高二物理部分電學(xué)知識(shí)點(diǎn)及例題

1、名師總結(jié)優(yōu)秀知識(shí)點(diǎn)l 4l 質(zhì)子源v1v2 一、電流、電阻和電阻定律1電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流（1）形成電流的條件：內(nèi)因是有自由移動(dòng)的電荷，外因是導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差（2）電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的電量q 與通過這些電量所用的時(shí)間t 的比值。i=q/t ；假設(shè)導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n 個(gè)電子，電子定向移動(dòng)的速率為v，則 i=nesv；假若導(dǎo)體單位長度有n 個(gè)電子，則 inev表示電流的強(qiáng)弱，是標(biāo)量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较騿挝皇牵喊病⒑涟?、微?a=103ma=106a 2電阻、電阻定律（1）電阻 :加在導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度的比值. r=u/i, 導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體

2、本身的性質(zhì)決定的,與 u.i 無關(guān) . (2)電阻定律 :導(dǎo)體的電阻r 與它的長度l 成正比 ,與它的橫截面積s 成反比 . rl/s (3)電阻率 :電阻率 是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，由材料決定,但受溫度的影響電阻率在數(shù)值上等于這種材料制成的長為1m,橫截面積為1m2的柱形導(dǎo)體的電阻. 單位是 : m.（4）電阻隨溫度的變化關(guān)系a金屬導(dǎo)體：導(dǎo)電性能好，電阻率隨溫度的升高而變大，隨溫度的降低而減少。b 半導(dǎo)體 : 導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻率隨溫度的升高而減小，導(dǎo)電性能由外界條件所控制，如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等c 超導(dǎo)體 : 有些物質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)它們的電阻率會(huì)突

3、然變?yōu)榱鉪 標(biāo)準(zhǔn)電阻：錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小，利用它們的這種性質(zhì)，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。二、部分電路歐姆定律1、導(dǎo)體中的電流i 跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟它的電阻r 成反比。i=u/r 2、適用于金屬導(dǎo)電體、電解液導(dǎo)體，不適用于空氣導(dǎo)體和某些半導(dǎo)體器件3、導(dǎo)體的伏安特性曲線:研究部分電路歐姆定律時(shí),常畫成 i u 或 ui 圖象 ,對(duì)于線性元件伏安特性曲線是直線,對(duì)于非線性元件,伏安特性曲線是非線性的. 注意：我們處理問題時(shí)，一般認(rèn)為電阻為定值，不可由r=u/i 認(rèn)為電阻r 隨電壓大而大，隨電流大而小i、u、r 必須是對(duì)應(yīng)關(guān)系即 i 是過電阻的電流，u 是電阻兩端的電壓【例1】

4、來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為 800kv 的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1ma 的細(xì)柱形質(zhì)子流。 已知質(zhì)子電荷e=1.6010-19c。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距l(xiāng) 和 4l 的兩處， 各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和 n2，則 n1n2=_。解：按定義，.1025.6,15eitntnei由于各處電流相同，設(shè)這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè)，則由vnlnevivlttnei1,得和。而12,212212ssnnsvasv點(diǎn)評(píng)：解決該題的關(guān)鍵是：（1）正確把握電流強(qiáng)度的概念i

5、q/t 而 qne。所以 n=q/e=it/e,（2）質(zhì)子源運(yùn)動(dòng)路程上的線密度與其瞬時(shí)速度成反比，因?yàn)閕 nesv，所以當(dāng)電流i 一定時(shí)， n 與 v 成反比6如圖所示， 厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab10 cm，bc5 cm，當(dāng)將 a 與 b 接入電壓為u 的電路中時(shí)，r2r1r2 r1名師總結(jié)優(yōu)秀知識(shí)點(diǎn)電流為 1 a；若將 c 與 d 接入電壓為u 的電路中，則電流為a4 a b 2 ac21a d41a【解析】設(shè)將 a 與 b 連入電路時(shí)，電阻為r1， c 與 d 連入電路時(shí)電阻為r2，則 r1 r24 1，故后者電流 i2 4i1【答案】a三、電功、電功率1電功 :電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),

6、電場(chǎng)力做的功wuit ，電流做功的過程是電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的過程. 2電功率 :電流做功的快慢,即電流通過一段電路電能轉(zhuǎn)化成其它形式能對(duì)電流做功的總功率,p=ui 3焦耳定律 :電流通過一段只有電阻元件的電路時(shí)，在t 時(shí)間內(nèi)的熱量q=i2rt純電阻電路中wuit=u2t/r=i2rt，p=ui=u2/r=i2r 非純電阻電路wuit ，p=ui 4電功率與熱功率之間的關(guān)系純電阻電路中，電功率等于熱功率，非純電阻電路中，電功率只有一部分轉(zhuǎn)化成熱功率純電阻電路：電路中只有電阻元件，如電熨斗、電爐子等非純電阻電路：電機(jī)、電風(fēng)扇、電解槽等，其特點(diǎn)是電能只有一部分轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【例 3】一只標(biāo)有“ 22

