1、选修 3-1 第七章 恒定电流考 情 分 析考纲预览1.欧姆定律2电阻定律3电阻的串联、并联4电源的电动势和内阻5闭合电路的欧姆定律6电功率、焦耳定律实验七：探究导体电阻与其影响因素的定量关系实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表热点提示1.导体伏安特性曲线 IU 图像和 UI 图像的应用以及闭合电路欧姆定律路端电压和电流关系图像的应用2应用电路的串、并联规律、闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析题型多为选择题热点提示3含电容电路、含电动机电路等的分析和计算，以及电路故障的分析与判断，常以选择题的形式出现4电路中的电功和电势的计算，能量守恒定律在电
2、路中的应用，是高考命题的热点5电学基本仪器的使用及读数，电学实验以及相关电路的设计，几乎是每年高考必考的内容第一讲电阻电阻定律电功考点知识诊断 热点题型探究 难点能力突破 课后作业 考点知识诊断知识清单一、电流、电阻和电阻定律1电流(1)形成：电荷的定向移动形成电流(2)形成电流的条件：有自由电荷；导体两端存在1 电压(3)定义式：通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的比值，I(4)方向：定向移动的方向外电路由极流向极，内电路由极流向极，电流是标量2 电荷量3 时间4 qt.5 正电荷6 正7 负8 负9 正2电阻和电阻定律导体电阻反映了导体阻碍电流的性质，由导体本身因素决定，RlS.其中 由
3、金属材料的微观结构和温度所决定每一种物质都有一个临界温度，达到这一温度时，突然降低到零，物质成为超导体3不同材料的电阻率与温度的关系不同金属材料的电阻率随温度的升高而增大；半导体材料的电阻率随温度的升高而减小；还有些材料的电阻率几乎不受温度的影响(如锰铜、康铜等)4半导体有些材料，它们的导电性能介于导体和绝缘体之间，这种材料称为半导体有的半导体，在温度升高时电阻减小得非常迅速，利用这种材料可以制成热敏电阻；有的半导体在光照下电阻大大减小，利用这种半导体材料可以制成光敏电阻；还有纯净半导体在掺入微量的杂质后，会使半导体导电性能大大增强二、电功、电功率1电功(1)实质：电流做功的实质是对电荷做功电
4、场力对电荷做正功，电荷的减小，转化为其他形式的能(2)计算公式：WqUUIt，这是计算电功普遍适用的公式10 电场力11 电势能12 电势能2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率(2)计算公式：PWt，这是计算电功率普遍适用的公式3电热和焦耳定律电流通过电阻时产生的热量 Q，这是电热的定义式13 UI14 I2Rt三、超导体1超导现象：某些材料在温度为绝对零度附近时突然减小为零，这种现象称为超导现象2转变温度 TC：材料由正常状态转变为状态的温度3应用：超导电磁铁、超导电机、计算机超导化15 电16 超导阻率考点诊断1.如图所示，一根截面积为 S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每
5、米电荷量为 q，当此棒沿轴线方向做速度为 v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()Avq B.qv CqvSD.qvS解析 在电荷的运动方向上假设有一截面，则在 t 时间内通过截面的电荷量为 Qvtq，则等效电流为 IQt vq，故选项 A 正确答案 A 2两根材料相同的导线，质量之比为 2：1，长度之比为 1：2，加上相同电压后通过的电流之比为()A8：1 B4：1C1：1 D1：4解析 IUR，而 RlS，m0lS，故 I mU0l2，Iml2，I1：I2m1l21：m2l22 m1m2l2l12222：18：1.答案 A 3电阻 R 和电动机串联接到电路中，如图所示已知
6、电阻 R 跟电动机线圈的电阻相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻 R 和电动机两端的电压分别为 U1 和 U2，经过时间 t，电流通过电阻 R 做功 W1，产生的电热为 Q1；电流通过电动机做功 W2，产生的电热为 Q2.则有()AU1U2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1U1IR，W1I2RtIU1t，W2IU2t，所以 W2W1；而 Q1I2Rt，Q2I2Rt，即 Q1Q2.答案 AD 42008 年四月，美国科学杂志发表“新超导体将中国物理学家推到最前沿”的评述这表明在新超导体研究领域，我国取得令人瞩目的成就假如人们已研制出常温下的超导体，则可以用它制作()
7、A家用保险丝B白炽灯泡的灯丝C电炉的电阻丝D远距离输电导线答案 D 5一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为 36W 与36V若把此灯泡接到输出电压为 18V 的电源两端，则灯泡消耗的电功率()A等于 36WB小于 36W，大于 9WC等于 9WD小于 9W解析 当灯泡两端加 36V 的电压时，灯泡能够正常工作，消耗的电功率为 36W，此时灯泡的电阻为 36.当灯泡两端加上 18V 的电压时，灯泡不能正常工作，消耗的电功率必然小于 36V，而此时灯丝的温度要比加 36V 时的低，则工作时的电阻必然小于 36，则由公式 PU2R 可以得出此时消耗的电功率要大于 9W，故 B 选项正确答案 B 热点
