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文檔簡介

1、高考綜合復(fù)習恒定電流專題復(fù)習一 電路的基本概念、歐姆定律 總體感知 知識網(wǎng)絡(luò) 考綱要求內(nèi)容要求 歐姆定律 電阻定律 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) 電源的電動勢和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律 電功率、焦耳定律IIIIIIII 實驗:測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器) 實驗:描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗:測定電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗:練習使用多用電表 命題規(guī)律 本章為電學(xué)基礎(chǔ)知識,為歷年高考的熱點,重點。從近幾年高考試題來看,命題多集中在部分電路歐姆定律,串、并聯(lián)電路,閉合電路歐姆定律這三個知識點上,其次是電功率和直流電路的動態(tài)分析。 由于該部分知識與實驗結(jié)合緊密,因此常通過實驗考查該部分知識的運用情況

2、??疾榧染唧w又靈活,像儀器的選擇、讀數(shù)、器材的連接、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等,每年的高考試題中都有所涉及,在復(fù)習中應(yīng)予以足夠重視。對于基本的多用電表的認識和使用,常見的測量電阻的方法,滑動變阻器、電壓表、電流表等電學(xué)元件的使用等應(yīng)該牢牢地掌握。 高考中,可能從以下幾個方面對本專題知識進行考查: 考查電路的計算:包括串、并聯(lián)計算,電功、電熱的計算(純電阻電路和非純電阻電路)和閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。 電路分析:包括含電容器電路的分析,電路的故障、動態(tài)變化問題的分析,電功和電功率在串、并聯(lián)電路中的分配分析。 本專題還經(jīng)常與后面的電磁感應(yīng)、交流電知識相結(jié)合,運用相關(guān)的電路知識、運動學(xué)規(guī)律、能量守恒來解決

3、一些綜合題,是高考中又一重點和難點。復(fù)習策略 本專題內(nèi)容復(fù)習應(yīng)注意以下幾點:1注意區(qū)分定義式與決定式 恒定電流中不少物理量是用其他物理量的比值來定義的,如等,這些式子叫定義式??捎胵、t計算I,用U、I計算R。在一個電路中,當U、R一定時,I是不變的,并不因為時間的增長而減小,不能說時間增大幾倍,流過導(dǎo)線截面的電量也增大幾倍,的比值不變,I不變,因此不能說電流與電量成正比,與時間成反比。同理,也不能說電阻R與電壓U成正比,與電流強度I成反比。所以,由物理量的定義式看不出物理量的大小由什么決定。只有決定物理量大小的因素改變,物理量的大小才相應(yīng)地改變。如: (1)部分電路(純電阻電路)的電流強度由

4、導(dǎo)線兩端的電壓和導(dǎo)線電阻決定,即;在閉合電路中,電流強度由電源電動勢和內(nèi)外電阻決定,即??梢?,歐姆定律表示出的電流強度的表達式是電流強度大小的決定式。 (2)導(dǎo)線電阻的決定式為,即電阻定律。 (3)一段電路的電壓由電源的電動勢和各部分電阻決定。一個局部電阻改變,將改變各部分的電壓值。 (4)電源的電動勢由電源本身決定,與是否接外電路和電流的大小無關(guān)。 (5)一段電路的電功率,電流的發(fā)熱功率。在一個閉合電路中,由于I、U均由E、R、r決定,因此,局部電阻的改變將影響各部分的電流和電壓,也將改變各部分的電功率和電流的發(fā)熱功率。2注意區(qū)分電動勢、電勢差和電壓 (1)電源的電動勢等于從負極搬運單位正電

