高考復(fù)習(xí)——《恒定電流》典型例題復(fù)習(xí)

1、十三、恒定電流一、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)二、畫龍點(diǎn)睛概念1、電流(1)概念：電荷的定向移動(dòng)形成電流。(2)產(chǎn)生電流的條件內(nèi)因：要有能夠自由移動(dòng)的電荷自由電荷。外因：導(dǎo)體兩端存在電壓在導(dǎo)體內(nèi)建立電場(chǎng)。干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等都是電源，它們的作用是提供并保持導(dǎo)體的兩端的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流。(3)電流的方向：正電荷的定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较??？偨Y(jié)：在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。在電解質(zhì)溶液中，電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反。(4)電流定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間t的比值稱為電流。公式：I (量度式)單位：在國(guó)際單位制中，電

2、流的單位是安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)是A。電流的常用單位還有毫安(mA)和微安(A)，它們之間的關(guān)系是：1 mA103A1A106A 測(cè)量?jī)x器在實(shí)際中，測(cè)量電流的儀器是電流表。(5)直流與恒定電流直流：方向不隨時(shí)間而改變的電流叫做直流。恒定電流：方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間而改變的電流叫做恒定電流。例題：關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是( )A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C.不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同.解析：正確選項(xiàng)為C。電流是有方

3、向的，電流的方向是人為規(guī)定的.物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向一定與電流的方向相反.例題：某電解質(zhì)溶液，如果在1 s內(nèi)共有5.0×1018個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大？解析：設(shè)在t1 s內(nèi)，通過(guò)某橫截面的二價(jià)正離子數(shù)為n1，一價(jià)離子數(shù)為n2，元電荷的電荷量為e，則t時(shí)間內(nèi)通過(guò)該橫截面的電荷量為q(2n1N2)e，所以電流為I3.2 A。例題：氫原子的核外只有一個(gè)電子，設(shè)電子在離原子核距離為R的圓軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).已知電子的電荷量為e，運(yùn)動(dòng)速率為v，求電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流多大

4、？解析：取電子運(yùn)動(dòng)軌道上任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過(guò)這個(gè)截面的電量qe，由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)有：T根據(jù)電流的定義式得：I例題：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)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。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=_。解：按定義， 由于各處電流相同，設(shè)這段長(zhǎng)度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè)，則由。而3、導(dǎo)體的伏安特性(1) 導(dǎo)體的伏

5、安特性曲線導(dǎo)體的伏安特性曲線IUOR1R2用縱軸表示電流I，用橫軸表示電壓U，畫出的IU圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。如下圖所示，是金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線。圖線斜率的物理意義在IU圖中，圖線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)。即ktanIUOIURU/I圖線的斜率越大，電阻越小。右圖中R1R2。線性元件和非線性元件a線性元件：伏安特性曲線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這樣的元件叫線性元件。b非線性元件：伏安特性曲線不是直線，這樣的元件叫非線性元件。注意：歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件，電流和電壓不成正比，伏安特性曲線不是直線，都是非線性元件。4、電流的微觀表達(dá)式(1)三種速率熱運(yùn)動(dòng)的平均速率：金屬導(dǎo)體中的大量自由電子在

6、不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，熱運(yùn)動(dòng)的平均速率很大，但從其宏觀效果上看，沒(méi)有電荷的定向移動(dòng)，因而熱運(yùn)動(dòng)的平均速率對(duì)形成電流沒(méi)有貢獻(xiàn)。定向移動(dòng)的平均速率：導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的平均速率是很小的，但就是這一定向移動(dòng)的速率使電荷定向移動(dòng)形成了電流。電場(chǎng)傳播速率：電場(chǎng)的傳播速率等于真空中的光速，電路一接通，導(dǎo)體中民光速的速率在各處建立電場(chǎng)，導(dǎo)體中各處的自由電荷幾乎同時(shí)開始做定向移動(dòng)，整個(gè)電路幾乎同時(shí)形成電流。(2)電流的微觀表達(dá)式qABCDv如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，兩端加以一定的電壓。設(shè)導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體中每單位體積的自由數(shù)為n，每個(gè)自由電荷所帶

7、的電荷量為q。導(dǎo)體中單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)截面C的自由電荷分布導(dǎo)體中單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)截面C的自由電荷分布在以截面C為底，速率v為長(zhǎng)的導(dǎo)體中。單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)截面C的自由電荷數(shù)NnVnvS單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)截面C的電荷量QNqnqvS電流的微觀表達(dá)式InqvS4、半導(dǎo)體(1)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，而且電阻不隨溫度的增加而增加，反隨溫度的增加而減小，這種材料稱為半導(dǎo)體。(2)從電阻率的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體金屬導(dǎo)體的電阻率約為108106·m絕緣體的電阻率約為1081018·m半導(dǎo)體的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間，約為105106·m5、半導(dǎo)體的導(dǎo)電