8、题型探究题型归纳题型一电流概念的理解和应用【例 1】如图所示，在 NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得 2s 内有 1.01018 个 Na和1.01018 个 Cl通过溶液内部的横截面 M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？解析 NaCl 溶液导电是靠自由移动的 Na和 Cl，它们在电场力作用下向相反方向运动因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与 Na定向移动方向相同，即由 A 指向 B.Na和 Cl都是一价离子，每个离子的电荷量为 e1.61019 C，NaCl 溶液导电时，Na由 A 向 B 定向移动，Cl由 B 向 A 运动，负离子的运动可
9、以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过 M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有Iqtq1q2t1.010181.610191.010181.610192A0.16A.答案 方向从 A 指向 B 0.16A变式训练 1 如图是静电除尘器示意图，A 接高压电源的正极，B 接高压电源的负极，AB 之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极 A 的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极 A 上，排出的烟就成为清洁的了已知每千克煤粉会吸附 nmol 电子，每昼夜能除 mkg，计算高压电源的电流强度 I，电子电量设为 e，阿伏伽德罗常数为NA，一昼夜时间
10、为 t.解析 由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电，则流过电源的电量 q 跟煤粉吸附的电量 q的关系是：qq2而 qmnNAe所以 Iqt2qt2mnNAet.答案 2mnNAet题型二RLS的理解和应用【例 2】两根完全相同的金属裸导线 A 和 B，如果把导线 A 均匀拉长到原来的 2 倍，导线 B 对折后绞合起来，然后分别加上相同的电压，则它们的电阻之比 RA:RB 为_，相同时间内通过导线横截面的电荷量之比 qA:qB为_解析 一根给定的导线体积不变，当均匀拉长为原来 2倍时，则横截面积变为原来的12，设 A、B 导线原长为 l，截面积为 S，电阻为 R，则 lA2l，SAS2，lB
11、l2，SB2S.RA2lS24lS4R，RBl22S14lSR4，则 RA：RB4R：R416：1又根据 Iqt，qItURt(此步推导的方向是利用不变量 U和已知量 R、t)由题意知：UAUB，tAtB，则 qA：qBRB：RA1：16.答案 16：1 1：16变式训练 2 如图所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长 ab10cm，bc5cm，当 A 与 B 间接入的电压为 U 时，电流为 1A，当 C与 D 间接入的电压为 U 时，其电流为()A4A B2AC0.5AD0.25A解析 设矩形金属片的厚度为 d，则当 AB 接入电压 U时的电阻 RAB abbcd；当 CD 接入电压 U 时的电阻
12、 RCD bcabd，故 RAB：RCD(ab)2：(bc)24：1.根据欧姆定律 IUR得，IAB：ICDRCD：RAB1：4，即 ICD4A，选项 A 正确答案 A 题型三电功、电热的计算【例 3】规格为“220V 36W”的排气扇，线圈电阻为40，求接上 220V 电压后，排气扇转化为机械能的功率和发热功率，如果接上电源后，扇叶被卡住，不能转动，求电动机消耗的功率和发热功率解析 排气扇在 220V 电压下正常工作电流 IPU 36220A 0.16A发热功率 P 总I2R0.16240W1W转化为机械能的功率 P 机PP 总(361)W35W扇叶被卡住不能转动后，电机相当于纯电阻，电阻全
13、部转化为热能，此时通过排气扇电流 IUR22040 A5.5A电机消耗的功率等于发热功率PP 总IU5.5220W1210W由于发热量很大，将很快烧坏电动机线圈答案 35 W 1 W1210W 1210W变式训练 3 汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为 10A，电动机启动时电流表读数为 58A，若电源电动势为 12.5V，内阻为 0.05.电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了()A35.8WB43.2WC48.2W D76.8W解析 电动机未启动时，U 灯EI1r(12.5100.05)V12V，电灯功率 P 灯U 灯I120W.