5、荷至正電極時電源所做的功。它表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。 (2)電勢差表示導(dǎo)體兩點間把單位正電荷從一點移到另一點時電場力所做的功。而電壓表示電路中兩點間單位正電荷從一點移到另一點時電流所做的功,也就是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程,電流做功實際上是電場力移動電荷做功。上面所述的問題弄清楚了,對于電源的路端電壓、內(nèi)電壓與電動勢的區(qū)別也就不容易弄錯了。 (3)電源的路端電壓是指電源加在外電路兩端的電壓,是指電場力把單位正電荷從正極經(jīng)外電路移到負極所做的功。 電源的電動勢對一個固定電源來說是不變的,而電源的路端電壓都是隨外電路的負載而變化的。它的變化規(guī)律服從全電路歐姆定律,它的數(shù)學(xué)表達式為

6、,其中Ir為電源的內(nèi)電壓。它的物理過程雖然也發(fā)生在電源兩端但與電動勢的意義不同,它是由電場力所引起的,在電源兩端起著消耗電能的作用。 對一個固定的電源來說,它的內(nèi)阻r一般認為是不變的,但通過電源的外電流是隨外電路而變化的,因此內(nèi)電壓也是一個隨外電路而變化的量。3各種功率的區(qū)別(1)與電源相關(guān)的幾種功率 電源的功率:; 電源內(nèi)部消耗的功率:; 電源的輸出功率:; 三種功率間的關(guān)系:; 電源的最大輸出功率:當R=r時,電源有最大輸出功率。(2)實際功率和額定功率 用電器在額定電壓下的功率叫做額定功率: 用電器在實際電壓下的功率叫做實際功率: 實際功率并不一定等于額定功率。“用電器在額定電壓下”是實

7、際與額定相等的情況。用電器在不使用時,實際功率是0,而額定功率仍然是它的額定值。(3)電功率和熱功率 電功率:; 熱功率:; 在純電阻電路中電功率和熱功率相等:; 在非純電阻電路中電功率和熱功率不相等: (4)輸電線路上的損耗功率和輸電功率 輸電功率: 熱功率:4加強實驗的復(fù)習 深刻理解、熟練掌握實驗原理,加強對基本儀器使用的復(fù)習。 第一部分 電流、電阻定律、歐姆定律知識要點梳理知識點一電流 知識梳理1電流 (1)定義:電荷的定向移動形成電流。 (2)公式:(注意:如果是正、負離子同時移動形成電流時q是兩種電荷電荷量絕對值之和) (3)方向:規(guī)定和正電荷定向移動的方向相同,和負電荷定向移動的方

8、向相反。 (4)性質(zhì):電流既有大小也有方向,但它的運算遵守代數(shù)運算規(guī)則,是標量。 (5)單位:國際單位制單位是安培(A),常用單位還有毫安(mA)、微安() (6)微觀表達式:,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動的速率。2形成電流的三種微粒 形成電流的三種微粒:自由電子、正離子和負離子,其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子,液體導(dǎo)電中定向移動的電荷是正離子和負離子,氣體導(dǎo)電中定向移動的電荷是電子、正離子和負離子。3形成電流的條件 導(dǎo)體中存在自由電荷;導(dǎo)體兩端存在電壓。4電流的分類 方向不改變的電流叫直流電流; 方向和大小都不改變的電

9、流叫恒定電流; 方向改變的電流叫交變電流。 疑難導(dǎo)析1電流的微觀本質(zhì) 如圖所示,AD表示粗細均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為q。 AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù) 總電荷量 所有這些電荷都通過橫截面D所需要的時間 所以導(dǎo)體AD中的電流 由此可見,從微觀上看,電流強度決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、定向移動速度和導(dǎo)體的橫截面積。 2正確理解導(dǎo)體中有電流時的三種速率 (1)電場傳播速率(或電流傳導(dǎo)速率),它等于光速,電路一旦接通,電源就以光速在電路各處建立了電

