2012屆高考一輪復(fù)習(xí)學(xué)案：7.1電動(dòng)勢(shì)　歐姆定律

1、第1課時(shí) 電動(dòng)勢(shì)歐姆定律基礎(chǔ)知識(shí)歸納1.導(dǎo)線(xiàn)中的電場(chǎng)(1)形成因素：是由電源、導(dǎo)線(xiàn)等電路元件所積累的電荷共同形成的.(2)方向：導(dǎo)線(xiàn)與電源連通后，導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)很快形成了沿導(dǎo)線(xiàn)方向的恒定電場(chǎng).(3)性質(zhì)：導(dǎo)線(xiàn)中恒定電場(chǎng)的性質(zhì)與靜電場(chǎng)的性質(zhì)不同.2.電流(1)導(dǎo)體形成電流的條件：要有自由電荷；導(dǎo)體兩端形成電壓.(2)電流定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時(shí)間的比值叫電流.(3)電流的宏觀(guān)表達(dá)式：I，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流.(4)電流是標(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?或與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反).單位：A， 1 A103mA106A.(5)電流的微觀(guān)表達(dá)式：In

2、qvS，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)自由電荷電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率.說(shuō)明：導(dǎo)體中三種速率：定向移動(dòng)速率非常小，約105 m/s；無(wú)規(guī)律的熱運(yùn)動(dòng)速率較大，約105 m/s；電場(chǎng)傳播速率非常大，為3×108 m/s.3.電動(dòng)勢(shì)(1)電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置；(2)電源電動(dòng)勢(shì)是表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量；(3)電源電動(dòng)勢(shì)E在數(shù)值上等于非靜電力把1 C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，即EW/q；(4)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān).4.部分電路的歐姆定律(1)內(nèi)

3、容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比.(2)公式 ：I.(3)適用條件：金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電.對(duì)氣體導(dǎo)電和晶體管導(dǎo)電不適用.(4)圖象注意I-U曲線(xiàn)和U-I曲線(xiàn)的區(qū)別：對(duì)于電阻一定的導(dǎo)體，圖中兩圖都是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，U-I圖象的斜率表示電阻.當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí)，電阻的伏安特性曲線(xiàn)不再是過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)，但部分電路的歐姆定律還是適用.重點(diǎn)難點(diǎn)突破2 / 9一、公式Iq/t和InqSv的理解Iq/t是電流的定義式，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流.注意：在電解液導(dǎo)電時(shí)，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，q應(yīng)是兩種電荷的電荷量絕對(duì)值之和

4、，電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向.InqvS是電流的微觀(guān)表達(dá)式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率，約105 m/s).二、電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系電動(dòng)勢(shì)和電壓這兩個(gè)物理量盡管有著相同的單位，而且都是描述電路中能量轉(zhuǎn)化的物理量，但在能量轉(zhuǎn)化方式上和決定因素上有本質(zhì)的區(qū)別：1.電壓表示電場(chǎng)力做功(UAB)，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)；電源電動(dòng)勢(shì)表示非靜電力做功(E)，是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng).2.決定因素不同：電壓由電源和導(dǎo)體的連接方式?jīng)Q定；電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān).三、伏安特性曲線(xiàn)及其應(yīng)用1.伏安特性曲線(xiàn)電阻恒定不變的導(dǎo)

5、體，它的伏安特性曲線(xiàn)是直線(xiàn)，如右圖中a、b兩直線(xiàn)所示，具有這種伏安特性曲線(xiàn)的電學(xué)元件叫線(xiàn)性元件，直線(xiàn)的斜率等于電阻的倒數(shù).電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線(xiàn)是曲線(xiàn)，如圖中c所示，這類(lèi)電學(xué)元件叫非線(xiàn)性元件，導(dǎo)體c的電阻隨電壓升高而減小.2.利用伏安特性曲線(xiàn)的斜率求電阻時(shí)，不能用直線(xiàn)的傾角的正切來(lái)求，原因是物理圖象坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度是可以表示不同大小的電壓或電流，而應(yīng)用R求電阻.3.一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，其伏安特性如下圖所示.由于金屬導(dǎo)體是純電阻，所以歐姆定律仍然適用，伏安特性曲線(xiàn)上某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，即曲線(xiàn)的割線(xiàn)斜率表示了導(dǎo)體的電阻(圖甲)或?qū)w的電阻的倒數(shù)(

6、圖乙).典例精析1.公式Iq/t和I nqvS的理解和應(yīng)用【例1】來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線(xiàn)加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷e1.60×1019 C.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.【解析】按定義，I，所以6.25×1015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I和t得I，所以n.而v22as，所以v，所以【答案】6.25×

