高中物理人教版 (新课标)选修31 电源和电流教案
展开第八章 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I＝q/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R与U成正比或R与I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U＝0，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P出＝I2R＝R＝＝当R=r时，P出有最大值即Pm==，P出与外电阻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R1和R2，由图像还可知，当R＜r时，若R增加，则P出增大；当R＞r时，若R增大，则P出减小，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ε＝3v，r=0.5Ω，Ro=1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω，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R＝r+Ro＝2Ω 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+r＝Ro，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P＝I2Ro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，P′m=·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R＝r，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U—I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U—I图线，甲、乙图线分别与横坐标轴类角为α、β当两条电阻丝加以相同的电压时，其功率之比P甲∶P乙
A.tgα∶tgβ B.tgβ∶tgα
C.tg2α∶tg2β D.tg2β∶tg2α
(知识点：U—I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 A、B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0.6Ω，R＝10Ω，直 流电压U＝160V，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R1、R2、R3消耗的电功率相等，则R1∶R2∶R3＝ ； (2)若电阻R1＝R2＝R3，则它们在同样的时间内所产生的热量之比Q1∶Q2∶Q3 ＝ 。
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t1、t2与t3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t1、t2与t4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，L2、L4变暗
B.L2、L3变亮，L4变暗
C.L4变亮，L2、L3变暗
D.L3＜L4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R1＝R，R2＝R3＝2R，R4＝6R，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A和B分别为电源a、b的路端电压与电流的关系图像，设两个电源 的内阻分别为ra和rb，若将一定值电阻Ro分别接到a、b两电源上，通过Ro的电流分 别为Ia和Ib，则：( )
A.ra＝rb，Ia＝Ib B.ra＞rb，Ia＞Ib
C.ra＞rb，Ia＝Ib D.ra＞rb，Ia＜Ib
(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R1＝4Ω，R2＝6Ω，电源内阻r＝0.6Ω，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.4∶1 B.1∶1 C.5∶6 D.6∶5
(知识点：电路分析。能力培养：分析能力。)
18.两只灯泡A和B额定电压都是110V，A的额定功率为60W，B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A、B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.A、B灯都变暗，R消耗功率变大；
D.A、B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①、②是电压表，则读数分别为________V和________V；如果①
、②是电流表，则读数分别为________A和________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=12V，C＝50μF，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I＝3A，I1＝2A，R1＝10Ω，R2＝5Ω，R3＝30Ω，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ε＝6.3V，内电阻r＝0.5Ω，固定电阻R1＝2Ω，R2 ＝3Ω，R3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R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，电容器的电容C1 ＝4μF，C2＝1μF。求：
(1)当K闭合时间足够长时，C1和C2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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