新课标2012年高考物理新课程10章1节恒定电流无忧

第十章恒定电流2011高考导航考纲展示1.电流．欧姆定律．电阻和电阻定律Ⅱ2．电阻率与温度的关系Ⅰ3．半导体及其应用．超导及其应用Ⅰ4．电阻的串联、并联．串联电路的分压作用．并联电路的分流作用Ⅱ5．电功和电功率．串联、并联电路的功率分配Ⅱ2011高考导航考纲展示6．电源的电动势和内电阻．闭合电路的欧姆定律．路端电压Ⅱ7．电流、电压和电阻的测量：电流表、电压表和多用电表的使用，伏安法测电阻Ⅱ8．实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线2011高考导航考纲展示9．实验：测定金属的电阻率(含练习使用螺旋测微器)10．实验：把电流表改装为电压表11．实验：测定电源电动势和内阻12．实验：用多用电表探索黑箱内的电学元件13．实验：传感器的简单应用2011高考导航命题热点1.应用串、并联电路规律、闭合电路的欧姆定律和部分电路欧姆定律进行电路综合分析，常以选择题的形式出现．2．电功、电热问题在非纯电阻电路中的考查，结合焦耳定律、能量守恒定律等，常以选择题的形式出现．3．动态直流电路的分析．电路中某些元件(如滑动变阻器的阻值)的变化，会引起电流、电压、电功率等相关物理量的变化，解决这类问题涉及到的知识点多，同时还要掌握一定的思维方法，在近几年高考中已多次出现．2011高考导航命题热点4．对电学实验(包括实验原理、实验方法的理解和实验的创新设计等)的考查，是热点中的热点．5．本章知识常与磁场、电磁感应等知识结合，考查学生的综合分析能力，而且这类题目有时会作为高考压轴题出现．第一节电流电阻电功电功率基础知识梳理一、电流1．电流形成的条件(1)导体中有

．(2)导体两端存在

．2．电流方向规定

定向移动的方向为电流方向．3．公式(1)定义式：自由电荷电压正电荷基础知识梳理(2)微观表达式：I＝

(n为单位体积内

，e为自由电荷的电量，S为导体的横截面积，v为

定向移动的速度)．二、电阻、电阻率、电阻定律neSv自由电荷数自由电荷基础知识梳理(2)物理意义：导体的电阻反映了作用的大小，R越大，阻碍作用

，反之

．(3)半导体和超导①半导体：导电性能介于

和之间，而且电阻随温度的增加而

的材料．半导体有

特性、

特性和掺入杂质导电性能增强的特性．导体对电流的阻碍越强越弱导体热敏光敏绝缘体减小基础知识梳理②超导现象：有些物质当温度降低到绝对零度附近时，其电阻

的现象．③转变温度：导体由正常状态转变为超导状态的温度．如铅的转变温度TC＝7.0K.2．电阻定律(1)内容：温度不变时，导体的电阻跟它的长度成

，跟它的横截面积成

．突然降为零反比正比基础知识梳理(2)公式：R＝(3)电阻率横截面积S无关，由物体的材料决定，且与温度有关．①计算公式：ρ＝与物体的长度l、②物理意义：反映了材料对电流的

作用．阻碍基础知识梳理③与温度的关系：有些材料(如金属)的电阻率随温度的升高而增大；有些材料(如绝缘体、半导体)的电阻率随温度升高而减小；也有些材料(如锰铜、康铜)的电阻率几乎不受温度的影响．基础知识梳理三、部分电路的欧姆定律1.内容：导体中的电流跟导体两端的

成正比，跟导体的

成反比．3．适用范围(1)

导电和

导电(对气体导电不适用)．(2)

电路(不含电动机、电解槽等的电路)．电压电阻金属电解液纯电阻基础知识梳理4．导体的伏安特性曲线(1)I－U图线以

为纵轴、

为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线．如图10－1－1所示．图10－1－1电压电流基础知识梳理(2)比较电阻的大小>基础知识梳理特别提示：对于有些纯电阻元件在温度发生变化时，电阻值也随之改变，它的U－I或I－U图象不再是直线．基础知识梳理四、电功、电热和电功率1．电功(1)实质：电流做功的实质是