10、場,整個電路上的電子幾乎同時受到電場力開始做定向移動,平時一合上電閘,用電器中立即就有電流,就是這個原因。 (2)電荷定向移動的速率,數(shù)量級為。 (3)電荷熱運動的速率,數(shù)量級為。 :某電解池中,若在2s內(nèi)各有1.0個二價正離子和2.0個一價負離子通過某截面,那么通過這個截面的電流是( ) A0 B0. 8 A C1.6 A D3.2 A 答案:D 解析:電解液的電流由正、負離子定向運動形成,則在2s內(nèi)通過某截面的總電荷量應(yīng)為: 所以電流。知識點二電阻和電阻定律 知識梳理1電阻 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻。2電阻的定義式 3電阻定律 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比,與橫截面積成反比。 數(shù)學(xué)表達式

11、:。4電阻率 是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量。其特點是隨著溫度的改變而變化。5半導(dǎo)體和超導(dǎo)體 有些材料,它們的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間,且電阻隨溫度的升高而減小,這種材料稱為半導(dǎo)體。 有些物質(zhì),當它的溫度降低到絕對零度附近時,其電阻突然變?yōu)榱?,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度,叫作超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度。 疑難導(dǎo)析1和的比較是電阻的定義式,其電阻并不隨電壓、電流的變化而變化,只是可由該式算出線路中的電阻是電阻的決定式,其電阻的大小由導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度共同決定提供了一種測R的方法:只要測出U、I就可求出R提供了一種測導(dǎo)體的的方法:只要

12、測出R、S就可求出2正確理解電阻率 (1)電阻率反映了材料對電流的阻礙作用,而電阻是長度、橫截面積和材料都確定時的一段特定導(dǎo)體的對電流的阻礙作用。 (2)電阻率可以用計算,但電阻率只與導(dǎo)體材料有關(guān)(當然還受溫度影響),與導(dǎo)體長度、橫截面積S無關(guān)。 (3)電阻率在數(shù)值上等于用某種材料制成的長lm、橫截面積為1的導(dǎo)線的電阻值。 (4)電阻率與溫度有關(guān)。例如金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大;半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減??;還有些材料電阻率幾乎不受溫度的影響,可制作標準電阻。 :一根粗細均勻的金屬裸導(dǎo)線,若把它均勻拉長為原來的3倍,電阻變?yōu)樵瓉淼腳倍。若將它截成等長的三段再絞合成一根,它的電阻

13、變?yōu)樵瓉淼腳倍(設(shè)拉長與絞合時溫度不變)。 答案:9; 解析:金屬原來的電阻為,拉長后長度變?yōu)?,因體積不變,所以導(dǎo)線橫截面積變?yōu)樵瓉淼模?,故拉長為原來的3倍后,電阻。同理,三段絞合后,長度為,面積為3S,電阻。 總結(jié)升華:將導(dǎo)線拉伸時,導(dǎo)線總體積不變、導(dǎo)線長度變?yōu)樵瓉韓倍時,電阻將變?yōu)樵瓉淼谋?。知識點三 部分電路歐姆定律 知識梳理1內(nèi)容 通過一段電路的電流,跟這段電路兩端的電壓成正比,跟這段電路的電阻成反比,這一規(guī)律叫部分電路歐姆定律。2表達式 3定律的適用范圍 金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電。4伏安特性曲線 (1)導(dǎo)體的伏安特性曲線:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安

14、特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。 (2)金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是過原點的直線。具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件,通常也叫純電阻元件,歐姆定律適用于該類型電學(xué)元件。 對歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件,伏安特性曲線不是直線,這種元件叫做非線性元件,通常也叫非純電阻元件。 特別提醒:在R一定的情況下,I正比于U,所以I一U圖線和U一I圖線都是通過原點的直線,如圖甲、乙所示。I一U圖線中,;U一I圖線中,。 疑難導(dǎo)析1正確理解歐姆定律 (1)電阻描述了導(dǎo)體對電流的阻礙作用,導(dǎo)體對電流的阻礙作用是由于自由電荷在導(dǎo)體中做定向移動時跟導(dǎo)體中的金屬正離子或原子相碰而產(chǎn)生的,導(dǎo)體的電阻R

