高三物理029.doc

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期数： 0511 WLG3 029
学科：物理 年级：高三 编稿老师：王晔
审稿老师：张凤莲

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复 习 篇

第十章 恒定电流
【基础知识网络】
第一单元 部分电路欧姆定律 电功 电功率
一．电流
1．定义：电荷的定向移动形成电流。
2．形成电流的条件
（1要有能够自由移动的电荷―自由电荷
（2）使导体两端保持恒定的电压―电源
3．电流强度
（1）定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值，叫做电流强度．
（2）定义式
（3）单位：安培 1A＝1C/1s 1mA=10-3A 1uA=10-6A
（4）方向：规定正电荷的定向移动方向为电流方向．
a．电流强度是标量，所谓电流方向指电荷定向移动方向．
b．电流方向和电势关系
在电源的外部电路：电流从高电势流向低电势．
在电源的内部电路：电流从低电势流向高电势．
4．电流的种类
（1）直流电：方向不随时间而改变的电流叫直流电．
a．恒定电流：方向和大小都不随时间而改变的电流．
b．脉动直流电：方向不随时间改变，而大小随时间改变电流．
（2）交流电：方向和大小都随时间做周期性变化的电流叫交流电．
二、欧姆定律
1．内容：导体中的电流强度跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．
1

2

U
I
2．公式：
3．适用条件：欧姆定律适用于金属导电，电解液　　导电 ，适用于不含电源的部分电路
4．伏安特性曲线
(1)用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的U－I图线叫做导体的伏安特性曲线
(2)曲线的斜率k =1/R ，R1元件，伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件
三、电阻定律
1．内容：导线的电阻跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比．
2．公式：
3．ρ：电阻率
（1）温度一定，同一材料ρ是一常数，温度升高ρ变大．
（2）单位：Ωm
（3）物理意义：反映材料对电流阻碍作用的物理量，数值上等于这种材料制成1米长，截面为1米2的导体的电阻值．
4．标准电阻：利用ρ几乎不随温度而变化的导体做成的电阻．
5．超导现象：当温度降低到绝对零度附近时，某些金属合金和化合物的电阻率会突然减小到零的现象叫超导现象,处于这种状态的导体叫超导体．
四、电功
1．定义：电场力对电荷所做的功(或电流所做的功)叫电功。
2．公式: W=UIt
五、电功率
1．定义：电流所做的功跟完成这些功所用的时间的比值叫做电功率。
2．公式:=IU
3．额定功率：用电器上标的功率和电压是指用电器正常工作时功率和电压叫额定功率、额定电压.
4．电功率和热功率
(1)电场力对电荷做功的过程，就是电能转化为其它形式能量的过程，在电阻元件中，通过自由电子与离子的碰撞,电能完全转化成内能
(2)由P= IU，U= IR得P=I2R，我们把电阻上单位时间内发热的功率P=I2R叫热功率
六、焦耳定律
1．内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方，导体的电阻和能电时间成正比。
2． QI2Rt
3．电功和电热的关系
纯电阻电路中电流做的功全部转化为电阻的内能
Q=W=I2Rt=IUt=
非纯电阻电路中电流做的功大于电热
W=I Ut= I2Rt＋Q（其它形式能）
第二单元 电路的连接
一、串联电路
1．定义：把导体一个接一个地连接起来，再接入电源就组成了串联电路．
2．特点：
(1)电流强度处处相同：I1=I2=I3=…=In
(2)电路两端的总电压等于各部分电压之和：U=U1+U2+U3+…+Un
(3)串联电路的总电阻等于各电阻之和：R=R1+R2+R3+…Rn
(4)电压分配与电阻成正比：U1/R1=U2/R2=U3/R3=…=Un/Rn=I
(5)功率分配与电阻成正比：P1/R1=P2/R2=P3/R3=…=I2
二、并联电路
1．定义：把几个导体并列地连接起来再和电源连起来就组成了并联电路．
2．特点：
(1)各支路电压相同：U1=U2=U3=…=Un
(2)总电流等于各支路电流之和：I=I1+I2+I3+…+In
(3)总电阻R满足：1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn
(4)功率分配与各支路电阻成反比：P1R1=P2R2
(5)电流分配与电阻成反比：I1R1=I2R2=I3R3=…=InR=U
三、电压表和电流表
1．电流计
(1)工作原理:常用的电流表表头即电流计的主要构造是由永久磁铁和放入永久磁铁磁场中的线圈组成通电线圈在磁场受到力的作用带着指针一起偏转，指针偏转角度和电流成正比，而电流又和电压成正比，如果在刻度盘上标出电压值，就成为电压表．
(2)表盘刻度均匀
(3)Ig：满偏电流；Ug：满偏电压；Rg：内阻
G
Rg
R
2．电压表的改装
(1)原理:表头串联一分压电阻就组成了电压表，如图所示．
(2)设改装后电压表的量程为U，扩大量程的倍数为n，则
U=Ig Rg+ IgR= Ug+ IgR
=则
G
R
Rg
＝n R=(n-1)Rg
即，将电压表量程扩大n倍，串联的分压电阻为表头内阻
的（n－1）倍．此时电压表的内阻RV＝R+Rg=n Rg
3．电流表的改装
1．原理:表头并联一分流电阻就组成了电流表，如图所示．
2．设改装后电流表的量程为I，扩大量程的倍数为n，则
I＝Ig＋＝Ig＋
＝n
即，将电流表量程扩大n倍，并联的分流电阻为表头内阻的1/（n－1）倍．此时电流表的内阻RA＝RRg/（R+Rg ）= Rg/n
4．电流表电压表内阻对测量的影响
电流表测电流时，必须将电流表串联在电路中，由于电流表有内阻，电路的总电阻变大，因此测量的电流值变小，但一般电流表内阻很小，可忽略内阻对测量的影响，理想电流表内阻为零．
电压表测电压时，必须将电压表并联在待测电阻两端，由于电压表有内阻，使并联部分总电阻变小，分配的电压变小，因此，电压表的测值变小，但一般电压表的内阻很大，在一般计算中，可认为电压表的内阻为无穷大，由此产生的误差可忽略不计，理想电压表内阻为无穷大．

