高考物理（山东专用）一轮复习专题十恒定电流教学课件

考点一电路的基本概念和规律一、电流1.产生:自由电荷定向移动形成电流。2.定义:通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值叫电流,用I表示。3.电流的方向(1)与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反。(2)在外电路中电流由电源正极流向负极,在内电路中电流由电源负极流向正极。4.三种电流表达式的比较

知识拓展电流的微观表达式的推导(1)建立微观模型:如图所示,粗细均匀的一段导体长为l,横截面积为S,导体单位体积内的自由电子数为n,电子的电荷量为e,当导体两端加上一定的电压时,导体中的自由电

子沿导体定向移动的速率为v。

(2)在时间t内通过横截面的总电荷量q=nvtSe。(3)电流的表达式:I=

=neSv。例1安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形

电流。设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运

动,关于该环形电流的说法,正确的是

(

)A.电流大小为

,电流方向为顺时针B.电流大小为

,电流方向为顺时针C.电流大小为

,电流方向为逆时针D.电流大小为

,电流方向为逆时针

解析

电子做圆周运动的周期T=

,由I=

得I=

,电子带负电,电流的方向与电子运动方向相反,故电流方向为逆时针。

答案

C二、欧姆定律电阻定律1.部分电路欧姆定律(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=

。2.电阻(1)定义:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫作导体的电阻。(2)公式:R=

。(3)物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。3.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体

电阻还与构成它的材料有关。(2)公式:R=ρ

(ρ是导体的电阻率)。(3)电阻率ρ①物理意义:反映材料的导电性能,是导体材料本身的特性。②影响因素:材料和温度。③电阻率与温度的关系a.金属导体:电阻率随温度升高而增大。b.一些半导体:电阻率随温度升高而减小。c.超导体:当温度特别低时,某些材料的电阻率可以降到0,成为超导体。4.电阻的定义式和决定式的区别公式定义式:R=

决定式:R=ρ

区别提供了一种测电阻的方法——

伏安法,R与U、I均无关说明了导体的电阻由哪些因素

决定,R由ρ、l、S共同决定适用于纯电阻电路适用于粗细均匀的金属导体和

浓度均匀的电解质溶液5.伏安特性曲线(1)由于导体的导电性能不同,所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值,对应这一状态下的电阻。(3)两类元件的伏安特性曲线

三、电功电功率焦耳定律1.电功(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功。(2)公式:W=qU=IUt。(3)能量转化:电荷的电势能转化成其他形式的能。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)公式:P=

=IU。3.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间

成正比。(2)公式:Q=I2Rt。4.热功率(1)定义:单位时间内电流通过导体产生的热量。(2)公式:P热=I2R。四、纯电阻电路和非纯电阻电路1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较易错警示

(1)无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,电功均可用W=UIt来计算,电热均

可用Q=I2Rt来计算。(2)判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法:一是根据电路中的元件判断;二是看消耗的电能是否全部转化为内能。(3)对于非纯电阻电路,要利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。2.电动机的三个功率及效率输入功率电动机的总功率。由电动机电路中的电流和电压

决定,即P总=P入=UI输出功率电动机做有用功的功率,也叫机械功率热功率电动机的线圈有电阻,电流通过线圈时会发热,热

功率P热=I2r三者关系P总=P出+P热效率η=

×100%=

×100%说明(1)正常工作的电动机是非纯电阻元件,可等效为

一个转动元件和电阻串联(2)通电时电动机因故障或其他原因不转动时,相

当于一个纯电阻元件五、串并联电路的规律

串联并联电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In其中I1∶I2∶I3∶…=

∶

∶

∶…电压U=U1+U2+…+Un,其中U1∶U2∶U3∶…=R1∶R2∶R3∶…U=U1=U2=…=Un电阻R=R1+R2+…+Rn

=

+

+…+

功率P1∶P2∶P3∶…=R1∶R2∶R3∶…P1∶P2∶P3∶…=

∶

∶

∶…知识拓展串、并联电路的四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,串联电阻的个数增多时,总电阻增

大;(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路的条数增多时,总电阻减小;(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻增大,总电阻就增大,反之则减小;(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。例2在如图所示的电路中,电源电动势为6V,内阻为2Ω,定值电阻R的阻值为10Ω,电

