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1、http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网选修3-1第七章恒定电流本章概览1.本章主要是对电路中的基本概念、规律的掌握,各种电路的实际应用和各种物理量的测量。2.本章要求学生尝试识别常见的电路元件、知道各种电表的使用及了解其工作原理、熟悉各物理量的意义和它们间的关系、会分析各种电路的连接方法、了解常见的门电路和集成电路。3.本章是每年高考中必考内容之一,常以实验题形式出现,是考查考生分析、推理、创新思维能力的有效知识载体。第一课时欧姆定律电功和电功率考点剖析【教学要求】【教学要求】1认识电流,知道电流的各种计算方法。2理解欧姆定律、知道电功电功率的概念,并能进行有关计算。
2、【知识再现】【知识再现】一、一、电流电流1电流:电荷的移动形成电流人为规定定向移动的方向为电流的方向。2电流的形成条件:要有能的电荷。导体两端必须有。3电流强度:通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用时间 t 的比值叫电流强度,简称电流即 I=q/t二、电阻、电阻定律二、电阻、电阻定律1电阻:表示导体对作用大小的物理量其定义式为 R。电阻与电压和电流强度无关2电阻定律:在温度不变的情况下,导体的电阻跟它的成正比,跟它的成反比,其表达式为 R=。3电阻率:反映的物理量,其特点是随温度的改变而变化,材料不同,电阻率一般不同。4半导体与超导体:有些材料,它们的导电性能介于和之间,且电阻随温度的升高而减
3、小,这种材料称为。有些材料,当它的温度降到附近时,电阻突然变为零,这种现象叫能够发生超导现象的物质称为。材料由正常状态转变为超导状态的温度,叫做超导材料的。三、部分电路欧姆定律三、部分电路欧姆定律1部分电路欧姆定律:导体中的电流跟它两端的成正比,跟它的成反比其表达式为I=。2 欧姆定律的适用范围:、(对气体导电不适用)和(不含电动机及电解槽的电路)3导体的伏安特性:导体中的电流 I 和电压 U 的关系可以用图线表示用纵坐标表示、横坐标表示,画出的 I 一 U 图线叫做导体的伏安特性曲线。伏 安 特 性 曲 线 为 直 线 的 元 件 叫 做元 件,伏 安 特 性 曲 线 不 是 直 线 的 元
4、 件 叫 做元件(如气体、半导体二极管等)。四、电功和电热四、电功和电热1电功:W。2电热:计算公式 Q,此关系式又称为焦耳定律3电功和电热的关系:在纯电阻电路中,WQ;在非纯电阻电路中,WQ王、电功率和热功率王、电功率和热功率1电功率,单位时间内电流所做的功,即 P。此式适用于一切电路http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网2热功率:单位时间内电阻产生的热量,即 PQ重点突破知识点一电流概念的理解电流概念的理解电流定义式为I=q/t,微观量表达式为:I=mesv【应用【应用 1 1】在如图所示的电解池中,测得在 5 s 内共有 75 C 正电荷和 75 C 的负电荷通
5、过电解池的竖直截面 OO,则电路中电流表指示的读数应为()A0B 15 AC3 AD 75 A导示导示:由电流强度的基本概念可知:如果对某一截面 S,从左方通过的电荷量为正电荷 q,而从右方通过的电荷量为负电荷一 q,那么通过截面的电荷量应为 2q,如果从两个相反方向同时穿过截面的电荷都是正电荷时,那么总电荷量是它们电荷量值相减。综合以上信息求解:电解液导电与金属导体导电不同。金属导体中的自由电荷只有自由电子,而电解液中的自由电荷是正、负离子,应用 Iqt 计算时,Q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面积的电荷量的绝对值之和。这是应用 IQt 的关键。知识点二电伏安性曲线电伏安性曲线电阻恒
6、定不变的导体,它的伏安特性曲线是直线,如图中 a,b 所示直线的斜率等于电阻的倒数,斜率大的电阻小。电阻因外界条件变化而变化的导体,它的伏安特性曲线是曲线,如图中曲线 c 所示曲线 c 的斜率随电压的增大逐渐增大,说明导体 c 的电阻随电压的升高而减小【应用【应用 2 2】如图甲为某一热敏电阻(电阻随温度 的 改 变 而改变,且对温度很敏感)的 IU关系曲线图。在图乙所示的电路中,电源电压恒为 9 V,电流表读数为 70mA,定值电阻 R1250,由热敏电阻的 I 一 U 关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为V,电阻 R2的阻值为。导示导示:流过电阻 R1的电流为 I1=U/R1=36mA,则流
7、过 R2和热敏电阻的电流为 34mA,由热敏电阻的I 一 U 关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为 5.3V,电阻 R2两端的电压为 3.7V,所以 R2=U2/I2=109。知识点三电功电热的计算电功电热的计算1纯电阻电路:如果电流通过某个电路时、它所消耗的电能全部转化为内能,如电炉、电烙铁、白炽灯,这种电路叫做纯电阻电路 在纯电阻电路中:电能全部转化为内能,电功和电热相等,电功率和热功率相等2非纯电阻电路:如果电流通过某个电路时,是以转化为内能以外的其他形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免内能损失如电动机、电解槽、给蓄电池充电等,这种电路叫做非纯电阻电路在非纯电阻电路中,电路消耗的电能