8、特性(1)半導(dǎo)體的熱敏特性：半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度升高而減小，稱為半導(dǎo)體的熱敏特性。(2)半導(dǎo)體的光敏特性：半導(dǎo)體材料的電阻隨光照而減小，稱為半導(dǎo)體的光敏特性。(3)半導(dǎo)體的摻雜特性：在純凈的半導(dǎo)體材料中摻入微量的雜質(zhì)，會(huì)使它的電阻急劇變化，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能大大增強(qiáng)，稱為半導(dǎo)體的摻雜特性。/·mO1t/t1t2例題：家用電熱滅蚊器中電熱部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度的關(guān)系如圖4所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、控溫兩重功能，對(duì)此以下說(shuō)法中正確的是( )A通電后其功率先增大后減小B通電后其功率先減小后增大C當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與

9、散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1至t2的某一值不變D當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1或t2不變解析：根據(jù)PTC元件的電阻率隨溫度變化的曲線，可知在常溫下，它的電阻是相當(dāng)小的，通入電流以后，隨著溫度的升高，其電阻率先變小后增大，那么它的功率先變大，后變小，溫度保持在在t1至t2的某一值不變，這時(shí)候電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果溫度再升高，電阻率變大，導(dǎo)致電流變小，溫度就會(huì)降下來(lái)；如果溫度降低，電阻率減小，導(dǎo)致電流變大，溫度就會(huì)升上去，所以本題正確答案為：A、C。例題：一般的電熨斗用合金絲作發(fā)熱元件，合金絲電阻R隨溫度t變化的關(guān)系如圖5所示的實(shí)線，由于環(huán)境溫度、熨燙衣服的厚度、干濕等情況不

10、同，熨斗的散熱功率不同，因而熨斗的溫度可能會(huì)在較大的范圍內(nèi)波動(dòng)，易損壞衣服。有一種用主要成份為BaTiO3的稱為“PTC”的特殊材料作發(fā)熱元件的電熨斗，具有升溫快，能自動(dòng)控制溫度的特點(diǎn)，PTC材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系如圖中實(shí)線所示。R/Ot/t4t2t6t8(1)為什么原處于冷態(tài)的“PTC”熨斗剛通電時(shí)，比普通電熨斗升溫快？(2)通電一段時(shí)間后，電熨斗溫度穩(wěn)定在什么范圍內(nèi)？(3)簡(jiǎn)析PTC發(fā)熱元件的自動(dòng)控溫過(guò)程。解析：解答此題的關(guān)鍵是要看懂圖中涉及的物理量的含義：圖線說(shuō)明合金的電阻基本上不隨溫度的變化而變化；圖線說(shuō)明在較低的溫度下，“PTC”材料的電阻基本不變，但在某一溫度范圍內(nèi)電阻會(huì)突變。

11、1234O102030405060R×10kt/(b)(1) 由圖可知，冷態(tài)的“PTC”材料的電熨斗電阻比一般電熨斗電阻小，所以發(fā)熱功率PU2/R較一般電熨斗大，所以在相同的時(shí)間內(nèi)“PTC”升溫快。(2)由圖可知，溫度自動(dòng)穩(wěn)定在t6tt8范圍內(nèi)。(3 )當(dāng)熨斗溫度升高到t6后，“PTC”材料的電阻急劇增大，電功率變小，此時(shí)如果散熱功率大于電功率，熨斗溫度會(huì)下降，當(dāng)溫度降低時(shí)，電阻R急劇減小，電功率增大，溫度又升高，因而熨斗的溫度能穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。1234O102030405060R×10kt/(b)例題：如圖所示，為在溫度為10左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖。箱

12、內(nèi)的電阻R120k，R,210k，R340k，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度的變化的圖線如圖7(b)所示，當(dāng)a、b兩端電壓Uab0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)K接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高，當(dāng)Uab0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)K斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在多少攝氏度。電壓鑒別器220V電熱絲R1RtR3R2(a)解析：在Uab0時(shí)，K接通，箱內(nèi)的溫度提高，導(dǎo)致Rt減小。當(dāng)Rt20k時(shí)達(dá)到電橋平衡，此時(shí)Uab0，而Uab0是K斷開、閉合的分界點(diǎn)，故此溫度可由圖7(b)中讀出，Rt20k時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t35。6、超導(dǎo)現(xiàn)象(1)超導(dǎo)現(xiàn)象：某些物質(zhì)當(dāng)溫度降到一定程度時(shí)，電阻突然降為零的現(xiàn)象，稱為超

