1、第十章恒定电流第十章恒定电流高考调研考 纲 导 航内容要求说明64.电流.欧姆定律.电阻和电阻定律65.电阻率与温度的关系66.半导体及其应用.超导及其应用67.电阻的串、并联.串联电路的分压作用及并联电路的分流作用68.电功和电功率.串联、并联电路的功率分配69.电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压70.电流、电压和电阻的测量：电流表、电压表和多用电表的使用.伏安法测电阻123.实验：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）124.实验：描绘小电珠的伏安特性曲线125.实验：把电流表改装为电压表126.实验：用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻127.实验：用多用电表探索
2、黑箱内的电学元件129.实验：传感器的简单应用命 题 取 向近几年本章内容的高考试题多集中在电路的变化、电路故障的检测、含电容电路以及含电表（理想或非理想）电路问题的分析上，以选择题或填空题的形式出现.另外,由于该部分知识与学生实验结合紧密,因而往往通过实验考查部分知识的运用情况,实验考查既具体又灵活,像仪器的选取,读数、电路的连接、数据处理、误差分析等，每年试题均有涉及，在复习中应予以足够的重视.再者,用实验中学过的实验方法去设计或处理未遇到过的实验问题是高考实验的趋势.从近几年的高考看,高考对本章的考查将有以下趋势:1.对实验的考查.不论是对实验基础知识的考查,还是器材连接,仪器选择,电路
3、设计,误差分析等.2.含容电路的分析.3.多用电表的使用.备 考 方 略在本章复习中要注意分析、解决问题的方法，比如闭合电路的动态分析、等效法的运用、模型的转化、非电学量和电学量的转化，以及极限法、赋值法等运用，都是学会、学活本章所需的.还要注意能量的转化问题，要从能量转化和守恒的角度去解决这些问题.例如在纯电阻电路中，电路消耗的电能，当然只能在电阻上转化为热能.如果电路中接有电动机、蓄电池等，电能大部分就要转化成机械能输出对外做功，或者转化成化学能储存在蓄电池中.另外，稳恒电流中不少物理量是用其他物理量的比值来定义的，如I=、R=等，这些式子叫定义式：可用Q、t来计算电流，U、I来计算电阻，
4、但不能说IQ，I，因为对一段电路，I由U和R决定，和Q、t无关，因而学习这章时，要注意分清定义式和决定式的区别.另外，要着重对实验方法.重要仪器的使用等知识的复习，要学会把所学的理论知识运用到实验中去.第一课时部分电路电功和电功率第一关：基础关展望高考基 础 知 识一、电流知识讲解（1）定义：通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，叫做电流，用I表示.（2）定义式：I=.（3）物理意义：表示电流强弱的物理量.（4）单位：国际单位安培（A）;其他单位毫安（mA）；微安（A）1 A=103mA=106A.（5）形成导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流.电源可使电路中保持
5、持续电流.（6）方向：习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向.（7）恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流.说明：金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时I=中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.电流虽有大小和方向，但不是矢量，是标量.q=It是求电荷量的重要公式，其变形公式I=qt求出的是电流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等.（8）电流的微观表达式电流的微观表达式为I=nqSv其中，v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，S是导体的横截面积，n是导体每单
6、位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷的电荷量.由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关.三种速率的区别电流传导速率，电子定向移动速率，电子热运动速率.a.电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流.(对整体而言)b.电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量级为10-5 m/s.(对每个电子而言)c.电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米.活学活用1.在图所示的电解池中,测得在5 s内共有7.5 C正电荷和7.5 C负电荷通过池的竖直截面OO
