专题03 恒定电流（期中复习课件）高二物理上学期教科版

期中复习·考点清单 高二物理上册 •教科版版 专题03 恒定电流 目 录 01 知识清单 02 方法模型归纳 03 巩固提升 知识清单 01 知识清单 01 清单01 电流和电源 1.电源 （1）电源可使导线中的 在静电力作用下发生 形成电流； （2）电源能“搬运”电荷，保持导线两端的电势差，从而使电路中保持持续的电流； 2. 恒定电流 （1）方向：规定为 移动的方向；外电路：电流从 电势___低电势；内电路： 到 ； （2）电流有大小，有方向，但电流是 ； （3）三个公式的比较 定义式 决定式 微观表达式 自由电子 定向移动 正电荷定向 高 低 负极 正极 标量 单位体积内电荷的个数 知识清单 01 清单02 电阻 1.电阻 （1）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大． （2）决定因素：①长度；②横截面积；③温度；④材料； （3）两个表达式 表达式 适用范围 区别 定义式 纯电阻电路 提供了一种测量电阻的方法，并不能说明电阻R与U和I有关 决定式 粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 电阻的决定因素 知识清单 01 清单04 电源电动势 1．电动势 （1）电源：通过非静电力做功把_____________转化为_______的装置。例如：干电池、蓄电池、发电机等； ①计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值， ； ②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． 2. 电源的内阻 （1）定义：电源内部是由导体构成，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻； （2）决定因素：由电源本身的特点决定。一般来说，新电池电阻小，旧电池电阻大； 其他形式的能 电势能 E＝ 知识清单 01 清单05 电源的输出功率和电源效率 知识清单 01 清单06 串并联电路的特点 1．串并联电路的比较 2.串并联电路常用的四个推论 （1）串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻 （2）并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻． （3）无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和 （4）无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大． 知识清单 01 清单07 闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路欧姆定律 （1）公式：I＝ (只适用于纯电阻电路)； （2）其他表达形式 ①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir； ②功率表达式：EI＝UI＋. 2．路端电压与外电阻的关系 （1）一般情况：U＝IR＝R＝，当R增大时，U增大； （2）特殊情况：①当外电路断路时，I＝0，U＝E；②当外电路短路时，I短＝，U＝0 方法模型归纳 02 方法模型归纳 02 模型01 微元法：电流的微观表达式 【模型】导体棒的长度为 L，它的横截面积为 S，单位体积中自由电荷数 n 自由电荷在导体中的运动速度 v，每个自由电荷平均带电量 q， 电荷数目：N= 总电荷量：Q=Nq= 所有电荷通过的时间： 根据电流的定义式： L=vt 方法模型归纳 02 模型01 微元法：电流的微观表达式 【典例1】有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积导线有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子的定向移动速度为v，在△t时间里，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　） A．nvS△t B．nv△t C． D． 【详解】根据电流的微观表达式I=nevS 在Δt时间内通过导体横截面的自由电子的电量q=I△t 则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为 故选A。 A 方法模型归纳 02 模型01 微元法：电流的微观表达式 【典例2】一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率v0，导体中通过的电流为I，则下列说法正确的有（　　） A．自由电子定向移动的速率v0 B．自由电子定向移动的速率为 C．电场传播的速率为真空中的光速c D．自由电子定向移动的速率为 A．电流是由自由电子定向移动形成的，与自由电子做无规则热运动的速率无关，故A错误； BD．由电流的微观表达式可得，时间内通过的电荷量为 由电流的定义式可知，，可得自由电子定向移动的速率为，故B错误，D正确； C．电场在真空中传播的速率与电磁波在真空中传播的速率相同，等于光速c，故C正确。 故选CD。 CD 方法模型归纳 02 模型02 等效电流 【典例3】均匀带电绝缘圆环所带电荷量为Q。现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度匀速转动。则环转动产生的等效电流为（　　） A． B． C． D． 【详解】根据电流定义式有 圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度匀速转动，则有 可求出等效电流，故A、B、C错误；D正确。 