四、 滑动变阻器
1．滑动变阻器的构造
如图所示是滑动变阻器的实物a b
c d
c d
a b
图和在电路图中的示意图，，

2滑动变阻器接法
如图所示，a、b、c、d为接线柱，其中a、b为滑动端，
接入电路时用其中的一个即可；c、d为电阻丝两固定端．
3．滑动变阻器的作用
1)．限流

R
如图所示，将滑动变阻器串联在电路中，改变滑动
变阻器的滑动触头，即改变滑动变阻器串入电路的电阻
从而达到改变电路电流的目的，滑动变阻器的这种作用
叫限流．
(2)分流

R
a b c
如图所示，将滑动变阻器并联在电阻R的两端，滑
动变阻器就会分去电阻R的一部分电流，改变滑动变阻
器的滑动触头，即改变滑动变阻器串入电路的电阻，
从而达到改变电阻R的电流的目的，滑动变阻器的这
种作用叫分流．
(3)分压
分压电路如右图所示，用电器R与滑动变阻器
的ab部分并联，改变滑动变阻器的滑动触头，即改变滑动变阻器串入电路的电阻，ab两端的电压也随之改变，因为用电器R与滑动变阻器的ab部分并联，
则，用电器R两端的电压与ab部分的电压相同，从而达到了改变用电器R电压的目的．滑动变阻器的这种作用叫分压．
4．使用滑动变阻器的几点注意事项
1．注意滑动变阻器的阻值范围，在阻值范围够用的情况下，选用阻值范围小的滑动变阻器．
2．注意滑动变阻器允许的最大电流或最大电压．
第三单元 闭合电路的欧姆定律
一、电动势
1．定义:非静电力把单位正电荷从负极移至正极所做的功叫电源的电动势．电源电动势等于电源没有接入电路中时两极间的电压．
2．定义式　　　ε＝
3．单位:伏特V
4．物理意义：反映电源把其它形式的能转化成电能本领的物理量，与外电路无关．它在数值上等于电路中通过1C电量时电源所提供的电能．
二、路端电压
1．内电路和外电路
闭合电路可以看作是由两部分组成的.一部分是电源外部电路，叫外电路，另一部分是电源内部的电路，叫内电路，内电路的电阻叫内阻．
根据ε＝，非静电力作的功W等于电路消耗的电能，即W=I2Rt,则

其中U=IR，叫路端电压，也叫外电压；U/= Ir，叫内电压．
三、闭合电路欧姆定律
1．内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比．
2．公式：
U
I
ε
ε/r

3．路端电压
(1)外电路两端的电压叫路端电压，U=IR，
U=ε－Ir 断路：I=0，U=ε；短路：U=0，I=ε/r.
(2)图象
a．纵轴截距等于电源的电动势ε
b．横轴截距等于短路电流I=ε/r.
c．直线斜率的大小等于电源的内阻r
四、电池组
1．串联电池组
(1)把几个电池正负极依次连成一串接入电路就组成了串联电池组．
(2)特点：
①串联电池组的电动势等于各个电池电动势之和，即

