高考物理一輪復(fù)習(xí)專(zhuān)題整理：恒定電流

1.電流筆記：電流1形成電流的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓．2標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向．3三個(gè)表達(dá)式：①定義式為I＝eq\f(q,t)；②決定式為I＝eq\f(U,R)；③常用微觀表達(dá)式為I=neSv.區(qū)分電流的三個(gè)表達(dá)式公式適用范圍字母含義定義式I＝eq\f(q,t)一切電路q：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量t：通過(guò)電荷量q所用的時(shí)間微觀式I＝nqSv一切電路n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q：每個(gè)自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體的橫截面積v：自由電荷定向移動(dòng)的速率決定式I＝eq\f(U,R)金屬、電解液等純電阻元件U：導(dǎo)體兩端的電壓R：導(dǎo)體的電阻說(shuō)明：電流的三個(gè)表達(dá)式常綜合在一起考查，應(yīng)用時(shí)要正確理解公式中各量的物理意義，并能根據(jù)情境特點(diǎn)靈活選擇．2電阻3.電阻(1)定義：導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻．(2)單位：國(guó)際單位是歐姆(Ω)．(3)定義式：R＝eq\f(U,I)，其中U為導(dǎo)體兩端的電壓，I為通過(guò)導(dǎo)體的電流．4.電阻定律(1)決定式：R＝ρeq\f(l,S).其中L是導(dǎo)體沿電流方向的長(zhǎng)度，S是導(dǎo)體垂直于電流方向的橫截面積，ρ是導(dǎo)體的電阻率，其國(guó)際單位是歐·米，符號(hào)為Ω·m.(2)適用條件：粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液．(3)電阻率①物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性．②電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而增大；負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減小．一、部分電路歐姆定律與伏安特性曲線(xiàn)1.部分電路歐姆定律筆記(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比．(2)電路圖如圖所示，表達(dá)式：I＝eq\f(U,R).(3)適用范圍：適用于金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件．2.伏安特性曲線(xiàn)筆記(1)線(xiàn)性元件的伏安特性曲線(xiàn)若導(dǎo)體的伏安特性曲線(xiàn)是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)，則該元件為線(xiàn)性元件，適用于歐姆定律。線(xiàn)性元件的I－U圖像如圖(a)所示，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，圖像斜率k＝tanθ＝eq\f(ΔI,ΔU)＝eq\f(I－0,U－0)＝eq\f(1,R)，即I－U圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，由此判斷圖中R1>R2.(b)(2)非線(xiàn)性元件的伏安特性曲線(xiàn)若導(dǎo)體的伏安特性曲線(xiàn)是曲線(xiàn)，則該元件為非線(xiàn)性元件，不適用于歐姆定律，但是電阻的定義式R＝eq\f(U,I)仍成立，可以用電阻的定義式求該電阻在某電壓下的實(shí)際阻值.白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，若其伏安特性曲線(xiàn)為I－U圖像，如圖(b)所示，圖像上A點(diǎn)與原點(diǎn)的連線(xiàn)與橫軸成α角，過(guò)A點(diǎn)的切線(xiàn)與橫軸成β角.伏安特性曲線(xiàn)在A(U0，I0)點(diǎn)切線(xiàn)的斜率k＝tanβ＝eq\f(ΔI,ΔU)≠eq\f(1,R)；OA連線(xiàn)的斜率k′＝tanα＝eq\f(1,R)＝eq\f(I0,U0)＝eq\f(I0－0,U0－0)，即OA連線(xiàn)的斜率表示該電壓下白熾燈實(shí)際阻值的倒數(shù).(c)若某元件伏安特性曲線(xiàn)為U－I圖像，如圖(c)所示.則伏安特性曲線(xiàn)在A(I0，U0)點(diǎn)切線(xiàn)的斜率k＝tanβ＝eq\f(ΔU,ΔI)≠R；OA連線(xiàn)的斜率k′＝tanα＝eq\f(U0,I0)＝eq\f(U0－0,I0－0)＝R，即OA連線(xiàn)的斜率表示該電壓下元件實(shí)際阻值.（3）結(jié)論伏安特性曲線(xiàn)上某點(diǎn)切線(xiàn)的斜率大小并不一定等于電阻阻值或電阻阻值的倒數(shù)，由R＝eq\f(U,I)知，電阻阻值為該點(diǎn)和原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率或斜率的倒數(shù).3.