高考物理复习 专题九 恒定电流
(高中物理)九恒定电流
1．形成电流的条件: 要有自由电荷,导体两端形成电压。
2．方向：正电荷定向移动的方向为电流的方向〔或与负电荷定向移动的方向相反〕。
3．定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
4．公式： 〔1〕定义式：qI t=〔2〕微观式：I nqvs =。
其中 n 是单位体积内的自由电荷数，q 是每个自由电荷电荷量，S 是导体的横截面积，v 为自由电荷的定向移动速率。
5．单位：安培，简称安，符号：A 。
二．电阻、电阻率1．电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。
〔1〕定义式：U R I =〔2〕决定式：SLR ρ=2．物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用的大小，R 越大，阻碍作用越大。
3．电阻定律:导体的电阻R 与它的长度L 成正比,与它的横截面积S 成反比4．电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响。
金属导体的电阻率随温度的升高而变大，半导体的电阻率随温度的升高而减小，有些合金的电阻率不受温度影响。
5．单位：欧姆(欧)，符号Ω。
三．欧姆定律1．内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟它的电阻R 成反比。
2．表达式：U I R=3．适用范围：适用与金属导电和电解液导电，对气体导体和半导体元件并不适用。
4．导体的伏安特性曲线：用表示横坐标电压U ，表示纵坐标电流I ，画出的I U -关系图线，它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。
⑴线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律。
⑵非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件，不适用于欧姆定律。
四．电功、电热及电功率U〔1〕定义：电路中电场力移动电荷做的功。
〔2〕公式：W qU =,W UIt =〔3〕实质：电能转化为其他形式能的过程 2．电热〔焦耳定律〕〔1〕定义：电流流过一段导体时产生的热量。
〔2〕公式：22U Q I Rt t R== 〔3〕实质：电流做功过程中电能转化为内能多少的量度。
全国版2022高考物理一轮复习专题九恒定电流课件
意义 电流在一段电路 电功 中所做的功. 电流通过导体产 电热 生的热量. 单位时间内电流 电功率 所做的功. 单位时间内导体 热功率 产生的热量.
公式
联系
W=UIt Q=I2Rt
对于纯电阻电路,电功等于电热, 即W=Q=UIt=I2Rt; 对于非纯电阻电路,电功大于电 热,即W>Q.
P电=UI P热=I2R
考情解读
核心考点 1.电路的分析 与计算
2.实验:测定金 属的电阻率
3.实验:描绘小 电珠的伏安特 性曲线
考题取样 2020全国Ⅰ,T17
2020江苏,T6
2019天津,T9(3) 2019江苏,T11
2020全国Ⅱ,T23 2020江苏,T10
考法考向
含容电路的UC-t图像分析 闭合电路的分析与计算 测金属丝的电阻率 考查螺旋测微器的使用、实验数据 的处理,伏安法测电阻及误差分析
考点1 电路的分析与计算
考点帮 必备知识通关
1.串、并联电路的特点
电流 电压 总电阻 功率分配
串联电路
I=I1=I2=…=In
R总=R1+R2+…+Rn
并联电路
I=I1+I2+…+In U1=U2=…=Un
P1R1=P2R2=…=PnRn
考点帮 必备知识通关
2.公式R= 与R= 的比较
比较项
R=
I=
I=
含义
决定式.
定义式.
决定 因素
I与U、R有关.
适用 范围
纯电阻.
I与q、t无关. 任何导体.
I=neSv 微观表达式. I与n、e、S、v有关. 任何导体.
考点帮 必备知识通关
高考物理第九章恒定电流
高考物理第九章恒定电流第九章恒定电流必背知识点一、电流：电荷的定向移动行成电流。
1、产生电流的条件：(1)自由电荷; (2)电场;2、电流是标量，但有方向：我们规定：正电荷定向移动的方向是电流的方向;注：在电源外部，电流从电源的正极流向负极;在电源的内部，电流从负极流向正极;3、电流的大小：通过导体横截面的`电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示;(1)数学表达式：I=Q/t;(2)电流的国际单位：安培A(3)常用单位：毫安mA、微安uA;(4)1A=103mA=106uA二、欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比;1、定义式：I=U/R;2、推论：R=U/I;3、电阻的国际单位时欧姆，用Ω表示;1kΩ=10Ω,1MΩ=10Ω;4、伏安特性曲线：三、闭合电路：由电源、导线、用电器、电键组成;1、电动势：电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压;用E表示;2、外电路：电源外部的电路叫外电路;外电路的电阻叫外电阻;用R表示;其两端电压叫外电压;3、内电路：电源内部的电路叫内电阻，内点路的电阻叫内电阻;用r表示;其两端电压叫内电压;如：发电机的线圈、干电池内的溶液是内电路，其电阻是内电阻;4、电源的电动势等于内、外电压之和;E=U内+U外;U外=RI;E=(R+r)I四、闭合电路的欧姆定律：闭合电路里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;1、数学表达式：I=E/(R+r)2、当外电路断开时，外电阻无穷大，电源电动势等于路端电压;就是电源电动势的定义;3、当外电阻为零(短路)时，因内阻很小，电流很大，会烧坏电路;五、半导体：导电能力在导体和绝缘体之间;半导体的电阻随温升越高而减小;六、超导：导体的电阻随温度的升高而升高，当温度降低到某一值时电阻消失，成为超导。
高中物理易错知识点1.大的物体不一定不能看成质点，小的物体不一定能看成质点。
2.平动的物体不一定能看成质点，转动的物体不一定不能看成质点。
专题九 恒定电流讲义.