动机的线圈阻值为2Ω。闭合开关S后,理想电压表的示数为3V。下列说法正确的是

(

)

A.电源的输出功率为4.5WB.电动机消耗的功率为0.75WC.电动机线圈在1min内产生的热量为0.125JD.如果电动机被卡住,电压表的示数将变大

解析

设电路中的电流为I,根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(R+r),解得I=

=

A=0.25A,可知路端电压U外=E-Ir=5.5V,电源的输出功率P出=U外I=5.5×0.25W=1.375W,A错误。电动机消耗的功率P=UI=3×0.25W=0.75W(提醒:电动机在正常工作

时,其两端电压不等于电流乘电阻,其消耗的功率的计算不能使用P=I2R线),B正确。电

动机线圈在1min内产生的热量Q=I2R线t=0.252×2×60J=7.5J,C错误。如果电动机被卡

住,电动机变成纯电阻元件,根据闭合电路欧姆定律可得E=I'(R线+R+r),解得I'=

=

A=

A,电压表示数U'=I'R线=

×2V=

V,可知电压表的示数将变小,D错误。

答案

B考点二闭合电路欧姆定律一、电动势和内阻1.电动势(1)定义:在电源内部非静电力把+q电荷从负极搬运到正极所做的功与搬运的电荷量q

的比值,E=

。(2)物理意义:表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小,在数值上等于电源没

有接入电路时两极间的电压。2.内阻:电源内部导体的电阻。知识拓展电池的容量电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量,通常以“安时(A·h)”或“毫安时(mA

·h)”作单位。二、闭合电路欧姆定律1.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路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)公式①I=

(只适用于纯电阻电路)。②E=U外+U内或E=U外+Ir(适用于任意电路)。一般情况纯电阻电路:U=IR=

R=

,R增大时,I减小、U增大;R减小时,I增大、U减小特殊情况①当R→∞(断路)时,I=0,U=E②当R=0(短路)时,I短=

,U=02.路端电压(1)路端电压与负载的关系(2)路端电压跟电流的关系①关系式:U=E-Ir。②如图所示,其中纵截距为电动势,横截距为短路电流,斜率的绝对值为电源的内阻。知识拓展等效电源把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”,其“电动势”和“内阻”如下。(1)两点间断路时的电压为等效电动势E'。(2)两点短路时的电流为等效短路电流I短',等

效内阻r'=

。常见电路等效电源如下。3.两类U-I图像的比较

电源U-I图像定值电阻U-I图像图像

表达式U=E-IrU=IR图像表述的物理量变化关系电源的路端电压随干路电流的

变化关系电阻两端电压随电阻中的电流

的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点的纵坐标表示电源

电动势E,与横轴交点的横坐标表

示电源短路时电流

过坐标轴原点,表示没有电压时

电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U与I的比

值表示外电阻的大小,不同点对应

的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大,表示

此电阻的大小图线的斜率的绝对值内阻r电阻大小两图结合(1)交点坐标表示将电阻与该电源组成一闭合回路时电路中的电流

与路端电压(2)图中阴影面积表示电源的输出功率,也表示电阻的功率

电源总功率任意电路:P总=EI=IU+IUr=P出+P内纯电阻电路:P总=I2(R+r)=

电源内部消耗的功率P内=I2r=P总-P出电源的输出功率任意电路:P出=UI=IE-I2r=P总-P内纯电阻电路:P出=I2R=

易错警示分析电源U-I图像时,要注意两坐标轴的坐标原点是否都是从零开始,若纵

坐标上的取值不是从零开始,则横轴截距不表示短路电流,但斜率的绝对值仍然等于

电源内阻。4.闭合电路中电源的功率和效率问题电源的效率任意电路:η=

×100%=

×100%纯电阻电路:η=

×100%P出与外电阻R及电源效率的关系当R=r时,电源的输出功率最大,即P出m=

,此时电源效率为50%

例3如图所示的U-I图像中,直线A为电源的路端电压与电流的关系,直线B、C分别是

电阻R1、R2的电压与电流的关系。若将这两个电阻分别直接与该电源连接成闭合电

路,则

(

)