对电荷做功．电场力对电荷做正功，电荷的

减小，

转化为其他形式的能．电场力电势能电势能基础知识梳理(2)公式：W＝qU＝UIt，这是计算电功普遍适用的公式．2．电热(1)定义：电流流过一段导体时产生的热量．(2)公式：Q＝

(焦耳定律)．(3)本质：电热是电流做功的过程中电能转化为内能多少的量度．I2Rt基础知识梳理3．电功率(1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率．UI基础知识梳理(3)额定功率和实际功率额定电压、额定功率是用电器的重要参数，分别表示用电器正常工作电压和在正常电压下用电器的功率．例：“220V,40W”的白炽灯．基础知识梳理①用电器在额定电压下工作，用电器的实际功率等于额定功率，即P实＝P额．②用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率．基础知识梳理五、串、并联电路的特点基础知识梳理基础知识梳理特别提示：(1)串联电路的总电阻大于电路中任一电阻；并联电路的总电阻小于电路中任一支路的电阻．(2)不论是串联电路还是并联电路，其中任意一个电阻变大(或变小)时，总电阻变大(或变小)．一、电流的微观表达式如图10－1－2所示，AD表示粗细均匀的一段导体l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为q.课堂互动讲练图10－1－2课堂互动讲练AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS总电荷量Q＝Nq＝nlSq所有这些电荷都通过横截面D所需要的由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷的密度、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关．课堂互动讲练1．由I＝nqSv可以看出，导体横截面积越大的位置定向移动的速率越小．2．公式I＝nqSv是由I＝推导出来的，适合于从微观出发研究电流的形成，其中n为导体单位体积内的自由电荷数．特别提醒1．根据经典理论，金属导体中电流的微观表达式为I＝nvSe，其中n为金属导体中每单位体积内的自由电子数，v为导体中自由电子沿导体定向移动的速率，S为导体的横截面积，e为自由电子的电荷量，如图10－1－3所示，两段长度和材料完全相同、各自粗细均匀的金属导线ab、bc，圆横截面的半径之比为rab∶rbc＝1∶4，串联后加上电压U，则两导线内的自由电子定向移动的速率之比为vab∶vbc＝________.课堂互动讲练即时应用课堂互动讲练解析：因两段串联，通过两棒的电流相等，又I＝neSv，故neπrab2vab＝neπrbc2vbc，得vab∶vbc＝16∶1.答案：16∶1课堂互动讲练二、电功与电热1．W＝IUt适用于计算任何一段电路上的电功．P＝IU适用于计算任何一段电路上消耗的电功率．2．Q＝I2Rt，只用于计算电热．课堂互动讲练3．对纯电阻电路来说，由于电能全部转化为内能，所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用，即课堂互动讲练4．在非纯电阻电路中，总电能中的一部分转化为热能，另一部分转化为其他形式的能，电热仍用Q＝I2Rt计算．这时，W总＝IUt>Q＝I2Rt，同理P总>P热．总之：从能量的转化和守恒可以看出，电功等于电路中电能转化为其他各种形式能量的总和，而电热仅是转化为内能的电能，二者不同．课堂互动讲练2．不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转时，该电路为纯电阻电路．特别提醒2.有一内阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V,60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(

)课堂互动讲练即时应用课堂互动讲练A．电解槽消耗的电功率为120WB．电解槽的发热功率为60WC．电解槽消耗的电功率为60WD．电路消耗的总功率为60W解析：选C.灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110V电压，且干路电流I课堂互动讲练课堂互动讲练三、小量程电流表G(表头)的改装课堂互动讲练课堂互动讲练当电流表和电压表不能看成理想的电表时，电流表看成一个小电阻，电压表看成一个大电阻．特别提醒3.如果两个电流表的满偏电流Ig均为3mA，内阻Rg均为100Ω，欲将其改装成量程分别为3V和15V的电压表，则：课堂互动讲练即时应用课堂互动讲练(1)分别串联的电阻R1和R2有多大？(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时，指针的偏角θ1和θ2有何关系，示数U1和U2有何关系？如果并联呢？课堂互动讲练解析：(1)Ug＝IgRg＝3×10－3×100V＝0.3V，改装成3V电压表时应串联的电阻课堂互动讲练(2)将两只电压表串联后测电压，即如图所示连接，因流过表头的电流相同，故偏角θ1＝θ2，而电压表内阻之间的关系为RV1/RV2＝1/5，故电压表示数之比也为U1∶U2＝1∶5.课堂互动讲练如果并联，则流过两个电流表的电流不同，故偏角不同，且θ1＝5θ2，但电压(即示数)相同，即U1＝U2.答案：(1)900Ω