②串联电池组的内电阻等于各个电池内电阻之和，即

③串联电池组可提高输出电压，不能提高额定电流；各个电池不能反接．
2．并联电池组
(1)把电动势相同的电池，正极和正极相连接，负极和负极相连接，在接入电路就组成了并联电池组．
(2)特点
①由n个电动势和内阻都相同的电池连成的并联电池组，它的电动势等于一个电池的电动势，它的内阻等于一个电池的内阻的n分之一，即

② 并联电池组可提高输出电流，不能提高输出电压．
五、电源的功率
1．电源的总功率
(1)通过电源的电流强度和电源电动势的的乘积叫做电源的总功率
(2)P总=Iε
2．电源的输出功率
R
P
R=r
(1)通过电源的电流强度和电源的路端电压的乘积叫做电源的输出功率
(2)P出 =IU
(3)设外电路总电阻为R内阻为r，则

r是定值时，R=r 输出功率最大 ，最大
输出功率为
(4)电源的输出功率和外电路总电阻的关系图象
电源的输出功率P和外电路总电阻R的关系图象如图所示
①当Rr时，电源的输出功率随外电路总电阻R的增大而减小
③当R=r时，电源的输出功率最大
3．电源的耗损功率
(1)电源内阻上消耗的功率电源的耗损功率
(2)P耗=I2r
4．电源的效率
(1)．电源的输出功率和电源的总功率的百分比叫做电源的效率
G

由此可见，外电路的总电阻R越大，效率η越大，如图所示
第四单元 电阻的测量
一、伏安法
A
Rx
V
1．外接法
（1）电路图如右图所示
（2）测量原理

利用电压表测量待测电阻的两端电压U测，
利用电流表测量通过待测电阻的电流I测，
则待测电阻Rx=U测/I测
改变滑动变阻器的滑动端，测量多次，最后取平均值
（3）测量误差
① Rx=U测/I测 I测＞I真 Rx测＜Rx真 即利用外接法测量电阻时，测量值小于真实值，电压表内阻Rv越大，其分流作用越小，即电流表的测量值I测越接近真实值，所以当Rv>>Rx 采用外接法
A
Rx
V
②上述误差叫系统误差，不能用平均值法消除；
③滑动变阻器的用途：保护电表、消除偶然误差
2．内接法
（1）电路图如右图所示
（2）测量原理
利用电压表测量待测电阻的两端电压U测，利用电流表测量通过待测电阻的电流I测，则待测电阻Rx=U测/I测，改变滑动变阻器的滑动端，测量多次，最后取平均值．
（3）测量误差
Rx=U测/I测 U测＞U真 Rx测＞Rx真即利用外接法测量电阻时，测量值大于真实值，电流表内阻RA越小，其分压作用越小，即电压表的测量值U测越接近真实值，所以当Rx>>RA 采用外接法．
二、欧姆表
1．构造
欧姆表的构造如图所示，它是由表头、电位器（也
叫调零电阻）、表笔和干电池组成．
2．原理
Rx＝0
Rx≠0 Rx与I一一对应
改变Rx，电流I随之改变，如果在刻度盘直接标出与I对应的Rx值就可以从刻度盘上直接读出被测量的阻值．
注意事项
（1）刻度不均匀；
（2）每次换档重新调零；
（3）读法：刻度值乘以倍率；
（4）代表的电流电压值均匀；
（5）ε、r变化只能粗测．
（6）当时I=Ig/2，所以刻度盘中间的刻度值为（），我们把（）叫中值电阻，也叫欧姆表的内阻，在选择倍率时，应尽量使指针指在中值电阻附近，以减小测量误差．
【例题与分析】
1．如图所示，两个截面不同长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U，则( )
U
A．通过两棒的电流强度相等
B．两棒的自由电子定向移动的平均速率相同
C．两棒内的电场强度不同，细棒内的场强E1
大于粗棒内的场强E2
D．细棒两端的电压等于粗棒两端的电压
[分析与解答]
两个棒串联，所以通过两棒的电流强度相等，A选项正确；自由电子定向移动的平均速率的公式为I=nesv，两棒的I、n、e均相同，截面s不同，因而速率不同，B选项错误；两棒内的电场为匀强电场，根据E=U/d，两棒电阻不同，细棒的电阻大于粗棒的电阻，所以细棒两端的电压大于粗棒两端的电压，而d相同，所以，细棒内场强大于粗棒内的场强，C选项正确，D选项错误.
2．节日彩灯是由若干只小灯泡串联接到照明电路上的，现有下列四组供选用，其中较为合适的是( )
A．10只“12V 10W” B．10只“220V 15W”
C．15只“15V 3W” D．30只“9V 2W”
[分析与解答]
10只串联的“12V 10W”灯泡额定电压为120V，接在220V的照明电路上将被烧毁；10只“220V 15W”的灯泡接在220V的照明电路上，每只灯泡实际得到的电压为22V，和其额定电压220V相差太多，不能正常发光；15只“15V 3W”灯泡的额定电压为225V和220V接近，较合适；30只“9V 2W”的灯泡的额定电压为270V，此时灯泡太暗，不合适.正确选项为C
3．微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转动，当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少?
[分析与解答]
当电动机两端加上0.3V的电压时，电流为0.3A，电动机不转动，说明电动机无机械能输出，设电动机的内电阻为r，则
=
当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A时，电动机的输入总功率为
=0.82.0=1.6W
电动机的损耗的热功率为
W
则电动机的效率为