7、,则电路中电流表指示的读数应为()A.0B.1.5 AC.3 AD.7.5 A解析：由电流的基本概念可知:如果对某一截面S,从左方通过的电荷量为正电荷q,而从右方通过的电荷量为负电荷-q,那么通过该截面的电荷量应为2q;如果从两个相反方向同时穿过截面的电荷都是正(或负)电荷时,那么总电荷量是它们电荷量值相减.综合以上信息求解:Q=(7.5+7.5) C=15 C所以I= = A=3 A答案：C二、电阻知识讲解（1）定义：导体两端电压和通过导体的电流的比值.（2）定义式：R=.(3)单位：欧姆（），常用的还有k、M.且有1 =10-3k=10-6M说明：电阻的定义式提供了一种度量电阻大小的方法，
8、但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身的性质决定的，与所加的电压和通过的电流无关，绝不能由R=U/I而错误地认为“R与U成正比，R与I成反比”.三、电阻定律知识讲解（1）内容：在温度不变时，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.（2）公式：R=.（3）单位：在国际单位制中l-m,S-m2,R-,-m.说明：R=是导体电阻大小的决定式，表明导体电阻由导体本身因素（电阻率、长度l和横截面积S）决定，与其他因素无关.由此可更加明确电阻的定义式R=中，R与U、I无关这一点，使我们对比值定义法定义物理量有了更深刻的认识.R=为我们制造、控制电阻提供了理论指导.常用的滑动变阻器就是依靠改
9、变导线长度达到改变电阻的目的.四、电功和电功率知识讲解1.电功电流通过导体所做的功叫电功，其实质是电场力移动电荷所做的功.定义式：W=qU=IUt单位：焦（J）标量，其正负不表示大小.2.电功率电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率.定义式：P=单位：瓦(W)1 W=1 J/s.标量，且总为正值，负值无意义.由W=IUt知P=IU活学活用2.把6个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路消耗的功率分别用P甲和P乙所示，则下列结论中正确的是()A.P甲=P乙B.P甲=3P乙C.P乙=3P甲D.P乙3P甲解析：设每个小灯泡额定电流为I额，将甲电路中的三个
10、小灯泡视为一个整体R并，则通过R并的电流I总甲=3I额，同理对乙电路而言，I总乙=I额.对甲电路有P甲=UI总甲=U3I额，对乙电路有P乙=UI总乙=UI额，其中U=12V,显然P甲=3P乙.答案：B第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、纯电阻电路和非纯电阻电路的对比技法讲解(1)如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电阻电路.它有两大基本特点:服从欧姆定律:I=U/R电流通过纯电阻电路时,电流做的功全部转化为电热,且电功率和热功率相等.即W=Q=Pt=UIt=I2Rt=t.P=P热=UI=I2R=U2/R.(2)如果电路中除了含有电阻外,还包括电动机,电解槽等能够把电能转化为其他形式的能的
11、用电器,这种电路称为非纯电阻电路,其特点是:不服从欧姆定律,在非纯电阻电路中I,或UIR.电流通过电路时,电流做功除了转化为内能外,还要转化成其他形式的能,如机械能、化学能等.在非纯电阻电路中,电功大于电热WQ,即IUtI2Rt,电功率大于热功率,即UII2R,在计算电功和电热时要用各自的定义式:W=UIt,P=UI;Q=I2Rt,P热=I2R.(3)对联系到电功,电热,机械能,化学能的综合问题,要从能的转换和守恒的角度分析,再列式计算.如电动机通电后如果不转,其消耗的电能全部转化为焦耳热(内能),此时仅相当于纯电阻电路,有W=UIt=I2Rt=Q.典例剖析例1如图所示,灯L上标有200 W,
12、电动机上标有2000 W,在A、B两端加上220 V电压时,灯和电动机均正常工作,求电灯正常工作时的电阻.解析：从能量守恒的角度分析,对于任何一个电路,各部分消耗功率之和等于该电路消耗的总功率.本题应用该结论和串联电路上电流相等的特点解答.注意电动机是非纯电阻电器,和电灯串联后,电压分配和功率分配与电阻无正比关系,不能用比例法解答.已知电灯正常工作时的功率为额定功率200 W,若能求出通过电灯的电流,即可求出电灯正常工作时的电阻.设A、B间电流为I,A、B间总电压U=220 V.A、B间消耗总功率P=200 W+2000 W=2200 W.因为P=UI,所以I= = A=10 A.由IL=IP
13、L=IR,所以R= = =2 .答案：2 二、欧姆定律与I-U图象的应用技巧及注意事项技法讲解1.导体电阻会随温度而变化,所以金属导电只有在它的电阻可以认为不随电流,电压变化时,欧姆定律才成立.2.欧姆定律中说到的电流,导体两端的电压,电阻都是属于同一段导体的.3.用I-U图象结合比例式(=)解题，更直观、简明，物理意义更清晰.4.在作导体的伏安特性曲线时,坐标轴标度的选取可以是任意的,因此利用图线的斜率求导体阻值大小时,不能用tan,必须用U和I的比值计算.5.分析电阻的I-U图象或U-I图象,关键是先搞清图象斜率的物理意义,分清k=R还是k=1/R.典例剖析例2一只标有“220 V60 W
14、”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V.在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是（）解析：由电阻的定义式R=U/I知:在U-I图象上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R.由于白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图象表示U/I为一定值,说明电阻不变,不符合要求;C图象上各点的U/I值随U的增大而减少,也不符合实际;D图象中的U/I的值开始随U的增大而增大,后来随U的增大而减少,也不符合实际.只有B图象中U/I
