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    高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流教案

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    这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流教案,共6页。教案主要包含了考纲要求,知识结构,知识点,能力训练等内容,欢迎下载使用。

    第八章   稳恒电流

    一、考纲要求

    1.产生持续电流的条件,电流强度。  B

    2.欧姆定律,电阻和电阻定律。  B

    3.电阻的串、并联、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用。  B

    4.电功、电功率、串、并联电路的功率分配,焦耳定律。  B

    5.电源的电动势和内电阻。闭合电路的欧姆定律,路端电压。  B

    6.同种电池的串联。  A

    7.电流、电压和电阻的测量:安培表、伏特表和欧姆表的使用、伏安法测电阻。  B

    说明:要求会解简单的混联电路问题,不要求解含有电流和电动势方向相反的电路及有关电 桥问题。

    二、知识结构

    1.部分电路、电功率、电阻的连接

    2.闭合电路欧姆定律、电阻的测量

    3.直流电路的分析和计算。

    三、知识点、能力点提示

    1.在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式Iq/t计算电流强 度时应引起注意。

    2.公式R是电阻的定义式,而R=ρ是电阻的决定式RU成正比或RI成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U0,它的电阻仍然照旧存在。

    3.电功和电热的区别:

    (1)纯电阻用电器:电流通过用电器以发热为目的,例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡等。

    (2)非纯电阻用电器:电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的,发热不是目 的,而是不可避免的热能损失,例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。

    在纯电阻电路中,电能全部转化为热能,电功等于电热,即W=UIt=I2Rt=t是通用的,没有区别,同理P=UI=I2R=也无区别,在非纯电阻电路中,电路消耗的电能,即W=UIt分为两部分,一大部分转化为其它形式的能;另一小部分不 可避免地转化为电热Q=I2Rt,这里W=UIt不再等于Q=I2Rt,应该是W=E其它+Q,电 功就只能用W=UIt计算,电热就只能用Q=I2Rt计算。

    4.关于用电器的额定值问题

    额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压,在这个条件下它消耗的功率就是额定 功率,流经它的电流就是它的额定电流。

    如果用电器在实际使用时,加在其上的实际电压不等于额定电压,它消耗的功率也不再是额定功率,在这种情况下,一般可以认为用电器的电阻与额定状态下的值是相同的,并据此来进行计算。

    5.电源输出功率和效率的讨论

    电源的输出功率为PI2RRR=r时,P有最大值即Pm==P与外电阻R的这种函数关系可用图(1)的图像定性地表示,由图像还可知,对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的 外电阻R1R2,由图像还可知,当Rr时,若R增加,则P增大;当Rr时,若R增大,则P减小,值得注意的是,上面的结论都是在电源的电动势ε和内阻r不变的情况下适用,例如图(2)电路中ε3vr=0.5ΩRo=1.5Ω,变阻器的最大阻值R10Ω,在R?时,R消耗的功率才最大,这种情况可以把Ro归入内电阻,即当Rr+Ro2Ω 时,R消耗功率最大,为Pm===W;于是在求R?时,Ro消耗的功率才最大,有同学又套用了上述 的方法,把R归为内阻,调节R内阻R+rRo,这样套用是错误的。此时应该用另一种思考 方法求解:因为Ro是定值电阻,由PI2Ro知,只要电流最大,P就最大,所以当把R调到零时,Ro上有最大功率,Pm=·Ro=×1.5=W,由上述分析可知,在研究电阻上消耗的最大功率时,应注意区分可变与定值这两种情况,两种情况中求解的5思路和方法是不相同的。

    电源的效率η,所以当R增大时,效率η提高,当Rr,电源有 最大输出功率时,效率仅为50%,效率并不高。

    6.认识电路的结构特点,是打开电路之门的钥匙,对复杂且不规则的电路,应先将其改变成 等效的规则电路,以识别电路的连接方式,因题目中所给电表一般可视为理想电表,故在识 别改变时可把电压表视为开路,电流表视为短路,然后通过找电路中的等势点或电流的各分 支点,确定各评分的连接关系。

    7.注意理想化电表与非理想化电表的区别,在大多数情况下,电压表和电流表都被视为理想的,即电压表内阻无穷大,电流表内阻为零,此时电表对电路是没有影响的,但是在某些题目中电表并不是理想的,这时的电表既是一个测量仪表,又是连接在电路中的一个电阻。电流表读数给出了通过该内阻RA的电流强度,电压表读数给出了内阻RV两端的电压。

