高考第一轮复习教案11-恒定电流

津桥教育中心——新起点辅导学校 课 题： 恒定电流 类型：复习课 目的要求： 重点难点： 教 具： 第1课 ： 基本概念和定律 过程及内容基础知识 一、电流、电阻和电阻定律 1．电流：电荷的定向移动形成电流． （1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差． （2）电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。 ①I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv；假若导体单位长度有N个电子，则I＝Nev． ②表示电流的强弱，是标量．但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． ③单位是：安、毫安、微安1A=103Ma=106μA 2．电阻、电阻定律 （1）电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关. (2)电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比. R＝ρL/S (3)电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响． 2①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m的柱形导体的电阻. ②单位是:Ω·m. 3．半导体与超导体 －56(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为10Ω·m ～10Ω·m (2)半导体的应用: ①热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化. ②光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用. ③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路. ④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等. （3）超导体 ①超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象. ②转变温度(TC):材料由正常状态转变为超导状态的温度 ③应用:超导电磁铁、超导电机等 二、部分电路欧姆定律 1、导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。 I=U/R 2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件． 3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成I～U或U～I图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的. 注意：①我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小． R2﹥R1 R2＜R1 ②I、U、R必须是对应关系．即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压． 【例1】来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短

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津桥教育中心——新起点辅导学校 的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2=_______。 v1 v2 质子源 L 4L 【例2】用某种金属制成粗细均匀的导线，通以一定大小的恒定电流，过一段时间后，导线升高的温度（ ） A．跟导线的长度成正比 B．跟导线的长度成反比 C．跟导线的横截面积成正比 D．跟导线的横截面积成反比 【例3】试研究长度为l、横截面积为S，单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子(-e)受匀强电场作用而加速.而和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常数). (1)电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时v为 A.ekU l B.eUelU C. lkk D.e kU(2)设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是___________. (3)该导体电阻的大小为___________(用k、l、n、s、e表示). 三、电功、电功率 1．电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功W＝UIt， 电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程. 2．电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI 3．焦耳定律；电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量Q=I2Rt． 纯电阻电路中W＝UIt=U2t/R=I2Rt，P=UI=U2/R=I2R 非纯电阻电路W＝UIt，P=UI 4．电功率与热功率之间的关系 纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率． 纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等． 非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能． 【例4】一只标有“220 V，60 W”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到200V时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化） 【例5】直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过线圈的电流是I，此时它两端的电压为U，则电动机的输出功率为（ ） A．UI；B．IU＋I2R C．IU一I2R； D．U2／R －【例6】某脉冲激光器的耗电功率为2×l03W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间108s，携带的能量为 0．2J。则每个脉冲的功率为 W。该激光器将电能转化为激光能量的效率为

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津桥教育中心——新起点辅导学校 规律方法 1．电功、电功率的计算 (1)用电器正常工作的条件： ①用电器两端的实际电压等于其额定电压. ②用电器中的实际电流等于其额定电流． ③用电器的实际电功率等于其额定功率． 由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件．灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程． (2)用电器接入电路时： ①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变． ②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁. 【例7】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0．3V的电压时，通过的电流为0．3A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2．0V时，电流为0．8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？ 【例8】如图所示为电解水的实验装置，闭合开关S后观察到电压表的示数为6. 0 V,电流表的示数为100 mA. (1)在实验过程中消耗了何种形式的能量？转化成了何种形式的能量？ (2)若通电10 min, A管中将生成多少毫升气体． (3)已知每mol水被电解消耗280. 8 kJ的能量，则10 min内增加了多少化学能？ (4)在电解池中产生了多少内能，在该实验中两极间液体的电阻是多大？ A B

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津桥教育中心——新起点辅导学校 2．部分电路欧姆定律的应用 【例9】如图所示是一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面,O是悬点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保护良好接触．无风时，金属丝与电阻丝在C点接触，此时示数为I0；有风时金属丝将偏转一角度θ，角θ与风力大小有关，设风力方向水平向左，OC=h,CD=L,金属球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为k，电源内阻和金属丝电阻不计，金属丝偏角为θ时，的示数为I/，此时风力为F,试写出： （1）F与θ的关系式． （2)F与I/的关系式． 【例10】图为一种加速仪的示意图,质量为m的振子两端连有劲度系数均为K的轻弹簧,电源动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求： (1)系统的加速度a(以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。 (2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？ (3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？

