北京专用202x版高考物理大一轮复习专题十恒定电流

考点清单考点一部分电路的基本概念和规律考向基础一、电流1.电流(1)定义:电荷的①定向移动

形成电流。(2)方向:规定②正电荷

定向移动的方向为电流的方向。和③负

电荷

定向移动的方向相反。(3)性质:电流既有大小也有方向,但它的运算遵守代数运算规则,是④

标

量。2.形成电流的三种微粒:自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导课件ppt电时定向移动的电荷是⑤自由电子

,液体导电时定向移动的电荷是

正、负离子,气体导电时定向移动的电荷是自由电子、正离子和负离

子。3.三个电流表达式的比较

公式适用范围字母含义公式含义定义式I=⑥

一切电路q为时间t内通过导体横截

面的电荷量该式求的是电流的⑦平

均值

。不能说I∝q,I∝

决定式I=⑧

金属、电解液U:导体两端的电压R:导体本身的电阻I由⑨

U、R

决定,I∝U,I∝

微观式I=⑩

nqSv

一切电路n:导体单位体积内的自由

电荷数q:每个自由电荷的电荷量S:导体横截面积v:电荷定向移动速率从微观上看n、q、S、v决

定了I的大小课件ppt4.三种速率的理解二、电阻和电阻率1.电阻反映了导体对电流的阻碍作用。2.电阻的定义式:R=

。3.电阻定律:同种材料的导体,其电阻与它的

长度

成正比,与它的

横截面积

成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。表达式为电子定向移动速率金属导体中的电流是由自由电子的

定向移动

形成的,可以证明电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率,一般为10-5m/s的数量级电子热运动的速率构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动中电子向各个

方向运动的机会相等,故不能形成电流,常温下电子热运动的速率数量

级为105m/s电流传导速率电流传导速率等于光速,闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中光速c

建立电场,在电场的作用下,电路中各处的自由电子几乎同时开始

定向移动

,整个电路也几乎同时形成了电流课件ppt

R=ρ

。4.电阻率:反映

导体导电性能

的物理量,其特点是随着温度的改变而变化。5.温度、光照对电阻、电阻率的影响:通常情况下不考虑温度、光照对

电阻的影响。但下面的情况要了解。(1)金属的电阻率随温度升高而

增大

。(2)超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然

减小到零

的现象。(3)光敏电阻:光敏电阻的阻值随光照强度增加而

减小

。(4)热敏电阻:负温度系数热敏电阻(NTC)的阻值随温度的升高而减小;课件ppt正温度系数热敏电阻(PTC)的阻值随温度升高而增大。6.电阻的决定式和定义式的比较三、部分电路欧姆定律1.内容:通过一段电路的电流,跟这段电路两端的电压成

正比

,跟这段电路的电阻成反比。

决定式定义式公式

R=ρ

R=

区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,电阻与U和I无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导

电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)课件ppt2.表达式:

I=

。3.定律的适用范围:电路元件为纯电阻的部分电路。4.I-U图线和U-I图线:(1)在R一定的情况下,I正比于U,所以I-U图线和U-I

图线都是通过原点的直线,如图甲、乙所示。I-U图线(图甲)中,R1<R2;U-

I图线(图乙)中,R3>R4,此时,导体的电阻等于U-I图线的斜率,R=

=

。(2)在R变化的情况下,I与U不再成正比,U-I图线不再是直线,而是一条曲

线,如小灯泡的U-I图线如图丙所示,此时电阻R=

≠

,即电阻等于图线上的点与坐标原点连线的斜率而不是切线的斜率。课件ppt四、电功和电功率1.电功:电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功,电荷

的电势能

减小

,电势能转化为其他形式的能。因此电功W=qU=UIt,这是计算电功普遍适用的公式。2.电功率:单位时间内

电流做的功

叫电功率,P=

=UI,这是计算电功率普遍适用的公式。3.焦耳定律: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。公式:Q=I2Rt。这是普遍适用的电热计算公

式。课件ppt五、串、并联电路的特点

串联电路并联电路电路图

电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In电压U=U1+U2+…+UnU1=U2=…=Un电阻R总=R1+R2+…+Rn

=

+

+…+

电功W总=W1+W2+…+WnW总=W1+W2+…+Wn电功率P总=P1+P2+…+PnP总=P1+P2+…+Pn电热Q总=Q1+Q2+…+QnQ总=Q1+Q2+…+Qn分配特点

=

=

=

=

(除电流,各量都与电阻成正比)