13、導(dǎo)現(xiàn)象。(2)超導(dǎo)體：能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)，稱為超導(dǎo)體。(3)轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由普通狀態(tài)向超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，或臨界溫度。用TC表示。物質(zhì)臨界溫度t/K物質(zhì)臨界溫度t/K鎢（W）0.012鏷（Pa)1.4鉿（Hf)0.134鉈(Tl)2.39銥（Ir)0.140銦(In)3.4035鈦（Ti)0.39錫(Sn)3.722釕(Ru)0.49汞(Hg)4.153鋯（Zr)0.546鉭(Ta)4.4831鎘（Cd)0.56鑭(La)4.92鋨(Os)0.655釩(V)5.30鈾（U)0.68鉛(Pb)7.193鋅（Zn)0.75锝(Tc)8.22鉬（Mo)0.92鈮(Nb)9.25鎵

14、（Ga)1.091鈮三鋁(Nb3AL)17.2鋁(Al)1.196鈮三鍺(Nb3Ge)22.5釷（Th)1.368鈮三錫(Nb3Sn)187、高溫超導(dǎo)(1)金屬超導(dǎo)體與氧化物超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度金屬超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度很低：金屬及合金的臨界溫度很低。氧化物超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度較高：氧化物超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度比金屬超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度高，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到125K左右。(2)高溫超導(dǎo)體：為了與原來(lái)液氦溫度下的超導(dǎo)相區(qū)別，人們把氧化物超導(dǎo)體稱為高溫超導(dǎo)體。8、超導(dǎo)體的特性零電阻性：超導(dǎo)體達(dá)到超導(dǎo)狀態(tài)以后，其電阻為零，這是超導(dǎo)體的零電阻特性。完全抗磁性：超導(dǎo)材料能把磁感線排斥體外，使其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是零。9、電功和

15、電功率(1)電功Uqqq定義：在一段電路中電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的自由電荷所做的功，簡(jiǎn)稱電功，通常也說(shuō)成是電流所做的功。公式：WUIt電流在一段電路上所做的功等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I和通電時(shí)間t三者的乘積。單位：在國(guó)際單位制中，電功的單位是焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)是J。電功的常用單位有：千瓦時(shí)，俗稱“度”，符號(hào)是kW·h。1 kW·h的物理意義是表示功率為1 kW的用電器正常工作1 h所消耗的電能。1 kW·h1000 W×3600 s3.6×106 J(2)電功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。用P表示電功率。公式：PUI物理意義

16、：功率是表示電流做功快慢的物理量。單位：瓦特(W)。 千瓦(kW)。1W1J/s。平均功率和瞬時(shí)功率利用P計(jì)算出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。利用PUI計(jì)算時(shí)，若U是某一時(shí)刻的電壓，I是這一時(shí)刻的電流，則PUI就是該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。額定功率與實(shí)際功率a額定功率：用電器正常工作時(shí)的功率。b實(shí)際功率：用電器實(shí)際工作時(shí)的功率。c額定功率與實(shí)際功率的關(guān)系：對(duì)一個(gè)用電器來(lái)說(shuō)，額定功率只有一個(gè)。實(shí)際功率可隨著用電器兩端的電壓和通過(guò)的電流的變化而改變。所以實(shí)際功率可等于、小于或大于額定功率?？偨Y(jié)：選擇用電器時(shí)，要注意它的額定電壓，只有在額定電壓下用電器才能正常工作。實(shí)際電壓偏低，用電器消耗的功率低，不能正常工

17、作。實(shí)際電壓偏高，長(zhǎng)期使用會(huì)影響用電器的壽命，還可能燒壞用電器。10、電功率和熱功率(1)電流做功的實(shí)質(zhì)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的過(guò)程，實(shí)際上是電能轉(zhuǎn)變成其他形式能量的過(guò)程。在真空中，電荷減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。在純電阻元件中電能完全轉(zhuǎn)化成內(nèi)能(2)焦耳定律：QI2Rt上式表明，導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱量Q與導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體中通過(guò)的電流I和通電時(shí)間t成正比。(3)熱功率定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)發(fā)熱的功率叫做熱功率。公式：P熱I2R電功與電熱的關(guān)系電功率與熱功率的區(qū)別電功率是指輸入某段電路的全部功率或在這段電路上消耗的全部電功率，等于這段電路兩端電壓U和通過(guò)的電流I的乘積。電功率PUI，對(duì)任何電路都適用。熱功率是在某