對(duì)伏安特性曲線(xiàn)的理解如圖甲、乙所示，a、b、c、e、d、f為不同電阻的伏安特性曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)分析其電阻的特性.(1)圖線(xiàn)a、e、d、f表示線(xiàn)性元件，b、c表示非線(xiàn)性元件．(2)圖甲：對(duì)于線(xiàn)性元件，圖像斜率表示電阻的大小，斜率越大，電阻越大，Ra＞Re；對(duì)于非線(xiàn)性元件，圖像上的點(diǎn)與O點(diǎn)連線(xiàn)的斜率越大，電阻的阻值越大，反之越小.(3)圖乙：對(duì)于線(xiàn)性元件，圖像斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，Rf＞Rd；對(duì)于非線(xiàn)性元件，圖像上的點(diǎn)與O點(diǎn)連線(xiàn)的斜率越大，電阻的阻值越小，反之越大.2.非純電阻電路(電動(dòng)機(jī))筆記（1）電功率P＝IU和熱功率P＝I2R不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電路的電功率均為P電＝UI，熱功率均為P熱＝I2R.對(duì)于純電阻電路：P電＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)；對(duì)于非純電阻電路：P電＝UI＝P熱＋P其他＝I2R＋P其他eq\f(U2,R)＋P其他．（2）非純電阻電路（電動(dòng)機(jī)）的分析方法①抓住兩個(gè)關(guān)鍵量：確定電動(dòng)機(jī)的電壓UM和電流IM是解決所有問(wèn)題的關(guān)鍵．若能求出UM、IM，就能確定電動(dòng)機(jī)的電功率P＝UMIM，根據(jù)電流IM和電動(dòng)機(jī)的電阻r可求出熱功率Pr＝Ieq\o\al(2,M)r，最后求出輸出功率P出＝P－Pr.②堅(jiān)持“躲著”求解UM、IM：首先，研究其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等，利用歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算，確定相應(yīng)的電壓或電流．然后利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定電動(dòng)機(jī)的工作電壓和電流.③應(yīng)用能量守恒定律分析：要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關(guān)系求解.特別注意：電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電功率大于熱功率，電能轉(zhuǎn)化成電機(jī)導(dǎo)線(xiàn)上的電熱能與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，即P電＝IU＝P熱＋P機(jī)械＝I2R＋P機(jī)械；當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電卡住不轉(zhuǎn)時(shí)，它無(wú)法將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，相當(dāng)于一個(gè)發(fā)熱的純電阻，此時(shí)電功率與熱功率相等.

二、串、并聯(lián)電路的應(yīng)用筆記：串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)1.特點(diǎn)對(duì)比串聯(lián)并聯(lián)電流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n電壓U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un電阻R＝R1＋R2＋…＋Rneq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)2.幾個(gè)常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻．(2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻．(3)無(wú)論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P，總是等于各個(gè)電阻的耗電功率之和．(4)無(wú)論電路是串聯(lián)還是并聯(lián)，電路中任意一個(gè)電阻變大(小)時(shí)，電路的總電阻變大(小)．3．電表的兩種改裝的比較改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流改裝后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig總結(jié)：表頭并聯(lián)的電阻越小，改裝的電流表量程越大；表頭串聯(lián)的電阻越大，改裝的電壓表量程越大.所需電阻阻值R＝eq\f(U,Ig)－RgR＝eq\f(Ug,I－Ig)表盤(pán)改裝量程成正比，按比例改。校準(zhǔn)二、閉合電路歐姆定律一、基本電路的概念與規(guī)律筆記1.電源定義：通過(guò)非靜電力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能的裝置.等效理解：抽水機(jī)把水從低處抽向高處，保證水持續(xù)從高處往低處進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)；電源將電子從負(fù)極搬到正極，保證回路中的電流可以持續(xù)存在.2.