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專題十三恒定電流 考點基礎(chǔ)自清 考點互動探究 內(nèi)容索引 考點基礎(chǔ)自清 一 電流和電動勢 自由移動 答案 1 形成電流的條件 1 導(dǎo)體中有能夠的電荷 2 導(dǎo)體兩端存在 2 電流 1 定義式 I 其中q是某段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 2 方向 電流是標(biāo)量 為研究問題方便 規(guī)定定向移動的方向為電流的方向 在外電路中電流由電源正極到負極 在內(nèi)電路中電流由電源負極到正極 電壓 正電荷 答案 3 微觀表達式 假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個可自由移動的電荷 電荷定向移動的速率為v 電荷量為q 導(dǎo)體橫截面積為S 則I 3 電動勢 1 電源是通過非靜電力做功把轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置 在電源內(nèi)部 非靜電力做正功 其他形式的能轉(zhuǎn)化為 在電源外部 靜電力做功 電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 2 電動勢 在電源內(nèi)部 非靜電力把正電荷從負極移送到正極所做的功W與的比值 定義式 E 3 物理意義 反映電源本領(lǐng)大小的物理量 nqSv 其他形式的能 電能 被移送電荷q 非靜電力做功 答案 二 電阻定律及歐姆定律 1 電阻 1 定義式 2 物理意義 反映了導(dǎo)體對電流的 2 電阻定律 1 內(nèi)容 同種材料的導(dǎo)體 其電阻與它的長度成正比 與它的 成反比 導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān) 2 表達式 阻礙作用 橫截面積 答案 3 電阻率 1 計算式 2 物理意義 反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能 是表征的物理量 3 電阻率與溫度的關(guān)系 金屬 電阻率隨溫度升高而 半導(dǎo)體 電阻率隨溫度升高而 一些合金 幾乎不受溫度的影響 4 部分電路歐姆定律 1 內(nèi)容 導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比 跟導(dǎo)體的成反比 2 表達式 I 材料性質(zhì) 增大 減小 電阻 答案 3 適用范圍 金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電 對氣體導(dǎo)電不適用 純電阻電路 不含電動機 電解槽等的電路 5 導(dǎo)體的伏安特性曲線 1 I U圖線 以電流為縱軸 為橫軸所畫出的導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱為I U圖線 如圖1所示 電壓 圖1 答案 2 比較電阻的大小 圖線的斜率 圖中R1R2 3 線性元件 伏安特性曲線是的電學(xué)元件 適用歐姆定律 4 非線性元件 伏安特性曲線為的電學(xué)元件 不適用歐姆定律 直線 曲線 答案 三 電功率 焦耳定律 1 電功 1 定義 導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的做的功 2 公式 W qU 適用于任何電路 3 電流做功的實質(zhì) 轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程 2 電功率 1 定義 單位時間內(nèi)電流所做的功 表示電流做功的 2 公式 P 適用于任何電路 電場力 IUt 電能 快慢 IU 答案 3 焦耳定律 1 電熱 電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的跟電流的二次方成正比 跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比 2 公式 Q 4 電功率P IU和熱功率P I2R的應(yīng)用 1 不論是純電阻電路還是非純電阻電路 電流的電功率均為P電 UI 熱功率均為P熱 I2R 2 對于純電阻電路而言 P電 P熱 IU I2R 3 對于非純電阻電路而言 P電 IU P熱 P其他 P其他 P其他 熱量 I2Rt I2R 答案 四 閉合電路歐姆定律 1 閉合電路 電源內(nèi)部是 用電器 導(dǎo)線組成 1 組成 2 內(nèi) 外電壓的關(guān)系 E 2 閉合電路歐姆定律 1 內(nèi)容 在外電路為純電阻的閉合電路中 電流的大小跟電源的電動勢成正比 跟內(nèi) 外電路的電阻之和成 內(nèi)電路 外電路 U內(nèi) U外 反比 答案 2 公式 I 只適用于純電阻電路 E 適用于所有電路 U外 Ir 1 關(guān)于電流 下列說法中正確的是 A 