2019年高考物理備考 藝體生百日突圍系列 專題09 恒定電流(含解析).docx
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專題09恒定電流 第一部分 名師綜述 恒定電流主要考查以"電路"為核心的三部分內(nèi)容:一是以部分電路的歐姆定律為中心,考查直流電路的基本概念、伏安法測(cè)電阻、電功和電熱等問題;二是以閉合電路的歐姆定律為中心,考查電源的作用、閉合電路的功率分配和能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系、電路的路端電壓與電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)陰天的關(guān)系;三是以電路中的電工儀表的使用為中心,考查電學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器的選取、電表的讀數(shù)、實(shí)物連接、數(shù)據(jù)處理和誤差分析等問題.尤其是電學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的問題和探究實(shí)驗(yàn)問題是近幾年高考考查的熱點(diǎn). 歐姆定律、焦耳定律往往與電磁感應(yīng)現(xiàn)象相交叉滲透;電功率、焦耳熱計(jì)算往往與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系較密切,是應(yīng)用型、能力型題目的重要內(nèi)容之一,也是高考命題熱點(diǎn)內(nèi)容之一。歷屆高考命題形式一是以選擇、填空方式考查知識(shí);二是與靜電、磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)結(jié)合的綜合題。 該模塊的復(fù)習(xí)重點(diǎn)為: 1.掌握電路基本概念,會(huì)用歐姆定律、電阻定律、焦耳定律分析問題. 2.掌握閉合電路歐姆定律,能夠結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)分析問題,會(huì)分析電路動(dòng)態(tài)變化問題. 3.掌握各種電學(xué)儀器的使用、電學(xué)各實(shí)驗(yàn)的方法和原理,能夠設(shè)計(jì)電路、連接電路、分析電路故障,能夠用表格、圖象等分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù). 第二部分 知識(shí)背一背 一、電流 1.電流形成的條件:(1)導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷;(2)導(dǎo)體兩端存在持續(xù)的電壓. 2.電流的方向:與正電荷定向移動(dòng)的方向相同,與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反. 電流雖然有方向,但它是標(biāo)量. 3.電流 (1)定義式:I=. (2)微觀表達(dá)式:I=nqvS,式中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是自由電荷的電荷量,v是自由電荷定向移動(dòng)的速率,S為導(dǎo)體的橫截面積. (3)單位:安培(安),符號(hào)是A,1 A=1 C/s. 二、電阻定律 1.電阻定律:R=ρ,電阻的定義式:R=. 2.電阻率 (1)物理意義:反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量,是導(dǎo)體材料本身的屬性. (2)電阻率與溫度的關(guān)系 ①金屬的電阻率隨溫度升高而增大; ②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減??; ③超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí),某些材料的電阻率突然減小為零成為超導(dǎo)體. 三、歐姆定律 (1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比. (2)公式:I=. (3)適用條件:適用于金屬和電解液導(dǎo)電,適用于純電阻電路. (4)導(dǎo)體的伏安特性曲線:用橫坐標(biāo)軸表示電壓U,縱坐標(biāo)軸表示電流I,畫出的IU關(guān)系圖線. ①線性元件:伏安特性曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件,適用于歐姆定律. ②非線性元件:伏安特性曲線是曲線的電學(xué)元件,不適用填適用、不適用)于歐姆定律. 四、電功、電熱、電功率 1.電功 (1)定義:導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做的功. (2)公式:W=qU=IUt適用于任何電路). (3)電流做功的實(shí)質(zhì):電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程. 2.電功率 (1)定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功,表示電流做功的快慢. (2)公式:P=W/t=IU適用于任何電路). 3.焦耳定律 (1)電熱:電流流過一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量. (2)計(jì)算式:Q=I2Rt. 4.熱功率 (1)定義:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量. (2)表達(dá)式:P==I2R 五、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn) 1.電阻的串聯(lián) 電流:I=I1=I2=…=In,電壓:U=U1+U2+…+Un,電阻:R=R1+R2+…+Rn; 電壓分配:=,=,功率分配:=,=。 2.電阻的并聯(lián) 電流:I=I1+I(xiàn)2+…+I(xiàn)n電壓:U=U1=U2=…=Un 電阻:=++…+. 電流分配:=,=. 功率分配:=,=. 3.幾個(gè)常用的推論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻. (2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻,且小于其中最小的電阻. (3)無論電阻怎樣連接,每一段電路的總耗電功率P總是等于各個(gè)電阻耗電功率之和.即P=P1+P2+…+Pn. (4)無論電路是串聯(lián)還是并聯(lián),電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí),電路的總電阻變大. 六、電源的電動(dòng)勢(shì) 1.電源是通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置. 2.