A.两个电阻的电功率相等B.R1接在电源上时,电源的输出功率较大C.R2接在电源上时,电源内阻的热功率较大D.两种情况下,电源中非静电力做功的功率相等

解析

由题图可知U=-

I+U0,当I2=

时,代入表达式得U2=

;当I1=

时,代入表达式得U1=

,电阻R1的电功率P1=U1I1=

,电阻R2的电功率P2=U2I2=

,故有P1>P2,故A错误,B正确。当R1接在电源上时,电源内阻消耗的热功率为P热=

r=

r,当R2接在电源上时,电源内阻消耗的热功率为P'热=

r=

r,故R1接在电源上时,电源内阻的热功率较大,故C错误。非静电力做功的功率为P=EI,由于电路中电流不相等,所以电源中非

静电力做功的功率不相等,故D错误。

答案

B微专题14电路的动态分析一、直流电路的动态分析1.直流电路动态分析的三种常用方法程序法基本思路:电路结构变化→R局的变化→R总的变化→I总的变化→U外的变化→固定支路

→变化支路的变化分析步骤:串联电路注意分析各部分的电压关系,并联电路注

意分析各支路的电流关系结论法:“串反并同”“串反”:指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间

接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将

减小(增大)“并同”:指某一电阻增大(减小)时,与它并联或间

接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将

增大(减小)

←R↑→

适用条件:电源内阻不为0极限法当电路中元件的阻值增大时,可将其阻值增大到无

穷大,按断路状态来讨论;当电路中元件的阻值减

小时,可将其阻值减小到零,按短路状态来讨论。

因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将

滑动变阻器的滑片分别滑至两端去讨论2.对

的理解(1)若

内的U对应的电阻是定值电阻,I对应的是流经该定值电阻的电流,则

的绝对值表示的是该定值电阻的阻值;(2)若

内的U对应的电阻是会改变阻值的电阻,I对应的是流经该变化电阻的电流,则

的绝对值表示的是除该变化电阻以外的其他所有电阻的总值。例4

(多选)在如图所示的电路中,当闭合开关S后,若将滑动变阻器的滑片P向下调节,

不考虑灯泡电阻的变化,电流表和电压表均为理想电表,电流表、电压表示数变化量

分别为ΔI、ΔU,则下列说法正确的是

(

)

A.电流表示数变小B.

不变C.灯L1变亮,灯L2变暗D.电源效率减小,电源输出功率变大

解析

运用程序法,滑片P向下调节,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻减小,干路中电流增大,故电流表示数增大,U内增大,L1两端电压增大,U外减小。U外等于两

灯泡的两端电压之和,故L2两端电压必然减小,(点拨:由“串反并同”可知,电流表示数

增大,电压表示数减小,灯L1变亮,灯L2变暗)A错误,C正确;电源效率η=

×100%=

×100%,则电源效率减小,因不知道内、外电阻大小关系,故不能确定电源输出功率的变

化,D错误;由闭合电路欧姆定律可得并联部分电压U=E-I(r+

),则

=-(r+

),则

不变,B正确。

答案

BC知识拓展

在分析

的变化情况时,若U、I不是定值电阻两端电压和流经定值电阻的电流,则应利用闭合电路欧姆定律求解函数U=f(I),则

=f'(I),即电压对电流求导数。二、含容电路的动态分析1.在分析电路结构时,可以先把电容器拆去,明确电路结构后,再把电容器接上。2.在电路稳定的情况下,含电容器的支路上无电流,该支路中其他电阻两端不存在电势

差,其作用只相当于一段导线,此时电容器相当于断路,电容器两端的电压等于与之并联电阻两端的电压,即把电容器看成理想电压表,从而可以应用Q=CU计算稳定状态时

电容器所带的电荷量。3.在电路结构发生改变时,引起电压变化,使电容器所带电荷量变化,电路中形成充、

放电电流,此过程要特别注意电压是升高还是降低,电荷量是增加还是减少,并由此推

断出电路中的电流方向,同时计算出两稳定态时电容器电荷量的变化量ΔQ=CΔU。例5如图所示,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,R0=3Ω,R1=7.5Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,电容器

的电容C