    8.对含有电容器的电路计算应给予充分重视,解决这类问题,要认清电容器与谁并联,电容器的极板间电压等于电路中哪两点间的电压;当电路变化时,极板间电压怎样变化,带电量如何变化,是充电还是放电,充放电电流通过的是哪个回路。

    四、能力训练

    1.在示波管中电子枪两秒内发射了6×1013个电子,则示波管中电流强度的大小为:(    )

    A.4.8×10-6A  B.3×10-13A

    C.9.6×10-6A  D.3×10-6A

    (知识点:考查电流强度  能力培养:理解能力、分析计算能力。)

    2.在截面积为S的粗细均匀铜导体中流过恒定电流I,铜的电阻率为ρ,电子电量为e,则电子在铜导体中运行时受到的电场作用力为:(                )

    A.O  B.Iρe/S  C.IS/ρe   D.Ie/ρS

    (知识点:电阻定律〓能力培养:理解能力、综合分析能力。)

    3.金属钠的电阻值对温度的高低非常敏感,下图中UI图中可能表示金属钠电阻的u I图线是:(      )

    (知识点:电阻率〓〓能力培养:分析能力)

    4.如右图所示为两条电阻丝的UI图线,甲、乙图线分别与横坐标轴类角为αβ当两条电阻丝加以相同的电压时,其功率之比PP

    A.tgα∶tgβ  B.tgβ∶tgα

    C.tg2α∶tg2β  D.tg2β∶tg2α

    (知识点:UI图像〓能力培养:理解能力,计算能力。)

    6.如下图所示,变阻器的总电阻是10Ω,连线电阻不计,则当它的滑动片向右移动时,在 AB间能获得的最小电阻值为        ,最大电阻为         

    (知识点:部分电路欧姆定律〓能力培养:综合分析能力。)

     

    7.如右图是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图电动机内阻为0.6ΩR10Ω,直 流电压U160V,伏特表示数为110V,则通过电动机的电流强度为         A ,输入电动机的电功率为         W,电动机工作1h,所产生的热量为         J

    (知识点:部分电路欧姆定律电功。能力培养:理解能力、分析能力。)

     


    8.如下图所示

    (1)若电阻R1R2R3消耗的电功率相等,则R1R2R3         (2)若电阻R1R2R3,则它们在同样的时间内所产生的热量之比Q1Q2Q3         

    知识点:混联电路功率分配、电功。能力培养:综合分析能力。

    9.一个电炉中有甲、乙两条电阻丝,在电源电压恒定的情况下要煮同一壶水,若单独使用电 阻丝甲通电使水煮沸需要时间为t1,若单独使用电阻丝乙通电煮水至沸需要时间为t2 将两条电阻丝串联起来,通电煮水至沸需时间t3,则t1t2t3关系怎样?若将两 条电阻丝并联起来通电煮水至沸需时间为t4,则t1t2t4关系怎样?

    (知识点:电功  能力培养:理解能力、运用数学知识计算分析能力。)

    10.在彩色电视机的显像管中,从电子枪射击的电子在2×104V的高压下被加速,形成1mA 的平均电流,求

    (1)每秒钟轰击荧光屏的电子数目;

    (2)电子轰击荧光屏所消耗的功率是多少?

    (3)1h显像管耗电多少度?

    (知识点:电流强度、电功。能力培养:计算分析能力。)

    11.将四个电动势均为1.5V,内阻均匀0.25Ω的电池串联起来对外供电,要使新电池组输出 功率为8W,则输出电流可为:

    A.2A  B.1.5A  C.4A  D.2.5A

    (知识点:闭合电路欧姆定律、电功率。能力培养:理解能力、综合分析能力。)

     

    12.如右图所示,电源电动势为ε,内阻为γ,合上开关后各电灯恰能正常发光,如果某 一时刻电灯L1的灯丝烧断,则: (   )

    A.L3变亮,L2L4变暗

    B.L2L3变亮,L4变暗

    C.L4变亮,L2L3变暗

    D.L3L4变亮,L2变暗

    (知识点:闭便电路欧姆定律、电功率。能力培养:综合分析能力。)