電動(dòng)勢(shì):非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值,E=,單位:V. 3.電動(dòng)勢(shì)的物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓. 4.電動(dòng)勢(shì)是___標(biāo)___量,需注意電動(dòng)勢(shì)不是電壓. 七、閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比. (2)公式 (只適用于純電阻電路),E=U外+U內(nèi)(適用于任何電路) (3)路端電壓與外電阻的關(guān)系 ①負(fù)載R增大→I減小→U內(nèi)減小→U外增大 外電路斷路時(shí)(R=∞),I=0,U外=E. ②負(fù)載R減小→I增大→U內(nèi)增大→U外減小 外電路短路時(shí)(R=0),I=,U內(nèi)=E. (4)U-I關(guān)系圖:由U=E-Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減?。籙-I關(guān)系圖線如圖所示. ①當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱坐標(biāo)的截距為電動(dòng)勢(shì)E. ②當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫坐標(biāo)的截距為短路電流Im. ③圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻r. 第三部分 技能+方法 一、電流微觀表達(dá)式的應(yīng)用 1.定義式中q的物理意義 (1)q是某段時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量. ①若是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電,則q為自由電子通過某截面的電量的總和. ②若是電解質(zhì)導(dǎo)電,則異種電荷反向通過某截面,q=|q1|+|q2|. (2)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)可形成等效電流,如電子繞原子核的運(yùn)動(dòng),帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),此時(shí),q為帶電粒子的電量,T為周期. 如圖,自由電荷電荷量為q,單位體積電荷數(shù)為n,定向移動(dòng)速度為v,導(dǎo)體橫截面積為S,則 二 \、對(duì)電阻定律、歐姆定律的理解 1.電阻與電阻率的區(qū)別 (1)電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量.電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量. (2)導(dǎo)體電阻并不是只由電阻率決定,即電阻大,電阻率不一定大;電阻率小,電阻不一定小. 2.定義式和決定式的比較 三 電功與電熱的關(guān)系 1.電功與電熱的比較 2.電功率與熱功率的比較 (1)在純電阻電路中,電功率等于熱功率,即。 (2)在非純電阻電路中,電功率包含熱功率,為電功率,為熱功率,有P>P′. 四 、 電路動(dòng)態(tài)變化問題 1.電路動(dòng)態(tài)變化問題的分析 (1)程序法: 電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路→變化支路. (2)“串反并同”結(jié)論法 ①所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大. ②所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小. (3)極限法:因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端,讓電阻最大或電阻為零去討論. 2.電源的輸出功率和電源的效率 (1)輸出功率. 根據(jù)閉合電路歐姆定律可以推出: ①當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大,最大值 ②當(dāng)R向接近r阻值的方向變化時(shí),P出增大,當(dāng)R向遠(yuǎn)離r阻值的方向變化時(shí),P出減小,如圖. (2)電源的效率: R越大,η越大,當(dāng)R=r時(shí),P出最大,η=50%.可見,輸出功率最大時(shí),電源的效率并不是最高. 五、含電容器電路的分析與計(jì)算 1.電路的簡(jiǎn)化:不分析電容器的充、放電過程時(shí),把電容器處的電路視為斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉,求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上. 2.電路穩(wěn)定時(shí)電容器的處理方法:電路穩(wěn)定后,與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線,即電阻不起降低電壓的作用,但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢(shì)差. 3.電壓變化帶來的電容器帶電荷量的變化:電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電,可由ΔQ=CΔU計(jì)算電容器上電荷量的變化. 第四部分 基礎(chǔ)練+測(cè) 一、單選題 1.用某種材料做成的電池,其路端電壓U和電流I的關(guān)系如圖中曲線a所示(電池電動(dòng)勢(shì)一定,內(nèi)阻可變),一電阻兩端電壓U和通過的電流I的關(guān)系如圖中直線b所示,當(dāng)用該電池只對(duì)該電阻供電時(shí),電池的內(nèi)阻為( ?。? A.13Ω B.20Ω C.22Ω D.25Ω 【答案】 A 【解析】 【詳解】 由圖象可知,該電源電阻供電時(shí),電阻兩端電壓為U=2V,流經(jīng)電源電流為:I=0.1A;由閉合電路歐姆定律得電源內(nèi)阻為:r=E-UI=3.3-20.1Ω=13Ω,故A正確,BCD錯(cuò)誤。 2.電動(dòng)機(jī)與小電珠串聯(lián)接人電路,電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),小電珠的電阻為R1,兩端電壓為U1,流過的電流為I1;電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為R2,兩端電壓為U2,流過的電流為12。則 A.I1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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