第七章 恒定电流一、电动势 欧姆定律1．电流（1）电流的形成： 电荷的定向移动形成电流 只要导线两端存在电压，导线中的自由电子就在电场力的作用下，从电势低处向电势高处定向移动，移动的方向与导体中的电流方向相反．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电场线保持和导线平行．（2）电流的宏观表达式：I =q /t ，适用于任何电荷的定向移动形成的电流．注意：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． （3）电流的微观表达式：I=nqvS （n 为单位体积内的自由电荷个数，S 为导线的横截面积，v 为自由电荷的定向移动速率）．2．电动势（1）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小．电动势越大，电路中每通过1C 电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多．（2）定义：在电源内部非静电力所做的功W 与移送的电荷量q 的比值，叫电源的电动势，用E 表示．定义式为：E = W/q ． 注意：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关． ②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压．③电动势在数值上等于非静电力把1C 电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．（3）电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关．②内阻（r ）:电源内部的电阻．③容量：电池放电时能输出的总电荷量．其单位是：A·h，mA·h.注意：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小． 3．部分电路欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比．（2）公式 R U I （3）适用条件：金属导电或电解液导电、不适用气体导电．（4）图像注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别：对于电阻一定的导体，图中两图都是过原点的直线，I -U 图像的斜率表示 --------，U -I 图像的斜率表示------．还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线是一条曲线．㈠对公式I ＝q/t 和I =nqvS 的理解I =q /t 是电流强度的定义式，电流的方向规定为与电路中正电荷定向移动的方向相同；负电荷形成的电流，其方向与负电荷定向移动的方向相反；如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q 应是两种电荷电荷量绝对值之和，电流方向仍同正离子定向移动方向相同．I =nqvS 是电流的微观表达式，电流强度是标量，但习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向，电流的方向实际上反映的是电势的高低．【例1】如图所示的电解池接入电路后，在t 秒内有n 1个1价正离子通过溶液内截面S ，有n 2个1价负离子通过溶液内截面S ，设e 为元电荷，以下说法正确的是A ．当n 1=n 2时，电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度I =（n 1–n 2）e /tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度I =（n 2–n 1）e /tD ．电流方向从A →B ，电流强度I =（n 2+n 1）e /t拓展来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1mA 的细柱形质子流．已知质子电荷e =1.60×10-19C ．这束质子流每秒打到靶上的质子数为_________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，如图则n 1∶n 2=_______．㈡电动势和电压的关系电动势和电压这两个物理量虽然有相同的单位和相类似的计算式，而且都是描述电路中能量转化的物理量，但在能量转换方式上有着本质的区别：1.电动势是表示电源内非静电力做功，将其它形式的能量转化为电能本领的物理量，在数值上等于非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移送到正极所做的功．而电压是描述电能转化为其它形式能量的物理量，在数值上等于电场力在外电路移动单位正电荷所做的功．2.电动势是由电源本身的性质决定的，与外电路无关，电路两端的电压不仅与电源有关，还与电路的具体结构有关．【例2】关于电动势的下列说法中正确的是A ．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B ．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势越大C ．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位电荷量做功越多D ．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从电源负极移到正极所移动电荷量越多拓展关于电源电动势，下列说法中正确的是（ ）A ．电动势就是电压，它是内外电路电压之和B ．电动势不是电压，但在数值上等于内外电压之和C ．电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量D ．电动势的大小与外电路的结构（如外电路是否接通和外电路的连接方式）无关㈢伏安特性曲线及其应用方法将导体中电流I 和导线两端的电压U 分别用坐标系的纵轴和横轴表示，画出的I —U 图线叫导体的伏安特性曲线．对于金属导体，伏安特性曲线是通过原点的直线．具有这种伏安特性曲线的电学元件叫线性元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫非线性元件．导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，其斜率的倒数等于导体的电阻．利用物理图象求斜率时，切忌运用直线倾角的正切来求，因为物理图象坐标轴单位长度是可以表示不同大小的物理量，在I —U 图象上表示同一电阻的伏安特性曲线时，直线倾角可能不同．导体的电阻随温度的升高有所增大，其伏安特性曲线的斜率会有所变化．运用导体的伏安特性曲线，是判断此类问题的常用方法．因此正确理解、分析导体的伏安特性曲线的物理意义十分重要． 一般金属导体的电阻随温度的升高而增大，I —U 图线如图甲所示，U —I 图线如图乙所示．【例3】如图所示的图象所对应的两个导体：（1）两导体的电阻的大小R 1＝ Ω，R 2＝ Ω；（2）若两个导体中的电流相等（不为0）时，电压之比U 1∶U 2＝ ； （3）若两个导体的电压相等（不为0）时，电流之比I 1∶I 2＝ ．二、串、并联电路 焦耳定律1．