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2019-2020年高中物理《電流和電源》教案7 新人教版選修3-1 一、考綱要求 1.產(chǎn)生持續(xù)電流的條件，電流強(qiáng)度。 B 2.歐姆定律，電阻和電阻定律。 B 3.電阻的串、并聯(lián)、串聯(lián)電路的分壓作用、并聯(lián)電路的分流作用。 B 4.電功、電功率、串、并聯(lián)電路的功率分配，焦耳定律。 B 5.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。閉合電路的歐姆定律，路端電壓。 B 6.同種電池的串聯(lián)。 A 7.電流、電壓和電阻的測(cè)量：安培表、伏特表和歐姆表的使用、伏安法測(cè)電阻。 B 說(shuō)明：要求會(huì)解簡(jiǎn)單的混聯(lián)電路問題，不要求解含有電流和電動(dòng)勢(shì)方向相反的電路及有關(guān)電 橋問題。 二、知識(shí)結(jié)構(gòu) 1.部分電路、電功率、電阻的連接 2.閉合電路歐姆定律、電阻的測(cè)量 3.直流電路的分析和計(jì)算。 三、知識(shí)點(diǎn)、能力點(diǎn)提示 1.在電解液導(dǎo)電時(shí)，是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，在用公式I＝q/t計(jì)算電流強(qiáng) 度時(shí)應(yīng)引起注意。 2.公式R＝是電阻的定義式，而R=ρ是電阻的決定式R與U成正比或R與I成反比的說(shuō)法是錯(cuò)誤的，導(dǎo)體的電阻大小由長(zhǎng)度、截面積及材料決定，一旦導(dǎo)體給定，即使它兩端的電壓U＝0，它的電阻仍然照舊存在。 3.電功和電熱的區(qū)別： (1)純電阻用電器：電流通過(guò)用電器以發(fā)熱為目的，例如電爐、電熨斗、電飯鍋、電烙鐵、 白熾燈泡等。 (2)非純電阻用電器：電流通過(guò)用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的，發(fā)熱不是目 的，而是不可避免的熱能損失，例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電、日光燈等。 在純電阻電路中，電能全部轉(zhuǎn)化為熱能，電功等于電熱，即W=UIt=I2Rt=t是通用的，沒有區(qū)別，同理P=UI=I2R=也無(wú)區(qū)別，在非純電阻電路中，電路消耗的電能，即W=UIt分為兩部分，一大部分轉(zhuǎn)化為其它形式的能；另一小部分不 可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q=I2Rt，這里W=UIt不再等于Q=I2Rt，應(yīng)該是W=E其它+Q，電 功就只能用W=UIt計(jì)算，電熱就只能用Q=I2Rt計(jì)算。 4.關(guān)于用電器的額定值問題 額定電壓是指用電器在正常工作的條件下應(yīng)加的電壓，在這個(gè)條件下它消耗的功率就是額定 功率，流經(jīng)它的電流就是它的額定電流。 如果用電器在實(shí)際使用時(shí)，加在其上的實(shí)際電壓不等于額定電壓，它消耗的功率也不再是額定功率，在這種情況下，一般可以認(rèn)為用電器的電阻與額定狀態(tài)下的值是相同的，并據(jù)此來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 5.電源輸出功率和效率的討論 電源的輸出功率為P出＝I2R＝R＝＝當(dāng)R=r時(shí)，P出有最大值即Pm==，P出與外電阻R的這種函數(shù)關(guān)系可用圖(1)的圖像定性地表示，由圖像還可知，對(duì)應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個(gè)不同的 外電阻R1和R2，由圖像還可知，當(dāng)R＜r時(shí)，若R增加，則P出增大；當(dāng)R＞r時(shí)，若R增大，則P出減小，值得注意的是，上面的結(jié)論都是在電源的電動(dòng)勢(shì)ε和內(nèi)阻r不變的情況下適用，例如圖(2)電路中ε＝3v，r=0.5Ω，Ro=1.5Ω，變阻器的最大阻值R＝10Ω，在R＝?