7、0 v ，60 w ”字樣的燈泡，在額定電壓下工作時(shí)，燈絲中通過的電流多大？如果線路電壓下降到 200v 時(shí)，它的功率多大？（假設(shè)燈絲電阻不隨溫度而變化）解析 ：燈泡上標(biāo)有“ 220 v ，60 w ”的字樣，表明燈泡的額定電壓（即正常一作的電壓）為220 v ，只有在這個(gè)電壓下，它的功率才是額定功率60w 如果實(shí)際的電壓不是220v ，那么它的功率就不再是60 w由題意可認(rèn)為它相當(dāng)于一個(gè)阻值不變的電阻燈泡的工作電流i=p/u=60/220=0。27（ a）燈泡的電阻r=u2/p=2202/60=807 （）燈泡的實(shí)際功率p/=u/2/r=2002/807= 50 （w）點(diǎn)評(píng)：由公式p=u2/

8、r 可知，當(dāng)用電器電阻r 不變時(shí)， pu2，可用 p1/p2=u12/u22 來計(jì)算，這樣就不必算出燈絲的電阻用電器實(shí)際功率的大小，是由加在用電器兩端的實(shí)際電壓的大小決定的【例 4】直流電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)通過線圈的電流是i，此時(shí)它兩端的電壓為u，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為（）aui ；biui2r ciu 一 i2r； du2r 解析： 該題不少學(xué)生選了d，其原因是同電源輸出功率混淆，認(rèn)為輸出功率就是端電壓與電流乘積，而這里不是電源輸出而是電機(jī)輸出答案 ：c 點(diǎn)評(píng)：（l）處理該類題目首先應(yīng)當(dāng)注意這是非純電阻電路名師總結(jié)優(yōu)秀知識(shí)點(diǎn)（ 2）這里的輸入功率ui= 轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的功率十轉(zhuǎn)化

9、成內(nèi)能的功率1電功、電功率的計(jì)算(1)用電器正常工作的條件：用電器兩端的實(shí)際電壓等于其額定電壓. 用電器中的實(shí)際電流等于其額定電流用電器的實(shí)際電功率等于其額定功率由于以上三個(gè)條件中的任何一個(gè)得到滿足時(shí)，其余兩個(gè)條件必定滿足，因此它們是用電器正常工作的等效條件靈活選用等效條件，往往能夠簡(jiǎn)化解題過程(2)用電器接入電路時(shí)：純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認(rèn)為其電阻不變用電器實(shí)際功率超過其額定功率時(shí),認(rèn)為它將被燒毀. 【例 6】微型吸塵器的直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻一定，當(dāng)加上03v 的電壓時(shí)，通過的電流為0 3a，此時(shí)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為20v 時(shí)，電流為08a，這時(shí)電動(dòng)機(jī)正常工作，則

10、吸塵器的效率為多少？解析 ：當(dāng)加 0.3v 電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，說明電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出，它消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時(shí)電動(dòng)機(jī)也可視為純電阻，則r=u1/i1=1，當(dāng)加 20v 電壓，電流為08a 時(shí)，電動(dòng)機(jī)正常工作，有機(jī)械能輸出，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)為非純電阻用電器，消耗的電能等于轉(zhuǎn)化機(jī)械能和內(nèi)能之和。轉(zhuǎn)化的熱功率由p=i22r=082 1= 0 64 w 計(jì)算，總功率由p0= i2u2=08 20 16w 計(jì)算。所以電動(dòng)機(jī)的效率為=（p p0）/p=60 。12、 有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，把它接入0.2v 電壓的電路時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過電動(dòng)機(jī)的電流是0.4a；若把電動(dòng)機(jī)接入2.0v 電壓的電路中，電動(dòng)

11、機(jī)正常工作，工作電流是1.0a。求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？解析當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)無機(jī)械能輸出，故電能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，相當(dāng)于純電阻電路，歐姆定律成立。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一部分電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出，但因線圈有電阻，故又在該電阻上產(chǎn)生內(nèi)能，輸入的電功率機(jī)熱電ppp。接 u=0.2v 電壓，電機(jī)不轉(zhuǎn)，電流i=0.4a ，根據(jù)歐姆定律，線圈電阻5.04.02.0iur；當(dāng)接u=2.0v電壓時(shí)，電流i =1.0a ，故輸入電功率w0.2w0.10.2 i up電熱功率w5. 0w5.01r ip22熱故輸出功率即機(jī)械功率w5 .1w)5.00.2(ppp熱電機(jī)如果

