专题10 恒定电流（知识梳理+考点精讲精练+实战训练）-【学考复习】2024年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试（新教材专用）

专题10 恒定电流 目录 知识梳理 1 考点精讲精练 15 考点一：电路中的基本概念和规律 15 考点二：实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 18 考点三：实验：测定电源电动势和内电阻 24 考点四：实验：测定金属的电阻率 30 考点五：实验：练习使用多用电表 34 运动的描述实战训练 40 知识点一 电路中的基本概念和规律 电路及其应用 一、电源 1．定义：能够把电子从正极搬运到负极的装置。 2．作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。 (2)使电路中的电流能够持续存在。 二、恒定电流 1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。 3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 4．电流 (1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。 (2)公式：单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。如果用I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，则由I＝。 注意：此处的电荷量指净电荷量，如果每一秒有1C的正电荷向右通过截面，同时有2C的负电荷向左通过截面。则该截面有相当于3C的正电荷向右通过该截面。 (3)单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。 1 mA＝10－3 A,1 μA＝10－6 A。 （4）方向：正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。 （5）产生电流的条件：导体两端存在电压. （6）形成持续电流条件：导体两端存在持续电压. 三、电流的微观表达式 1.电流的微观表达式：I＝nqvS.式中n为导体中单位体积内的自由电荷数、q为每个自由电荷的电荷量、v为自由电荷定向移动速率，S为导体的横截面积. 2.三种速率的比较 (1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I＝neSv中的v，大小约为10－5 m/s. (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流. (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流. 导体的电阻 一、电阻 1．电阻：导体对电流有阻碍作用． 2. 定义：导体两端的电压与导体中电流的比值。 3．定义式：R＝。 4．物理意义：反映导体对电流的阻碍作用的物理量，电阻值越大，对电流的阻碍作用就越大。 5．导体的U­I图像的斜率反映导体电阻的大小。 （1）线性元件的U­I图象与I­U图象的比较 U­I图象 I­U图象 图象举例 坐标轴含义 纵坐标表示电压U 横坐标表示电流I 纵坐标表示电流I 横坐标表示电压U 图线斜率含义 斜率表示电阻，图中R1<R2 斜率表示电阻的倒数，图中R1>R2 二、影响导体电阻的因素 在温度不变的情况下，导体的电阻与通过的电流无关，与导体的长度、横截面积、材料、等因素有关。 三、导体的电阻率 1．导体的电阻：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有关。 2．电阻定律：R＝ρ。 3．电阻率ρ的相关因素 (1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。 (2)与导体的温度有关 (1)金属的电阻率随温度升高而增大。 (2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小，并且变化不是线性的。 (3)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻。 (4)当温度降到－273 ℃附近时，有些材料的电阻率突然减小到零成为超导体。 串联电路和并联电路 1、 电阻的串联 1． 串联电路中的电流处处相等，即I＝I1＝I2＝…＝In。 2．串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un，各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。 3．串联电路的总电阻等于电路中各部分电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn。 二、电阻的并联 1．并联电路的总电流等于各支路电流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In，通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比。 2．并联电路的总电压与各支路两端电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un。 3．并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即＝＋＋…＋。 串联电路、并联电路总电阻的比较 串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总 不同点 n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nR n个相同电阻R并联，总电阻R总＝ R总大于任一电阻阻值