第二章专题混连电路 动态电路讲义- 高二上学期物理人教版选修3-1

混连电路.动态电路一、电流1．形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。2．电流是标量，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。3．两个表达式：①定义式：I＝eq\f(q,t)；②决定式：I＝eq\f(U,R).二、电阻、电阻定律1．电阻：反映了导体对电流阻碍作用的大小．表达式为：R＝eq\f(U,I).2．电阻定律：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．表达式为：R＝ρeq\f(l,S).三、部分电路欧姆定律及其应用1．内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．2．表达式：I＝eq\f(U,R).适用于金属导体和电解液导体，不适用于气体导体或半导体元件．3．导体的伏安特性曲线(I－U)图线（1）.图甲为线性元件的伏安特性曲线：图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra<Rb。（2）图乙为非线性元件的伏安特性曲线：曲线上每一点对应一组U、I值，eq\f(U,I)为该状态下的电阻值，UI为该状态下的电功率，在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。考点一、对电流的理解和计算例1．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，设棒单位长度内所含的电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒的运动而形成的等效电流大小为()A．vq B．eq\f(q,v)C．qvS D.eq\f(qv,S)例2．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是()A．I＝eq\f(ne,t)，从上向下 B．I＝eq\f(2ne,t)，从上向下C．I＝eq\f(ne,t)，从下向上 D．I＝eq\f(2ne,t)，从下向上变式1．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()A.eq\f(mv2,2eL) B．eq\f(mv2Sn,e)C．ρnev D.eq\f(ρev,SL)变式2.某电解池中，若在2s各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是_______A.变式3．(多选)截面直径为d、长为l的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是()A．电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍B．导线长度l加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D．导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍变式4.铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子的平均定向移动的速率为_________.。考点二、电阻与电阻定律的应用例1．一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银的电流为0.1A．若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，那么通过水银的电流将是()A．0.4AB．0.8AC．1.6A D．3.2A例2．(多选)下列说法正确的是()A．据R＝eq\f(U,I)可知，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体电阻也变为2倍B．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时电阻不变C．据ρ＝eq\f(RS,l)可知，导体的电阻率与电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比D．导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R皆无关例3.用电器到发电场的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率为ρ.为使线路上的电压降不超过U.那么，输电线的横截面积的最小值为()A.eq\f(ρl,R)B.eq\f(2ρlI,U)C.eq\f(U,ρlI) D.eq\f(2Ul,Iρ)变式1．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A．1∶4B．1∶8C．1∶16 D．16∶1变式2．(多选)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是()A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为eq\f(1,4)RC．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的eq\f(U,I)比值不变D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大考点三、伏安特性曲线的应用例1．小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq\f(U1,I1)C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝eq\f(U1,I2－I1)D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积例2.(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S闭合时，电路中的总电流为0.25A，则此时()A．L1上的电压为L2上电压的2倍B．L1消耗的电功率为0.75WC．L2的电阻为12ΩD．L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1变式1.某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()A．B点的电阻为12ΩB．B点的电阻为40ΩC．工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了1ΩD．工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了9Ω变式2.(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯．假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示．图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则()A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβC．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D．在A点，白炽灯的电阻可表示为eq\f(U0,I0)考点四、混连电路的计算例1．在图所示电路中，A、B间的电压保持一定，UAB=6V，电阻R1=R2=4Ω，R3=2Ω。那么（

）

A．开关S断开时，R3两端电压是3V

B．开关S接通时，R3通过的电流是1.5AC．开关S断开时，R1通过的电流是0.75A

D．开关S接通时，R1两端电压是4V例2．阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为()A.eq\f(2,5) B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5) D.eq\f(2,3)变式1.某同学用如图所示电路研究电流与电压关系，其中电表均为理想电表，定值电阻R＝20Ω，通过滑动变阻器连接到电动势E＝5V、内阻r＝1Ω的电源上。滑片移动到某位置时，电压表示数为2.5V，电流表示数为0.1A。则滑动变阻器的总电阻和滑片P的位置在()A.10Ω，正中间B.10Ω，距b端的距离为滑动变阻器总长度的eq\f(1,3)C.15Ω，正中间D.15Ω，距a端的距离为滑动变阻器总长度的eq\f(1,3)变式2.如图所示，电源的内阻不计，电动势为12V，R1＝8Ω，R2＝4Ω，电容C＝40μF，则下列说法正确的是()A.开关断开时，电容器不带电B.将开关闭合，电容器充电C.将开关闭合后，稳定时电容器的电荷量为4.8×10－14CD.若现开关处于闭合状态，将开关S断开，到再次稳定后，通过R1的总电荷量为3.2×10－4C变式3.如图所示电路中Rl=R2=R3=R4=3Ω，R=lΩ，电源电压为12伏，则电路总电阻为________，电压表示数为__________，电流表示数为__________。变式4.如图所示电路，AB间的电压保持不变，R1=R2=R3，当开关S断开时，电压表的读数为U；当S闭合时，电压表的读数为________U。考点五、电路的动态分析例1．如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大例2．（多选）如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关。初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()A．电压表的读数变大，电流表的读数变小B．电压表的读数变大，电流表的读数变大C．R1消耗的电功率变小D．R3消耗的电功率变小例3．（多选）如图所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，电键S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m、电荷量为q的小球恰好处于静止状态；电键S断开时，则下列说法正确的是()A．小球将向上运动 B．小球将向下运动C．断开瞬间R2中有向左的瞬时电流 D．电容的电荷量将增加例4．(多选)在如图所示的电路中，由于某一电阻发生短路或断路，A灯变暗，B灯变亮，则故障可能是()A．R1短路 B．R2断路C．R3断路 D．R4短路【课后作业】1.如图所示电路中.A、B两灯均正常发光，R为一滑动变阻器，P为滑动片，若将滑动片向下滑动，则（）A、A灯变亮B、B灯变暗C、R1上消耗功率变大D、总电流变小2.如图3所示，L1、L2、L3为三盏电灯，R为滑动变阻器，电源电压一定，三灯均发光。现将变阻器的滑动片稍微移动一下，发现灯L2变暗了。则此过程中（）A．L1和L3都变暗B．L1变亮，L3变暗C．L1变暗，L3变亮D．L1和L3都变亮3.在图所示的电路中，A、B两点之间电压U保持不变，电炉连接完好且使用的电表均为理想电表。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时（）A.电压表V1和电流表A的示数之比增大B.电压表V2和电流表A的示数之比不变C.V1示数的变化量和电流表A示数变化量的比值绝对值不变D.V2示数的变化量和电流表A示数变化量的比值绝对值不变4.(多选)如图所示，C1＝6μF，C2＝3μF，R1＝3Ω，R2＝6Ω，电源电动势E＝18V，内阻不计．下列说法正确的是()A．开关S断开时，a、b两点电势相等B．开关S闭合后，a、b两点间的电流是2AC．开关S断开时，C1带的电荷量比开关S闭合后C1带的电荷量大D．不论开关S断开还是闭合，C1带的电荷量总比C2带的电荷量大5．如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大6．