2020屆高考物理一輪復習 7.1電動勢　歐姆定律學案

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1、第 1 課時　 電動勢　歐姆定律 基礎知識歸納 1.導線中的電場 (1)形成因素：是由電源、導線等電路元件　所積累的電荷　共同形成的. (2)方向：導線與電源連通后，導線內(nèi)很快形成了沿導線方向的　恒定電場　. (3)性質(zhì)：導線中恒定電場的性質(zhì)與靜電場的性質(zhì)　不同　. 2.電流 (1)導體形成電流的條件：①要有自由電荷；②導體兩端形成電壓. (2)電流定義：通過導體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時間的　比值　叫電流. (3)電流的宏觀表達式：　I＝　，適用于任何電荷的定向移動形成的電流. (4)電流是標量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向(或與負電荷定向

2、移動的方向相反).單位：A， 1 A＝　103　mA＝　106　μA. (5)電流的微觀表達式：　I＝nqvS　，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷電荷量，S是導體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率. 說明：導體中三種速率：定向移動速率非常小，約10－5 m/s；無規(guī)律的熱運動速率較大， 約105 m/s；電場傳播速率非常大，為3×108 m/s. 3.電動勢 (1)電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置； (2)電源電動勢是表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量； (3)電源電動勢E在數(shù)值上等于非靜電力把1 C正電荷在電源內(nèi)從負極移送

3、到正極所做的功，即　E＝W/q　； (4)電源電動勢和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無關(guān). 4.部分電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：導體中的電流跟導體兩端電壓成正比，跟導體的電阻成反比. (2)公式 ：　I＝　. (3)適用條件：　金屬導電或電解液導電　.對氣體導電和晶體管導電不適用. (4)圖象 注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別：對于電阻一定的導體，圖中兩圖都是過原點的直線，I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，U-I圖象的斜率表示電阻.當考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線，但部分電路的歐姆定律還是適用. 重點難點突破 一、公式I＝q/t和I

4、＝nqSv的理解 I＝q/t是電流的定義式，適用于任何電荷的定向移動形成的電流.注意：在電解液導電時，是正、負離子向相反方向定向移動形成電流，q應是兩種電荷的電荷量絕對值之和，電流方向為正電荷定向移動的方向. I＝nqvS是電流的微觀表達式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個數(shù)，S為導線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動速率，約10－5 m/s). 二、電動勢和電壓的關(guān)系 電動勢和電壓這兩個物理量盡管有著相同的單位，而且都是描述電路中能量轉(zhuǎn)化的物理量，但在能量轉(zhuǎn)化方式上和決定因素上有本質(zhì)的區(qū)別： 1.電壓表示電場力做功(UAB＝)，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)；電源電動勢表示非靜電力做功

5、(E＝)，是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng). 2.決定因素不同：電壓由電源和導體的連接方式?jīng)Q定；電動勢由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無關(guān). 三、伏安特性曲線及其應用 1.伏安特性曲線 電阻恒定不變的導體，它的伏安特性曲線是直線，如右圖中a、b兩直線所示，具有這種伏安特性曲線的電學元件叫線性元件，直線的斜率等于電阻的倒數(shù).電阻因外界條件變化而變化的導體，它的伏安特性曲線是曲線，如圖中c所示，這類電學元件叫非線性元件，導體c的電阻隨電壓升高而減小. 2.利用伏安特性曲線的斜率求電阻時，不能用直線的傾角的正切來求，原因是物理圖象坐標軸單位長度是可以表示不同大小的電壓或電流，而應用R

6、＝求電阻. 3.一般金屬導體的電阻隨溫度的升高而增大，其伏安特性如下圖所示. 由于金屬導體是純電阻，所以歐姆定律仍然適用，伏安特性曲線上某一點的縱坐標和橫坐標的比值，即曲線的割線斜率表示了導體的電阻(圖甲)或?qū)w的電阻的倒數(shù)(圖乙). 典例精析 1.公式I＝q/t和I ＝nqvS的理解和應用 【例1】來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流強度為1 mA的細柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷e＝1.60×10－19 C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為　　　　.假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和