通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多 導(dǎo)體中的電流越大B 導(dǎo)體兩端沒有電壓時 導(dǎo)體中的自由電荷也在運動 所以導(dǎo)體中也有電流C 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多 導(dǎo)體中的電流越大D 因為電流有方向 所以電流是矢量 1 2 3 4 5 學(xué)考通關(guān)練 解析 解析電流為單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 是由電荷量與時間共同決定的 電荷量多電流不一定大 故選項A錯誤 單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量多 則電流大 故選項C正確 電荷的定向移動形成電流 若不是定向移動則不能形成電流 選項B錯誤 一個量有方向并不能定義為矢量 矢量的運算必須遵循平行四邊形定則 電流有方向但不符合矢量合成法則 不是矢量 選項D錯誤 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 2 2015 浙江10月選考 10 如圖2所示是我國某10兆瓦 1兆瓦 106W 光伏發(fā)電站 投入使用后每年可減少排放近萬噸二氧化碳 已知該地區(qū)每年能正常發(fā)電的時間約為1200h 則該電站發(fā)電量約為 A 1 2 106kW hB 1 2 107kW hC 1 2 109kW hD 1 2 1010kW h 圖2 解析 解析每年發(fā)電量W Pt 1 2 107kW h 故B正確 3 2015 浙江1月學(xué)考 29 如圖3所示是一個電熱水壺的銘牌 小沈同學(xué)利用所學(xué)知識 結(jié)合該銘牌上獲取的信息 得出該電熱水壺 A 正常工作時的電流約為6 8AB 正常工作5min耗電約0 5kW hC 只能在直流電下工作D 只能在220V電壓下工作 解析 1 2 3 4 5 圖3 W P t 0 125kW h B項錯誤 銘牌標(biāo)示的額定電壓為220V的交流電 220V是正常工作時的電壓 故C D項錯誤 4 一個標(biāo)有 220V 60W 的白熾燈泡 加上的電壓U由零逐漸增大到220V 在此過程中 電壓 U 和電流 I 的關(guān)系可用圖線表示 圖中給出的四個圖線中 比較符合實際的是 1 2 3 4 5 5 2013 浙江6月學(xué)考 33 太陽能電池由許多片電池板組成 某電池板不接負載時兩極間電壓是6 0 10 4V 短路電流是3 0 10 5A 則這塊電池板的內(nèi)阻為 A 20 B 5 C 0 2 D 0 05 1 2 3 4 5 解析 返回 考點互動探究 1 電阻的決定式和定義式的區(qū)別 考點一電路的基本概念與規(guī)律 2 純電阻電路與非純電阻電路的比較 解析 例1有一臺標(biāo)有 220V 50W 的電風(fēng)扇 其線圈電阻為0 4 在它正常工作時 下列求其每分鐘產(chǎn)生的電熱的四種解法中 正確的是 B Q Pt 3000J 方法提煉 電功和電熱的處理方法 1 首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路 正確選擇計算公式 2 處理非純電阻電路的計算問題時 要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā) 緊緊圍繞能量守恒定律 利用 電功 電熱 其他能量 尋找等量關(guān)系求解 解析 1 2016 浙江10月學(xué)考 9 一根細橡膠管中灌滿鹽水 兩端用短粗銅絲塞住管口 管中鹽水柱長為40cm時測得電阻為R 若溶液的電阻隨長度 橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同 現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50cm 鹽水體積不變 仍充滿橡膠管 則鹽水柱電阻變?yōu)?1 2 3 變式題組 1 2 3 解析 2 有兩個相同的電流表 允許通過的最大電流 滿偏電流 為Ig 1mA 表頭電阻Rg 30 若改裝成一個量程為3V的電壓表和一個量程為0 6A的電流表應(yīng)分別 A 串聯(lián)一個2990 的電阻和并聯(lián)一個0 15 的電阻B 并聯(lián)一個2990 的電阻和串聯(lián)一個0 15 的電阻C 串聯(lián)一個2970 的電阻和并聯(lián)一個0 05 的電阻D 并聯(lián)一個2970 的電阻和串聯(lián)一個0 05 的電阻 1 2 3 1 2 3 解析 3 一臺發(fā)電機用0 5A的電流向外輸電 在1min內(nèi)有180J的機械能轉(zhuǎn)化為電能 則發(fā)電機的電動勢為 A 6VB 360VC 120VD 12V 1 2 3 1 路端電壓 外電路兩端的電壓 即電源的輸出電壓U E Ir 1 當(dāng)外電阻R增大時 I減小 內(nèi)電壓減小 路端電壓增大 當(dāng)外電路斷開時 I 0 