18、段電路上因發(fā)熱而消耗的功率，等于通過(guò)這段電路中電流的平方I2和電阻R的乘積。電熱功率P熱I2R，對(duì)任何電路也都適用。電功率與熱功率的聯(lián)系a在純電阻電路中，電功率與熱功率數(shù)值相等。W QWRUIRWQUItI2RttP熱P電UII2Rb在非純電阻電路中，電功率數(shù)值大于熱功率數(shù)值。若電路中有電動(dòng)機(jī)或電解槽時(shí)等元件時(shí)，電路為非純電阻電路。W WQMQ電路中消耗的電功率絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它形式的能，只有一少部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這時(shí)電功率大于熱功率。UIRWQWUItQI2RtP電P熱P電UIP熱I2RP電P熱P出MVUR例題：如圖所示，有一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，內(nèi)阻r0.6，R10，U16

19、0 V，電壓表的讀數(shù)為110 V，求通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？輸入到電動(dòng)機(jī)的電功率是多少？在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率是多少？電動(dòng)機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量是多少？解析：設(shè)電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為U1，電阻R兩端的電壓為U2，則U1110 V，U2UU1(160110)V50 V。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為I，則I5 A。輸入到電功機(jī)的電功率P電U1I110×5 W550 W。在電動(dòng)機(jī)中發(fā)熱的功率P熱I2r52×0.6 W15 W。電動(dòng)機(jī)工作1 h所產(chǎn)生的熱量QI2rt52×0.6×3600 J54000 J。說(shuō)明：電動(dòng)機(jī)是非線性元件，歐姆定律對(duì)電動(dòng)機(jī)不適用了，所以計(jì)算通過(guò)電動(dòng)機(jī)

20、的電流時(shí)，不能用電動(dòng)機(jī)兩端的電壓除以電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率遠(yuǎn)大于電動(dòng)機(jī)的熱功率。例題：燈L與電動(dòng)機(jī)D并聯(lián)，燈L上標(biāo)有200W字樣，電動(dòng)機(jī)D上標(biāo)有2000W字樣，當(dāng)電源兩端A、B加上220V電壓時(shí)，燈和電動(dòng)機(jī)均正常工作，求：電燈正常工作時(shí)的電阻。解析：因?yàn)殡姛羰羌冸娮栌秒娖?，所以電燈正常工作時(shí)的功率可表示為 PUII2R，燈正常工作時(shí)P200W，根據(jù) PI2R知，只要求出燈正常工作時(shí)的電流，即可求出電燈正常工作時(shí)的電阻。對(duì)電路所有用電器，利用 PUI可求得電路中的電流強(qiáng)度。整個(gè)電路用電器正常工作的總功率為：PPLPD2200W，由于電壓 U220V。根據(jù)PUI得，電路中的

21、電流I10A。對(duì)燈L由 PI2R得燈正常工作時(shí)的電阻R2，即燈正常工作時(shí)的電阻為 2。11、電動(dòng)勢(shì)(1)電源：電源是一種能夠不斷地把其他形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。(2)電動(dòng)勢(shì)：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。規(guī)律1、歐姆定律、電阻(1)導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系德國(guó)的物理學(xué)家歐姆通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，即IU。I 或者 R(2)電阻定義：導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻。定義式：R (量度式)單位：電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)是。如果在某段導(dǎo)體的兩端加上1V的電壓，通過(guò)的電流是1A，這段導(dǎo)體的電阻就是1。所以，11V/A。常用的

22、電阻單位還有千歐(k)和兆歐(M)：1 k1031 M106物理意義電阻是導(dǎo)體本身的一種特性，由導(dǎo)體本身決定。注意：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓U及導(dǎo)體中的電流I沒(méi)有關(guān)系，不能說(shuō)導(dǎo)體的電阻R跟加在導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體中的電流I成反比。(3)歐姆定律內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。公式：I (決定式)適用條件：實(shí)驗(yàn)表明，除金屬外，歐姆定律對(duì)電解質(zhì)溶液也適用，但對(duì)氣體(如日光燈管中的氣體)和某些導(dǎo)電器件(如晶體管)并不適用。注意：使用歐姆定律計(jì)算時(shí)，要注意I、U、R的同體同時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨溫度明顯變化時(shí)，R應(yīng)是測(cè)量時(shí)的實(shí)際電阻。例題4：某電阻兩

23、端電壓為16 V，在30 s內(nèi)通過(guò)電阻橫截面的電量為48 C，此電阻為多大？30 s內(nèi)有多少個(gè)電子通過(guò)它的橫截面？解析：由題意知U16 V，t30 s，q48 C。通過(guò)電阻的電流I1.6 A據(jù)歐姆定律I得，R10通過(guò)橫截面的電子數(shù)n3.0×1020個(gè)故此電阻為10，30 s內(nèi)有3.0×1020個(gè)電子通過(guò)它的橫截面。2、電阻定律 電阻率(1)電阻定律內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比，跟它的橫截面積S成反比，這就是電阻定律。公式：R(決定式)適用條件：電阻定律適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體，也適用于濃度均勻的電解液。(2)電阻率：比例常數(shù)跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的