時(shí)，R消耗的功率才最大，這種情況可以把Ro歸入內(nèi)電阻，即當(dāng)R＝r+Ro＝2Ω 時(shí)，R消耗功率最大，為Pm===W；于是在求R＝?時(shí)，Ro消耗的功率才最大，有同學(xué)又套用了上述 的方法，把R歸為內(nèi)阻，調(diào)節(jié)R內(nèi)阻R+r＝Ro，這樣套用是錯(cuò)誤的。此時(shí)應(yīng)該用另一種思考 方法求解：因?yàn)镽o是定值電阻，由P＝I2Ro知，只要電流最大，P就最大，所以當(dāng)把R調(diào)到零時(shí)，Ro上有最大功率，P′m=Ro=1.5=W，由上述分析可知，在研究電阻上消耗的最大功率時(shí)，應(yīng)注意區(qū)分“可變與定值”這兩種情況，兩種情況中求解的5思路和方法是不相同的。 電源的效率η＝＝＝，所以當(dāng)R增大時(shí)，效率η提高，當(dāng)R＝r，電源有 最大輸出功率時(shí)，效率僅為50%，效率并不高。 6.認(rèn)識(shí)電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是打開電路之門的鑰匙，對(duì)復(fù)雜且不規(guī)則的電路，應(yīng)先將其改變成 等效的規(guī)則電路，以識(shí)別電路的連接方式，因題目中所給電表一般可視為理想電表，故在識(shí) 別改變時(shí)可把電壓表視為開路，電流表視為短路，然后通過(guò)找電路中的等勢(shì)點(diǎn)或電流的各分 支點(diǎn)，確定各評(píng)分的連接關(guān)系。 7.注意理想化電表與非理想化電表的區(qū)別，在大多數(shù)情況下，電壓表和電流表都被視為理想的，即電壓表內(nèi)阻無(wú)窮大，電流表內(nèi)阻為零，此時(shí)電表對(duì)電路是沒有影響的，但是在某些題目中電表并不是理想的，這時(shí)的電表既是一個(gè)測(cè)量?jī)x表，又是連接在電路中的一個(gè)電阻。電流表讀數(shù)給出了通過(guò)該內(nèi)阻RA的電流強(qiáng)度，電壓表讀數(shù)給出了內(nèi)阻RV兩端的電壓。 8.對(duì)含有電容器的電路計(jì)算應(yīng)給予充分重視，解決這類問題，要認(rèn)清電容器與誰(shuí)并聯(lián)，電容器的極板間電壓等于電路中哪兩點(diǎn)間的電壓；當(dāng)電路變化時(shí)，極板間電壓怎樣變化，帶電量如何變化，是充電還是放電，充放電電流通過(guò)的是哪個(gè)回路。 四、能力訓(xùn)練 1.在示波管中電子槍兩秒內(nèi)發(fā)射了61013個(gè)電子，則示波管中電流強(qiáng)度的大小為：( ) A.4.810-6A B.310-13A C.9.610-6A D.310-6A (知識(shí)點(diǎn)：考查電流強(qiáng)度 能力培養(yǎng)：理解能力、分析計(jì)算能力。) 2.在截面積為S的粗細(xì)均勻銅導(dǎo)體中流過(guò)恒定電流I，銅的電阻率為ρ，電子電量為e，則電子在銅導(dǎo)體中運(yùn)行時(shí)受到的電場(chǎng)作用力為：( ) A.O B.Iρe/S C.IS/ρe D.Ie/ρS (知識(shí)點(diǎn)：電阻定律〓能力培養(yǎng)：理解能力、綜合分析能力。) 3.金屬鈉的電阻值對(duì)溫度的高低非?！懊舾小保聢D中U—I圖中可能表示金屬鈉電阻的u —I圖線是：( ) (知識(shí)點(diǎn)：電阻率〓〓能力培養(yǎng)：分析能力) 4.如右圖所示為兩條電阻絲的U—I圖線，甲、乙圖線分別與橫坐標(biāo)軸類角為α、β當(dāng)兩條電阻絲加以相同的電壓時(shí)，其功率之比P甲∶P乙 A.tgα∶tgβ B.tgβ∶tgα C.tg2α∶tg2β D.tg2β∶tg2α (知識(shí)點(diǎn)：U—I圖像〓能力培養(yǎng)：理解能力，計(jì)算能力。) 6.如下圖所示，變阻器的總電阻是10Ω，連線電阻不計(jì)，則當(dāng)它的滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí)，在 A、B間能獲得的最小電阻值為 ，最大電阻為 。 (知識(shí)點(diǎn)：部分電路歐姆定律〓能力培養(yǎng)：綜合分析能力。) 7.