電動(dòng)勢(shì)定義：電動(dòng)勢(shì)表示電源搬運(yùn)電子的能力大小.電動(dòng)勢(shì)大，單位時(shí)間搬運(yùn)的電子數(shù)多；電動(dòng)勢(shì)小，單位時(shí)間搬運(yùn)的電子數(shù)小.1.閉合電路歐姆定律筆記如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r，R為滑動(dòng)變阻器的阻值，電流表A與電壓表V為理想電表.(1)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)、外電阻之和成反比.(2)公式：I＝eq\f(E,R＋r)（R為外電路總阻值）；(3)路端電壓U(圖中電壓表的示數(shù))對(duì)路端電壓的理解：①外電路的總電壓；②電源的輸出電壓.一般情況下，U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R，當(dāng)外電路總阻值R增大時(shí)，U增大，特殊情況如下：當(dāng)外電路斷路時(shí)，I＝0，U＝E；當(dāng)外電路短路時(shí)，I短＝eq\f(E,r)，U＝0.(4)結(jié)論(1)E＝IR＋I(xiàn)r(只適用于純電阻電路)；(2)E＝U路端＋I(xiàn)r(適用于所有電路)；(3)純電阻電路中，外電路總電阻越大，路端電壓越大，反之越小.2.路端電壓U與電流I的關(guān)系筆記在如圖（a）所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻r，R為滑動(dòng)變阻器，電流表A與電壓表V為理想電表，分析路端電壓與電流的關(guān)系.(1)關(guān)系式：U＝E－Ir.(2)U－I圖像如圖（b）所示．①當(dāng)電路斷路，即I＝0時(shí)，縱截距為電源電動(dòng)勢(shì)E；②當(dāng)外電路短路，即U＝0時(shí)，橫截距為短路電流；③圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻．（3）結(jié)論路端電壓與電流的關(guān)系圖像中，縱截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電池內(nèi)阻，此結(jié)論主要應(yīng)用于測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中.3.兩種等效電源原理筆記（1）第一種等效電源原理如圖（a）所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源串聯(lián)一定值電阻R0，將電源與定值電阻等效成新電源，求新電源的電動(dòng)勢(shì)E′與內(nèi)阻r′.用理想電壓表接在虛線(xiàn)框外部的導(dǎo)線(xiàn)上，由于理想電壓表相當(dāng)于斷路，測(cè)得電壓為等效電源的電動(dòng)勢(shì)，即E′＝E，由于內(nèi)阻r與R0串聯(lián)，虛線(xiàn)框部分的等效電阻為（r+R0），即r′＝r+R0.綜上所述，等效電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為（r+R0）.（2）第二種等效電源原理如圖（b）所示，電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源并聯(lián)一定值電阻R0，將電源與定值電阻等效成新電源，求新電源的電動(dòng)勢(shì)E′與內(nèi)阻r′.用理想電壓表接在虛線(xiàn)框外部的導(dǎo)線(xiàn)上，由于理想電壓表相當(dāng)于斷路，測(cè)得電壓為等效電源的電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)E′＝eq\f(R0,R0＋r)·E＝eq\f(R0E,R0＋r).由于內(nèi)阻r與R0并聯(lián)，虛線(xiàn)框部分的等效內(nèi)阻為r′＝eq\f(R0r,R0＋r).綜上所述，等效電源的電動(dòng)勢(shì)為eq\f(R0E,R0＋r)，內(nèi)阻為eq\f(R0r,R0＋r).四、閉合電路中功率與效率問(wèn)題1.純電阻電路筆記(1)電功率與電流的關(guān)系電功率與電流的關(guān)系（P－I圖像）電路圖總功率圖像a：P總＝EI輸出功率圖像b：P出＝EI－I2r內(nèi)阻功率圖像c：Pr＝I2r圖像(2)電功率與電壓的關(guān)系電功率與電壓的關(guān)系（P－U圖像）電路圖總功率圖像a：P總＝EI＝E·eq\f(E－U,r)＝eq\f(E2,r)－eq\f(E,r)U輸出功率圖像c：P出＝UI＝U·eq\f(E－U,r)內(nèi)阻功率圖像b：Pr＝I2r＝eq\f((E－U)2,r)圖像(3)輸出功率與外阻(外部總電阻)的關(guān)系純電阻電路：P出＝I2R＝eq\f(E2R,(R＋r)2)＝eq\f(E2,\f((R－r)2,R)＋4r)，純電阻電路中輸出功率隨R的變化關(guān)系如圖所示.規(guī)律總結(jié)：①當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，且為Pm＝eq\f(E2,4r)；②當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率越來(lái)越??；③當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大輸出功率