12、正常工作時(shí)，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w8w5 .02rup22熱串并聯(lián)及混聯(lián)電路一、串聯(lián)電路電路中各處電流相同i=i1=i2=i3=串聯(lián)電路兩端的電壓等于各電阻兩端電壓之和.u=u1+u2+u3名師總結(jié)優(yōu)秀知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻之和，即r=r1r2 rn串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即1212nnuuuirrr 串 聯(lián) 電 路 中 各 個(gè) 電 阻 消 耗 的 功 率 跟 它 的 阻 值 成 正 比 ， 即21212nnpppirrr二、并聯(lián)電路并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相同u=u1=u2=u3并聯(lián)電路子路中的電流等于各支路的電流之和i=i

13、1i2i3=并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)之和。r1=11r+21r+nr1，當(dāng)并聯(lián)電路是由n 個(gè)相同的電阻 r 并聯(lián)而成時(shí)，總電阻r總= ；當(dāng)并聯(lián)電路只有兩個(gè)支路時(shí)，則總電阻為r總= 并聯(lián)電路中通過各個(gè)電阻的電流踉它的阻值成反比，即i1r1i2r2= inrn= u并聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即p1r1=p2r2=pnrn=u21、電路結(jié)構(gòu)分析電路的基本結(jié)構(gòu)是串聯(lián)和并聯(lián)，分析混聯(lián)電路常用的方法是：節(jié)點(diǎn)法：把電勢(shì)相等的點(diǎn)，看做同一點(diǎn)回路法：按電流的路徑找出幾條回路，再根據(jù)串聯(lián)關(guān)系畫出等效電路圖，從而明確其電路結(jié)構(gòu)其普遍規(guī)律是: 凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢(shì)必相等

14、（包括用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn)）。在外電路，沿著電流方向電勢(shì)降低。凡接在同樣兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。不加聲明的情況下，不考慮電表對(duì)電路的影響。2、電表的改裝(1)靈敏電流表（也叫靈敏電流計(jì)）：符號(hào)為，用來測(cè)量微弱電流，電壓的有無和方向其主要參數(shù)有三個(gè)：內(nèi)阻rg滿偏電流ig：即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流，也叫靈敏電流表的電流量程滿偏電壓 ug：靈敏電流表通過滿偏電流時(shí)加在表兩端的電壓以上三個(gè)參數(shù)的關(guān)系ug= ig rg其中 ig和 ug均很小，所以只能用來測(cè)量微弱的電流或電壓(2)電流表：符號(hào)，用來測(cè)量電路中的電流，電流表是用靈敏電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻改裝而成如圖所示為電流表的

15、內(nèi)部電路圖，設(shè)電流表量程為i,擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=i/ig，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得：ig rg=(i ig）r,1ggggi rrriin內(nèi)阻ggagrrrrrrn,由這兩式子可知，電流表量程越大，rg越小，其內(nèi)阻也越小. (3)電壓表：符號(hào)，用來測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的電壓電壓表是用靈敏電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻改裝而成，如圖所示是電壓表內(nèi)部電路圖設(shè)電壓表的量程為u，擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n=u/ug，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)，得：u=ugigr, ig =ug /rg, 11gggurrnru電壓表內(nèi)阻vggrrrnr,由這兩個(gè)式子可知，電壓表量程越大，分壓電阻就越大，其內(nèi)阻也越大（4）半值分流法（也叫半偏法）測(cè)電流

16、表的內(nèi)阻，其原理是：當(dāng) s1閉合、 s2打開時(shí)：errigg)(11r2r1s2sg名師總結(jié)優(yōu)秀知識(shí)點(diǎn)當(dāng) s2再閉合時(shí)：euurg2,errriiriggggg12)221(21聯(lián)立以上兩式，消去e 可得：211122rrrrrriggg得：2121rrrrrg可見：當(dāng)r1r2時(shí)，有：2rrg（5）非理想電表對(duì)電路的影響不能忽略，解題時(shí)應(yīng)把它們看作是能顯示出本身電壓或電流的電阻器. 用電壓表測(cè)得的電壓實(shí)際上是被測(cè)電路與電壓表并聯(lián)后兩端的電壓，由于電壓表內(nèi)阻不可能無限大，因此測(cè)得的電壓總比被測(cè)電路兩端的實(shí)際電壓小，表的內(nèi)阻越大，表的示數(shù)越接近于實(shí)際電壓值. 用電流表測(cè)得的電流，實(shí)質(zhì)上是被測(cè)量的支路(或干路 )串聯(lián)一個(gè)電阻(即電流表內(nèi)阻)后的電流 .因此，電流表內(nèi)阻越小，表的示數(shù)越接近于真實(shí)值. 8有一個(gè)電壓表的量程為3 v，內(nèi)阻為900 ，由于沒有電流表，需要將其改裝成一個(gè)量程為0.6 a 的電流表，則應(yīng)該_聯(lián)一個(gè)阻值為_的電阻，當(dāng)用改裝好的電流表去測(cè)某一電流時(shí)，指針的讀數(shù)為1.2 v ，則對(duì)應(yīng)的電流為_a【解析】應(yīng)并聯(lián)一個(gè)分流電阻riv9003vvrua3001airiaiv0.6