15、的值随U的增大而变大,符合实际,应选A,C,D.答案：ACD第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.关于电阻定律及其应用正确的说法是()A由=可知，导体越长，则电阻率越小B对金属导体，温度越高，电阻率越大，则电阻越大C滑线变阻器是根据电阻定律制成的D一金属丝均匀拉长后，再对折并联，其电阻不变解析：某种材料的电阻率与材料本身和温度有关，与导体的长度和横截面积无关，且金属导体的电阻率随温度的升高而增大，故A错B对，在D项中金属丝原来的电阻为R=，拉长后,L1=nL，因为总体积V=LS保持不变，所以拉长后的截面积S1=S/n，则R1=n2R，再对折并联后的电阻变为原来的.只有n=2时才与原电阻相等，
16、所以选B、C.答案：BC2.金属铂的电阻对温度的高低非常“敏感”,在图中所示的U-I图象中,可以表示金属铂电阻的U-I图线的是()解析：纯金属的电阻率随温度的升高而增大,故C正确.答案：C3.两根材料相同的均匀导线x和y，x长为L，y长为2L，串联在电路中，沿长度方向电势变化如图所示，则x、y导线的横截面积之比为（）A.2:3B.1:3C.1:2D.3:1解析：由图象可知：导线x与y两端电势差之比为：=导线x与y电阻之比为： =，由R=得：S=，故选B.答案：B4.如图所示电路，R1=R3R2=R4，在A、B两端接上电源后，各电阻消耗的功率P的大小比较是()A.P1=P3P1P4P1P3P4D
17、.P1P2P4P3解析：在串联电路中，通过R1、R2、R并的电流相等P1=I2R1，P2=I2R2，P并=I2R并，则P1P2P并，又因P并=P3+P4,R3、R4两端电压相等，设为U，则P3=U2R3，P4=U2R4,则P4P3，故有P1P2P4P3.D正确.答案：D课时作业三十四部分电路电功和电功率1.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，P N为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线.则下列说法中正确的是()A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B.对应P点，小灯泡的电阻为R=C.对应P点，小灯泡的电阻为R= D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形P
18、QOM所围的面积解析:I-U图象的斜率倒数的物理意义表示电阻值，因此随U增大，小灯泡的电阻增大，A对；对于可变电阻而言，R=U/I，所以P点对应电阻R=U1/I2，不能用R=U/I来计算，B对、C错；功率P=UI，所以P点的对应功率P=U1I2，即为矩形PQOM所围的面积，D对.答案:ABD2.有一家用电熨斗，其电路结构如图所示，改变内部连线方式可以使电熨斗处于断开状态或获得低、中、高三个不同的温度挡，图乙是它的四种不同的连接方式，其中能获得高挡温度的是()解析:电熨斗工作时，工作电压不变，由P=U2/R知，电路总电阻R最小时，热功率最大，即R1、R2组成并联电路时R最小，使其获得高挡温度，D
19、正确.答案:D3.一个T型电路如图所示，电路中的电阻R1=10 ，R2=120 ，R3=40 .另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计.则()A.当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 B.当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 C.当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 VD.当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V解析:当cd端短路时，ab间等效电阻R=R1+ =10 + =40 ,所以A正确.当ab端短路时，cd间等效电阻R=R2+ =120 + =128 ，所以B错误.当ab间接电源时E=100 V，cd间电压为R3上电压，则U=100 V=80 V,所
20、以C正确.当cd两端接电源时，ab两端的电压为R3上电压，则U=100 V=25 V,所以D错误.答案:AC4.某同学设计了一个转向灯电路，其中L为指示灯，L1、L2分别为左、右转向灯，S为单刀双掷开关，E为电源.当S置于位置1时，以下判断正确的是()A.L的功率小于额定功率B.L1亮，其功率等于额定功率C.L2亮，其功率等于额定功率D.含L支路的总功率较另一支路的大解析:电源电动势为6V，L、L1、L2的额定电压均为6 V，由于电源内阻的分压，所以L、L1、L2的功率一定小于额定功率，故A正确，B、C错误；S置于1时，L与L2串联，支路电阻比L1支路的电阻大，两端电压相等，由P=可知，含L支