U E 考點二電路的動態(tài)分析 2 判定總電阻變化情況的規(guī)律 1 當(dāng)外電路的任何一個電阻增大 或減小 時 電路的總電阻一定增大 或減小 2 若開關(guān)的通 斷使串聯(lián)的用電器增多時 電路的總電阻增大 若開關(guān)的通 斷使并聯(lián)的支路增多時 電路的總電阻減小 3 在如圖4所示分壓電路中 滑動變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成 其中一段R并與用電器并聯(lián) 另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián) A B兩端的總電阻與R串的變化趨勢一致 圖4 例2 2016 余姚市調(diào)研 電動勢為E 內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1 R2及滑動變阻器R連接成如圖5所示的電路 當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點滑向b滑時 下列說法正確的是 解析 A 電壓表和電流表讀數(shù)都增大B 電壓表和電流表讀數(shù)都減小C 電壓表讀數(shù)增大 電流表讀數(shù)減小D 電壓表讀數(shù)減小 電流表讀數(shù)增大 圖5 路端電壓U E Ir 因I減小 所以U增大 即電壓表的讀數(shù)增大 R2兩端電壓U2 E I R1 r 因I減小 所以U2增大 技巧點撥 電路動態(tài)分析的兩種方法 2 極限法 即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題 可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論 解析 4 2015 浙江1月學(xué)考 34 小吳同學(xué)設(shè)計了一種煙霧警報裝置 其設(shè)計原理如圖6所示 M為煙霧傳感器 其阻值RM隨著煙霧濃度的變化而變化 R為定值電阻 當(dāng)裝置所在區(qū)域出現(xiàn)煙霧且濃度增大時 將導(dǎo)致a b兩端電壓減小 觸發(fā)警報裝置發(fā)出警報 則煙霧濃度增大時 4 5 A RM增大 電流表示數(shù)增大B RM增大 電流表示數(shù)減小C RM減小 電流表示數(shù)增大D RM減小 電流表示數(shù)減小 變式題組 圖6 4 5 解析 5 多選 如圖所示 A B C D四個電路中 電源電動勢為E 電阻為r 定值電阻為R0 當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時 電壓表示數(shù)將變大的電路是 4 5 4 5 解析在電路A B中 當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時 滑動變阻器連入電路的電阻變小 對電路A 電壓表測量的是路端電壓 由于外電路電阻減小 使路端電壓隨之減小 不符合題意 對電路B 電壓表測量的是定值電阻R0兩端的電壓 由閉合電路歐姆定律知此時電路電流變大 則電壓表示數(shù)將變大 符合題意 對電路C 由于電壓表位置的特殊性 其示數(shù)將不變 而電路D 盡管電路電流不變 但當(dāng)滑動變阻器R的滑片P從a向b滑動時 電壓表測量的電阻增加 則電壓表示數(shù)將變大 1 電源的總功率 2 電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi) I2r IU內(nèi) P總 P出 考點三電路中的功率及效率問題 3 電源的輸出功率 1 任意電路 P出 IU IE I2r P總 P內(nèi) 3 純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系 當(dāng)R r時 隨著R的增大輸出功率越來越小 當(dāng)R r時 隨著R的增大輸出功率越來越大 當(dāng)P出 Pm時 每個輸出功率對應(yīng)兩個外電阻R1和R2 且R1R2 r2 P出與R的關(guān)系圖象如圖7所示 圖7 例3 多選 直流電路如圖8所示 在滑動變阻器的滑片P向右移動時 下列說法正確的是 解析 A 總功率一定減小B 滑動變阻器的功率一定增大C 內(nèi)部消耗功率一定減小D 輸出功率一定先增大后減小 圖8 內(nèi)部消耗功率I2r變小 選項C對 輸出功率即滑動變阻器的消耗功率 由于電源內(nèi)阻與滑動變阻器接入電路中的電阻大小關(guān)系未知 輸出功率的變化情況無法確定 所以選項B D均錯 規(guī)律總結(jié) 對閉合電路功率的兩點認識 1 閉合電路是一個能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng) 電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 內(nèi) 外電路將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 IE