故选D。 D 方法模型归纳 02 模型02 电阻定律的理解与应用 1. 决定电阻大小的因素：①长度；②横截面积；③温度；④材料； 2. 表达式： (其中ρ：电阻率；L:电阻长度；S：横截面积) 方法模型归纳 02 模型03 电阻定律的理解与应用 【典例4】如图所示，厚薄均匀的长方体金属片，边长ab=10cm，bc=5cm，当A与B间接入的电压为U时，电流为1A，当C与D间接入的电压为U时，其电流为（　　） A．4 A B．2 A C．0.5 A D．0.25 A 【详解】当A、B间接入电压，根据电阻定律知 当C与D间接入电压，则 根据欧姆定律得I，因为电压相等，电阻之比为4：1，则电流之比为1：4，所以当C与D间接入的电压为U时，其电流为4A。 故选A。 A 方法模型归纳 02 模型04 非纯电阻电路（含电动机）的分析方法 (1)抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键． 若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r，可求出热功率Pr＝r，最后求出输出功率P出＝P－Pr. (2)坚持“躲着”求解UM、IM： 首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流． (3)应用能量守恒定律分析：利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解． 方法模型归纳 02 模型04 非纯电阻电路（含电动机）的分析方法 【典例5】夏天天气炎热，同学们常用手持式微型电风扇来降温解暑。某小组拆下一个小电风扇的电动机，设计了如下图所示的实验电路，其中电源的电动势E=12V，内阻r=3Ω，小灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为0.75W，闭合开关S，调节电阻箱的阻值，当R=7Ω时，灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，根据以上信息，可以得出： (1)该电动机正常工作时的电流为 A，功率为 W； (2)若已知该电动机线圈电阻RM=2Ω，则其正常工作时的输出功率为 W。 （1）[1]因为电动机与小灯泡串联，所以电动机的电流与小灯泡的电流大小小灯 [2]电动机两端电压 电动机功率 （2）电动机正常工作时的输出功率 0.3 1.95 1.77 方法模型归纳 02 模型04 非纯电阻电路（含电动机）的分析方法 【典例6】如图所示为某品牌玩具的电动机及其伏安特性曲线，由该图像可知（　　） A．该电动机内阻为2.5Ω B．电压为1V时该电动机损失的热功率为0.2W C．电压为1V时该电动机的输出功率为0.4W D．电压为1V时该电动机的总功率为0.6W 【详解】A．由图可知电压为0.2V时电动机开始转动，电压为0.2V时由欧姆定律得 ，故A错误； B．电压为1V时该电动机损失的热功率为，故B错误； D．电压为1V时该电动机的总功率为，故D错误； C．电压为1V时该电动机的输出功率为，故C正确； 故选C。 C 方法模型归纳 02 模型05 电源输出功率的极值问题的处理方法 【模型解读】 假设一电源的电动势为E，内阻为r，外电路有一可调电阻R，电源的输出功率为：P出＝＝＝. 由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为： (1)当R＝r时，电源的输出功率最大，为P出m＝； (2)当R＞r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小； (3)当R＜r时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大； (4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2，且R1R2＝.　 方法模型归纳 02 模型05 电源输出功率的极值问题的处理方法 【典例7】如图所示的电路中，已知电源电动势为E，内电阻为r，滑动变阻器R的阻值可以从零连续增大到，定值电阻的阻值范围为，则下列结论正确的是（　　） A．外电路消耗的最大功率为 B．R消耗的最大功率可能为 C．当时，r消耗的功率最小 D．当时，消耗的功率最大 【详解】A．当外电路电阻等于电源内阻时外电路消耗的功率最大，但是由于，则只有当滑动变阻器R的阻值为零时，外电路消耗的功率最大，最大值为，选项A正确； B．将R1等效为电源的内阻，则当时R消耗的功率最大，此时最大功率为，选项B错误； C．当内阻r消耗的功率最小时，电路的电流最小，此时电路总电阻最大，此时，选项C错误； D．当消耗的功率最大时，此时电路的总电流最大，此时总电阻最小，即此时，选项D错误。 故选A。 A 方法模型归纳 02 模型06 欧姆定律的理解与应用 电源U－I图象 电阻U－I图象 关系式 图形 物理意义 截距 坐标U、I的乘积 坐标U、I的比值 斜率(绝对值) 两曲线在同一坐标系中的交点 U＝E－Ir U＝IR 电源的路端电压随电流的变化关系 电阻两端电压与电阻中的电流的关系 与纵轴交点表示电源电动势E， 与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 表示外电阻的大小 表示该电阻的大小 电源电阻r的大小 若图象为过原点的直线， 图象斜率表示电阻的大小 表示电阻的工作点，即将电阻接在该电源上时，电阻中的电流和两端的电压 方法模型归纳 02 模型06 欧姆定律的理解与应用 【典例8】如图所示，直线、分别是电源与电源的路端电压随输出电流变化的图线，曲线是一个小灯泡的图线。