如右圖是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻為0.6Ω，R＝10Ω，直 流電壓U＝160V，伏特表示數(shù)為110V，則通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流強(qiáng)度為 A ，輸入電動(dòng)機(jī)的電功率為 W，電動(dòng)機(jī)工作1h，所產(chǎn)生的熱量為 J。 (知識(shí)點(diǎn)：部分電路歐姆定律電功。能力培養(yǎng)：理解能力、分析能力。) 8.如下圖所示 (1)若電阻R1、R2、R3消耗的電功率相等，則R1∶R2∶R3＝ ； (2)若電阻R1＝R2＝R3，則它們?cè)谕瑯拥臅r(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量之比Q1∶Q2∶Q3 ＝ 。 知識(shí)點(diǎn)：混聯(lián)電路功率分配、電功。能力培養(yǎng)：綜合分析能力。 9.一個(gè)電爐中有甲、乙兩條電阻絲，在電源電壓恒定的情況下要煮同一壺水，若單獨(dú)使用電 阻絲甲通電使水煮沸需要時(shí)間為t1，若單獨(dú)使用電阻絲乙通電煮水至沸需要時(shí)間為t2， 將兩條電阻絲串聯(lián)起來(lái)，通電煮水至沸需時(shí)間t3，則t1、t2與t3關(guān)系怎樣?若將兩 條電阻絲并聯(lián)起來(lái)通電煮水至沸需時(shí)間為t4，則t1、t2與t4關(guān)系怎樣? (知識(shí)點(diǎn)：電功 能力培養(yǎng)：理解能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算分析能力。) 10.在彩色電視機(jī)的顯像管中，從電子槍射擊的電子在2104V的高壓下被加速，形成1mA 的平均電流，求 (1)每秒鐘轟擊熒光屏的電子數(shù)目； (2)電子轟擊熒光屏所消耗的功率是多少? (3)1h顯像管耗電多少度? (知識(shí)點(diǎn)：電流強(qiáng)度、電功。能力培養(yǎng)：計(jì)算分析能力。) 11.將四個(gè)電動(dòng)勢(shì)均為1.5V，內(nèi)阻均勻0.25Ω的電池串聯(lián)起來(lái)對(duì)外供電，要使新電池組輸出 功率為8W，則輸出電流可為： A.2A B.1.5A C.4A D.2.5A (知識(shí)點(diǎn)：閉合電路歐姆定律、電功率。能力培養(yǎng)：理解能力、綜合分析能力。) 12.如右圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為ε，內(nèi)阻為γ，合上開關(guān)后各電燈恰能正常發(fā)光，如果某 一時(shí)刻電燈L1的燈絲燒斷，則： ( ) A.L3變亮，L2、L4變暗 B.L2、L3變亮，L4變暗 C.L4變亮，L2、L3變暗 D.L3＜L4變亮，L2變暗 (知識(shí)點(diǎn)：閉便電路歐姆定律、電功率。能力培養(yǎng)：綜合分析能力。) 13.如右圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為ε內(nèi)阻不計(jì)，其中R1＝R，R2＝R3＝2R，R4＝6R，則電勢(shì)( )A.UA=ε/3,UB=ε/4 B.UA=2ε/3,UB=3ε/4 C.UA=-2ε/3,UB=-3ε/4 D.UA=-ε/3,UB=-ε/4 (知識(shí)點(diǎn)：電勢(shì)降 能力培養(yǎng)：分析計(jì)算能力。) 14.如圖所示，直線A和B分別為電源a、b的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，設(shè)兩個(gè)電源 的內(nèi)阻分別為ra和rb，若將一定值電阻Ro分別接到a、b兩電源上，通過(guò)Ro的電流分 別為Ia和Ib，則：( ) A.ra＝rb，Ia＝Ib B.ra＞rb，Ia＞Ib C.ra＞rb，Ia＝Ib D.ra＞rb，Ia＜Ib (知識(shí)點(diǎn)：閉合電路歐姆定律。能力培養(yǎng)：分析計(jì)算能力。) 15.如圖所示，電阻R1＝4Ω，R2＝6Ω，電源內(nèi)阻r＝0.6Ω，如果電路消耗的總功 率為40W，電源輸出功率為37.6W，則電源電動(dòng)勢(shì)和R3的阻值分別為多大? (知識(shí)點(diǎn)：閉合電路歐姆定律、混合電路。