P內(nèi) P外就是能量守恒定律在閉合電路中的體現(xiàn) 2 外電阻的阻值向接近內(nèi)阻的阻值方向變化時 電源的輸出功率變大 解析 6 有一個電動勢為3V 內(nèi)阻為1 的電源 下列電阻與其連接后 使電阻的功率大于2W 且使該電源的效率大于50 的是 A 0 5 B 1 C 1 5 D 2 6 7 變式題組 解析 7 2016 溫嶺市聯(lián)考 如圖9所示 直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線 拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率P內(nèi)隨電流I變化的圖線 若A B對應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A 那么線段AB表示的功率及此時對應(yīng)的外電阻是 A 2W 0 5 B 4W 2 C 2W 1 D 6W 2 6 7 圖9 解析C點表示電源總功率 也等于電源內(nèi)部的熱功率 此時電路中只有內(nèi)阻 由P總 EI 可得E 3V 由P內(nèi) I2r 可得r 1 當(dāng)電路電流等于2A時 由E I R r 可得R 0 5 P出 I2R 2W 選項A正確 6 7 考點四電源和電阻U I圖象的比較 例4 多選 如圖10所示的U I圖象中 直線 為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線 直線 為某一電阻R的U I圖線 用該電源直接與電阻R連接成閉合電路 由圖象可知 A R的阻值為1 5 B 電源電動勢為3 0V 內(nèi)阻為0 5 C 電源的輸出功率為3 0WD 電源內(nèi)部消耗功率為1 5W 解析 圖10 解析由于電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線 和電阻R的U I圖線 都為直線 所以電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線 的斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻 r 1 5 電阻R的U I圖線 的斜率等于電阻R的阻值 R 1 5 選項A正確 B錯誤 電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線和電阻R的U I圖線交點縱 橫坐標(biāo)的乘積表示電源的輸出功率 電源的輸出功率為P UI 1 5 1 0W 1 5W 選項C錯誤 由EI P Pr解得電源內(nèi)部消耗的功率為Pr EI P 3 0 1 0W 1 5W 1 5W 選項D正確 特別提醒 利用兩種圖象解題的基本方法 利用電源的U I圖象和電阻的U I圖象解題 無論電阻的U I圖象是線性還是非線性 解決此類問題的基本方法是圖解法 即把電源和電阻的U I圖線畫在同一坐標(biāo)系中 圖線的交點即電阻的 工作點 電阻的電壓和電流可求 其他的量也可求 解析 8 2016 余姚市聯(lián)考 如圖11為小燈泡的U I圖線 若將該小燈泡與一節(jié)電動勢E 1 5V 內(nèi)阻r 0 75 的干電池組成閉合電路時 電源的總功率和小燈泡的實際電功率分別接近以下哪一組數(shù)據(jù) A 1 5W1 0WB 0 75W0 5WC 0 75W0 75WD 1 5W0 75W 8 9 變式題組 圖11 解析由閉合電路的規(guī)律可知 U 1 5 0 75I由此可作出電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖象 兩圖象的交點就是電源和小燈泡構(gòu)成閉合回路時的路端電壓和電流 圖象交點坐標(biāo)是 1 0 0 75 電源的總功率P總 IE 1 1 5W 1 5W 燈泡的實際功率P實 UI 0 75W 故選項D正確 8 9 解析 9 某電源電動勢為E 內(nèi)阻為r 根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系式U E Ir 作出U與I的函數(shù)圖象如圖12所示 下列說法正確的是 返回 8 9 圖12 A 圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小B 電源短路的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的P點C 電動勢越大 P點位置越接近坐標(biāo)原點D 外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于圖中的Q點 解析在U I圖象中 圖線斜率的絕對值表示內(nèi)阻的大小 選項A正確 Q點表示電源短路的狀態(tài) 選項B錯誤 P點數(shù)值表示電動勢大小 電動勢越大 P點位置越遠離坐標(biāo)原點 選項C錯誤 外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)于P點 選項D錯誤 返回 8 9