7、4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1∶n2＝　　　　. 【解析】按定義，I＝，所以＝＝6.25×1015 由于各處電流相同，設這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由I＝和t＝得I＝，所以n∝.而v2＝2as，所以v∝，所以＝ 【答案】6.25×1015；2∶1 【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：(1)正確把握電流強度的概念 I＝q/t和q＝ne. (2)善于將運動學知識和電流強度的定義式巧妙整合，靈活運用. 【拓展1】試研究長度為l、橫截面積為S，單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動，在導體兩端加上電壓U，于是導體中有勻強電場產(chǎn)生，在

8、導體內(nèi)移動的自由電子(－e)受勻強電場作用而加速，和做熱運動的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復進行邊向前移動，可以認為阻礙電子運動的阻力大小與電子移動的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù)). (1)電場力和碰撞的阻力相平衡時，導體中電子的速率v成為一定值，這時v為　B　. A. B. C. D. (2)設自由電子在導體中以一定速率v運動時，該導體中所流過的電流是. (3)該導體電阻的大小為 (用k、l、n、S、e表示). 【解析】 據(jù)題意可得kv＝eE，其中E＝，因此v＝.據(jù)電流微觀表達式I＝neSv，可得I＝，再由歐姆

9、定律可知R＝＝ 2.電源電動勢的理解 【例2】關(guān)于電源電動勢，以下說法正確的是(　　) A.電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極板間的電壓 B.由電動勢E＝可知電動勢E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無關(guān)，由電源本身決定 C.1號干電池比5號干電池大，但是電動勢相等，內(nèi)電阻相同 D.電動勢的大小隨外電路的電阻增大而增大 【解析】電動勢由電源本身的性質(zhì)決定，與W、q無關(guān)，與所接的外電路無關(guān)，所以B對，D錯.1號干電池和5號干電池電動勢相等，但內(nèi)電阻不同，所以C錯.由電源電動勢的本質(zhì)知A正確. 【答案】AB 【思維提

10、升】應正確理解電源電動勢的物理意義和決定因素. 【拓展2】關(guān)于電源電動勢和電壓，以下說法正確的是( A ) A.在某電路中每通過20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個電池的電動勢是1.5 V B.電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動勢一定越大 C.電動勢就是電源兩極間的電壓 D.電動勢公式E＝中的“W”和電壓公式U＝中的“W”是一樣的，都是電場力做的功 3.伏安特性曲線的理解和應用 【例3】如圖所示為電阻R1和R2的伏安特性曲線， 并且把第一象限分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域.現(xiàn)把R1和R2并聯(lián)在電路中，消耗的電功率分別用P1和P2表示；并聯(lián)的總電阻設為R

11、.下列關(guān)于P1與P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應該在的區(qū)域的說法，正確的是(　　) A.特性曲線在Ⅰ區(qū)，P1

12、②用縱坐標表示電壓U，橫坐標表示電流I，畫出的U-I關(guān)系圖線，它的斜率為電阻.一定要看清圖象的坐標. 【拓展3】一個用半導體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個標準電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系有( C ) A.P1＝4P2 B.PD＝P/9 C.P1＜4P2 D.PD

13、＞P2 易錯門診 【例4】如圖所示的圖象所對應的兩個導體： (1)兩導體的電阻的大小R1＝　　　 Ω，R2＝　　　Ω； (2)若兩個導體中的電流相等(不為零)時，電壓之比U1∶U2＝　　　??； (3)若兩個導體的電壓相等(不為零)時，電流之比I1∶I2＝　　　　. 【錯解】(1)因為在I-U圖象中R＝1/k＝cot θ，所以R1＝ Ω，R2＝ Ω 【錯因】上述錯誤的原因，沒有弄清楚圖象的物理意義. 【正解】(1)在I-U圖象中R＝1/k＝ΔU/ΔI，所以R1＝2 Ω，R2＝ Ω (2)由歐姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，所以U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1 (3) 由歐姆定律得I1＝U1/R1，I2＝U2/R2，由于U1＝U2，所以I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3 【答案】(1)2 Ω； Ω　(2)3∶1　(3)1∶3 【思維提升】應用圖象的斜率求對應的物理量，這是圖象法討論問題的方法之一，但應注意坐標軸的物理意義.在用斜率求解時ΔU、ΔI是用坐標軸上的數(shù)值算出的，與坐標軸的標度的選取無關(guān)，而角度只有在兩坐標軸單位長度相同時才等于實際角的大小，從本圖中量出的角度大小沒有實際意義.