15、與U、I無關(guān),它與導(dǎo)體本身有關(guān)。在R一定的情況下,不能把歐姆定律說成:導(dǎo)體的電阻與電壓U成正比、與電流I成反比。 (2)在應(yīng)用歐姆定律的數(shù)學(xué)表達式解題時,I、U、R三個物理量必須對應(yīng)于同一段電路,不能將不同部分的I、U、R值代入公式計算。2伏安特性曲線 電阻恒定不變的導(dǎo)體,它的伏安特性曲線是直線,如圖中a、b兩直線。直線的斜率等于電阻的倒數(shù),斜率大的電阻小。 電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體,它的伏安特性曲線是曲線,如圖中曲線c所示。曲線c隨電壓的增大,斜率逐漸增大,說明導(dǎo)體c的電阻隨電壓的升高而減小。 :根據(jù)部分電路歐姆定律,下列判斷正確的有( ) A導(dǎo)體兩端的電壓越大,電阻就越大 B導(dǎo)體的電

16、流越大,電阻就越小 C比較幾只電阻圖象可知,電流變化相同時,電壓變化較小的圖象是屬于阻值較大的那個電阻的 D由可知,通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比 答案:D 解析:只是電阻計算的定義式,U=0,I=0時R仍存在,即R與U和I不存在正反比關(guān)系,對一段確定的導(dǎo)體而言,R一定,故I與U成正比,D對。典型例題透析題型一對電流定義的理解 正確理解中q的含義應(yīng)注意兩點: (1)公式中q是通過橫截面的電荷量而不是單位橫截面的電荷量。 (2)電荷量不等的同種電荷同向通過某一橫截面時,;異種電荷反向通過某一橫截面時,不能相互抵消。 另外從微觀上講,電流的表達式為。 1、如圖所示在某種帶有一價離子的水

17、溶液中,正負離子在定向移動,方向如圖。如果測得2s內(nèi)分別有個正離子和個負離子通過溶液內(nèi)部的橫截面M,試問:溶液中電流的方向如何?電流多大? 思路點撥:測定電流的方向,可根據(jù)電流方向的規(guī)定:正電荷定向移動的方向為電流方向,電流大小可根據(jù)電流強度的定義式計算。注意電量q的含義。 解析:水溶液導(dǎo)電是靠自由移動的正負電荷,它們在電場的作用下向相反方向定向移動。電學(xué)中規(guī)定,電流的方向為正電荷定向移動的方向,所以溶液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同,即由A指向B。 每個離子的電荷量是。該水溶液導(dǎo)電時負電荷由B向A運動,負離子的定向移動可以等效看作是正離子反方向的定向移動。所以,一定時間內(nèi)通過橫截面的

18、電量應(yīng)該是正負兩種離子電荷量的絕對值之和。 。 總結(jié)升華:在用公式進行計算時,往往將電解液導(dǎo)電與金屬導(dǎo)體導(dǎo)電混為一談。金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子,而電解液中的自由電荷是正、負離子,應(yīng)用計算時,q應(yīng)是同一時間內(nèi)正、負兩種離子通過橫截面積的電量的絕對值之和。舉一反三 【變式】一橫截面積為S的銅導(dǎo)線,流經(jīng)其中的電流強度為I,設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子,電子的電荷量為q此時電子的定向移動速度為v,在時間內(nèi),通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為( ) A B C D 答案:C 解析:根據(jù)電流強度的定義式可知,在內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量 所以在這段時間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為 所以C項正確,D項