14、电动机启动时，U灯EI2r(12.5580.05)V9.6 V，设电灯阻值不变，由 PU2R，可得 PU灯U灯2P 灯9.6122120W76.8W，电功率的减少量PP 灯P(12076.8)W43.2 W.答案 B 题型四利用铭牌上的信息解决实际问题【例 4】一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表规格后轮驱动直流电机车型26电动自行车额定输出功率120W整车质量30kg额定电压40V最大载重120kg额定电流3.5A质量为 M70kg 的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力 Ff 恒为车和人总重量的 k0.02 倍，g 取 10m/s2，求：(1)此车电机在额定电压下正常工作的效率
15、；(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度；(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为 v11.0m/s，此时人骑车的加速度解析(1)电机的输入功率P 入UI403.5 W140W所以电动机正常工作时的效率P出P入120W140W100%85.7%.(2)正常行驶，电动机输出功率等于电动机克服阻力做功的功率P 出Ffvmk(Mm)gvm所以 vmP出kMmg1200.02703010m/s6m/s.(3)当 v1m/s 时，由 P 出F1v所以牵引力 F1P出v 120W1m/s 120N阻力 Ffk(Mm)g20N所以由牛顿第二定律aF1FfMm12020703
16、0 m/s21m/s2.答案(1)85.7%(2)6m/s(3)1m/s2变式训练 4(1)下表为一个洗衣机所用电动机的工作参数.名称额定电压(V)频率(Hz)工作电流(A)电阻()转速(r/min)洗涤电动机220500.5201370脱水电动机220500.8181370从上表可想到哪些物理知识？(2)下图是洗衣机洗涤时正转、反转和停的时间程序，若洗涤衣服的时间为 15min，脱水的时间为 2min，则洗涤一次衣服大约用电多少？当洗涤和脱水同时操作时，流过电源插座的电流是多少？为什么？解析(1)从表中可想到工作电压是我们国家的民用交流电压为 220V；洗涤电动机的工作功率为 110W，脱水
17、电动机的工作功率为 176W；用欧姆定律 IUR求出的电流和工作电流是不同的，原因是欧姆定律适合纯电阻电路，而电动机主要是用来输出机械能的，不是用来发热的，不是纯电阻电路(2)从洗衣机洗涤为正、反转和停的时间程序图可知，停和转的时间分别为 125s 和 775s，由洗涤做功W 洗P 洗tUIt2200.51030.215 kWh0.0237 kWhW 脱P 脱tUIT2200.8103260 kWh0.0059 kWh则 WW 洗W 脱0.0237 kWh0.0059 kWh0.03 kWh当洗涤和脱水同时操作时，就相当于两个用电器并联，则流过插座的电流应为两个用电器单独使用时工作电流之和，故
18、 II 洗I 脱(0.50.8)A1.3A.答案 见解析难点能力突破难点突破一、对电流的理解和计算电流强度是表示导体中电流强弱的物理量，是一个标量，但它是有方向的物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反当形成电流的自由电荷有两种时，如电解液导电，两种电荷的定向移动方向相反，它们对形成电流都有贡献，解答这类问题时，可以用等效思想来理解，即把某一方向移动的某种电荷，等效成等量的相反电性的电荷向相反的方向移动这样便把两种相反电荷向相反方向定向移动问题转化成了同种电荷向同一方向定向移动了，得以方便应用 Iqt计算电流二、电流的微观本质1决定因素设导体中的自由电