串、并联电路 （1）串联电路的特征如下： ①I =I 1=I 2=I 3=… ②U =U 1+U 2+U 3+… ③R =R 1+R 2+R 3+…④11R U =22R U =33R U =…=RU =I ⑤11R P =22R P =33R P =…=RP =I 2串联电路中各电阻两端的电压、消耗的功率均与其电阻成正比． （2）并联电路的特征如下： ①I =I 1+I 2+I 3+… ②U =U 1=U 2=U 3=…③R 1=11R +21R +31R +… ④I 1R 1=I 2R 2=I 3R 3=…=IR =U ⑤P 1R 1=P 2R 2=P 3R 3…=PR =U 2并联电路中能过各电阻的电流、消耗的功率均与其电阻成反比．（3）混联电路 其方法有：1．分支法；2．等势法．甲 乙（4）电路中有关电容器的计算：电容器充放电时形成电流，稳定时视为断路，解题的关键是确定电容器两极间的电势差．2．电功与电热（1）电功：电流所做的功，计算公式为W=qU =UIt ．（适用于一切电路），考虑到纯电阻电路中有U =IR ，所以还有W =I 2Rt =U 2t ／R （适用于纯电阻电路）．（2）电热：电流通过导体时，导体上产生的热量．计算公式为Q =I 2Rt （适用于一切电路），考虑到纯电阻电路中有U =IR ，所以也有Q =UIt =U 2t ／R （适用于纯电阻电路）．（3）电功与电热的关系①纯电阻电路：电流做功将电能全部转化为热能，所以电功等于电热 Q =W②非纯电阻电路：电流做功将电能转化为热能和其它能（如机械能、化学能等）所以电功大于电热，由能量守恒可知W =Q +E 其它或UIt =I 2Rt +E 其它3．电功率与热功率（1）电功率：单位时间内电流做的功．计算公式P =W/t =UI （适用于一切电路），对于纯电阻电路P =I 2R =U 2/R ．用电器的额定功率是指电器在额定电压下工作时的功率；而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率．（2）热功率：单位间内电流通过导体时产生的热量．计算公式P =Q/t =I 2R （适用于一切电路），对于纯电阻电路还有P =UI = U 2/R ．（3）电功率与热功率的关系：纯电阻电路中，电功率等于热功率．非纯电阻电路中，电功率大于热功率．㈠电路中有关电容器的计算（1）电容器跟与它并联的用电器的电压相等．（2）在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上．（3）在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，一般根据正极板电荷变化情况来判断电流方向．（4）如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量绝对值之和． 【例1】已知如图所示，R 1=30Ω，R 2=15Ω，R 3=20Ω，AB 间电压U =6V ，A 端为正．电容C =2μF，为使电容器带电量达到Q =2×10- 6C ，应将R 4的阻值调节到多大？ 拓展如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R ，E 为直流电源，其内阻可以不计，没有标明哪一极是正极．平行板电容器两极板间的距离为d ．在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m ，电量为q 的带电小球．当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O 上.现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电量发生变化．碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷． ㈡电流表的改装1．电流表原理和主要参数电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的．①表头：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其它电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的．②描述表头的三个特征量：电表的内阻R g 、满偏电流I g 、满偏电压U g ，它们之间的关系是U g =I g R g ，因而若已知电表的内阻R g ，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即用电流表可以表示电压，只是刻度盘的刻度不同．因此，表头串联使用视为电流表，并联使用视为电压表．③电表改装和扩程：要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流（I g ）或允许加的最大电压（U g ）是有限制的．2．电流表改装成电压表R R方法：串联一个分压电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝g U U ，则根据分压原理，需串联的电阻值g g g R R n R U U R )1(-==，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大．3．电流表改装成电流表方法：并联一个分流电阻R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝g I I ，则根据并联电路的分流原理，需要并联的电阻值1-==n R R I I R g g R g，故量程扩大的倍数越高，并联电阻值越小．4．改装后的几点说明：①改装后，表盘刻度相应变化，但电流计的参数（R g 、I g 并没有改变）．②电流计指针的偏转角度与通过电流计的实际电流成正比．③改装后的电流表的读数为通过表头G 与分流小电阻R 小所组成并联电路的实际电流强度；改装后的电压表读数是指表头G 与分压大电阻R 大所组成串联电路两端的实际电压．④非理想电流表接入电路后起分压作用，故测量值偏小；非理想电压表接入电路后起分流作用，故测量值也偏小．⑤考虑电表影响的电路计算问题，把电流表和电压表当成普通的电阻，只是其读数反映了流过电流表的电流强度，或是电压表两端的电压．【例2】一灵敏电流计，允许通过的最大电流（满偏电流）为I g =50μA，表头电阻R g =1kΩ，若改装成量程为I m =1mA 的电流表，应并联的电阻阻值为 Ω．若将改装后的电流表再改装成量程为U m =10V 的电压表，应再串联一个阻值为 Ω的电阻．拓展如图所示，四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表．安培表A 1的量程大于A 2的量程，伏特表V 1的量程大于V 2的量程，把它们按图接入电路，则安培表A 1的读数 安培表A 2的读数；安培表A 1的偏转角 安培表A 2的偏转角；伏特表V 1的读数 伏特表V 2的读数；伏特表V 1的偏转角 伏特表V 2的偏转角． ㈢电路中的能量转化处于通路状态的电路，从能量观点看就是一个能的转化系统，应抓住两个问题：一是能量转化的方向；二是能量转化量的计算．电功和电热都是电能和其他形式的能的转化的量度．电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式的能（可以是磁场能、机械能、化学能或内能等）的量度．