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(wèn)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(wèn)題.尤其是電學(xué)知識(shí)聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題和探究實(shí)驗(yàn)問(wèn)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(wèn)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(wèn)題，會(huì)分析電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)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(huà)出的IU關(guān)系圖線． ①線性元件：伏安特性曲線是通過(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(méi)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小；U－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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)題 1.電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)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(wèn)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(jiàn)，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(guò)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(méi)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)的電流為12。則 A．I1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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