第一單元部分電路的分析計(jì)算

1、第一單元 部分電路的分析計(jì)算高考要求：1、 理解電流強(qiáng)度、電壓、電流等物理量的定義；2、 理解歐姆定律、電阻定律的內(nèi)容及適用范圍；3、 知道電阻率及超導(dǎo)體；4、 掌握分析和計(jì)算部分電路的方法。知識(shí)要點(diǎn)：一、 電流、電阻、電阻定律1、 電流：1） 電流：電荷的定向移動(dòng)形成電流。2） 電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?） 電流的形成條件：自由電荷與電壓。4） 電流強(qiáng)度：通過(guò)導(dǎo)體裁橫截面的電荷量q與通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間t的比值稱(chēng)為電流強(qiáng)度。公式為Iq/t。其單位是安培（A），1A1C/s。安培是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。電流強(qiáng)度是標(biāo)量，其大小用電流表測(cè)量。5） 電流強(qiáng)度的微

2、觀表達(dá)式：Inqsv。n為單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)；q為每個(gè)自由電荷的電量；s為導(dǎo)體橫截面積；v為電荷定向移動(dòng)速率。6） 計(jì)算電流的幾種方法：對(duì)恒定電流：Iq/t對(duì)金屬導(dǎo)體：Inqsv對(duì)電解液：I（QQ）/ t對(duì)環(huán)形電流：Iq/T（T為環(huán)繞周期）7） 正確理解三種速率 電流傳導(dǎo)速率：即電場(chǎng)傳播速率，其值為光速。電路一接通，用電器上立即就有電流，這是因?yàn)殡娫丛陔娐犯魈幰怨馑俳㈦妶?chǎng)，整個(gè)電路上的自由電荷幾乎同時(shí)受到電場(chǎng)力的作用開(kāi)始定向移動(dòng)形成電流。熱運(yùn)動(dòng)速率：由分子動(dòng)理論可知，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷總是在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率稱(chēng)為熱運(yùn)動(dòng)速率，其值約為105m/s數(shù)量級(jí)。定向移動(dòng)速率：導(dǎo)體中

3、有電流時(shí)，自由電荷并不是以同樣速率運(yùn)動(dòng)，每個(gè)自由電子的速度方向也不盡相同，它們?cè)陔妶?chǎng)力作用下加速，又頻繁地與金屬正離子碰撞受到阻礙而減速，它們只是在不斷的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了一個(gè)整體的“定向移動(dòng)”。這種定向移動(dòng)的速率一般都很小，其數(shù)量級(jí)約為104105m/s。2、 電阻：1） 定義：導(dǎo)體對(duì)電流（定向移動(dòng)電荷）的阻礙作用叫做電阻。2） 定義式：RU/I。此式電阻的度量式，不是決定式。導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身決定。電阻的國(guó)際制單位是歐姆（），11V/A。導(dǎo)體電阻的測(cè)量方法有：伏安法和歐姆表測(cè)量。3、 電阻定律：1） 內(nèi)容：在溫度一定的情況下，導(dǎo)體的電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比。2）

4、公式：RL/S，其中為電阻率。3） 電阻率：反映材料導(dǎo)電性能的物理量，單位這歐米（m）。金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小。4、 超導(dǎo)：1） 超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。2） 超導(dǎo)體：處于超導(dǎo)狀態(tài)的物體叫做超導(dǎo)體。二、 部分電路歐姆定律1、 內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度I跟它兩端的電壓U成正比，跟它的電阻R成反比。2、 表達(dá)式：IU/R3、 適用范圍：純電阻電路，即適用于金屬和電解液導(dǎo)電，對(duì)氣體導(dǎo)電不適用。4、 注意：U、I、R是同一電路和同一時(shí)刻的三個(gè)量。5、 導(dǎo)體的伏安特性曲線：以電流I為縱軸，電壓U為橫

5、軸畫(huà)出導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱(chēng)為導(dǎo)體的伏安特性曲線。曲線的斜率為電阻的倒數(shù)。若為直線：該元件為線性元件；若為曲線：該元件為非線性元件三、 關(guān)于含電容器電路的分析：含電容器的直流電路的工作狀態(tài)有穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種1、 穩(wěn)態(tài)時(shí)，由于電容的阻斷作用，電容所在的支路沒(méi)有電流通過(guò)，可視為斷路；在進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)分析時(shí)，可將電容器拿去，而需要計(jì)算電容所帶電量時(shí)，可將電容器再接入相應(yīng)位置，電容器上的電壓等于與之并聯(lián)的支路上的電壓，若與電源直接相連接，則等于電源電動(dòng)勢(shì)。2、 動(dòng)態(tài)時(shí)，電容器將被充電或放電，在充電和放電過(guò)程中，電容器兩極的電壓和電量將發(fā)生變化，要正確判斷電壓是升高還是降低，電量是增加還是減少，并由