4900Ω

(2)θ1＝θ2，U1∶U2＝1∶5θ1＝5θ2，U1＝U2高频考点例析题型一电阻定律的应用例1两根完全相同的金属祼导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，电阻为R′A，导线B对折后绞合起来，电阻为R′B，然后分别加上相同的电压，求：(1)它们的电阻之比；(2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比．高频考点例析【解析】

(1)某导体形状改变后，由于质量不变，则总体积不变、电阻率不变，当长度l和横截面积S变化时，应用V＝Sl来确定S、l在形变前后的关系，分别用电阻定律即可求出l、S变化前后的电阻关系．一根给定的导线体积不变，若均匀拉长B导线原长为l，横截面积为S，电阻为R，则高频考点例析高频考点例析向是利用不变量U和已知量R、t)，由题意知：UA＝UB，tA＝tB，则qA∶qB＝R′B∶R′A＝1∶16.【答案】

(1)16∶1

(2)1∶16高频考点例析【规律总结】

利用电阻定律分析问题时，往往要抓住导体的总体积不变这一关键条件，而分析长度变化时，注意导体的横截面的变化，最终分析长度和横截面积比值的变化．1．如图10－1－4所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长ab＝10cm，bc＝5cm，当A与B之间接入的电压为U时，电流为1A，若C与D间接入的电压为U时，其电流为(

)A．4A

B．2AC．0.5AD．0.25A高频考点例析变式训练图10－1－4高频考点例析高频考点例析题型二串、并联电路的计算例2在如图10－1－5所示的电路中，电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω，电流表内阻不计，在B、C两点间加上6V的电压时，电流表的读数为(

)A．0B．1AC．1.5AD．2A图10－1－5高频考点例析【解析】在B、C两点间加上6V的电压时，R2与R3并联，然后与R1串联，电流表的示数是流过电阻R2的电流大小．计算电阻相等，所以电流表示数为1A，B正确．

【答案】

B高频考点例析【易误警示】如果不清楚电路结构，那就不能判断电流表的电流来源，本题容易错误地认为电流流过R1、R3而电流表中没有电流，误选A；或者误认为电流表的电流是流过R1、R3的电流，误选C.这都是由于对电路结构分析不够而造成的．高频考点例析2．如图10－1－6所示的电路中，输入电压UAB＝200V，可变电阻的总阻值R0＝150Ω，允许通过的电流为4A，求(1)当输出端a、b开路时Uab的值；(2)当输出端接入R＝40Ω的负载时，Uab的可能变化范围．高频考点例析图10－1－6高频考点例析解析：(1)当ab端开路时，相当于接一理想电压表(RV＝∞)，Uab＝UAB＝200V.(2)当滑动触头向下方移动时，在下半部分电流强度达到临界状态即为4A时，下半高频考点例析当滑动触头向上方移动，在上半部分电流强度达到临界状态即为4A时，上方部分的电阻R上＝(50－40)Ω＝10Ω，此时Uab＝答案：(1)200V

(2)57.1V≤Uab≤160V有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A．求电动机正常工作时的输出功率是多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，电动机的发热功率是多大？高频考点例析题型三非纯电阻电路中功率的计算例3高频考点例析【思路点拨】此题是非纯电阻电路的计算问题，处理这类问题时，要善于从能量转化和守恒的角度寻找突破口，利用“电功＝电热＋其他能量”的关系求解．高频考点例析【解析】当电动机接入电压为