电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度．若从能量转化观点解释，当电流通过一段纯电阻电路时，电能全部转化为内能，电功等于电热（W ＝Q ），即UIt ＝I 2Rt ．当电流通过一段非纯电阻电路时，电能的一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能，故电功大于电热（W >Q ），即UIt ＝Q ＋E 其他．【例3】如图所示，为用一直流电动机提升重物的装置，重物质量m恒定电压 U ＝110V ，不计摩擦．当电动机以0.85m/s 物时，电路中的电流强度I ＝5A ，由此可知电动机线圈的电阻R Ω．（g=10m/s 2）拓展如图所示的电路中，电源电压为60V ，内阻不计，电阻R ＝2机的内阻R 0＝1.6Ω，电压表的示数为50V 输出功率．【例4】有一起重机用的直流电动机，如图所示，其内阻r ＝0.8路电阻R ＝10Ω，电源电压U ＝150V ，电压表示数为110V ，求： （1）通过电动机的电流； （2）输入到电动机的功率P 入；（3）电动机的发热功率P r ，电动机输出的机械功率．三、电阻定律1．电阻定律（1）内容：同种材料的导体，其电阻R 与导体的长度L 成正比，与它的横截面积S 成反比；导体的电阻与构成它的材料有关．（2）公式 sL R ρ= （3）ρ——材料的电阻率（描述材料的性质），与物体的长度和横截面积无关，与物体的温度有关，对金属材料，电阻率随温度的升高而增大，对半导体材料，电阻率随温度的升高而减小，有些材料当温度降低至某一温度以下时，电阻率减小到零的现象称为超导现象．2．电阻测量（探究）（1）原理：欧姆定律．因此只要用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电流，用R =U /I 即可得到阻值．（2）内、外接的判断方法：若R x 远远大于R A ，采用内接法；R x 远远小于R V ，采用外接法． ㈠对电阻定律的理解及应用某导体形状改变后，由于质量不变，则总体积不变、电阻率不变，当长度L 和面积S 变化时，应用V ＝SL 来确定S 、L 在形变前后的关系，分别用电阻定律即可求出L 、S 变化前后的电阻关系．【例1】两根完全相同的金属裸导线A 和B ，如果把导线A 均匀拉长到原来的2倍，电阻为R /A ，导线B对折后绞合起来，电阻为R /B ，然后分别加上相同的电压，求：（1）它们的电阻之比；（2）相同时间内通过导线横截面的电荷量之比．拓展A 、B 两地间铺有通讯电缆，长为L ，它是由两条并在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆，在一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接入一个电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏的位置：（1）令B 端双线断开，在A 处测出双线两端的电阻R A ；（2）A 端双线断开，在B 处测出双线两端的电阻R B ；（3）在A 端的双线间加一已知电压U A ，在B 端的双线间用内阻很大的电压表测量出两线间的电压U B ．试由以上测量结果确定损坏处的位置．㈡滑动变阻器的构造及原理1．滑动变阻器的构造如图所示．其原理是利用改变连入电路中的电阻丝的长度，从而达到改变电阻的目的． 2．滑动变阻器的两种接法：限流：如图甲所示，移动滑片P 可以改变连入电路中的电阻值，从而可以控制负载R L 中的电流．使用前，滑片P 应置于变阻器阻值最大的位置．分压：如图乙所示，滑动滑片P 可以改变加在负载R L 上的电压，使用前，滑片P 应置于负载R L 的电压最小的位置．3．通过调节变阻器的阻值（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流都起到控制调节作用．设负载两端电压为U L（1）限流接法 P 滑至A 端，U max ＝U ； P 滑至B 端，U min=U R R R L L 0+ 所以U R R R L L 0+≤U L ≤U ，可见R L <<R 0时，U L 变化范围大． （2）分压接法 P 滑至C 端时，U min ＝0； P 滑至D 端时，U max ＝U ．所以0≤U L ≤U ，负载两端的电压可以从零开始调节．4．两种接法的简单比较分压法的优势是电压变化范围大，且电压、电流可以从零开始调节；限流接法的优势在于电路连接简便，附加功率损耗小．当两种接法均能满足实验要求时，一般选限流接法．当负载R L 较小、变阻器总阻值甲 乙 金属棒 滑片 瓷筒较大时（R L 的几倍），一般用限流接法．但以下三种情况必须采用分压式接法：①要使某部分电路的电压或电流从零开始连接调节，只有分压电路才能满足．②如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流（压）都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流（压），为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须要采用分压接法电路．③伏安法测电阻实验中，若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流接法时，即使变阻器触头从一端滑至另一端，待测电阻上的电流（压）变化也很小，这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据．为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流（压），应选择变阻器的分压接法．【例2】在许多精密的仪器中，如果需要较精确地调节某一电阻两端的电压，常常采用如图所示的电路．通过两只滑动变阻器R 1和R 2对一阻值为500Ω左右的电阻R 0两端进行粗调和细调．已知两个滑动变阻器的最大阻值分别为200Ω和10Ω．关于滑动变阻器R 1、R 2的联接关系和各自所起的作用，下列说法正确的是A ．取R 1=200Ω，R 2=10Ω，调节R 1起粗调作用B ．取R 1=10Ω，R 2=200Ω，调节R 2起微调作用C ．取R 1=200Ω，R 2=10Ω，调节R 2起粗调作用D ．取R 1=10Ω，R 2=200Ω，调节R 1起微调作用 拓展如图为分压器接法电路图，电源电动势为E ，内阻不计，变阻器总电阻为r ．闭合电键S 后，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器本身a 、b 两点间的阻值R x 变化的图线应最接近于图中的哪条实线 A ．① B.．② C．③ D．④ ㈢伏安法测电阻 1．测量电路伏安法测电阻的原理是部分电路欧姆定律（R =U /I ）．测量电路可有电流表外接或内接两种接法，如图甲、乙两种接法都有误差，测量值与真实值的关系为： 如图甲图所示，由于该电路中电压表的读数U 表示R ｘ两端电压，电流表的读数I 表示通过R ｘ与R V 并联电路的总电流，所以使用该电流所测电阻R 测＝x V x V R R R R I U +=也比真实值R ｘ略小些，相对误差 a ＝V x xV x V x x xR R R R R R R R R R ≈+=+=-11测 如图乙图所示，由于该电路中，电压表的读数U 表示被测电阻R ｘ与电流表A 串联后的总电压，电流表的读数I 表示通过本身和R ｘ的电流，所以使用该电路所测电阻R 测＝IU ＝R ｘ＋R A ，比真实值R ｘ大了R A ，相对误差a ＝x A x x R R R R R =-测 据以上分析可得： 若：V A x x A V x R R R R R R R <<即此时被测电阻为小电阻，一般选用甲图所示的电流表的外接法． 