24、物理量，稱為材料的電阻率。物理意義：電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱為材料的電阻率。材料的電阻率在數(shù)值上等于這種材料制成的長(zhǎng)為1m、橫截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻。單位：在國(guó)際單位制中，的單位是歐姆米，簡(jiǎn)稱歐米，符號(hào)是·m。幾種導(dǎo)體材料在20時(shí)的電阻率材 料/·m材 料/·m銀1.6×10-8鐵1.0×10-7銅1.7×10-8錳銅合金4.4×10-7鋁2.9×10-8鎳銅合金5.0×10-7鎢5.3×10-8鎳鉻合金1.0×10-6錳銅合金：85%銅，3%鎳，12%錳。鎳銅合金：5

25、4%銅，46%鎳。鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳。電阻率與溫度有關(guān)金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。電阻溫度計(jì)就是利用金屬的電阻隨溫度變化制成的。錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小。常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。例題：一段均勻?qū)Ь€對(duì)折兩次后并聯(lián)在一起，測(cè)得其電阻為0.5，導(dǎo)線原來(lái)的電阻多大？若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為三倍，另一半不變，其電阻是原來(lái)的多少倍？解析：一段導(dǎo)線對(duì)折兩次后，變成四段相同的導(dǎo)線，并聯(lián)后的總電阻為0.5，設(shè)每段導(dǎo)線的電阻為R，則0.5，R2，所以導(dǎo)線原來(lái)的電阻為4R8。若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的3倍，則這一半的電阻變?yōu)?×936，另一

26、半的電阻為4，所以拉長(zhǎng)后的總電阻為40，是原來(lái)的5倍。例題：實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來(lái)表示： AV短路AB解：燈絲在通電后一定會(huì)發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)才會(huì)發(fā)出可見光，這時(shí)溫度能達(dá)到很高，因此必須考慮到燈絲的電阻將隨溫度的變化而變化。隨著電壓的升高，電流增大，燈絲的電功率將會(huì)增大，溫度升高，電阻率也將隨之增大，電阻增大，。U越大I-U曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)于原點(diǎn)連線的斜率必然越小，選A。例題：如圖所示，在相距40km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時(shí)接在A處的電壓表示數(shù)為10V，電流表的示數(shù)為40mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？ 解析

27、：設(shè)發(fā)生短路處距離A處有x米，據(jù)題意知，A、B兩地間的距離l40 km，電壓表的示數(shù)U10 V，電流表的示數(shù)I40 mA40×103A，R總800。根據(jù)歐姆定律I可得：A端到短路處的兩根輸電線的電阻RxRx250根據(jù)電阻定律可知：RxA、B兩地輸電線的電阻為R總，R總由÷得解得x12.5 km。3、閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)電路和外電路內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用電器、導(dǎo)線等。(2)內(nèi)電阻和外電阻內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱為電源的內(nèi)阻。外電阻：外電路的總電阻。(3)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)

28、降落關(guān)系外電路的電勢(shì)降落與內(nèi)電路的電勢(shì)降落a外電路的電勢(shì)降落U外在外電路中，電流由電勢(shì)高的一端流向電勢(shì)低的一端，在外電阻上沿電流方向有電勢(shì)降落，用U外表示。E rEUIrRIb內(nèi)電路的電勢(shì)降落U內(nèi)在電源的內(nèi)電阻上也胡電勢(shì)降落，用U內(nèi)表示。電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)降落關(guān)系在閉合電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E等于內(nèi)外電路上的電勢(shì)降落U內(nèi)、U外之和。EU外U內(nèi)(4)閉合電路歐姆定律內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。公式：I適用條件：外電路是純電阻的電路。4、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系(1)路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的

29、電壓，通常叫做路端電壓。(2)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系當(dāng)外電阻增大時(shí)，電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電壓減小。定性分析RI()IrU(EIr)RI()IrU(EIr)特例：00外電路斷路：RIIrUE。UUr0IOEU內(nèi)I1rUI1R0外電路短路：RI()Ir(E)U0。圖象描述路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象是一條向下傾斜的直線。UI圖象如圖所示。直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)E，直線的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。5、閉合電路中的功率(1)閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qEqU外qU內(nèi)在某段時(shí)間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為在電源內(nèi)部移送1C