曲线与直线、相交点的坐标分别为、。如果把该小灯泡分别与电源电源单独连接，则下列说法正确的是（　　） A．电源与电源的内阻之比是 B．电源与电源的电动势之比是 C．在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是9:10 D．在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是 由图像可知，电源1、电源2的电动势与内阻分别为，；， 则电源1、电源2的电动势与内阻之比分别为，，故A错误、B正确； CD．灯泡伏安特性曲线与电源的伏安特性曲线的交点即为灯泡与这电源连接时的工作状态，则连接电源1时有， 连接电源2时有，，则在这两种连接状态下， 小灯泡的电阻之比与消耗的功率之比分别为，，故C正确、D错误。 故选BC。 BC 方法模型归纳 02 模型07 电路的动态分析 （2）极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论． （3）串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)．“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)． 3．分析含容电路应注意的两点 （1）电路稳定后，电容器所在支路电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．在电路稳定后，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度． （2）电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小． 方法模型归纳 02 模型07 电路的动态分析 【典例9】如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，V、A、、四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用U、I、、表示，下列判断正确的是（　　） A．I减小，减小 B．I增大，增大 C．电压表V的示数与电流表A示数之比不变 D．电压表的示数的变化量与电流表A示数的变化量之比保持不变 温馨提示：利用串反并同法 D 方法模型归纳 02 模型08 电路的故障分析 1.电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等，检查故障的基本方法有两种。 （1）电压表检测 若电压表示数等于电源电压，说明电路中有电流通过电压表，电路为通路(电压表作为一个大电阻把开关和电源接通了)，则开关S和导线不断路，灯L断路即故障所在。 （2）假设法 已知电路发生某种故障，寻找故障发生位置时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理。推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路，若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。 方法模型归纳 02 模型08 电路的故障分析 【典例10】如图所示，灯泡A、B都能正常发光，由于电路 中发生故障，导致两个灯泡都变亮，可能的原因是（　　） A．断路 B．断路 C．断路 D．短路 【详解】A．若断路，则外电路总电阻增大，路端电压增大，总电流减小，两端电压减小，两灯泡的电压均增大，两个灯泡都变亮，故A正确； BC．若断路，则外电路总电阻增大，路端电压增大，总电流减小，两端电压减小，两端电压增大，流过的电流增大，则流过B灯的电流和的电流之和减小，由于B灯和的电阻比不变，则流过B灯的电流和的电流均减小，则B灯变暗，同理可知，若断路，A灯变暗，故BC错误； D．若短路，则外电阻减小，总电流增大，由于除之外其它电阻的串并联情况不变，则各支路的电流均变大，即流过两灯泡的电流均变大，则两个灯泡都变亮，故D正确。 故选AD。 AD 方法模型归纳 02 模型09 含容电路的动态分析 1．电路简化 在恒定的直流电路中，把电容器所在的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。 2．电容器的电压 (1)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 (2)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻无电压，相当于导线。 3．电容器的电荷量及变化 (1)利用Q＝CU计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。 (2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。 (3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。 方法模型归纳 02 模型09 含容电路的动态分析 3、含电容器电路动态变化 (1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路上的电阻无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他电表示数和灯泡亮度。 (2)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电，所带电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，所带电荷量减小。 