6、此推斷電路中的電流方向。電容器被擊穿后在電路中起“短路”作用，可將近電容器用一根導(dǎo)線代替。四、 關(guān)于電路的故障的分析與排除1、 電路出現(xiàn)故障的原因有：短路和斷路（包括接線斷路或接觸不良，電器損壞等情況）2、 一般用電壓表檢測(cè)故障：1） 如果電壓表示數(shù)為0，說(shuō)明電壓表上無(wú)電流通過(guò)，可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)有短路。2） 如果電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表上有電流通過(guò)，則在并聯(lián)路段之外無(wú)斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)無(wú)短路。3） 當(dāng)電壓表的示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)時(shí)，則意味著電源處于開(kāi)路，與電壓表并聯(lián)的一段電路內(nèi)一定有斷路情形。典型例題例1、在NaCl水溶液中：若2s內(nèi)沿相反方向通過(guò)面積為0.5m2的橫截面的

7、正負(fù)離子的數(shù)量均為1.01018個(gè)，則電解液中電流強(qiáng)度為_(kāi)A；若5s內(nèi)到達(dá)陽(yáng)極的負(fù)離子和到達(dá)陰極有正離子數(shù)量均為1.01018個(gè)，則電解液中電流強(qiáng)度為_(kāi)A。例2、來(lái)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)柱質(zhì)子流，已知質(zhì)子電荷e1.61019C，這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_(kāi)。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)的均勻的，在質(zhì)子束中，與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2_。例3、有一根導(dǎo)線煤為L(zhǎng)1m，橫截面積為S1.0103m2，它是由電阻率不均勻的材料組成，從一端到另一端

8、，電阻率的變化規(guī)律為0kL，試求這段導(dǎo)線的電阻(01m，k0.5）例4、如圖所示電路由8個(gè)不同的電阻組成，已知R112，其余電阻 A阻值未知，則得A、B之間的總電阻為4，今將R1換成6的電阻， R1則A、B間的總電阻變?yōu)開(kāi)。 例4圖 B例5、如圖所示電路中，C12C2，R2R1，下列說(shuō)法正確的是（ ） R1 R2電鍵處于斷開(kāi)狀態(tài)，電容器C2的電量大于C1的電量；電鍵處于斷開(kāi)狀態(tài)，電容器C1的電量大于C2的電量； E C1 C2 電鍵處于接通狀態(tài)，電容器C2的電量大于C1的電量； S電鍵處于接通狀態(tài)，電容器C1的電量大于C2的電量。A B C D 例5圖例6、如圖所示電路中，六個(gè)電阻的阻值均相同

9、，由于對(duì)稱(chēng)性， 電阻R2上無(wú)電流流過(guò)，已知電阻R6所消耗為1W，則六個(gè) R1 R2 R3電阻所消耗的總功率為（ ） R4 R6 R5 A 6W； B 5W； C 3W； D 2W。 例6圖 例7、如圖所示，的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后， a d燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部分電壓是Uab6V， L1Uad0V，Udc6V，由此可判定（ ） L2A L1和L2的燈絲都燒斷了； SB L1的燈絲都燒斷了； RC L2的燈絲都燒斷了； b cD 變阻器R斷路。 例7圖（答案：例1、0.16，0.08；例2、6.251015個(gè)，21；例3、1250；例4、3；例5、A；例6、D；例

10、7、C；）練習(xí)題1、金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增大時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ）A導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電子數(shù)增多；B自由電子定向移動(dòng)速率增大；C自由電子熱運(yùn)動(dòng)速率增大；D電流的傳導(dǎo)速率增大。2、在一電解槽中，1s內(nèi)通過(guò)某一截面的正離子的電量為3C，在同一時(shí)間內(nèi)向相反方向通過(guò)此截面的負(fù)離子的電量為1C，則此電解槽中的電流為（ ）A1A； B2A； C3A； D4A。3、將電阻為1的一根的一根金屬絲截成等長(zhǎng)的10段，然后并聯(lián)在一起，則并聯(lián)金屬絲的總電阻為（ ）A0.01； B0.10； C10； D100。4、已知火箭發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力F等于火箭在單位時(shí)間內(nèi)噴出的推進(jìn)劑的質(zhì)量與推進(jìn)劑速度v的乘積，即Fmv，質(zhì)子火箭發(fā)