30、電量時(shí)，電源提供的電能。(2)閉合電路中的功率EIU外IU內(nèi)IEII2RI2r說(shuō)明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(3)電源提供的電功率電源提供的電功率，又稱之為電源的總功率。PEIRP，R時(shí)，P0。RP，R0時(shí)，Pm。(4)外電路消耗的電功率外電路上消耗的電功率，又稱之為電源的輸出功率。PU外I定性分析IU外EIr從這兩個(gè)式子可知，R很大或R很小時(shí)，電源的輸出功率均不是最大。定量分析P外U外I所以，當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率為最大，P外max。圖象表述：PROUIOR1 r R2RrEE/rE/2rE/2從PR圖象中可知，當(dāng)電源的

31、輸出功率小于最大輸出功率時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻R1、R2時(shí)電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1、R2和r必須滿足：r。(5)內(nèi)電路消耗的電功率內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。P內(nèi)U內(nèi)IRP內(nèi)，RP內(nèi)。(6)電源的效率電源的輸出功率與總功率的比值。當(dāng)外電阻R越大時(shí)，電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，50%。E rSR例題：在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻0.12，外電路的電阻為1.38，求電路中的電流和路端電壓。解析：由題意知，電源電動(dòng)勢(shì)E1.5 V，內(nèi)阻r0.12，外電阻R1.38。由閉合電路歐姆定律可求出電流I：II1 A。路端電壓為UIR1.38 V。AE r

32、S12R1R2例題：如圖所示，在圖中R114，R29。當(dāng)開關(guān)S切換到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I10.2A；當(dāng)開關(guān)S切換到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I20.3A。求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。解析：由題意知，R114，R29，I10.2A，I20.3 A，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出方程：EI1R1I1rEI2R2I2r消去E，解出r，得r代入數(shù)值，得r1。將r值代入EI1R1I1r中，得E3 V例題：如圖為某一電源的外特性曲線，由圖可知，該電源的電動(dòng)勢(shì)為 V，內(nèi)阻為 ，外電路短路時(shí)通過(guò)電源的電流強(qiáng)度為 A解析：在U軸上的截距2V為電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值=/0.5=0.4為電源內(nèi)阻，短路電流為/r=

33、2/0.4=5（A）例題：如圖所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向上端移動(dòng)時(shí)，下列結(jié)論正確的是（ ）A、電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小B、電壓表和電流表的示數(shù)都增大C、電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大D、電壓表和電流表的示數(shù)都減小。解析：本題中R1和R2是定值電阻，電壓表測(cè)量的是路端電壓。當(dāng)變阻器滑頭向上移動(dòng)時(shí)，R3變大，導(dǎo)致總電阻變大，總電流變小，對(duì)應(yīng)路端電壓U=R-Ir增大，而R1上電壓U1=IR1降低，U2=U-U1升高，故R2上電流I2增大，最后由I=I2+I3得I3(即電流表示數(shù))變小.例題： 已知如圖，E =6V，r =4，R1=2，R2的變化范圍是010。求：電源的最大輸出

34、功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解：R2=2時(shí)，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W；R1是定植電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時(shí)R1上消耗的功率最大為2W；把R1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6，所以，當(dāng)R2=6時(shí)，R2上消耗的功率最大為1.5W。例題：如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為U1和U2，下列說(shuō)法中正確的是 A.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮 B.小燈泡L3變暗，L1、L2變亮C.U1<U2 D.U1>U2解：滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端，總電阻減

35、小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡L1、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。U1減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，所以U1的變化量大于 U2的變化量，選BD。6、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路串聯(lián)電路串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：電路中各處的電流強(qiáng)度相等；電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和；串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)電阻阻值之和。串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與它的阻值成正比。串聯(lián)電路中各個(gè)電阻消耗的功率與它們的阻值成正比，串聯(lián)電路消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功率之和。并聯(lián)電路并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：各并聯(lián)支路兩端電壓相等；總電流等于各支路電流之和，并聯(lián)電路的

36、總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和。并聯(lián)電路中，各個(gè)支路的電流強(qiáng)度與電阻成反比。并聯(lián)電路中，各支路消耗的電功率與電阻成反比。并聯(lián)電路消耗的總功率等于各個(gè)電阻消耗的功率之和。例題：已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動(dòng)變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路？解：A、C兩圖中燈泡不能正常發(fā)光。B、D中兩燈泡都能正常發(fā)光，它們的特點(diǎn)是左右兩部分的電流、電壓都相同，因此消耗的電功率一定相等?？梢灾苯涌闯觯築圖總功率為200W，D圖總功率為320W，所以選B。例題： 已知