二、含二极管的直流电路 (1)二极管具有单向导电性，当给二极管加上正向电压时，二极管电阻很小，处于导通状态；当给二极管加上反向电压时，二极管电阻很大，处于截止状态。 (2)在含有二极管的电路中，二极管起到了开关作用。 方法模型归纳 02 模型09 含容电路的动态分析 【典例11】在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向上移动时，关于灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是（　　） A．L变暗，Q增多 B．L变暗，Q减少 C．L变亮，Q增多 D．L变亮，Q减少 【详解】当滑动变阻器的滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知，干路电流减小，电源的内电压减小，路端电压增大，灯L变亮，通过灯L的电流增大，而干路电流又减小，则通过的电流减小，两端的电压减小，故滑动变阻器两端的电压增大，电容器所带电荷量Q增大。 故选C。 C 巩固提升 03 巩固提升 04 1．如图所示，在足够长的光滑水平滑杆的正上方某点固定正的点电荷，带正电的小球穿过滑杆，从点以速度向右运动，小球在点的加速度大小为，已知无穷远处电势为零，点、点的电势分别为10V、20V，小球的比荷，不计小球与滑杆间的摩擦，小球运动过程电量不变，以下说法正确的是（　　） A．小球运动到b点时速度大小为5m/s B．小球运动到点加速度大小为 C．小球最终速度大小为8m/s D．小球最大电势能为20J B 巩固提升 04 2．在电场中把q =1.0×10-9C的电荷从A点移到B点，电场力做了1.0×10-7J的正功，再把该电荷从B点移到C点，电场力做了4.0×10-7J的负功。 （1）求AB间、BC间和AC间的电势差； （2）若选C为零电势点，求A点电势和电荷在B点的电势能。 答案（1）100V，-400V，；（2）-300V， 巩固提升 04 3．（23-24高一下·江苏·期末）一带负电的粒子只在电场力作用下沿x轴正向运动，其电势能Ep随位移x变化的关系如图所示，其中段是关于直线对称的曲线，段是直线，其中，则下列说法正确的是（　　） A．段的电场强度逐渐增大 B．x1、x2、x3处电势φ1、φ2、φ3的关系为 C．粒子在x1~x2段做匀变速运动，段做匀速直线运动 D．x1与x2两点间的电势差等于x2与x3两点间的电势差 C 巩固提升 04 4．（23-24高二上·重庆长寿·期中）一匀强电场的方向平行于平面，平面内a、b、c三点的位置如图所示，三点处的电势分别为、、。下列说法正确的是（    ） A．电场方向沿b点指向a点 B．电场强度的大小为 C．电子在a点的电势能比在c点的电势能低 D．电子从O点运动到b点，电场力做功为 D 巩固提升 04 5．（23-24高三上·江苏苏州·期末）如图所示，正三角形的顶点固定三个等量电荷，其中A带正电，B、C带负电，O、M、N为AB边的四等分点，取无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　） A．M点的电势大于N点的电势 B．M、N两点的电场强度相同 C．负电荷在M点的电势能比在N点大 D．O点的电势大于零 A 巩固提升 04 6．（23-24高一下·辽宁大连·期末）如图所示，平行金属板A、B与电源相连，电源电压U=2V，AB板间距d=5cm，B板接地。在两板间有a、b、c三点，其连线组成一直角三角形，ab连线与A板垂直，ab长L1=3cm，a点离A板L2=1cm，一个不计重力的带正电粒子电荷量，固定在a点。下列说法正确的是（　　） A．ab间电势差为2.0V B．ac间电势差大于ab间电势差 C．粒子在a点具有的电势能为 D．若将该粒子沿bc移动，电场力做正功 C 巩固提升 04 7．（23-24高二上·安徽宣城·期末）如图，虚线表示电场中的三条等势面，相邻等势面间电势差相等，实线为一带负电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点。由此可知（　　） A．P点的电势低于Q点的电势 B．带电粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度 C．带电粒子在P点时的电势能小于在Q点时的电势能 D．带电粒子一定是从P点运动到Q点 C 巩固提升 04 8．（23-24高二上·安徽芜湖·期末）在坐标平面内有方向平行于该平面的匀强电场，四点坐标如图所示，已知、、三点电势分别为、、，下列说法正确的是（　　） A．坐标原点的电势为 B．点的电势为 C．匀强电场的电场强度大小为 D．匀强电场方向沿轴正方向 C 巩固提升 04 9．（23-24高二下·浙江舟山·期末）光滑绝缘水平面上固定着两个带等量正电的点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一带电粒子由A点静止释放，并以此时为计时起点，此后沿直线经过B、C，其运动过程中的v—t图像如图乙所示，粒子在B点时图线对应的切线斜率最大，可以确定（　　） A．中垂线上B点的电场强度和电势都最大 B．带电粒子带负电 C．带电粒子在B点时的加速度大小为 D． D 巩固提升 04 10．（23-24高一下·江苏淮安·期中）如图所示，实线表示某电场的电场线（方向未标出），虚线是一带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，设M点和N点的电势分别为φM、φN，粒子在M点和N点时加速度大小分别为aM、aN，速度大小分别为vM、vN，电势能分别为、。下列判断正确的是（　　） A． B． C． D． D Thank you! 飞哥物理 $$