    13.如右图所示,电源电动势为ε内阻不计,其中R1RR2R32RR46R,则电势(  )A.UA=ε/3,UB=ε/4

    B.UA=2ε/3,UB=3ε/4

    C.UA=-2ε/3,UB=-3ε/4

    D.UA=-ε/3,UB=-ε/4

    (知识点:电势降  能力培养:分析计算能力。)

    14.如图所示,直线AB分别为电源ab的路端电压与电流的关系图像,设两个电源 的内阻分别为rarb,若将一定值电阻Ro分别接到ab两电源上,通过Ro的电流分 别为IaIb,则:(    )

    A.rarbIaIb                          B.rarbIaIb

    C.rarbIaIb                          D.rarbIaIb

    (知识点:闭合电路欧姆定律。能力培养:分析计算能力。)

    15.如图所示,电阻R14ΩR26Ω,电源内阻r0.6Ω,如果电路消耗的总功 率为40W,电源输出功率为37.6W,则电源电动势和R3的阻值分别为多大?


    (知识点:闭合电路欧姆定律、混合电路。能力培养:理解能力、分析能力、计算能力。)

     

    16.为了测量未知电阻Rx的值,使用内阻为2000Ω的电压表和内阻为4Ω的电流表,但误将 电压表串联,电流表并联如下图(a)所示,此时电压表的读数为2V,电流表的读数1.5A ,则Rx的阻值为多大?当正确连接如(b)图所示时,电压表和电流表的读数分别为多大?

    (知识点:伏安法测电阻电路分析。能力培养:理解能力、分析比较能力。)

    17.如图所示,电路中所有电阻的阻值都相同,则在电键S断开与闭合时,AB间电阻之 比为(    )

    A.41    B.11    C.56    D.65

    (知识点:电路分析。能力培养:分析能力。)

     


    18.两只灯泡AB额定电压都是110VA的额定功率为60WB的额定功率为100W,为了把它们 接在220V电路上都能正常发光,并要电路中消耗的电功率最小,应采用下面的哪种接法:( 如图)

    (知识点:电功率。能力培养:分析能力、计算能力。)

    19.如图所示电路中的AB两灯都发光,若将Ro的滑动片向下滑动,则以下的叙述 中正确的是:(    )

    A.A灯变暗,B灯变亮,R消耗的功率变大;

    B.B灯变暗,A灯变亮,R消耗的功率变大;

    C.AB灯都变暗,R消耗功率变大;

    D.AB灯都变亮,R消耗的功率变小。

    (知识点:电源的输出功率与外电阻变化的关系。能力培养:分析能力。)

    20.一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可变电阻及电源联接成如图所示 的电路,今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动,要使油滴向上运动,可采

    用的办法是电源内阻不计:(    )

    A.增大R1               B.增大R2

    C.增大R3               D.减小R4.

    (知识点:电容、电压的分配与电阻的关系。能力培养:分析能力。)

    21.如图电路中:若是电压表,则读数分别为________V________V;如果

    是电流表,则读数分别为________A________A

    (知识点:电流表、电压表内阻对电路的影响。能力培养:分析计算能力。)

     

     



                   第21题图                                   第22题图 

     

    22.如图所示,U=12VC50μF,则电容器C的上极板带______电荷,电容器两极 板间电压是______V,电容器所带电量是______C

    (知识点:电容、电势降。能力培养:综合分析能力。)

    23.如图电路中,已知I3AI12AR110ΩR25ΩR330Ω,则 通过电流表?的电流强度为______A,方向

    ______

    (知识点:串并联电路中电流与各支路的关系。能力培养:理解能力、分析能力。)

     

    24.如图所示,电源电动势ε6.3V,内电阻r0.5Ω,固定电阻R12ΩR2 3ΩR3是阻值为5Ω的滑动变阻器,闭合电键K,调节变阻器的触点,求通过电源的 电流范围。

    (知识点:电源的输出电流与外电阻的关系。)

    25.如图所示,u=10V,电阻R13ΩR22ΩR35Ω,电容器的电容C1 4μFC21μF。求:

    (1)K闭合时间足够长时,C1C2所带的电量各是多少?

    (2)然后把K断开,K断开后通过R2的电量是多少?

    (知识点:电容、电势降。)

    能力训练参考答案:略

     

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