=

=

=

=

(除电压,各量都与电阻成反比)课件ppt考向突破考向一运用电流的定义式及微观表达式的论证计算电流微观表达式的推导如图,有一段静止的导体,横截面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为

n,每个自由电荷的电荷量为q,自由电荷在电场力的作用下定向移动的

速率为v,则自由电荷在时间t内沿导体移动的距离L=vt,那么通过导体的

电流就是I=

=

=nqSv。课件ppt例1电荷的定向移动形成电流,电流是物理量中的基本量之一。电流

载体称为载流子,大自然有很多种承载电荷的载流子,例如金属导体内

可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子、半导

体中的空穴,这些载流子的定向移动,都可形成电流。(1)电子绕氢原子核做圆周运动时,可等效为环形电流,已知静电力常量

为k,电子的电荷量为e,质量为m,电子在半径为r的轨道上做圆周运动。

试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小;(2)如图,AD表示一段粗细均匀的导体,两端课件ppt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e。试证明导体中电流大小I=neSv;(3)有一圆柱形的纯净半导体硅,其横截面积为2.5cm2,通有电流2mA时,

其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s,空穴定向移动的平均

速率为2.5×10-5m/s。已知硅的密度为2.4×103kg/m3,摩尔质量是28g/

mol。电子的电荷量e=-1.6×10-19C,空穴和电子总是成对出现,它们所带

电荷量相等,但电性相反,阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023mol-1。若一个

硅原子至多只释放一个自由电子,试估算此半导体材料平均多少个硅原

子才有一个硅原子释放出自由电子?课件ppt解析(1)电子绕氢原子核做圆周运动,所需的向心力由核对电子的库

仑引力来提供,根据

=m

r又I=

=

解得:I=

(2)导体中电流大小I=

t时间内所有电荷沿导体长度方向定向移动的距离为vt,则t时间内通过

导体某一横截面的自由电荷数为nSvt该时间内通过导体该横截面的电荷量:q=nSvte则I=neSv课件ppt(3)设此半导体单位体积内有n个自由电子,同时也将有n个空穴;以S表示

横截面积,v1和v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率,I1

和I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流,则有:I1=nev1SI2=nev2S总电流I=I1+I2由此可得:n=

单位体积内有n个硅原子放出一个自由电子;单位体积内硅原子的个数

N=

NA则:

=

课件ppt代入数据解得

≈1×10-5则知平均1×105个硅原子才有一个硅原子释放出一个自由电子答案见解析课件ppt考向二电表的改装

改装成电压表改装成电流表改装成欧姆表内部电路

改装原理串联分压(与电阻成正比)

=

=

R越大,量程越大并联分流(与电阻成反比)

=

=1+

R越小,量程越大I=

Rx与I一一对应,Rx越大,I越小,欧姆

表内阻R内=r+Rg+R0(1)当Rx=0时,即红黑表笔短接,电

流最大,I=I=

(2)当Rx=R内时,I=

,即欧姆表中值电阻等于欧姆表内阻相同点无论测电压、电流还是电阻,电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出课件ppt例2某同学学习了欧姆表原理后,想自己设计并改装一个欧姆表,他手