A
R1
R3
R2
B
εr
4．如图所示的电路中，电池的电动势ε＝30V，R2＝10Ω，两平行带电金属板间距离d=1.5cm，在金属板间的电场中，有一粒质量m=7×10－8kg带电量q=－4.9×10－10C的油滴．当把变阻器的电阻调到35Ω接入电路时，带电液滴恰好静止在匀强电场中，此时安培表的示数为1.5A．求：
（1）两板间的场强E；
（2）B点的电势
（3）要使电池组的输出功率为62.5W，应把R3的阻值调节到多大？
[分析与解答]
（1）带电液滴受到向上的电场力Eq和向下的重力mg，处于静止状态，则 Eq=mg E=mg/q=1400V/m
（2）设此时电阻R2和R3两端电压分别为U2和U3则
U3=Ed=21V
U2/U3=R2/R3，U2=6V
UB=U2+U3=27V
(3)……①
……②

r=ε/I－R总＝2Ω 代入①R=10Ω R=0.4Ω（舍）
R3=5Ω
5．如图所示，ε＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C=30μF，电池内阻可忽略.（1）闭合开关S，求稳定后通过R1的电流.（2）然后将开关S断开，求这以
后流过R1的电量。
ε
R1
R2
C
K
[分析与解答]
（1）闭合开关S，外电路由R1和R2串联而成，
由全电路欧姆定律，得通过R1电流

（2）开关S闭合时，电容器上的电压Uc＝IR2，电容器储存的电量Q=CUC=CIR2.
开关S断开时，相当于把电容器并联在电源两端，电容器上的电压变成了Uc/＝ε，电容器存储的电量为Q′＝CUc′＝Cε
所以要断开时流过电阻R1的总电量为
Δq＝Q′－Q＝C（ε－IR2）＝1.2×10－4C
6．某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方xo移动，电动机的最大输出功率为4.9kW，不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯移动和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为__________.(设人的平均质量为60kg,g=10m/s2).
[分析与解答]
设电动机的最大输出功率为Pm,不载人时电动机的功率为P空,载人后的功率为P人,则有: Pm=P空+P人
其中P空=I0U,P人=nmgsinθv
所以=20人
G
R1
R2
＋
10A
1A
7．一个电阻为300Ω的电流表，满偏电流为2mA，如图所示，把它改装成量程为1A和10A的两个量程的安培表，求R1和R2的值。
[分析与解答]
对量程I1为1A的电流表
(I1－Ig)(R1＋R2) = Ig Rg
对量程I2为10A的电流表
R1(I2－Ig) = Ig(Rg＋R2)
解得：R1＝0.06Ω R2=0.51Ω
8．如图所示，为多用电表欧姆档原理图，其中电流计的满偏电流为300µA，内阻为100Ω，调零电阻的最大阻值Ro=50kΩ，串联的固定电阻R=50Ω，电池的电动势为1.5V，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值大约是 .
G
R
Ro
Rx
[分析与解答]
设欧姆表的内阻为R，当电流计的满偏时，有

此电阻也是欧姆表的中值电阻，当欧姆表的指针
指在刻度盘中间附近最准确，则，用它测量电阻
A
R1

R2
Rx，能准确测量的阻值大约是5k
9．如图所示电路，R2调到某处时，电流表指示为I，为准确测量R1两端电压，将量程为100V的电压表接在R1两端，发现电流表示数变大，然后调节R2，使电流表指示仍为I，此时电压表指示为84V，给电压表串上一个适当的电阻，使量程变为200V，再接在R1两端，调节R2使电流表指示仍为I，此时电压表指示为88V，计算出当电流指示为I但不接电压表时R1两端的准确电压。
[分析与解答]
设量程为100V的电压表的内阻为RV，则量程为200V的电压表的内阻为2RV，则依题意有

则U=IR1=92.4V