若：V A x x AV x R R R R R R R >>即此时被测电阻为大电阻，一般选用乙图所示的电流表的内接法． 因而在运用伏安法测电阻时，可由题目条件首先计算临界电阻V A R R R =0，比较0R 与被测电阻的大约值的大小关系，然后据以上原则确定电路的连接方式． 当被测电阻的阻值不能估计时可采用试接的办法，如图所示，让电压表一端接在电路上的a 点，另一端先后接到b 点、c 点，注意观察两个电表的示数．若安培表示数有显著变化，则待测电阻跟电压表的内阻可比拟，电压表应接在a c 两点．若电压表的示数有显著变化，则待测电阻跟安培表的内阻可比拟，电压表应接在a b 两点．综合以上分析，在测量电路的选择上我们可以用“大内大，小外小”的方法来处理．伏安法测电阻时，R xr A R x V 甲 A V R x 乙“大内大，小外小”指内接法时测量值偏大，适用于测大电阻；外接法时测量值偏小，适用于测小电阻．2．供电电路 供电电路的两种接法如图所示．① 滑动变阻器的总电阻远小于负载电阻的阻值时，须用分压式电路；② 要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，一定要用分压式电路；③ 滑动变阻器的总电阻与负载电阻的阻值相差不多，且电压电流变化不要求从零调起时，可采取限流接法；④ 两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流接法总功耗较小；⑤ 特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲，以更能减小误差的连接方式为好．伏安法测电阻的可能电路如图图所示． 3．器材选择及电路设计原则 （1）仪器的选择一般应考虑三方面的因素： ①安全性：如各电表的读数不能超过量程，电阻类元件的电流不应超过其最大允许电流等． ②精确性：如选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差，电压表、电流表在使用时，要用尽可能使指针接近满刻度的量程，其指针应偏转到满刻度的1/2到2/3以上，使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率档位．③操作性：如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作． （2）选择器材的步骤①根据实验要求设计合理的实验电路．②估算电路中电流和电压可能达到的最大值，以此选择电流表和电压表及量程．③根据电路选择滑动变阻器．（3）实物连线的一般步骤①画出实验电路图；②分析各元件连接方式，明确电流表和电压表的量程；③依照电路图，把元件符号与实物一一对应，再连接实物，一般的连接方式是：从电源正极出发，沿电流方向把元件一一连接，最后连到电源负极上，按先串联后并联，先干路后支路的顺序；④检查纠正．【例3】为了测定一个“6.3V 、1W ”的小电珠在额定电压下较准确的电阻值，可供选择的器材有：A ．电流表（0～3A ，内阻约0.04Ω）B ．毫安表（0～300mA ，内阻约4Ω）C ．电压表（0～10V ，内阻10KΩ）D ．电压表（0～3V ，内阻10KΩ）E ．电源（额定电压6V ，最大允许电流2A ）F ．电源（额定电压9V ，最大允许电流1A ）G ．可变电阻（阻值范围0～10Ω，额定电流1A ）H ．可变电阻（阻值范围0～50Ω，额定功率0.5W ）I ．导线若干根，电键一个．（1）为使测量安全和尽可能准确，应选用的器材是 ．（用字母代号填写）（2）请画出电路图，并把图所示实物图用线连接起来．（3）电路图如图所示，实物连接如图所示拓展一个电阻上标有“1/4W ”字样．用欧姆表粗测，知其电阻约为10k Ω，限流接法 分压接法现在要较准确地测定其额定电压，已有器材是： A ．直流电源（50V ）； B ．直流电源（3V ）； C ．电压表（0～25V ，25k Ω）； D ．电压表（0～5V ，5k Ω）；E ．电流表（0～0.6A ，2Ω）； F ．电流表（3mA ，50Ω）；G ．滑动变阻器（10Ω，1A ）；H ．滑动变阻（lk Ω，0.1A ），以及开关导线等，试设计出实验电路，指出选用的器材规格和实验开始前变阻器滑动键在电路图中的位置．【例4】某电压表的内阻在20K Ω～50K Ω之间，要测其内阻，实验室提供下列可选用的器材： 待测电压表V （量程3V ） 电流表A 1（量程200μA ） 电流表A 2（量程5mA ） 电流表A 3（量程0.6A ） 滑动变阻器R （最大阻值1K Ω） 电源E （电动势4V ） 电键K（1）所提供的电流表中，应选用 ；（2）为了尽量减小误差要求测多组数据，试画出符合要求的实验电路图．【点悟】在选择滑动变阻器的接法时，部分同学认为只要安全，都选用分压电路就可以了．虽然这样往往也能用，但还应遵循精确性、节能性、方便性原则综合考虑，下列情况可选用限流接法：（1）测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且R L 与R 0接近或R L 略小于R 0，采用限流式接法．（2）电源的允许通过电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法．四、闭合电路的欧姆定律1．电动势（1）电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置；（2）电源电动势 是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量；（3）电源电动势数值上等于非静电力把1C 正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．即有：E =W /q（4）电源电动势和内阻都由电源本身性质决定，与所接的外电路无关．2．闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．（2）闭合电路欧姆定律的表达形式：rR E I +=或E ＝U +Ir ． （3）适用范围:纯电阻电路 3．闭合电路中的电压关系（1）电源电动势等于内、外电压之和；注意:U 不一定等于IR （纯电阻电路中U ＝IR ，非纯电阻电路中U ≠IR ）（2）路端电压与电流的关系（如图所示） ①路端电压随总电流的增大而减小．②电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E ．在图象中，U —I 图象在纵轴上的截距表示电源的电动势．③路端电压为零时（即外电路短路时）的电流I m ＝E r（短路电流）．图线斜率绝对值在数值上等于内电阻．（3）纯电阻电路中，路端电压U 随外电阻R 变化关系．①外电路的电阻增大时，I 减小，路端电压升高；②外电路断开时，R →∞，路端电压U ＝E ；③外电路短路时，R ＝0，U ＝0，I ＝I m ＝E /r ．4．闭合电路中的功率关系（1）电源总功率、电源的输出功率、电源内阻消耗功率及关系（2）电源提供的功率等于电源内部消耗的功率和各用电器消耗功率之和（能量转化和守恒）（3）电源输出功率m。
高考物理专题复习：《恒定电流》附答案