21、路的总功率小于另一支路的功率，故D错.答案:A5.如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路，其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小.电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路，电源乙与恒温箱加热器（图中未画出）相连接.则()A.当温度降低到某一数值，衔铁P将会被吸下B.当温度升高到某一数值，衔铁P将会被吸下C.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在C、D端D.工作时，应该把恒温箱内的加热器接在A、B端答案:BD6.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电量为e,质量为m,则在刚
22、射出加速电场时,一小段长为l的电子束内的电子个数是（）A. B. C. D.解析：电子被加速后定向移动形成电流,结合电场力做功公式把电压与电子速率联系起来,再用电流的定义式I=及l=vt求解.本题考查对电流的微观表达式的理解和应用.电子从加速电场离开时的速度为,又I=neSv,l=vt,所以N=nlS=,正确选项为B.答案：B7.某型号手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说书上还写有“通话时间3 h，待机时间100 h”.则该手机通话和待机时消耗的功率分别约为() A.1.8 W,5.410-2 WB.0.6 W,1.810-2 WC.3.6 W,0.108 WD.6.4810
23、3 W,1.94102 W答案:B8.在研究微型电动机的性能时，可采用图示的实验电路.当调节滑动变阻器R，使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和1.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和15.0 V.则有关这台电动机正常运转时的说法正确的是()A.电动机的输出功率为8 WB.电动机的输出功率为30 WC.电动机的内电阻为2 D.电动机的内电阻为7.5 解析:本题考查的是非纯电阻中机械能与内能之间的关系.当电流表和电压表示数为0.5 A和1.0 V时电动机停止工作，电路只有电动机的内阻消耗电能，其阻值r= =2 ,选项D错误，选项C
24、正确.当电动机正常工作时电流表和电压表示数分别为2.0 A和15.0 V,此时电动机消耗的总功率P总=U2I2=15.02.0=30.0 W,其中内阻消耗功率P内=Ir=2.022=8.0 W，则输出功率为22 W，选项A、B错误.答案:C9.如图所示，两段铜棒接在电路中，已知l1=l2,2S1=S2,则自由电子在两段导体棒中定向移动的平均速率之比=_,两导体棒中电场强度之比E1:E2=_.解析:两段导体中电流相等，而I=meS,则=由R=,则=又U=IR，则=而E=，则E1E2=.答案:2:1 2:110.为了测定液体的电阻率，工业上用一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图所示.A、
25、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距d=1 cm，把它们浸没在待测液体中.若通过两根引线加上一定的电压U=6 V时，测出电流I=1A，则这种液体的电阻率为多少？解析:由电阻公式R=，变形可得= =6104 m.答案:6104 m11.在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表示数为40 mA，求发生短路处距A有多远？如图所示.解析:A与短路处的距离，可以认为等于A与短路处单根导线的长度，而如果能够求得A与短路处单根导线的电阻，就可以由电阻定律求出导线的长度，也就求出了短路处到A端的距离.A、B间距离
26、l=40 km，导线总长2l，总电阻R=800 ；设A与短路处距离x，导线总长2x，总电阻Rx；由欧姆定律得Rx=UI=250 ,由电阻定律得R=,Rx=,得x=l=40 km=12.5 km.即短路处距A端12.5 km.答案：12.5 km12.图甲是一种家用电熨斗的电路原理图（额定电压为220 V）.R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响.（1）该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W，求R0的阻值及R的阻值变化范围.（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图乙所示，现在温度为20 的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220 ，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？解析:（1）温度最低挡P1=，即121=温度最高挡P2=,即484=由以上两式可解得R0=100 Rmax=300 所以变阻器阻值范围是0到300 .（2）此时电熨斗表面温度与环境温度之差t=220 -20 =200 由图象知电熨斗每秒钟散发的热量q=440 J要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P=440 WP=，440=R=10 ,故应将R调至10 .答案：（1）100 0300 （2）10