能力培養(yǎng)：理解能力、分析能力、計(jì)算能力。) 16.為了測(cè)量未知電阻Rx的值，使用內(nèi)阻為xxΩ的電壓表和內(nèi)阻為4Ω的電流表，但誤將 電壓表串聯(lián)，電流表并聯(lián)如下圖(a)所示，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為2V，電流表的讀數(shù)1.5A， ，則Rx的阻值為多大?當(dāng)正確連接如(b)圖所示時(shí)，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為多大? (知識(shí)點(diǎn)：伏安法測(cè)電阻電路分析。能力培養(yǎng)：理解能力、分析比較能力。) 17.如圖所示，電路中所有電阻的阻值都相同，則在電鍵S斷開與閉合時(shí)，AB間電阻之 比為( ) A.4∶1 B.1∶1 C.5∶6 D.6∶5 (知識(shí)點(diǎn)：電路分析。能力培養(yǎng)：分析能力。) 18.兩只燈泡A和B額定電壓都是110V，A的額定功率為60W，B的額定功率為100W，為了把它們 接在220V電路上都能正常發(fā)光，并要電路中消耗的電功率最小，應(yīng)采用下面的哪種接法：( 如圖) (知識(shí)點(diǎn)：電功率。能力培養(yǎng)：分析能力、計(jì)算能力。) 19.如圖所示電路中的A、B兩燈都發(fā)光，若將Ro的滑動(dòng)片向下滑動(dòng)，則以下的敘述 中正確的是：( ) A.A燈變暗，B燈變亮，R消耗的功率變大； B.B燈變暗，A燈變亮，R消耗的功率變大； C.A、B燈都變暗，R消耗功率變大； D.A、B燈都變亮，R消耗的功率變小。 (知識(shí)點(diǎn)：電源的輸出功率與外電阻變化的關(guān)系。能力培養(yǎng)：分析能力。) 20.一平行板電容器C，極板是水平放置的，它和三個(gè)可變電阻及電源聯(lián)接成如圖所示 的電路，今有一質(zhì)量為m的帶電油滴懸浮在兩極板之間靜止不動(dòng)，要使油滴向上運(yùn)動(dòng)，可采 用的辦法是電源內(nèi)阻不計(jì)：( ) A.增大R1； B.增大R2； C.增大R3； D.減小R4. (知識(shí)點(diǎn)：電容、電壓的分配與電阻的關(guān)系。能力培養(yǎng)：分析能力。) 21.如圖電路中：若①、②是電壓表，則讀數(shù)分別為________V和________V；如果① 、②是電流表，則讀數(shù)分別為________A和________A。 (知識(shí)點(diǎn)：電流表、電壓表內(nèi)阻對(duì)電路的影響。能力培養(yǎng)：分析計(jì)算能力。) 第21題圖 第22題圖 22.如圖所示，U=12V，C＝50μF，則電容器C的上極板帶______電荷，電容器兩極 板間電壓是______V，電容器所帶電量是______C。 (知識(shí)點(diǎn)：電容、電勢(shì)降。能力培養(yǎng)：綜合分析能力。) 23.如圖電路中，已知I＝3A，I1＝2A，R1＝10Ω，R2＝5Ω，R3＝30Ω，則 通過(guò)電流表?的電流強(qiáng)度為______A，方向 ______。 (知識(shí)點(diǎn)：串并聯(lián)電路中電流與各支路的關(guān)系。能力培養(yǎng)：理解能力、分析能力。) 24.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)ε＝6.3V，內(nèi)電阻r＝0.5Ω，固定電阻R1＝2Ω，R2 ＝3Ω，R3是阻值為5Ω的滑動(dòng)變阻器，閉合電鍵K，調(diào)節(jié)變阻器的觸點(diǎn)，求通過(guò)電源的 電流范圍。 (知識(shí)點(diǎn)：電源的輸出電流與外電阻的關(guān)系。) 25.如圖所示，u=10V，電阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，電容器的電容C1 ＝4μF，C2＝1μF。求： (1)當(dāng)K閉合時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，C1和C2所帶的電量各是多少? (2)然后把K斷開，K斷開后通過(guò)R2的電量是多少? (知識(shí)點(diǎn)：電容、電勢(shì)降。) 能力訓(xùn)練參考答案：略