新课标高考物理专题复习：《恒定电流》( 附参照答案 )一、选择题。
（共 20 小题，每题 3 分，共 60 分，部分分 1 分）1. 如图，电源电动势为E，内阻为r ，给外电阻R供电，则以下图中不可以反应全电路特色的图象是 ()E r IUU/V I/A U/V P出/WE/rOI/A O E U/V OCR/ΩO r R/ ΩA B D2．如下图，电源电动势=8V，内电阻为r =0.5 Ω，“ 3V,3W”的灯泡L与电动机 M串连接E在电源上，灯泡恰巧正常发光，电动机恰巧正常工作，电动机的线圈电阻L R0=1.5Ω 。
以下说法正确的选项是()E A．经过电动机的电流为 1.6A B．电动机的效率是62.5%MrC．电动机的输入功率为 1.5W D．电动机的输出功率为3W3．在如下图电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用123表示，电表示数I 、 U、U和U变化量的大小分别用I 、U1、U2和U3表示．以下比值正确的选项是（）A.U1/I不变，U1/I 不变 C.U2/I变大，U2/I 变大C.U2/I变大，U2/I 不变 D.U3/I变大， U3/I 不变4．右图为包括某逻辑电路的一个简单电路图，L 为小灯泡．光照耀电阻远小于 R．则以下说法正确的选项是（）A．该逻辑电路是非门电路；当电阻R 遇到光照时，小灯泡L 不发光B．该逻辑电路是非门电路；当电阻R 遇到光照时，小灯泡L 发光C．该逻辑电路是与门电路；当电阻R 遇到光照时，小灯泡L 不发光D．该逻辑电路是或门电路；当电阻R 遇到光照时，小灯泡L 发光R时，其阻值将变得5VR1R L5. 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如下图，P为图线上一点，为图线的PN切线， PQ为 U轴的垂线， PM为 I 轴的垂线。
则以下说法中正确的选项是()A．跟着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大1IUB．对应P点，小灯泡的电阻为R＝I2I2 M PC．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I1 N21I－ ID．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积QO U1U6. 如下图，四个同样的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表，安培表A1的量程大于A2的量程，伏特表 V1的量程大于 V2的量程，把它们按图接入电路中，则以下说法正确的选项是A．安培表 A1的读数大于安培表 A2的读数B．安培表A1的偏转角大于安培表A2的偏转角C．伏特表V1的读数小于伏特表V2的读数D．伏特表 V1的偏转角等于伏特表V2的偏转角7．如下图的电路中，电池的电动势为E，内阻为 r ，电路中的电阻 R1、 R2和 R3的阻值都相同．在电键 S 处于闭合状态下，若将电键S 由地点 1 切换到地点2。
高考物理电磁学-恒定电流
恒定电流知识集结知识元基本概念与定律知识讲解一、电流1．定义：自由电荷的定向移动形成电流．2．方向：规定为正电荷定向移动的方向．3．三个公式（1）定义式：I=q/t；（2）决定式：I=U/R；（3）微观式：I=neSv．（n为导体单位体积内的自由电荷数；e为自由电荷的电荷量；S为导体横截面积；v为自由电荷定向移动的速度）．4．应用电流的微观表达式时，要注意区分三种速率：（1）电子定向移动速率：一般比较小，速率数量级为10-5m/s；（2）电子热运动的速率：电子不停地做无规则热运动的速率，速率数量级约为105m/s；（3）电流传导速率：等于光速，为3.0×108m/s．二、电动势1．电源：电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置．2．电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，3．定义式：E=W/q，单位：V．4．电动势的物理含义：电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．三、电阻定律1．内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．2．表达式：R=ρl/S．3．电阻率ρ：纯金属的电阻率一般较小，合金的电阻率一般较大．材料的电阻率一般随温度的变化而变化．金属的电阻率随温度的升高而增大，可制成电阻温度计；有些合金（如锰钢合金和镍铜合金）的电阻率几乎不受温度变化的影响，可制成标准电阻．4．电阻定律反映了导体的电阻跟哪些因素有关，要注意，当导体为长方体时，电阻的长度是沿电流方向的长方体长度，而跟电流方向垂直的面积才是横截面积．四、焦耳定律1．定义：电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻R和通电时间t三者的乘积．2．表达式：Q=I2Rt3．注意：焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路．（1）纯电阻电路：只含有电阻的电路，如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路，白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件．（2）非纯电阻电路：电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路．例题精讲基本概念与定律例1.对电阻率及其公式ρ=的理解，正确的是（）A．电阻率的大小与温度有关，温度越高电阻率越大B．金属铂电阻的电阻率随温度升高而增大C．同一温度下，电阻率跟导体电阻与横截面积的乘积成正比，跟导体的长度成反比D．同一温度下，电阻率由所用导体材料的本身特性决定例2.一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则（）A．通过导线的电流为B．通过导线的电流为C．自由电子定向移动的平均速率为D．自由电子定向移动的平均速率为例3.一根金属丝，将其对折后并起来，则电阻变为原来的__倍。
2024年高考真题和模拟题物理分类汇编专题09 恒定电流(原卷版)
专题09恒定电流1.（2024年江西卷考题）7.石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构新材料，具有丰富的电学性能．现设计一电路测量某二维石墨烯样品的载流子（电子）浓度。
如图（a）所示，在长为a ，宽为b 的石墨烯表面加一垂直向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，电极1、3间通以恒定电流I ，电极2、4间将产生电压U 。
当31.0010A I -=⨯时，测得U B -关系图线如图（b）所示，元电荷191.6010C e -=⨯，则此样品每平方米载流子数最接近（）A.191.710⨯B.151.710⨯C.202.310⨯D.162.310⨯2.（2024全国甲卷考题）12.如图，金属导轨平行且水平放置，导轨间距为L ，导轨光滑无摩擦。
定值电阻大小为R ，其余电阻忽略不计，电容大小为C 。
在运动过程中，金属棒始终与导轨保持垂直。
整个装置处于竖直方向且磁感应强度为B 的匀强磁场中。