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津桥教育中心——新起点辅导学校 散第 2 课 串并联及混联电路 基础知识 一、串联电路 ①电路中各处电流相同．I=I1=I2=I3=?? ②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3?? ③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R1＋R2＋?＋Rn ④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即UU1U2???n?I R1R2RnPPP 1?2??n?I2R1R2Rn二、并联电路 ①并联电路中各支路两端的电压相同．U=U1=U2=U3?? ②并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和I=I1＋I2＋I3=?? ③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。1111=++?+，当并联电路是由n个RR1R2Rn相同的电阻R并联而成时，总电阻R总= ；当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R总=

④并联电路中通过各个电阻的电流踉它的阻值成反比，即I1R1＝I2R2=?＝InRn= U． 2⑤并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1=P2R2=?=PnRn=U． 【例1】如图所示，P为一块均匀的半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，测出电阻为R，然后再将它按图乙方式接在C、D之间，这时P的电阻为（ ） A·R； B·?R ；C·；R/4； D·4R 【例2】如图9—7中三个R1、R2、R3，电流表的内阻忽略不计，则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少？ 【例3】图中电源电压U＝5 V，内阻不计，V1、V2、V3、三个电压表的内电阻相同，其中V1、V2的读数分别为3V、2V，试求电压表V3的读数． 【例4】有三个电阻，其阻值分别为10 Ω、20Ω、30Ω，现在它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压，问： （1）在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少？ （2）对20Ω电阻来说，在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的，有哪些连接方式？获得最小功率的有哪些连接方式？（只要求画电路图表示）

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津桥教育中心——新起点辅导学校 【例5】如图所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化？ 【例6】如图所示，R1和R2阻值相同，电源内阻不计，当滑动变阻器R1的滑动片P由A向B移动时，试分析电路中各电表示数的变化情况。 【例7】在如图所示的电路中，在滑线变阻器滑动片p由a滑到b的过程中，三只理想电压表示数变化的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，则下列各组数据中可能出现的是（ ） A．ΔU1＝0、ΔU2=2 V、ΔU3＝2 V B．ΔU1=1V、ΔU2＝2 V、ΔU3＝3 V C：ΔU1＝3V、ΔU2=1V、ΔU3=2V D．ΔU1=1V、ΔU2＝1V、ΔU3=2V 【例8】如图所示，安培表为理想电表，电源电动势为6V、内阻为1Ω，滑动变阻器的总电阻为11Ω，电阻R0为3Ω，问当S闭合时，变阻器的滑动触头P在R上滑动时，电流表的读数范围为多少？

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津桥教育中心——新起点辅导学校 2、电路故障分析与黑盒子问题 闭合电路黑盒。其解答步骤是： ①将电势差为零的两接线柱短接 ②在电势差最大的两接线柱间画电源 ③根据题给测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并将电阻接在各接线柱之间。 【例9】如图所示的电路中，灯泡A和B原来都是正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些，试判断电路中什么地方出现断路的故障？（设只有一处出现了故障） 【例10】一盒子里装有由导线和几个阻值相同的电阻组成的电路，盒外有接线柱1、2、3、4，已知1、2间的电阻是1、3间电阻的1．5倍，是2、4间电阻的3倍，而3、4间没有明显电阻，欲使盒内电路所含电阻数最少，请画出盒内的电路图。 3、电路中的能量关系的处理 要搞清以下概念： (1)电源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指εI或I2（R外＋r） (2)电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指：IU或Iε一 I2r或I2R外 (3)电源内阻消耗的功率：I2r (4)整个电路中 P电源＝ P外十P内 【例11】电源输出功率和效率的讨论．

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津桥教育中心——新起点辅导学校 【例12】将一个标有“24 V、48 W’的电灯接在电动势ε=36 V．内阻r＝2 Ω的直流电源下使用，今有“2Ω、50W”的定值电阻R若干只可供选用，请设计两种简单电路使电灯正常发光： （1）定值电阻与电灯串联作分压电阻使用； （2）定值电阻与电灯并联作分流电阻使用（写出设计根据要点，画出电路图） （3）在你设计的两种电路中，哪种方法较好？说明理由。 【例13】在图中，发电机的内阻r=0。1Ω，每根连接导线的电阻r1=0.1Ω，负载电阻R=22Ω，电路中的电流强度I=10A，求：（1）负载两端的电压UR；（2）外电路上的电压U端；（3）发电机的电动势；（4）整个外电路上消耗的功率P外；（5）负载上消耗的功率；（6）导线上消耗的功率；（7）发电机内部消耗的功率；（8）发电机的功率． rL I ＋ UR ε U端 － rL 【例14】如图所示；电源的电动势为50V．电源内阻为1．0Ω，定值电阻R为14Ω．M为直流电动机，电枢电阻R为2．0Ω。电动机正常运转时，伏特表的读数为35V。求在100s的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少。 4、含电容器电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况）的元件，在电容器处电路看作是断路，简化电路时可去掉它．简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点： (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压． (2)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等． (3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充（放）电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。