上有如下器材:量程为0~100μA、内阻为500Ω的电流计,电动势为1.5

V的一节干电池,滑动变阻器、电阻箱和若干定值电阻。他设计的电路

如图甲所示,实验时他将两表笔短接,电流计指针满偏时,他计算出电路

中的总电阻为15kΩ,然后他将一个10Ω和20Ω的电阻分别接到两表笔

之间时,发现电流计指针指示的位置几乎一样,很难区分。进一步研究

后,他认为只有所测电阻与欧姆表总内阻相当时,测量结果才比较准

确。为此他想到了将小量程电流计改装成大量程电流计的方法,设计了

如图乙所示的电路,并联电阻R1后,可使电表短接时干路电流是流经电

流计电流的n倍,若要测量阻值约为20Ω的电阻,n的取值最合适的是

()课件pptA.n=10000

B.n=1000C.n=100

D.n=10解析根据图甲计算欧姆表内阻有R内=

=15kΩ根据题意计算图乙欧姆表内阻有R内'=

=20Ω计算得出n=750,故B正确。答案

B课件ppt考点二闭合电路欧姆定律考向基础一、电动势1.物理意义:反映不同电源把其他形式的能转化为①电能

的本领大

小的物理量。电动势大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领②

大

;电动势小,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领③小

。2.大小:电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极

移送到正极时所做的功,表达式为④

E=

。课件ppt1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成⑤正比

,跟内、外电路的

电阻之和成⑥反比

。2.表达式:a.电流⑦

I=

。b.电动势⑧

E=U+U内=U+Ir=IR+Ir

。c.外电路两端的电压⑨

U=E-Ir

。3.适用范围:外电路是纯电阻电路。二、闭合电路欧姆定律课件ppt

电源U-I图像电阻U-I图像图形

研究对象闭合电路一段导体函数式⑩

U=E-Ir

U=IR

物理意义电源的路端电压随电路中电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距与纵轴交点表示

电源电动势E

,与横轴交点表示

电源短路电流

过坐标轴原点,表示电压为零时电流为

零

坐标U、I

的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、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,表示此电阻的大小斜率(绝对值)电源内阻r电阻大小三、两种U-I图像的比较课件ppt四、电源的功率和效率1.电源的总功率P总=EI=U外I+U内I=P出+P内。若外电路是纯电阻电路,则有P总=I2(R+r)=

。2.电源内部消耗的功率P内=I2r=U内I=P总-P出。3.电源的输出功率P出=UI=EI-I2r=P总-P内。若外电路是纯电阻电路,则有P出=I2R=

=

。课件ppt当

R=r

时,输出功率最大,P出m=

。

4.电源的效率η=

×100%=

×100%=

×100%=

×100%因此R越大,η越

大

;当R=r时,电源有最大输出功率,但效率仅为50%。课件ppt考向突破考向一运用电动势概念和含义的论证计算电动势和电压的异同

电动势E电压U表述方式不同电动势在数值上等于非静电力把1C的正电

荷在电源内从负极移送到正极时所做的功电压在数值上等于移动1C的正电荷时电场

力做的功能量转化方向不同表征电源把其他形式的能转化为电能的本领

大小表征用电器将电能转化为其他形式能的本领

大小计算公式不同E=

U=

单位相同伏特二者大小关系E=U+U内课件ppt例3如图1所示,半径为r的金属细圆环水平放置,环内存在竖直向上的

匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(k>0,且为已知的常

量)。(1)已知金属环的电阻为R。根据法拉第电磁感应定律,求金属环的感应

电动势E感和感应电流I。(2)麦克斯韦电磁理论认为:变化的磁场会在空间激发一种电场,这种电

场与静电场不同,称为感生电场或涡旋电场。图1所示的磁场会在空间

产生如图2所示的圆形涡旋电场,涡旋电场的电场线与金属环是同心

圆。金属环中的自由电荷在涡旋电场的作用下做定向运动,形成了感应

电流。涡旋电场力F充当非静电力,其大小与涡旋电场场强E的关系满

足F=qE。如果移送电荷量为q的电荷时非静电力所做的功为W,那么感课件ppt应电动势E感=

。a.请推导证明:金属环上某点的场强大小为E=

kr;b.经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子

(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞。在考虑大量自由电子的

统计结果时,电子与金属离子的碰撞结果可视为导体对电子有连续的阻

力,其大小可表示为f=bv(b>0,且为已知的常量)。已知自由电子的电荷量为e,金属环中自由电子的总数为N。展开你想

象的翅膀,给出一个合理的自由电子的运动模型,并在此基础上,求出金

属环中的感应电流I。(3)宏观与微观是相互联系的。若该金属环单位体积内自由电子数为n,课件ppt请你在(1)和(2)的基础上推导组成该金属环金属的电阻率ρ与n、b的关

系式。

课件ppt解析(1)根据法拉第电磁感应定律有E感=

=

=kπr2根据欧姆定律有I=

=

(2)a.设金属环中自由电子的电荷量为e。一个自由电子在电场力的作

用下沿圆环运动一周,电场力做的功W=eE·2πr所以E感=

=

=2πrE又因为E感=kπr2所以E=

kr课件pptb.假设电子以速度v沿金属环做匀速圆周运动,导体对电子的阻力f=bv。

沿切线方向,根据牛顿第二定律有bv-eE=0又因为E=

kr所以v=

电子做匀速圆周运动的周期T=

=

所以I=

=

(3)由(1)和(2)中的结论可知课件ppt

=

设金属环的横截面积为S,则有R=ρ

所以ρ=

又因为N=S·2πr·n所以ρ=

答案见解析课件ppt考向二电路实验大题选择化例4某同学练习使用多用电表测电流、电压和电阻。图甲为用电流

挡测小灯泡电流的原理示意图,图乙为用电压挡测量小灯泡电压的原理

示意图,图丙为用欧姆挡测量电阻阻值的原理示意图,图丁为用欧姆挡

测量二极管的正向电阻的原理示意图。其中甲、乙、丙三图中开关在

测量时都处于闭合状态。判断实验中四图符合操作规程的是

()