19、錯。 由于自由電子定向移動的速率是v,因此在時間內(nèi), 位于以橫截面S為底、長的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過橫截面(如圖所示)。 這段導(dǎo)線的體積,所以內(nèi)通過橫截面S的自由電子數(shù)為, A、B錯。 故選C項。題型二電阻定律的理解 電阻定律是電阻的決定式,反映了電阻與哪些物理量有關(guān)系。解決此類題目時,應(yīng)抓住題目中物理量的變化關(guān)系。 2、兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B,如果把導(dǎo)線A均勻拉長到原來的2倍,導(dǎo)線B對折后絞合起來,然后分別加上相同的電壓,則它們的電阻之比為_,相同時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比為_。 思路點撥:依據(jù)電阻定律求;用公式求相同時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比。 解析:某導(dǎo)體形狀改

20、變后,由于質(zhì)量不變,則總體積不變、電阻率不變,當長度和面積S變化時,應(yīng)用來確定在形變前后的關(guān)系,分別用電阻定律即可求出變化前后的電阻關(guān)系。 一根給定的導(dǎo)線體積不變,當均勻拉長為原來的2倍時,則橫截面積為原來的,設(shè)A、B導(dǎo)線原長為,截面積為S,電阻為R,則。 則 又根據(jù)(此步推導(dǎo)的方向是利用不變量U和已知量R、t) 由題意知 則。 總結(jié)升華:解決這類問題的基本思路是: (1)首先抓住體積不變,確定S和。(2)由電阻定律判斷。舉一反三 【變式】對于常溫下一根從燈上取下的阻值為R的均勻電阻絲,下列說法中正確的是( ) A常溫下,若將電阻絲均勻拉長為原來的10倍,則電阻變?yōu)?0R B常溫下,若將電阻絲

21、從中點對折起來,電阻變?yōu)?C給電阻絲加上的電壓逐漸從零增大到,則任一狀態(tài)下的比值不變 D把電阻絲溫度降低到絕對零度附近,電阻率會突然變?yōu)榱?答案:BD 解析:A錯誤,設(shè)原電阻,當時,由體積不變原理求得截面積變成,所以電阻變?yōu)?;B正確,從中點對折起來,相當于兩個阻值為的電阻并聯(lián),其總阻值為;C錯誤,燈絲材料的電阻率隨溫度升高而增大,當電阻絲兩端的電壓逐漸增大時,由于電流的熱效應(yīng)會使電阻率隨溫度升高而增大,因而將逐漸增加;D正確,這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。題型三歐姆定律的應(yīng)用 部分電路的歐姆定律反映了導(dǎo)體兩端電壓、電流和導(dǎo)體電阻的關(guān)系。適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,涉及到電路時,畫出等效電路圖是解題的關(guān)鍵

22、。 3、如圖所示電路中,電阻的阻值都是1,的阻值都是0.5,ab端輸入電壓U=5V,當cd端接電流表時,其示數(shù)是_A。 思路點撥:正確畫出等效電路圖,根據(jù)歐姆定律分析求解。 解析:c、d端接入電流表后,等效電路如圖所示, 2.5 由歐姆定律得=2A 根據(jù)并聯(lián)電路特點可得1A。 總結(jié)升華:正確畫出等效電路圖解題的關(guān)鍵。舉一反三 【變式】加在某段導(dǎo)體兩端電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,導(dǎo)體中的電流就增加0.9 A,如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時,導(dǎo)體中的電流將變?yōu)開A。 解析:設(shè)該段導(dǎo)體電阻為R,依題意有 當導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,依題意有 當電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時,導(dǎo)體中的電流應(yīng)為 從式可解得=0

23、.45A 從而可知=0.225A。題型四導(dǎo)體的伏安特性曲線 解決這類問題的基本思路: (1)首先分清是圖線還是圖線。 (2)搞清圖線斜率的物理意義,即(或) 為了搞清這個問題,最好是將圖象的斜率轉(zhuǎn)化為物理公式,還是。 (3)必要時配合部分電路歐姆定律。 4、在如圖甲所示的電路中,電源電動勢為3.0V,內(nèi)阻不計,為3個相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當開關(guān)S閉合后 ( ) A通過的電流為通過的電流的2倍 B的電阻為7.5 C消耗的電功率為0.75W D消耗的電功率為0.375W 思路點撥:因兩端電壓為3.0V,由圖乙讀出此時通過的電流為0.25A;串聯(lián)后并聯(lián)在電源兩端,故每