11、動(dòng)機(jī)噴出的推進(jìn)劑是質(zhì)子，這種發(fā)動(dòng)機(jī)用于在外層空間產(chǎn)生小的推力來(lái)糾正衛(wèi)星的軌道或姿態(tài)，設(shè)一臺(tái)質(zhì)子發(fā)動(dòng)機(jī)噴出質(zhì)子流的等效電流強(qiáng)度I1A，用于加速質(zhì)子的電壓U5104V，試求該發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F。（已知質(zhì)子的質(zhì)量是m1.610-27kg，電量為e1.610-19C）5、兩電阻R1、R2的電流強(qiáng)度I和電壓U的關(guān)系圖線如圖所示，可知兩 I/A 電阻的大小之比R1R2等于（ ） R1 R2 A13； B31； C13； D31。 5題圖 6030 U/V6、如圖所示，AB和AB是長(zhǎng)度均為2km，每千米阻值為1的兩根輸 A C B電線，今發(fā)現(xiàn)在距離A和A等遠(yuǎn)的兩點(diǎn)C和C間發(fā)生漏電相當(dāng)于在兩 點(diǎn)間連了一個(gè)電阻，現(xiàn)

12、用電動(dòng)勢(shì)為90V，內(nèi)阻不計(jì)的電源接在AA間時(shí)，測(cè)得BB間電壓為72V，把此電源接在BB間時(shí)，測(cè)得AA間電壓為45V，A C B由此可知A與C相距_ km。 6題圖7、如圖所示，現(xiàn)有半球形導(dǎo)體材料，接成兩種形式，則兩種接法的電阻值之比為_(kāi)。 7題圖8、兩個(gè)定值電阻R1、R2串聯(lián)后接在輸出電壓U穩(wěn)定于12V的直流電源上， V 有人把一個(gè)內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于R1、R2的電壓表接在R1兩端，如圖所示， R1 R2 電壓表的示數(shù)為8V，如果他把此電壓表改接在R2兩端，則電壓表的示數(shù)將（ ） U12VA小于4V； B等于4V； 8題圖C大于4V小于8V； D等于或大于8V。 9、如圖所示為一電路板的示意圖，a、

13、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個(gè)電阻，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒(méi)有 a R1 b電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測(cè)得b、d兩點(diǎn)間以及a、c 點(diǎn)兩間電壓均為220。V，由昆可知（ ） R2 R3 Aab間電路通，cd間電路不通； Bab間電路不通，bc間電路通； d cCab間電路通，bc間電路不通； Dbc間電路I 通，cd間電路通； 9題圖10、如圖所示電路中，電阻R1、R2、R3的阻值都是1， R1 R4 R1 R2 R4、R5的阻值都是0.5，ab端輸入電壓U6V，當(dāng) a ccd端接電壓表時(shí)，其讀數(shù)是_V。 U R2 E C1 C2 K

14、11、如圖所示中E10V，C1C230F，R14.0，R2 b d6.0，電池內(nèi)阻可忽略，先閉合開(kāi)關(guān)K，待電路穩(wěn) R3 R5 再定后，將K斷開(kāi)，則斷開(kāi)K后流過(guò)電阻R1的電量 10題圖 11題圖為_(kāi)C。12、實(shí)驗(yàn)室中大量實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)某一金屬氧化物制成的棒中的電流I遵循IkU3的規(guī)律（其中U表示棒兩端的電勢(shì)差，式中k0.02A/V3?，F(xiàn)將該棒與一個(gè)遵從歐姆定律的電阻器串聯(lián)在一起后，接在一個(gè)內(nèi)阻可忽略、電動(dòng)勢(shì)為6.0V的電源上。當(dāng)串聯(lián)的電阻器阻值R1_時(shí)，電路中的電流為0.16A；當(dāng)串聯(lián)的電阻器阻值R2_時(shí)，棒上消耗的電功率是電阻R2上消耗電功率的2倍。13、如圖所示，有A、B、C三個(gè)接線柱，A、