19、荷沿导体定向移动的速率为 v，导体每单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电量为 q，导体横截面积为 S，则 InqSv.由此可见，从微观上看，电流除决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关2三种速率InvSq 中的 v 是电荷定向移动的速度，非常小，约 105m/s，而电荷无规则热运动速度很大，约为 105m/s.电路合上电键，远处的电灯几乎同时亮，所以时间极短，这是由电场的传播速度决定的，此速度等于光速 3108m/s.三、电功与电热的区别与联系区别：电功表示电流通过导体时转化为其他形式的能量的电能，电热仅表示电流通过导体时转化为内能的电能公式分
20、别为 WUIt 和 QI2Rt，二者不能混淆联系：从能量转化角度看，电功与电热的数量关系是WQ，即 UItI2Rt.具体地讲：在纯电阻电路中，电流做功将电能全部转化为内能，即电能W电 内能，WQ，此时计算电功与电热的公式可以混用在非纯电阻电路中，如含电动机、电解槽等的电路，电流做功将大部分电能转化为机械能、化学能等，一部分转化为内能，即电能W电 内能(Q)机械能(或化学能)WQE，WQ，此时电功与电热必须用各自的公式分别计算四、额定功率和实际功率用电器正常工作时所消耗的功率叫额定功率当用电器两端电压达到额定电压 U 额时，电流达到额定电流 I 额，电功率也达到额定功率 P 额，且 P 额U 额
21、I 额对于纯电阻用电器，P 额I2额RU2额/R；如果加在用电器两端的电压小于额定电压时，用电器所消耗的功率(实际功率)就小于额定功率灯泡的亮度是由其实际消耗的电功率决定的五、对电阻定律的理解电阻定律是一个实验定律，是通过实验总结出来的，使用时应注意以下几点：这个公式只适用于金属导体(但其他任何材料都有对应的电阻率)；计算出来的电阻是某一特定温度下的电阻，因为电阻率 随温度而变；注意与电阻的定义式 RUI 的区别其主要区别列表如下RLSRUI电阻定律的表达式电阻的定义式说明了电阻由导体的哪些因素决定提供了测定电阻的手段，并不说明电阻与 U 和 I有关系区别只适用于金属导体适用于任何导体高考能力
22、考向 1半导体电阻在传感器电路中的应用1.压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图所示，下列判断正确的是()A从 t1 到 t2 时间内，小车做匀速直线运动B从 t1 到 t2 时间内，小车做匀加速直线运动C从 t2 到 t3 时间内，小车做匀速直线运动D从 t2 到 t3 时间内，小车做匀加速直线运动解析 在 0t1 内，I 恒定，压敏电阻阻值不变，由重球的受力不变可知，小车可能做匀速或匀加速直线运动，在 t1t2 内，I 变大，即阻值变小，由压敏电阻特性可知压力变大，小车做变加速运动，A、B 均错；在 t2t3 内，I 不变，可知压力恒定，小车做匀加速直线运动，C 错，D 对答案 D 考向 2理解电阻率2.关于电阻率的说法正确的是()A电阻率与导体的长度有关B电阻率与导体的材料有关C电阻率与导体的形状有关D电阻率与导体的横截面积有关解析 电阻率与导体的材料和温度有关，与导体的长度、形状、横截面积等无关，故选项 A、C、D 都错，B 对答案 B 课后作业