24、個小燈泡兩端電壓為1.5V,由圖乙讀出此時通過這個支路的電流為0.20A。由以上分析可知A項不正確;的電阻, B項不正確;消耗的電功率,C項正確;消耗的電功率,D項不正確。 答案:C 總結(jié)升華:用橫軸表示電壓U,縱軸表示電流I,畫出的的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映出導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。舉一反三 【變式】兩個額定電壓為220V的白熾燈和的特性曲線如圖所示。的額定功率約為_W;現(xiàn)將和串聯(lián)后接在220V的電源上,電源內(nèi)阻忽略不計。此時的實際功率約為_W。 答案:99;17.5 解析:由圖線可知U=220V時,I=0.45A,故的額定功率。據(jù)串聯(lián)電路的特征可知通過和的電流

25、相等,同時兩者電壓之和應(yīng)為220 V。從圖線可知,符合上述條件的電流值應(yīng)為I=0. 25 A。此時對應(yīng)的電壓,故的實際功率。第二部分 串、并聯(lián)電路 電功和電熱知識要點梳理知識點一電阻的連接 知識梳理串、并聯(lián)電路特點 串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流 各處電流相等 即電流分配和電阻成反比電壓 電壓分配和電阻成正比 各支路兩端電壓相等 總電阻 總電阻等于各電阻之和,即 總電阻的倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和, 即功率分配 功率分配和電阻成正比, 即 功率分配和電阻成反比, 即 疑難導(dǎo)析1處理復(fù)雜電路,關(guān)鍵是畫復(fù)雜電路的等效電路圖,其原則和方法為: (1)原則: 無電流的支路除去; 電勢相等的各點合并; 理想導(dǎo)線任意長

26、短; 理想電流表可認為短路,理想電壓表可認為斷路; 電壓穩(wěn)定時電容器可認為斷路。 (2)方法: 電流分支法:先將各結(jié)點用字母標上,判定各支路元件中電流的有無和方向(可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定),然后按電流流向,自左到右將各元件結(jié)點,分支逐一畫出,加工整理即可; 等勢點排列法:標出結(jié)點字母,判斷出各結(jié)點電勢的高低(電路無電壓時可先假設(shè)加上電壓),將各結(jié)點按電勢高低自左到右排列,再將各結(jié)點間的支路畫出,然后加工整理即可。 注意:以上兩種方法常常結(jié)合使用。2幾個有用的結(jié)論 (1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,電路中任意一個電阻變大時,串聯(lián)的總電阻變大。 (2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路

27、中任意一個電阻,任意一個電阻變大時,總電阻變大。 (3)電阻并聯(lián)后的總電阻為。 (注意并聯(lián)后總電阻不等于) :如圖所示,兩個截面不同、長度相等的均勻銅棒接在電路中,兩端電壓為U,則( ) A通過兩棒的電流強度相等 B兩棒的自由電子定向移動的平均速率不等 C兩棒內(nèi)的電場強度不同,細棒內(nèi)場強大于粗棒內(nèi)場強 D細棒兩端的電壓大于粗棒兩端的電壓 答案:ABCD 解析:兩棒串聯(lián),故選項A正確。由,因,所以,故選項B對。 ,因,所以,故選項C正確。 ,因,所以,故選項D正確。知識點二電功、電功率和電熱 知識梳理1電功 電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形