37、如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.減小R1解：由于穩(wěn)定后電容器相當(dāng)于斷路，因此R3上無(wú)電流，電容器相當(dāng)于和R2并聯(lián)。只有增大R2或減小R1才能增大電容器C兩端的電壓，從而增大其帶電量。改變R3不能改變電容器的帶電量。因此選BD。例題： 已知如圖，R1=30，R2=15，R3=20，AB間電壓U=6V，A端為正C=2F，為使電容器帶電量達(dá)到Q =2×10- 6C，應(yīng)將R4的阻值調(diào)節(jié)到多大？解：由于R1 和R2串聯(lián)分壓，可知R1兩端電壓一定為4V，由電容器的電容知：為使C的帶電量為2×10-6C，其兩端

38、電壓必須為1V，所以R3的電壓可以為3V或5V。因此R4應(yīng)調(diào)節(jié)到20或4。兩次電容器上極板分別帶負(fù)電和正電。還可以得出：當(dāng)R4由20逐漸減小的到4的全過(guò)程中，通過(guò)圖中P點(diǎn)的電荷量應(yīng)該是4×10-6C，電流方向?yàn)橄蛳?。例題：如圖所示，電路中ab是一段長(zhǎng)10 cm，電阻為100的均勻電阻絲。兩只定值電阻的阻值分別為R1=80和R2=20。當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a端緩慢向b端移動(dòng)的全過(guò)程中燈泡始終發(fā)光。則當(dāng)移動(dòng)距離為_cm時(shí)燈泡最亮，移動(dòng)距離為_cm時(shí)燈泡最暗。解：當(dāng)P移到右端時(shí)，外電路總電阻最小，燈最亮，這時(shí)aP長(zhǎng)10cm。當(dāng)aP間電阻為20時(shí)，外電路總電阻最大，燈最暗，這時(shí)aP長(zhǎng)2cm。7、電

39、流表G(表頭)的構(gòu)造和工作原理 (1)主要構(gòu)造表頭G是指小量程的電流表，即靈敏電流計(jì)。常用的表頭主要由永磁鐵和放入永磁鐵磁場(chǎng)中可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈組成。(2)工作原理當(dāng)線圈中有電流通過(guò)時(shí)，線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶著指針一起偏轉(zhuǎn)，通過(guò)線圈的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大，且I。這樣根據(jù)指針的偏角就可以知道電流的大小。若在表頭刻度盤上標(biāo)出電流值就可以測(cè)量電流了。GIgUgRg(3)表頭G的主要參數(shù)滿偏電流Ig：表頭指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流，叫滿偏電流Ig。表頭的內(nèi)阻Rg：表頭線圈的電阻，叫做表頭的內(nèi)阻Rg。滿偏電壓Ug：表頭通過(guò)滿偏電流時(shí)加在它兩端的電壓，叫滿偏電壓，用Ug表示。UgIgRg8、電壓表和電

40、流表(1)把表頭G改裝成電壓表V把表頭G改裝成電壓表V的方法用表頭G雖然能夠用來(lái)測(cè)量電壓，但由于表頭的滿偏電流一般很小，因此表頭能夠測(cè)量的最大電壓也很小，所以不能直接用來(lái)測(cè)量較大的電壓。當(dāng)加在表頭兩端的電壓大于滿偏電壓時(shí)，通過(guò)表頭的電流就大于滿偏電流，可能將表頭燒壞。利用串聯(lián)電阻的分壓作用，給表頭G串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮鑂，能將表頭改裝成一個(gè)量程較大的電壓表V，用改裝后的電壓表V就可以測(cè)量較大的電壓。GIgRgRUgURUVIgURV把表頭G改裝成電壓表V的原理原理：串聯(lián)電阻的分壓作用。電壓表V由表頭G和分壓電阻R組成，如圖虛線框內(nèi)所示。所謂量程U，意思是當(dāng)電壓表V兩端的電壓為U時(shí)，表頭G分擔(dān)的電

41、壓為滿偏電壓Ug，通過(guò)表頭G 的電流為滿偏電流Ig，指針指在最大刻度處，所以表盤最大刻度處的電壓值為量程U。在表頭的刻度盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的電壓值，就改裝成了電壓表。分壓電阻的計(jì)算根據(jù)串聯(lián)電路基本特點(diǎn)可知，當(dāng)表頭G滿偏時(shí)，流過(guò)分壓電阻R的電流為Ig。表頭滿偏時(shí)表頭兩端的電壓UgIgRg，分壓電阻R兩端的電壓URUUgUIgRg。IgRRgRg( 1)Rg(n1) Rgn為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。改裝后電壓表的內(nèi)阻改裝后的電壓表由表頭和分壓電阻串聯(lián)而成，電壓表的內(nèi)阻RV應(yīng)為兩者串聯(lián)的電阻。RVRgR改裝后的電壓表標(biāo)度當(dāng)流過(guò)表頭的電流為I1時(shí)，加在電壓表V兩端的電壓UABI1(RgR)，表明加在電壓表兩端的

