高中物理恒定电流解题方法总结.doc

恒定电流习题课
考点1 对电流表达式的理解
I=q/t中q是通过横截面的电荷量而不是通过单位横截面的电荷量。如果是单位横截面的电流的话，就是电流密度了。或者说电流的大小是由通过横截面的总电荷快慢决定的，当然不能用单位横截面去定义。举例：为什么横截面越大，电阻越小？因为电流大了！（横截面的大小会影响电流大小）
电流微观式 I＝nqSv
n：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体横截面积 v：定向移动的速率

1.如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为(　 　)
A．vq B. C．qvS D.

2. (多选)一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I。设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为(　 　)
A.nvSΔt B．nvΔt C. D.

3.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。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是 (　　)
A. B.
C. D.

解析　设电子刚射出电场时的速度为v，则eU＝mv2，所以v＝。加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束，由I＝neSv，可得n＝＝ ，所以长度为Δl的电子束内的电子数N＝ΔlSn＝ ＝。

考点2 导体形变后电阻的分析方法
某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：
(1)导体的电阻率不变，因其由导体材料本身决定。
(2)导体的体积不变，由V＝lS可知l与S成反比。
(3)在ρ、l、S都确定之后，应用电阻定律R＝ρ求解。

1.如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A，B之间，测出它的电阻为R，然后将它再按图乙方式接在电极C，D之间，这时它的电阻应为(　　)
A.R B. C. D．4R

考点3　对欧姆定律与伏安特性曲线的理解
如果电阻是非线性变化，只能通过伏安曲线上找出在某确定电压下对应的电阻值。不能用该点的切线斜率来计算电阻

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，PN为图线在P点的切线，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，小灯泡的电阻减小
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PQOM所围面积

2.如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是(　　)
A.加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大
B.加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小
C.无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以二极管是非线性元件
D.二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线

3. (多选)在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2为相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，R为定值电阻，阻值为7.5 Ω。当开关S闭合后(　　)

A．L1的电阻为 Ω
B．L1消耗的电功率为7.5 W
C．L2的电阻为7.5 Ω
D．L2消耗的电功率为0.3 W

考点4　电功、电热、电功率和热功率
无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为W＝UIt，电热均为Q＝I2Rt
处理非纯电阻的计算问题时，电功＝电热＋其他能量
1.有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？
考点5 电路的动态分析
（1）结论法“串反并同” （2）极限法 （3）特殊值法
←R↑→

1.如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，C为电容器，L为小灯泡，R为定值电阻，闭合开关，小灯泡能正常发光。现将滑动变阻器滑片向右滑动一段距离，滑动前后理想电压表V1、V2示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2，理想电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则(　　)
A．电源的输出功率一定增大
B．灯泡亮度逐渐变暗
C.与均保持不变
D．当电路稳定后，断开开关，小灯泡立刻熄灭

2.如图所示，电源电动势为E，内阻为r。当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端时，理想电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，干路电流为I，下列说法正确的是(灯泡电阻不变)(　　)

A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮
B.ΔU1与ΔI的比值不变
C.ΔU1<ΔU2
D.ΔU1＝ΔU2

3.如图电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时 (　　 )
A．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大
B．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小
C．电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大
D．电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小

4.如图所示电路中，滑片P位于滑动变阻器R2正中间，电源内阻不能忽略，两个电压表均为理想电表。当滑动变阻器R2的滑片P滑动时，关于两个电压表与的示数，下列判断正确的是(　　)
A．P向a端滑动的过程中，的示数逐渐增大、的示数逐渐减小
B．P向a端滑动的过程中，R2消耗的功率一定逐渐减小
C．P向b端滑动的过程中，示数改变量的绝对值小于示数改变量的绝对值
D．P向b端滑动的过程中，示数改变量与流过R2的电流改变量的比值保持不变
解析　根据R1＋r＝，R1＋r不变，示数改变量与流过R2的电流改变量的比值保持不变

考点6 电路的功率和效率问题
当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝。效率仅为50%
1.已知电源内阻r＝2 Ω，灯泡电阻RL＝2 Ω，R2＝2 Ω。滑动变阻器R1的最大阻值为3 Ω，如图所示，将滑片P置于最左端，闭合开关S1、S2，电源的输出功率为P0，则(　　)