7、;1015；21【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：(1)正確把握電流強(qiáng)度的概念 Iq/t和qne.(2)善于將運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和電流強(qiáng)度的定義式巧妙整合，靈活運(yùn)用.【拓展1】試研究長(zhǎng)度為l、橫截面積為S，單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動(dòng)，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生，在導(dǎo)體內(nèi)移動(dòng)的自由電子(e)受勻強(qiáng)電場(chǎng)作用而加速，和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進(jìn)行邊向前移動(dòng)，可以認(rèn)為阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù)).(1)電場(chǎng)力和碰撞的阻力相平衡時(shí)，導(dǎo)體中電子的速率v成為一定值，這時(shí)v為B.A. B. C. D.(2)設(shè)自由電

8、子在導(dǎo)體中以一定速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)，該導(dǎo)體中所流過(guò)的電流是.(3)該導(dǎo)體電阻的大小為 (用k、l、n、S、e表示).【解析】 據(jù)題意可得kveE，其中E，因此v.據(jù)電流微觀(guān)表達(dá)式IneSv，可得I，再由歐姆定律可知R2.電源電動(dòng)勢(shì)的理解【例2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)，以下說(shuō)法正確的是() A.電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極板間的電壓B.由電動(dòng)勢(shì)E可知電動(dòng)勢(shì)E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無(wú)關(guān)，由電源本身決定 C.1號(hào)干電池比5號(hào)干電池大，但是電動(dòng)勢(shì)相等，內(nèi)電阻相同 D.電動(dòng)勢(shì)的大小隨外電路的電阻增大而增大【解析】電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決

9、定，與W、q無(wú)關(guān)，與所接的外電路無(wú)關(guān)，所以B對(duì)，D錯(cuò).1號(hào)干電池和5號(hào)干電池電動(dòng)勢(shì)相等，但內(nèi)電阻不同，所以C錯(cuò).由電源電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)知A正確.【答案】AB【思維提升】應(yīng)正確理解電源電動(dòng)勢(shì)的物理意義和決定因素.【拓展2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)和電壓，以下說(shuō)法正確的是( A )A.在某電路中每通過(guò)20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)是1.5 VB.電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動(dòng)勢(shì)一定越大C.電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓D.電動(dòng)勢(shì)公式E中的“W”和電壓公式U中的“W”是一樣的，都是電場(chǎng)力做的功3.伏安特性曲線(xiàn)的理解和應(yīng)用【例3】如圖所示為電阻R1和R2的伏安特性

10、曲線(xiàn)，并且把第一象限分為、三個(gè)區(qū)域.現(xiàn)把R1和R2并聯(lián)在電路中，消耗的電功率分別用P1和P2表示；并聯(lián)的總電阻設(shè)為R.下列關(guān)于P1與P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線(xiàn)應(yīng)該在的區(qū)域的說(shuō)法，正確的是()A.特性曲線(xiàn)在區(qū)，P1<P2 B.特性曲線(xiàn)在區(qū)，P1<P2C.特性曲線(xiàn)在區(qū)，P1P2 D.特性曲線(xiàn)在區(qū)，P1P2 【解析】并聯(lián)之后電阻比R1和R2電阻都小，由于此圖的斜率的倒數(shù)是電阻，所以并聯(lián)之后的特性曲線(xiàn)在區(qū)，B、D錯(cuò)，由題圖可得R1<R2，且兩者并聯(lián)，所以P1P2，C對(duì).【答案】C【思維提升】導(dǎo)體的伏安特性曲線(xiàn)有兩種畫(huà)法：用縱坐標(biāo)表示電壓U，橫坐標(biāo)表示電流I，畫(huà)出的I-U關(guān)系圖線(xiàn)

11、，它的斜率的倒數(shù)為電阻；用縱坐標(biāo)表示電壓U，橫坐標(biāo)表示電流I，畫(huà)出的U-I關(guān)系圖線(xiàn)，它的斜率為電阻.一定要看清圖象的坐標(biāo).【拓展3】一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系有( C )A.P14P2 B.PDP/9 C.P14P2 D.PDP2易錯(cuò)門(mén)診【例4】如圖所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：(1)兩導(dǎo)體的電阻的大小R1 ，R2； (2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí)，電壓之比U1U2；(3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1I2.【錯(cuò)解】(1)因?yàn)樵贗-U圖象中R1/kcot ，所以R1 ，R2 【錯(cuò)因】上述錯(cuò)誤的原因，沒(méi)有弄清楚圖象的物理意義.【正解】(1)在I-U圖象中R1/kU/I，所以R12 ，R2 (2)由歐姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，所以U1U2R1R231(3) 由歐姆定律得I1U1/R1，I2U2/R2，由于U