(1)开关S 闭合时，对金属棒施加以水平向右的恒力，金属棒能达到的最大速度为v 0。
当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求金属棒速度v 的大小。
(2)当金属棒速度为v 时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动。
当外力功率为定值电阻功率的两倍时，求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。
一、单选题1．（2024·广西·高考真题）将横截面相同、材料不同的两段导体1L 、2L 无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。
闭合开关S，滑片P 从M 端滑到N 端，理想电压表读数U 随滑片P 的滑动距离x 的变化关系如图乙，则导体1L 、2L 的电阻率之比约为（）A．2:3B．2:1C．5:3D．1:32．（2024·江西南昌·三模）在如图所示的电路中，已知A、B 两个电容器的电容之比A B :1:2C C ，每个电阻都相同，则两个电容器带电量之比A B :Q Q 为（）A．1:2B．2:3C．1:1D．2:13．（2024·北京顺义·一模）某同学想通过测绘一只额定电压为2.5V 小灯泡的I -U 图像来研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。
《恒定电流》知识点与典型例题解析
《恒定电流》知识点与典型例题解析《恒定电流》知识点与例题解析知识点总结一、基本概念及基本规律1．电流 电流的定义式：t q I =，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
对于金属导体有I=nq v S （n 为单位体积内的自由电子个数，S 为导线的横截面积，v 为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s ，远小于电子热运动的平均速率105m/s ，更小于电场的传播速率3×108m/s ），此公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。
2．电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比，跟它的横截面积S 成反比，公式：sl R ρ=。
（1）ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率，单位是Ω m 。
（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。
（3）材料的电阻率与温度有关系：①金属的电阻率随温度的升高而增大（可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧，对自由电子的定向移动的阻碍增大。
）铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。
②半导体的电阻率随温度的升高而减小（可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电，温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大，导电能力提高）。
③有些物质当温度接近0 K 时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。
能够发生超导现象的物体叫超导体。
材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度T C 。
我国科学家在1989年把T C 提高到130K 。
现在科学家们正努力做到室温超导。
3．部分电路欧姆定律 RU I =（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电） 电阻的伏安特性曲线：注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。
还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。
4．电动势与电势差电动势：E=W/q ，单位：V电势差：U=W/q ，单位：V在电源外部的电路中，是静电力对自由电荷做正功，电流由电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低；而在电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功，电流由负极流向正极，沿电流电势升高。
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答案 见解析
解析 (1)U-I图像如图所示。图像与纵轴交点的纵坐标值为电源电动势,与横轴交点的横坐标 值为短路电流。 (2)a.如图所示。
b.电源输出的电功率
P=I2R=
E R
r
2
R=
R
E2 2r
r
2
R
当外电路电阻R=r时,电源输出的电功率最大,为
Pmax= E 2
4r
(3)电动势定义式
E= W
答案
C
设电流表的内阻为RA,则R1=
1 2
RA,R2=2RA,将接线柱1、2接入电路时,流过接线柱1的
电流I1=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06 A;将接线柱1、3接入电路时,
流过接线柱1的电流I1'=3I0,其中I0为流过电流表A的电流,因此每一小格表示0.06 A。选项A、
B组 自主命题·省（区、市）卷题组
考点一 部分电路的基本概念和规律
1.(2019浙江4月选考,8,3分)电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻 为R1,两端电压为U1,流过的电流为I1;电动机的内电阻为R2,两端电压为U2,流过的电流为I2。则
()
A.I1<I2 C. U1 = R1
答案 AC 外电路的总电阻R=10 Ω,由闭合电路欧姆定律可得电路中的总电流I= E =1 A,
Rr
因此路端电压U=E-Ir=12 V-1×2 V=10 V,A选项正确;电源的总功率P=EI=12 W,B选项错误;由 图(a)可知Uab=UaO-UbO=-15×0.5 V+5×0.5 V=-5 V,故选项C正确;当a、b间用导线连接后,其等效 电路如图(b)所示,电路中的外电阻R'=7.5 Ω,电路中总电流I'= E = 12 A≠1 A,D选项错误。
考点二 闭合电路欧姆定律
3.(2019湖南郴州质检一,6)如图所示,电源电动势为E,内电阻为r,两电压表可看成理想电表,当 闭合开关,将滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动时,下列说法中正确的是 ( )
A.小灯泡L1、L2均变暗 B.小灯泡L1变亮,V1表的读数变大 C.小灯泡L1变暗,V1表的读数变小 D.小灯泡L2变亮,V2表的读数不变
2
1
3ห้องสมุดไป่ตู้
2
A. 5 B. 2 C. 5 D. 3
答案
C
当开关S断开时等效电路如图1所示,电容器C两端的电压U=
1 5
E,所带的电荷量Q1=
CU=
1 5