8、 WUIt分为两部分,一大部分转化为其他形式的能;另一部分转化为内能 QI2Rt此时有 WUItE其它+Q,故 UIt I2Rt此时电功只能用 WUIt 计算,电热只能用 QI2Rt 计算【应用【应用 3 3】(08 诸城期中)某同学在实验中将一直流动机接到 6V 的直流电源上,闭合开关,发现电动机不转,立即断开开关。为查出原因,他将电动机、电流表、阻值为 5的电阻串联后接到原来的电源上,闭合开关后,电动机并没有转动,这时电流表读数为 1A,检查发现电动机的轴被卡住了。排除故障后,将电动机重新接到 6V 的直流电源上带动负载转动,测得电动机做机械功的功率为 5W,求此时通过电动机线圈的电流为多
9、大?导示导示:设电动机线圈电阻为1R,5的电阻为2R,则检查故障时616)(121AVIURR电动机线圈阻值1R=62R=65=1设电动机转动时通过线圈的电流为12222,RIPUII机则代入数据解得)5(122舍去AIAIhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网方法探究类型一类型一电路的等效简化电路的等效简化【例【例 1 1】(07 江苏大市调测试题)如图所示,电源电动势为E,内阻为 r当开关 S 闭合,滑动变阻器的滑片 P位于中点位置时,三个小灯泡 L1、L2、L3都正常发光,且亮度相同,则()A三个灯泡的额定功率相同B三个灯泡的额定电压相同C三个灯泡的电阻按从大到
10、小排列是 L1、L3、L2D当滑片 P 稍微向左滑动,灯 L1和 L3变暗,灯L2变亮导示导示:三个灯泡 L1、L2、L3都正常发光时,亮度相同,说明三个灯泡的额定功率相同。简化电路如图所示,L1两端电压最大,说明它的电阻最大。L2的电流比 L3大,说明 L3的电阻比L2大。当滑片 P 稍微向左滑动,电路总电阻增大,路端电压变大,L1变亮,L2变暗,L3变亮。故选AC。本题中,首先要作出等效电路图,才能对电路进行分析。作等效电路图的常用方法有:直观法、结点元件跨接法等等,同学们应进行反复练习,以提高自己这方面的能力。类型二类型二恒定电路与电场综合问题恒定电路与电场综合问题【例【例 2 2】如图
11、所示的电路中,两平行金属板 A、B 水平放置,两板间距离cmd40。电源电动势vE24,内电阻1r,电阻15R。闭合开关 S。待电路稳定后,将一带正电的小球从B 板小孔以初速度smv/40竖直向上射入板间。若小球带电量为Cq2101,质量为kgm2102,不考虑空气阻力。那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达 A板?此 时,电 源 输 出 功 率 是 多 大?(取2/10smg)导示:导示:设 q 恰能到达 A 极、两极电压为 Up,则(1)20210mvqumgdp,vup8)(1115824ArRuIp818IuRpp(2))(23)815(1)(22wRRIPp出成功体验1
12、(07 江苏大市调测试题)一个用半导体材料制成的电阻器 D,其电流 I 随它两端电压 U 的关系图象如图(a)所示,将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为 U 的电源两端,三个用电器消耗的电功率相同,现将它们连接成如图(b)所示的电路,仍接在该电源的两端,设电阻器 D 和电阻 R1、R2消耗的电功率分别是 PD、P1、P2,它们之间的大小关系是()A P1=4P2B P14P2C PDP2D PDP22(07 重庆卷)重庆卷).汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗,如图图,在打开车灯的情况下,电动机未启动时电流表读数为 10 A,电动机启动时电流表读数为 58 A,若电源电动势为 12.5
13、V,内阻为 0.05,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯的电功率降低了()A.35.8 WB.43.2 WC.48.2 WD.76.8 W3.(07 苏北五市调研)苏北五市调研)按照经典的电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:在外加电场的作用下,自由电子发生定向运动,便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能交给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用下重新开始加速运动(可看作匀加速运动),经加速运动一段距离后,再与金属离子发http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网生碰撞。电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程,用l表示。电子运动的平均速度用v表示,导体单位体积内自由电子的数量为 n,电子的质量为m,电子的电荷量为e,电流的表达式 I=nesv。请证明金属导体的电阻率=lnevm22。答案答案:1D2B3.证明:导体中电流强度的微观表达式为:I=nesv根据电阻定律:R=Sl根据欧姆定律:R=IU自由程内,电子在加速电场作用下,速度从 0 增加到v,由动能定理:qU=221mv又由于20vv,可得出电阻率的表达式为:=lnevm22