28、式的能。因此電功,這是計算電功普遍適用的公式。2電功率 單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率。,這是計算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律 (1)電熱:由于導(dǎo)體的電阻,使電流流過導(dǎo)體時消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。 (2)計算公式(焦耳定律):,這是普遍適用的電熱計算公式。 焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實驗規(guī)律,凡是要計算電熱,都應(yīng)首選焦耳定律。 焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱,如果一段電路上的電阻R=0,這段電路上將無電熱產(chǎn)生,如電流流過超導(dǎo)體時。 (3)熱功率 定義:單位時間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。 公式:。 疑難導(dǎo)析1、純電阻電路和非純電阻電路 (1)如果一段電路中只含有電阻元件(例如電爐、電熨斗

29、、電飯鍋、電烙鐵、白熾燈等)稱之為純電阻電路,它有兩大基本特點: 遵循歐姆定律; 電流通過純電阻電路時,電流做功所消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,電功等于電熱, 即。 (2)如果電路中除了含有電阻外,還包括電動機、電解槽等能夠把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的用電器,這種電路稱為非純電阻電路,其特點是: 不遵循歐姆定律,在非純電阻電路中; 電流通過電路時,電流做功消耗的電能除了轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還要轉(zhuǎn)化成其他形式的能,如機械能、化學(xué)能等,即。2、額定功率和實際功率的區(qū)別和聯(lián)系 額定功率是指用電器在額定電壓下工作時所消耗的功率;實際功率是指用電器在實際電壓下工作時所消耗的功率。 (1)用電器正常工作的條件: 用電

30、器兩端的實際電壓等于其額定電壓; 用電器中的實際電流等于其額定電流; 用電器的實際功率等于其額定功率。 由于以上三個條件中的任意一個得到滿足時,其余兩個條件必然同時滿足,因此它們是用電器正常工作的等效條件。靈活使用等效條件,往往能夠簡化解題過程。 (2)用電器在一般工作狀態(tài)下,其實際功率與額定功率的關(guān)系為:。 但一般工作狀態(tài)下的電阻可認為與額定工作狀態(tài)下的電阻相同,即。 而實際工作的電流、電壓和實際功率由電路具體情況確定。3、電路中的極值問題 (1)電壓或電流的極值問題 串聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 串聯(lián)電路的特點是電流處處相等。為使電流流過額定電流不相同的各元件都不損壞,電路允許的最大電流

31、應(yīng)等于各元件中最小的那個額定電流值,并以此電流值計算加在該電路兩端的最大電壓。 并聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 并聯(lián)電路的特點是各支路電壓相等。為使額定電壓不同的各元件不損壞,并聯(lián)電路允許加的最大電壓應(yīng)等于各元件中額定電壓最小的那個值,并以該電壓值計算并聯(lián)部分的最大電流。 混聯(lián)電路允許的電壓、電流最大值 對混聯(lián)電路,先分析并聯(lián)部分的最大允許電壓,等于并聯(lián)各元件中最小的額定電壓,然后根據(jù)求出并聯(lián)部分的總電流,最后把和串聯(lián)元件的額定電流相比較,選最小的電流作為整個電路允許的最大電流,并由計算最大電壓。 (2)電路消耗的最大(或最?。┕β?電路消耗的最大功率 先找出電路允許通過的最大電流,然后利用計

32、算。 某元件功率的最大值 由知,流過某元件的電流最大時,它的功率就最大。 電路消耗的最小功率 當電路兩端的電壓恒定時,由知,P最小的條件是I最小。 :理發(fā)用的電吹風機中有電動機和電熱絲,電動機帶動風葉轉(zhuǎn)動,電熱絲給空氣加熱,得到熱風將頭發(fā)吹干設(shè)電動機線圈的電阻為,它與電熱絲的電阻相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風機兩端電壓為U,電流為I,消耗的電功率為P,則有( ) A B C D 答案:D 解析:電功和電熱是不同的,電功率,熱功率,在含有電動機的非純電阻的電路中,電功率大于熱功率,即,由此可得,故本題選項D正確。典型例題透析題型一串、并聯(lián)電路的性質(zhì)分析 電路中所連接的各種元器件應(yīng)充分考慮它們的額