CE;当开关S闭合时等效电路如图2所示,电容器C两端的电压U'=
1 3
E,所带的电荷量Q2=
1 3
CE。所以 Q1 = 3 ,C项正确。
Q2 5
图1
图2 温馨提示 ①化简电路时会熟练应用等电势点排列法,才能又准又快地画出等效电路。②电 池内阻可忽略,说明路端电压与电池电动势相等。③画出S断开及S闭合时的等效电路。
答案 D 甲、乙、丙三个图像都可能正确,乙对应的元件电阻恒定;甲对应的元件的电阻随 U增大而减小,丙对应的元件的电阻随U增大而增大,都是有可能的,并不一定有较大的误差,故 D选项正确。
2.(2018四川乐山三诊)(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不
计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则 ( )
三年模拟
A组 2017—2019年高考模拟·考点基础题组
考点一 部分电路的基本概念和规律
1.(2017山东师大附中二模,15)某同学做三种导电元件的导电性能实验,他根据所测量的数据 分别绘制了三种元件的I-U图像,如图所示。则下列说法中正确的是 ( )
A.只有乙图正确 B.甲、丙的曲线肯定是偶然误差太大 C.甲、丙不遵从欧姆定律,肯定不可能 D.甲、乙、丙三个图都有可能正确,并不一定有较大误差
答案 D 根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选 项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。
4.(2015北京理综,24,20分)真空中放置的平行金属板可以用作光电转换装置,如图所示。光照 前两板都不带电。以光照射A板,则板中的电子可能吸收光的能量而逸出。假设所有逸出的 电子都垂直于A板向B板运动,忽略电子之间的相互作用。保持光照条件不变。a和b为接线 柱。 已知单位时间内从A板逸出的电子数为N,电子逸出时的最大动能为Ekm。元电荷为e。 (1)求A板和B板之间的最大电势差Um,以及将a、b短接时回路中的电流I短。 (2)图示装置可看作直流电源,求其电动势E和内阻r。 (3)在a和b之间连接一个外电阻时,该电阻两端的电压为U。外电阻上消耗的电功率设为P;单 位时间内到达B板的电子,在从A板运动到B板的过程中损失的动能之和设为ΔEk。请推导证 明:P=ΔEk。
I 12
度最大时,牵引力F与阻力Ff大小相等,由P出=Ffvmax得Ff=
P出 vmax
=
350 20
N=63 N,因此C错误、D正确。
3.6
解题关键 对于电动机来说,不是纯电阻元件,功率的不同计算公式代表的含义是不同的,P= UI计算的是消耗的总功率,P=I2r计算的是电动机的发热功率;当速度最大时牵引力和阻力大小 相等。
A.a和b B.b和d C.a和c D.c和d
答案 A 本题考查U-I图像的意义。根据R=U 知,定值电阻的U-I图线的斜率表示定值电阻
I
的阻值。在U-I图中分别连接O与4个点,根据它们的倾斜度可知,a和b的阻值最接近,故选A。
方法技巧 图像题的解决方法 图像题是物理中最常见的题型之一。解题步骤是:一看轴,即看清横轴及纵轴的意义;二看点, 即看清图像中坐标点的位置;三看斜率,即看清斜率的意义及大小;四看面,即看清图像与坐标 轴所包围面积的意义。
R ' r 9.5
图(a)
图(b)
6.(2018北京理综,23,18分)如图1所示,用电动势为E、内阻为r的电源,向滑动变阻器R供电。改 变变阻器R的阻值,路端电压U与电流I均随之变化。
(1)以U为纵坐标,I为横坐标,在图2中画出变阻器阻值R变化过程中U-I图像的示意图,并说 明U-I图像与两坐标轴交点的物理意义。 (2)a.请在图2画好的U-I关系图线上任取一点,画出带网格的图形,以其面积表示此时电源的输 出功率; b.请推导该电源对外电路能够输出的最大电功率及条件。 (3)请写出电源电动势定义式,并结合能量守恒定律证明:电源电动势在数值上等于内、外电路 电势降落之和。
2.(2016上海单科,18,4分)(多选)如图所示电路中,电源内阻忽略不计。闭合开关,电压表示数为 U,电流表示数为I;在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中 ( )
A.U先变大后变小 B.I先变小后变大 C.U与I比值先变大后变小 D.U变化量与I变化量比值等于R3
答案 BC 据题意,由于电源内阻不计,电压表的示数总是不变,故选项A错误;滑片滑动过程
自重
40 kg
额定电压
48 V
载重
75 kg
额定电流
12 A
最大行驶速度
20 km/h
额定输出功率
350 W
A.电动机的输入功率为576 W B.电动机的内电阻为4 Ω C.该车获得的牵引力为104 N D.该车受到的阻力为63 N
答案 AD 电动机的输入功率P入=UI=48×12 W=576 W,因此A正确;电动机正常工作时为非 纯电阻电路,不能用欧姆定律求内电阻,即内电阻r≠ U = 48 Ω=4 Ω,因此B错误;电动自行车速
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题中做必要的说明)
答案 (1) Ekm Ne (2) Ekm
e
e
Ekm Ne2
(3)见解析
解析 (1)由动能定理,Ekm=eUm,可得
Um=
Ekm e
短路时所有逸出电子都到达B板,故短路电流
I短=Ne
(2)电源的电动势等于断路时的路端电压,即上面求出的Um,所以E=Um= Ekm
一小格表示0.02
A;R1的阻值等于电流表内阻的
1 2
;R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流
表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是 ( )
A.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.04 A B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A
U2 R2
B. U1 > R1
U2 R2
D. U1 < R1
U2 R2
答案 D 故选D。
由题意可知I1=I2,选项A错误;因U2>I2R2,U1=I1R1,则
U1 U2
< R1
R2
,选项B、C错误,D正确。
2.(2015安徽理综,17,6分)一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体 积自由电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自 由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为 ( )
e
电源内阻r= E = Ekm
I短 Ne2
(3)外电阻两端的电压为U,则电源两端的电压也是U。 由动能定理,一个电子经电源内部电场后损失的动能ΔEke=eU 设单位时间内有N‘个电子到达B板,则损失的动能之和ΔEk=N'ΔEke=N'eU 根据电流的定义,此时电源内部的电流I=N'e
此时流过外电阻的电流也是I=N'e,外电阻上消耗的电功率P=IU=N'eU 所以P=ΔEk
q
根据能量守恒定律,在题图所示电路中,非静电力做功W产生的电能等于在外电路和内电路产 生的电热,即 W=I2rt+I2Rt=Irq+IRq 得E=Ir+IR=U内+U外