广东版高考物理复习专题一0恒定电流教学课件

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3.电流的三种表达式及含义
例1    (多选)如图所示,两段长度和材料相同、各自粗细均匀的金属导线a、b,单位体 积内的自由电子数相等,横截面积之比为Sa∶Sb=1∶2。已知5 s内有5×1018个自由电子 通过导线a的横截面,则 (　    ) A.流经导线a的电流为0.16 AB.流经导线b的电流为0.32 AC.5 s内有10×1018个自由电子通过导线b的横截面D.自由电子在导线a和b中移动的速率之比va∶vb=2∶1
  解析    根据电流的定义式得流经导线a的电流I= =  A=0.16 A,A正确;因a、b串联,通过的电流相等,通过两导线的电荷量相等,所以流经导线b的电流为0. 16 A,5 s内有5×1018个自由电子通过导线b的横截面,B、C错误;由I=neSv知,当其他条件 相同时,自由电子的移动速率与导体横截面积成反比,则有 = = ,D正确。  答案    AD二、电阻定律　欧姆定律1.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体 电阻还与构成它的材料以及温度有关。
(2)公式:R=ρ ,ρ是导体的电阻率。(3)适用条件:粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。2.电阻率(1)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。温度一定时,某种材料的 电阻率由这种材料的性质决定,与导体的大小、形状无关。(2)电阻率与温度的关系:金属的电阻率随温度升高而增大;一些半导体的电阻率随温 度升高而减小;当温度特别低时,某些材料的电阻率可以降到0,成为超导体。3.部分电路欧姆定律(1)内容:通过一段电路的电流跟这段电路两端的电压成正比,跟这段电路的电阻成反比。
(2)公式:I= 。(3)适用范围:纯电阻电路,电解液导电。不适用于气态导体或半导体元件。(4)图像:I-U图像与U-I图像: 
由题图结合电阻定律和串联电路特征可分析得出如图所示的结论,则A、B错误,C正 确;由欧姆定律和焦耳定律可知PAB= ,PC= ,故A、B消耗的总电功率小于C消耗
的电功率,D错误。  答案    C
三、电功　电功率　焦耳定律1.电功(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功。(2)公式:W=qU=IUt。2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢。(2)公式:P= =IU。
3.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间 成正比。(2)公式:Q=I2Rt。四、纯电阻电路和非纯电阻电路1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
点拨拓展    在非纯电阻电路中, t既不能表示电功,也不能表示电热; 既不能表示电功率,也不能表示电热功率(因为欧姆定律不成立)。
2.电动机及用电器的功率(1)电动机的三个功率关系及效率
(2)用电器的额定功率和实际功率①用电器正常工作时两端所加的电压叫额定电压,在额定电压下消耗的功率叫额定功 率。当用电器两端电压达到额定电压U额时,电流达到额定电流I额,消耗的电功率也达 到额定功率P额。②实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率,P实不一定等于P额,实际功率不能长 时间超过额定功率。
例3　在如图所示的电路中,电源电动势为6 V,内阻为2 Ω,定值电阻R的阻值为10 Ω,电 动机的线圈阻值为2 Ω。闭合开关S后,理想电压表的示数为3 V。下列说法正确的是  (　    )A.电源的输出功率为4.5 WB.电动机消耗的功率为0.75 WC.电动机线圈在1 min内产生的热量为0.125 J
D.如果电动机被卡住,电压表的示数将变大
  解析    设电路中电流为I,根据闭合电路欧姆定律可得E=U+I(R+r),解得I= =  A=0.25 A,可知路端电压U外=E-Ir=5.5 V,电源的输出功率P出=U外I=5.5×0.25 W=1.375 W,A错误;电动机消耗的功率P=UI=3×0.25 W=0.75 W(提醒:电动机在正常工作时 其两端电压不等于电流乘电阻,其功率的计算不能使用P=I2R),B正确;电动机线圈在1 min内产生的热量Q=I2R线t=0.252×2×60 J=7.5 J,C错误;如果电动机被卡住,电动机变成 纯电阻元件,根据闭合电路欧姆定律可得E=I'(R线+R+r),解得I'= =  A=  A,电压表示数U'=I'R线= ×2 V=  V,可知电压表的示数将变小,D错误。
五、串并联电路1.串、并联电路特点
2.串、并联电路的四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,串联电阻的个数增多时,总电阻增 大;(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路的条数增多时,总电阻减小;(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻增大,总电阻就增大,反之则减小;(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