33、定電壓,額定電流等信息,避免燒壞元件,其次各元件的連接方式?jīng)Q定了它們對電流、電壓、功率等的分配關(guān)系。 1、如圖所示,AB兩端接直流穩(wěn)壓電源,100V,40,滑動變阻器總電阻R20,當滑動片處于變阻器中點時,C、D兩端電壓為_V,通過電阻的電流為_A。 思路點撥:要畫出等效電路,根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路中電壓、電流的分配關(guān)系求解。 解析:滑動變阻器上半部分的電阻與串聯(lián), 則。 答案:80;2 總結(jié)升華:該題考查了串、并聯(lián)電路的計算和部分電路歐姆定律。舉一反三 【變式】有三個電阻的阻值及額定功率分別為=10,10 W,20、80W,5,20 W,它們組成的電路如圖甲、圖乙、圖丙所示,關(guān)于各圖的說

34、法中正確的( ) A圖甲兩端允許加的最大電壓為60 V B圖乙電路允許通過的最大電流為3.5 A C圖丙兩端允許加的最大電壓為17.5 V D圖丙電路允許消耗的最大功率為110 W 答案:BC 解析:圖甲分析: 先由計算三電阻的額定電流,=1 A,2 A, 4A,三電阻的額定電流最小為1 A,1 A就是該電路保證各元件不損壞的最大電流, 即= 1 A。最大電壓35 V。選項A錯。 對圖乙分析: 先根據(jù)計算各元件的額定電壓,10 V,40 V, 10 V, 三電阻最小的額定電壓為10 V,10 V就是并聯(lián)電路允許加的最大電壓值,即=10 V。 電路允許的最大總電流A=3.5 A。選項B正確。 對

35、圖丙分析: 在圖甲和圖乙的分析中,已經(jīng)知道,的額定電壓分別是10 V和40 V, 故并聯(lián)部分允許承受的最大電壓=10 V, 該部分的最大電流A=1.5 A,又知的額定電流=2 A, 故整個電路允許通過的最大電流=1.5A,允許加在電路兩端的最大電壓 V=17.5 V。選項C對。 根據(jù)求出的最大允許電壓及電流,可計算出圖丙電路允許承受的最大功率 W=26.25 W。選項D錯。題型二非純電阻電路分析 解決非純電阻電路的問題,關(guān)鍵是分析清楚多種情況下電能分別轉(zhuǎn)化為什么形式的能,然后再確定選什么公式計算電功或電功率,切不可在沒有分析清楚的情況下生搬硬套。對于電動機問題則要分情況而定,電動機不轉(zhuǎn),視為純

36、電阻,若正常運轉(zhuǎn),則視為非純電阻。 2、有一個直流電動機,把它接入0. 2 V電壓的電路時,電機不轉(zhuǎn),測得流過電動機的電流是0.4 A;若把電動機接入2.0 V電壓的電路中,電動機正常工作,工作電流是1.0 A。求電動機正常工作時的輸出功率多大?如果在發(fā)動機正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住,電動機的發(fā)熱功率是多大? 思路點撥:當電動機轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時,電動機無機械能輸出,故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,相當于純電阻電路,歐姆定律成立。當電動機轉(zhuǎn)動時一部分電能轉(zhuǎn)化成機械能輸出,但因線圈有電阻,故又在該電阻上產(chǎn)生內(nèi)能,輸入的電功率。 解析:接U=0.2 V電壓,電機不轉(zhuǎn),電流I=0. 4 A,根據(jù)歐姆定律, 線圈電阻=0. 5。 當接=2.0電壓時,電流1. 0 A, 故輸入電功率W=2.0W 熱功率W=0.5W 故輸出功率即機械功率(2.00.5)W=1.5W 如果正常工作時,轉(zhuǎn)子被卡住,則電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能, 故其發(fā)熱功率W8 W。 總結(jié)升華: (1)對于非純電

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