A.滑片P向右滑动，电源输出功率一直减小
B.滑片P向右滑动，电源输出功率一直增大
C.断开S2，电源输出功率达到最大值
D.滑片P置于最右端时，电源输出功率仍为P0

2.如图所示电路中，R为一滑动变阻器，P为滑片，若将滑片向下滑动，则在滑动过程中，下列判断错误的是(　　)
A.电源内电路消耗功率一定逐渐增大
B.灯泡L2一定逐渐变暗
C.电源效率一定逐渐减小
D.灯泡L1变亮

考点7 含电容器电路的分析
1.电容器的简化处理：简化电路时可以把电容器所处电路作为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时在相应位置再补上。
2.电阻的简化处理：电路稳定后，与电容器同支路的电阻相当于导线。
3.电荷变化量的计算：电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。可由ΔQ＝CΔU计算电容器上电荷量的变化。
4.直流电路中的电容和电阻：在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降压作用，但电容器两端可能出现电势差；如果电容器与电源并联，电路中有电流通过。电容器两端的充电电压不是电源电动势E，而是路端电压U。
5.电容器的极性判断：在含电容器电路中，当电路发生变化时，除了要判断和计算电容器两端的电压外，还必须要判断电容器极板上极性的变化，防止出现电容器先放电后反向充电的现象。
1.如图所示，电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，R2＝3 Ω，R3＝7.5 Ω，电容器的电容C＝4 μF。开关S原来断开，现在合上开关S到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少？

考点8　电路故障问题分析
电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的基本方法有两种：
1.仪表检测法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路。如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路。
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程。
(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路。在运用欧姆表检测时，电路一定要切断电源。
2.假设法
已知电路发生某种故障，寻找故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，此方法亦称排除法。
判断出是哪个部分出现了什么问题就可以对电路进行简化，如果是短路则直接当成一根导线处理，如果是断路则直接像开关一样断开该条线路。
1.如下图是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查。
(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10 V挡。该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(填a或b)。根据测试结果，可判定故障是________。
A.灯A短路 B．灯B短路
C.cd段断路 D．df段断路
(2)(多选)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是 ( 　　 )
A.灯A断路 B．灯B短路
C.灯A、B都断路 D．d、e间导线断路
(1)红表笔接________，由图知________电势高。
(2)电压表有示数，说明什么？电压表无示数说明什么？

1．电流表、电压表、欧姆表的对比
仪器
接线柱
量程选择
读数
电流表
有正、负接线柱的电表，电流由电表的正接线柱流入，负接线柱流出。但欧姆表红表笔接电流流入的那端（电势低）。
使指针指示比满偏刻度多的位置
若最小分度为1、0.1、0.01等，需要估读到最小分度的下一位；如果最小分度不是1、0.1、0.01等，的只需要读到最小分度位即可
电压表
比电源电动势略大或相差不多
欧姆表
使指针尽量指在表盘的中间位置左右
取两位有效数字并乘以相应挡位的倍率

欧姆表
1电流的流向 (2)调零 (3)测量 (4)中值电阻

2.测电阻实验时仪表的选择及接法
(1)仪表选择的三个主要原则：安全性(量程不能太小)、准确性(量程不能太大)、方便性(滑动变阻器要方便调节)。
(2)选择电流表内外接法的口诀：“好表要内接”(越接近理想电流表，其分压的影响越小)或“内大大”(大电阻适合电流表内接法，测量值比实际值偏大)。
(3)选择滑动变阻器接法的口诀：“以小控大用分压”(并联总电阻主要由小电阻决定，并联总电流主要由电阻小的支路决定，故并联电路对小电阻的变化更敏感，即小电阻“控制”着大电阻)。
(4)电表有时可反常规使用：已知内阻的电压表可当电流表使用，已知内阻的电流表可当电压表使用。
(5)定值电阻的常见用途：保护电路、扩大电表量程，分压或分流。
(6)电压表量程的选择：比电源电动势略大或相差不多。
(7)电流表量程的选择：根据电压表量程与被测电阻比值来选取，兼顾到指针偏转过1/3。