42、電壓與電流成正比。當(dāng)流過(guò)表頭的電流為滿偏電流Ig時(shí)，電壓表V兩端的電壓達(dá)到最大值，即改裝后的量程U，則UIg(RgR)。因此，只要將原來(lái)表頭的刻度盤的每一刻度值擴(kuò)大為原來(lái)的（RgR）倍，就得到改裝后的電壓表V的表盤。例題：一表頭G，內(nèi)阻Rg10，滿偏電流Ig3 mA，把它改裝成量程U3 V的電壓表，要串聯(lián)一個(gè)多大的電阻R？解析：表頭G的滿偏電壓UgIgRg，分壓電阻兩端的電壓URUUgUIgRg,據(jù)歐姆定律可知，分壓電阻的阻值R，R Rg990GRgR1R23V30V例題：如圖所示，一個(gè)有3 V和30 V兩種量程的電壓表，表頭內(nèi)阻為15 ，滿偏電流為1 mA，求R1、R2的阻值各為多大？解析：

43、由題意知，Rg15，Ig1 mA1×103A，U13 V，U230 V。R1 Rg2985當(dāng)量程為30 V時(shí)，RgR1相當(dāng)于表頭。R2 (RgR1)27000。(2)把表頭G改裝成電壓表A把表頭G改裝成電壓表A的方法用表頭G雖然能夠用來(lái)測(cè)量電流，但是由于表頭的滿偏電流Ig很小，因此，表頭能夠測(cè)量的最大電流也很小，所以不能用表頭去測(cè)量較大的電流。利用并聯(lián)電阻的分流作用，給表頭G并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆至麟娮鑂，將表頭G改裝成一個(gè)量程較大的電流表A，利用改裝后的電流表A就可以測(cè)量較大的電流了。GIgRgRIAIURAIR把表頭G改裝成電壓表V的原理原理：并聯(lián)電阻的分流作用。電流表A由表頭G和電阻

44、R并聯(lián)組成，如圖虛線框內(nèi)所示。所謂量程I，意思是通過(guò)電流表A的電流為I時(shí)，通過(guò)表頭G的電流為滿偏電流Ig，指針指在最大刻度處，所以改裝后電流表A的表盤最大刻度處標(biāo)值為I。在表頭的刻度盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的電流值，就改裝成了電流表。分流電阻的計(jì)算如圖所示，有一個(gè)表頭G，其內(nèi)阻為Rg，滿偏電流為Ig，將它改裝成量程為I的電流表，要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻R？當(dāng)表頭G滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓為UgIgRg。根據(jù)并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)，加在電阻兩端的電壓URUgIgRg。通過(guò)分流電阻R的電流IRIIg。根據(jù)并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和部分歐姆定律有：URUgIgRgIRR(IIg)RRRgRgRgRgn為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。

45、改裝后電流表的內(nèi)阻改裝后的電流表由表頭和分流電阻并聯(lián)而成，電流表的內(nèi)阻RA應(yīng)為兩者并聯(lián)的電阻。RA改裝后的電流表標(biāo)度當(dāng)流過(guò)表頭G的電流為滿偏電流Ig時(shí)，流過(guò)電流表A的電流最大，為改裝后電流表的量程I。IIgIRIgIg(1)Ig因此，只要將原來(lái)表頭的刻度盤的每一刻度值擴(kuò)大為原來(lái)的倍，就得到了改裝后的電流表A的表盤。例題：有一表頭G，內(nèi)阻Rg25，滿偏電流Ig3 mA，把它改裝成量程為0.6 A的電流表，要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻R？改裝后電流表的內(nèi)阻RA為多大？解析：由題意知，Rg25，Ig3 mA3×103A，I0.6 A。據(jù)并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)可知，加在電阻R兩端的電壓與加在表頭G兩端的電壓相等，即URIgRg通過(guò)電阻R的電流IRIIg電阻RRg0.126改裝后電流表的內(nèi)阻RA為RA0.125說(shuō)明：通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，改裝后的電流表的內(nèi)阻RA非常小，解題時(shí)一般不計(jì)電流表的內(nèi)阻。對(duì)于理想的電流表，可認(rèn)為其內(nèi)阻等于零，在電路中可等效成導(dǎo)線。GRgR1R21A10A例題：如圖所示，有一個(gè)表頭G，滿偏電流Ig500 mA，內(nèi)阻Rg200，用它改裝為有1 A和10 A兩種量程的電流表，求R1、R2的阻值各為多大？解析：當(dāng)公共端