高考物理难点精讲 恒定电流

高考物理难点精讲 恒定电流内容摘要：

1、第 1 页 共 22 页高三复习难点精讲：恒定电流第 1 课时：基本概念和定律基础知识 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。 I=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=若导体单位长度有 N 个电子，则 I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单位是：安、毫安、微安 1A=10306阻、电阻定律 （1 ）电阻:,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与 关.(2)电 2、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. RL/S(3)电阻率:电阻率 是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为 1m,横截面积为 1柱形导体的电阻.单位是:导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间, 电阻率约为 105m 106m(2)半导体的应用: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.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.晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路.半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池 3、等.（3 ）超导体超导现象：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.转变温度(材料由正常状态转变为超导状态的温度应用: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/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 IU 或 UI 图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件, 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I、U、R 必须是对应关系即 I 是过电阻的电流 4、，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 800直线加速器加速，形成电流强度为 1细柱形质子流。 已知质子电荷 e=0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，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 1 1第 2 页 共 22 页 n1_。 解：按定义，,这段长度为 l，其中的质子数为 n 个，则由 得和。 而 12,221决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念 IQ/t 而 Q以n=Q/e=It/e,（2）质子源运动路程上的线密度与其瞬时速度成反比，因为 I所 5、以当电流 I 一定时， n 与 v 成反比【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解析：金属导线的电阻为 R LS ，通电后产生的电热为 Q2tS 设金属导体升高的温度为 T，由热学知识可知导体需要的热量为 Q 流产生的全部热量均被导线所吸收，即： T 式说明了 D 选项正确【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(样边反 6、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(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. )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 ).【答案】 据题意可得 kv=中 E= 此 v= =得 I=由欧姆定律可知 R= 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=耳定律；电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t 7、时间内的热量 Q=电阻电路中 W2t/R=P=2/R=P= 页 共 22 页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）解析：灯泡上标有“220 V，60 W”的字样，表明灯泡的额定电压（即正常一作的电压）为 220 V，只有在这个电压下，它的功 8、率才是额定功率 60w如果实际的电压不是 220V，那么它的功率就不再是 60 W由题意可认为它相当于一个阻值不变的电阻灯泡的工作电流 I=P/U=60/220=0。 27（A） 灯泡的电阻 R=2202/60=807（）灯泡的实际功率 P/=U/2/R=2002/807= 50（W ）点评：由公式 P= 可知，当用电器电阻 R 不变时，P可用 2=22 来计算，这样就不必算出灯丝的电阻用电器实际功率的大小，是由加在用电器两端的实际电压的大小决定的【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（ ）A2R C D解析：该题不 9、少学生选了 D，其原因是同电源输出功率混淆，认为输出功率就是端电压与电流乘积，而这里不是电源输出而是电机输出答案：l）处理该类题目首先应当注意这是非纯电阻电路（2 ）这里的输入功率 化成机械能的功率十转化成内能的功率【例 6】某脉冲激光器的耗电功率为 2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 02J。 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 解析:P W/t=2 107W。 每秒 钟转化为光脉的能量是 E 02J 10=2 J，该激光器将电能转化为激光能量的效率 =E/E 总=0001规律方法 1电功、电功率的计算(1)用电器正常工作的条件：用 10、电器两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流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：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 08A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少。 解析：当加 压时，电动机不转，说明电 11、动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为热能，此时电动机也可视为纯电阻，则 r=1=1，当加 20V 电压，电流为 08协机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和热能之和。 转化的热效率由 P=821= 064 W 计算，总A 页 共 22 页功率由 8201 6W 计算。 所以电动机的效率为 =（PP=60。 【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 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 A 管中将生成多少毫升气体(3)已知每 被电解消耗 2 12、80. 8 能量，则 10 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。 解析：(1)在电解水的过程中，消耗了电能，转化了化学能和内能，由能量转化及守恒定律，消耗的电能等于化学能和内能的总和(2)因 I=q/t，故 q=00 C= 60 结合成氢分子每个电子带电 e1. 61019 C，在 10，在阳极生成氢气的物质的量为：nq/20/(21. 61019 6. 021023）0424L，所以在 A 管中生成氢气的体积：V=04L=) 10 增加的化学能，E 化=04 280. 8 103J=)由能量守恒定律求得电解池中产生的内能Q=E 电一 E 化 E 13、化=600J72: 7 J再根据焦耳定律可求出电解池内两极间电阻 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，保护电阻，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 风时金属丝将偏转一角度，角 与风力大小有关，设风力方向水平向左，OC=h,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 时， 的示数为 I/，此时风力为 F,试写出：（1 ） F 与 的关系式 F （ 2)F 与 I/的关系式解析:(1)有风力时；对金属球 P,受力如图,F=1=(2)无风时,电路中 U=0风力时,电路。