A.图甲

B.图乙C.图丙

D.图丁课件ppt解析利用多用电表测电流、电压和电阻的过程中,电流都是从红表笔

流入,从黑表笔流出。图甲,要测电流,但红、黑表笔接反了,使得通过电表的电流流向反了,故

A错误。图乙,也是红、黑表笔接反了,B错误。图丙,用多用电表欧姆挡

测电阻时,待测电阻应该跟电路中的电源及其他电阻断开,故C错误。图

丁,由于使用欧姆挡时,黑表笔接的是欧姆挡内部电源的正极,这样电流

才能从黑表笔流出,故图丁测的是二极管的正向电阻,D正确。答案

D课件ppt例5(多选)如图所示,M、N间电压恒定,当开关S接通a点时,电压表示

数为10V,电流表示数为0.2A;当开关S接通b点时,电压表示数为12V,电

流表示数为0.15A。由此可知

()

A.S接在a点时的测量值更准确B.S接在b点时的测量值更准确C.Rx的真实值是70ΩD.电流表的内阻是20Ω课件ppt解析根据题意可知,S接a和接b时,电流表的示数变化较大,这说明电

压表的分流较大,因此接b点时,采用伏安法测电阻误差较小,故A错误、

B正确。当开关S接通b点时,电压表示数即M、N两点间的电压,此时电

压表和电流表示数的比值即Rx和电流表内阻RA之和,可以求得Rx+RA=

=80Ω。当开关S接通a点时,电压表的示数等于Rx两端的电压,M、N两点间的电压仍然为12V,可以求得此时电流表两端电压为2V,可以求

出RA=10Ω,故Rx=70Ω,C正确、D错误。答案

BC课件ppt方法技巧方法1动态直流电路的分析方法1.程序法课件ppt(1)所谓“串反”,即某一电阻增大时,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,反之则增大。(2)所谓“并同”,即某一电阻增大时,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,反之则减小。即:

←R↑→

3.极限法:因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分

别滑至两个极端,使电阻最大或电阻为零再讨论。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

()2.“串反并同”结论法课件ppt

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,电流表的示数增大课件ppt解析(一)程序法:在变阻器R0的滑动端向下滑动过程中,其连入电路的

有效电阻减小,则R总减小,由I=

可知I增大,由U内=Ir可知U内增大,由E=U内+U外可知U外减小,故电压表示数减小。由U1=IR1可知

增大,由U外=

+U并可知U并减小,由I2=

可知电流表示数减小,故A正确。(二)“串反并同”结论法:R0的滑动端向下滑动时,其阻值变小,电压表

和电流表均与R0并联,故其读数均减小,A选项正确。(三)极限法:设R0的滑动端向下滑动至最底端,其阻值最小,R0=0,R2被短

路,R2两端电压为零,电流表示数最小;R0=0时,总电阻最小,总电流最大,

路端电压最小,电压表示数最小,故A选项正确。答案

A课件ppt方法2含容电路的分析与计算方法1.暂态:在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流,此

时电容器所在支路相当于“通路”。如图1,开关S闭合瞬间,I3≠0,I1=I2+

I3,但此过程比较短暂,高考中一般不考此过程。

图1课件ppt2.稳态:根据C=

,电容器的电压稳定后,它的电荷量就是不变的,此时电容器充、放电结束。如图1,当充、放电结束时,I3=0,电容器可看做断路,

简化电路时电容器所处的支路可以去掉。3.电路稳定后,电容器所在支路无电流,根据U=IR,与电容器串联的电阻

R3两端无电压,则与电容器串联的电阻R3相当于导线,故稳定后图1可简

化成图2。

图24.电路稳定后,电容器两极板间的电压等于与其并联电阻两端的电压,如

图2,UC=UR2。课件ppt例2一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个电阻箱及电源连

接成如图所示的电路。今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间

静止不动,要使油滴下降,可采用的办法是

()

A.增大R1

B.减小R1C.减小R2

D.减小R3

课件ppt解析带电油滴悬浮在两极板之间静止不动时,油滴受到的向下的重力

和