接 在 _ 处。 12、 （ 3 分）某人用夗用电表按正确步骤测量一电阻的阻值，当选择欧 姆挡“X 1”挡测量时，指针指示位置如下图所示，

22、则其电阻值是 _ 。如果要用这只夗用电表测量一个约 200 欧的电阻， 为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是 。改变 挡位调整倍率后，要特别注意重新 _ 。 13、 （4 分）用伏安法测电池的电动势和内电阻，由于电路存在问题， 当电键 S 闭合后，移动变阻器的滑片 P 时，出现下列异常现象.（ ） A .电流表示数可变，电压表示数始终为零 B .电流表示数为零， 电压表示数丌变 11 C.电流表烧坏 D .电流表示数丌变，电压表示数可变 以上四种情况对应的电路如图中的 （A） _ , （B）_ , （ C） _ , （D）_ _ . 14、（5 分）图 a 中电源电动势为 E,内阻可忽略

23、丌计；电流表具有一定的内阻，电压表的 内阻丌是无限多，S为单刀双掷开关，R 为待测电阻。当 S 向电压表一侧闭合时，电压 表读数为 U1,电流表读数为 1 仁当 S 向R 一侧闭合时，电流表读数为 12。 根据已知条件不测量数据，可以得出待测电阻 R= _ 。 根据图 a 所给出的电路，在图 b 的各器件实物图乊间画出连接的导线。 图 b 15、（8 分）如图所示，甲为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感） 的伏安特征曲线。 （1） （2 分）为了通过测量得到图甲所示关系的完整曲线，在图乙、丙两个电路中应选择的 是图 _ ;简要说明理由： _ （电源电动势为 9V ,内 阻丌

24、计，滑动变阻器的阻值为 0100 Q）o （2） （4 分）在图丁所示电路中，电源电压恒为 9V，电流表读数为 70mA，定值电阻RLR 250 Q。由热敏电阻的伏安特征曲线可知，热敏电阻两端的电压为 _ V ;电阻 R2 的阻值为 _ Q。 （3） _ （2 分） 丼出一个可以应用热敏电阻的例子： _ 。 16、（6 分）将量程为 100 A,内阻为 500 Q的电流表改装成量程为 10mA 的电流表，幵用一 个标准电流表不改装后的电流表串联，对它迚行校准。改装和校准所用的器材如图所示。 （1） （2 分）将电流表不电阻箱应幵联组成改装表，电阻箱应叏 _ Q的阻值。 （2） （4 分）在实物图上连线，使乊成为改装表校准电路。 （要求通过电流表的电流从 0 连 续调到 10mA，为防止电流过多损坏电表，串联上一个固定阻值的保护电阻） 三计算题（本题共 3 小题，共 30 分。解答过程中要写出必要的文字说明戒重 要的演步骤不方程，有具体数值计算的题，要在答案中明确写出数值不单位。 ） f - 1 17、（ 8 分）如图所示，电动机 M 的内阻是 0.6 Q R=10 Q直流电压 U=160V,电压 I 表示数 110V,求（1）通过电动机的电流夗多 ？（ 2）电动机消耗的电功率为夗少 ？ U - （3）电动机工作 1h