考点二　闭合电路欧姆定律一、电源的电动势和内阻1.电动势(1)定义:在电源内部非静电力把+q电荷从负极搬运到正极所做的功与搬运的电荷量q 的比值,E= 。(2)物理意义:反映了电源把其他形式的能转化成电能的本领大小。2.内阻:电源内部导体的电阻。3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量,通常以“安时”(A·h)或 “毫安时”(mA·h)作单位。
二、闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。2.公式(1)I= (只适用于纯电阻电路);(2)E=U外+U内或E=U外+Ir(适用于任意电路)。3.路端电压与外电阻的关系(外电路为纯电阻电路)
4.功率与效率计算(1)闭合电路的功率和效率
(2)纯电阻电路中输出功率与外电阻的关系电源的输出功率为P出=I2R= R= = ,当R=r时,P出有最大值,即P出m= 。P出与外电阻R的这种函数关系可用图像定性地表示。由图像还可知,对应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,当Rr时,若R增大,则P出减小。
点拨拓展    等效电源把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”,其“电动势”和“内阻”如下:(1)两点间断路时的电压为等效电动势E';(2)两点间短路时的电流为等效短路电流I短', 等效内阻r'= 。
常见电路等效电源如图所示。  
例4　如图所示,已知电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,电表为理想电 表。(1)求当电阻箱R阻值为多少时,保护电阻R0消耗的电功率最大,并求P0的最大值;(2)求当电阻箱R阻值为多少时,电阻箱R消耗的功率PR最大,并求PR的最大值;(3)求电源的最大输出功率;(4)若电阻箱R的最大值为3 Ω,R0=5 Ω,当电阻箱R阻值为多少时,电阻箱R的功率PR'最大,并求这个最大值。
  解析    (1)保护电阻消耗的电功率P0= ,因R0和r是常量,而R是变量,所以当R最小时,P0最大,即R=0时P0max= =  W=8 W。(2)把保护电阻R0与电源内阻r的整体看作等效电源内阻,当R=R0+r,即R=0.5 Ω+1 Ω=1.5 Ω时,电阻箱R消耗的功率最大,PRmax= =  W=6 W。(3)电源的输出功率
P出= R外= 当R外=r时,P出最大,即R=r-R0=0.5 Ω时有P出max= =  W=9 W。(4)把R0=5 Ω当作电源内阻的一部分,则等效电源内阻r等=6 Ω,而电阻箱R的最大值为3 Ω,小于6 Ω,不能满足R=r等,由P= R= 可知当电阻箱R的阻值取3 Ω时,R消耗的功率最大,最大值PRmax'= R=  W。  答案    (1)0    8 W    (2)1.5 Ω    6 W    (3)9 W    (4)3 Ω      W
微专题13　电路的动态分析与故障分析一、电路动态分析的三种常用方法
例1    (多选)在如图所示的电路中,当闭合开关S后,若将滑动变阻器的滑片P向下调节, 不考虑灯泡电阻的变化,电流表和电压表均为理想电表,电流表、电压表示数变化量 分别为ΔI、ΔU,则下列说法正确的是 (　    )A.电流表示数变小
B. 不变C.灯L1变亮,灯L2变暗D.电源效率减小,电源输出功率变大
二、故障分析1.电路故障一般是短路或断路(1)短路状态的特点:有电流通过电路而两端电压为零。(2)断路状态的特点:电源路端电压不为零而电流为零。
2.利用电流表、电压表判断电路故障的方法
例2　在如图所示的电路中,干电池、开关和额定电压为1.5 V的灯泡组成串联电路。 当闭合开关时,发现灯泡不发光。为了检验故障,某同学在开关闭合的情况下,用多用 电表的电压挡对电路进行检测。检测结果如下表所示,已知电路仅有一处故障,由此 作出的判断中正确的是     (　    )
A.D、E间导线断路B.B、F间导线断路C.灯泡断路D.A、C间导线断路
  解题指导    (1)两点间电压为零表明无电流通过,两点的电势相等,若两点间仅有导线,说明导线完好;(2)两点间电压不为零且无电流通过说明两点间有断路现象。  解析    若D、E间导线断路,则D点电势与A点电势相等,E点电势与B点电势相等,A、D间电压应为0,A、E间电压应为1.5 V,A正确;若F、B间导线断路,则F点电势与A点电 势相等,A、F间电压应为0,B错误;若灯泡断路,则E点电势与A点电势相等,F点电势与B 点电势相等,A、E间电压应为0,A、F间电压应为1.5 V,C错误;若A、C间导线断路,则C 点电势与B点电势相等,A、C间电压应为1.5 V,故D错误。  答案    A
微专题14　电路中的图像问题电源的U-I图像与电阻的U-I图像比较
例3    (多选)如图,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡D1的U-I图线的一部分, 用该电源和小灯泡D1组成闭合电路时,灯泡D1恰好能正常发光,则下列说法中正确的是  (　    ) A.此电源的内阻为  ΩB.灯泡D1的额定电压为3 V,功率为6 W
C.电源的效率为75%D.把灯泡D1换成阻值为1 Ω的定值电阻,电源的输出功率将变大  解题指导