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津桥教育中心——新起点辅导学校 ⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。 【例15】如图电路中，电源内阻不计.为使电容器的带电量增大，可采取以下哪些方法（） A R 1 R3 B A.增大R1; B.增大R2; C.增大R3 D.减小R1 B R2 E C C C C 【例16】如图所示，E＝10 V, r＝1Ω, R1＝R3＝5 Ω, R2＝4Ω，C＝100μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求： (1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向； (2)S闭合后流过R3的总电荷量。 R3R1 S CR2 E r 【例17】电动势为E、内电阻为r的电源与粗细均匀的电阻丝相联，组成如图所示的电路。电阻丝长度为L，电阻为R.C为平行板电容器，其相对面积为S，两板间的距离为d.在滑动触头向右滑的过程中，电流计中有电流通过，为什么？若电流计允许通过的最大电流为Im,求P滑动时，所允许的最大速度是多少？ 14

津桥教育中心——新起点辅导学校 第 4 课 电路的测量 基础知识 一、电路设计 电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点，它包括测量电阻值Rx、电阻率ρ,电功率p和电源电动势E、内阻r. 电路设计的基本原则是：安全性好，误差小，仪器少，耗电少，操作方便． 伏安法实验电路一般可分为两部分：测量电路部分和供电电路部分． 1、测量电路 测量电路有两种方法：电流表内接法和电流表外接法． RRRXU甲图中:R外??XV?IRX?RV1?RX2RX＜RX,误差ΔR=R外－RX=? RX?RVRV乙图中:R内?U?RX?RA＞RX, 误差ΔR=R内－RX=RA I确定内接法还是外接法，有三种方法： a直接比较法：当Rx >>RA时用内接法，当Rx<

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津桥教育中心——新起点辅导学校 流．②误差因素，如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差；电压表、电流表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的中间量程，其指针应偏转到满刻度的1/3～2/3之间；使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位．③便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作． 选择仪器的一般步骤是：①根据实验要求设计合理的实验电路；②根据电路选择滑动变阻器；③选定电源，选择电压表和电流表以及所用的量程． 连接实物图的基本方法是：①画出实验电路图；②分析各元件连接方式，明确电表量程；③画线连接各元件，一般先从电源正极开始，到开关，再到滑动变阻器等，按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来；其次将要并联的元件再并联到电路中去；连接完毕，应进行检查，检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行． 规律方法 【例1】用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω，额定功率为1 W）；电流表A1（量程0～0.6 A，内阻0.2 Ω）；电流表A2（量程0～3 A，内阻0.05 Ω）；电压表V1（量程0～3 V，内阻3 kΩ）；电压表V2（量程0～15 V，内阻15 kΩ）；滑动变阻器R0（0～50 Ω），蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图. 【例2】某电流表的内阻在0.1Ω～0.2Ω之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下： A．待测电流表A1（量程0.6A）； B．电压表V1（量程3V，内阻约2kΩ） C．电压表V2（量程15V，内阻约10kΩ）；D．滑动变阻器R1（最大电阻10Ω） E．定值电阻R2（阻值5Ω） F．电源E（电动势4V） G．电键S及导线若干 （1）电压表应选用_____________；（2）画出实验电路图； （3）如测得电压表的读数为V，电流表的读数为I，则电流表A1内阻的表达式为：RA = ______________。

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津桥教育中心——新起点辅导学校 【例3】将量程为100 μA的电流表改装成量程为1 mA的电流表，并用一标准电流表对它进行校准（核对）.请你将改装及校准的电路原理图画在图中的虚线框内. 解答：校对电流表为的是改装后表的示数与标准电流表的一样，故两表应当串联.将微安表改装成毫安表，要并联一个小阻值的分流电mA 阻，由于是校对，所以这个分流电阻是可调的，即电阻箱，也就是标准电流表 A 电阻箱跟被校对电流表并联.既要求通过电流表的电流从0连续调A 到1 mA，因此滑动变阻器必须采用分压方式使用.如图所示 保护电阻 【例4】用图所示的电路测定未知电阻RX的值．图中电源电动势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计,R为电阻箱． （1)若要测得RX的值，R至少需要取 个不同的数值． (2)若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在此电路测R.时,R至少需取 个不同的数值. (3)若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量RX？答： 17

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