《恒定电流》高考知识点总结

第十一章 恒定电流 第一单元 基本概念和定律知识目标一、电流、电阻和电阻定律1．电流：电荷的定向移动形成电流．（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差． （2）电流强度：通过导体横截面的电量Q 与通过这些电量所用的时间t 的比值。

①I=Q/t ；假设导体单位体积内有n 个电子，电子定向移动的速率为v ，则I=neSv ；假若导体单位长度有N 个电子，则I ＝Nev ．②表示电流的强弱，是标量．但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．③单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106μA 2．电阻、电阻定律（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.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I 无关. (2)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. SLR ρ=(3)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．①电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,横截面积为1m 2的柱形导体的电阻. ②单位是:Ω·m. 3．半导体与超导体(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间,电阻率约为10－5Ω·m ～106Ω·m (2)半导体的应用:①热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化. ②光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用. ③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路. ④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等. （3）超导体①超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象. ②转变温度(T C ):材料由正常状态转变为超导状态的温度 ③应用:超导电磁铁、超导电机等 二、部分电路欧姆定律1、导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R 成反比。

I=U/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．3、导体的伏安特性曲线:研究部分电路欧姆定律时,常画成I ～U 或U ～I 图象,对于线性元件伏安特性曲线是直线,对于非线性元件,伏安特性曲线是非线性的. 注意：①我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I 认为电阻R 随电压大而大，随电流大而小．②I 、U 、R 必须是对应关系．即I 是过电阻的电流，U 是电阻两端的电压．【例1】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，则n 1∶n 2=_______。

解：按定义，.1025.6,15⨯==∴=eIt n t ne I 由于各处电流相同，设这段长度为l ，其中的质子数为n 个，则由v n l nev I v l t t ne I 1,∝∴===得和。

而12,,212212==∴∝∴=s s n n s v as v 点评：解决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念 I ＝Q/t 而 Q ＝ne 。

所以n=Q/e=It/e,（2）质子源运动路程上的线密度与其瞬时速度成反比，因为I ＝neSv ，所以当电流I 一定时，n 与v 成反比． 【例2】用某种金属制成粗细均匀的导线，通以一定大小的恒定电流，过一段时间后，导线升高的温度（ ）A ．跟导线的长度成正比B ．跟导线的长度成反比C ．跟导线的横截面积成正比D ．跟导线的横截面积成反比 解析：金属导线的电阻为SLR ρ=，通电后产生的电热为t SLIRt I Q ρ22==．设金属导体升高的温度为ΔT ，由热学知识可知导体需要的热量为 T LS c T cm Q ∆⋅=∆=密ρ'．电流产生的全部热量均被导线所吸收，即：T LS c t S LI∆⋅=密ρρ2，22Sc tI T 密ρρ=∆，上式说明了 D 选项正确． 三、电功、电功率1．电功:电荷在电场中移动时,电场力做的功W ＝UIt ， 电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程.2．电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI3．焦耳定律:电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t 时间内的热量Q=I 2Rt ．纯电阻电路中t RU Rt I UIt W 22===，R U R I UI P 22===非纯电阻电路UI P UIt W ==,4．电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率． 纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等．非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能．【例3】一只标有“220 V ，60 W ”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到200V 时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化）解析：灯泡上标有“220 V ，60 W ”的字样，表明灯泡的额定电压（即正常一作的电压）为 220 V ，只有在这个电压下，它的功率才是额定功率60w ．如果实际的电压不是220V ，那么它的功率就不再是60 W ．由题意可认为它相当于一个阻值不变的电阻． 灯泡的工作电流()A U P I 27.022060===灯泡的电阻()Ω===8076022022P U R 灯泡的实际功率()W R U P 5080720022''===点评：由公式R U P 2=可知，当用电器电阻R 不变时，P ∝U 2，可用222121U U P P =来计算，这样就不必算出灯丝的电阻．用电器实际功率的大小，是由加在用电器两端的实际电压的大小决定的．【例4】直流电动机线圈的电阻为R ，当电动机工作时通过线圈的电流是I ，此时它两端的电压为U ，则电动机的输出功率为（ ）A ．UI ；B ．IU ＋I 2RC ．IU 一I 2R ；D ．U 2／R解析：该题不少学生选了D ，其原因是同电源输出功率混淆，认为输出功率就是端电压与电流乘积，而这里不是电源输出而是电机输出． 答案：C 点评：（l ）处理该类题目首先应当注意这是非纯电阻电路．（2）这里的输入功率UI=转化成机械能的功率+转化成内能的功率．【例5】某脉冲激光器的耗电功率为2×l03W ，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间10－8s ，携带的能量为 0．2J 。

则每个脉冲的功率为 W 。

该激光器将电能转化为激光能量的效率为解析:P ＝W/t=2×107W 。

每秒钟转化为光脉的能量是E ＝ 0．2J × 10=2 J ，该激光器将电能转化为激光能量的效率η=E/E 总=0．001 规律方法1．电功、电功率的计算 (1)用电器正常工作的条件：①用电器两端的实际电压等于其额定电压.额实U U =;②用电器中的实际电流等于其额定电流．额实I I =;③用电器的实际电功率等于其额定功率．额实P P =;由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件．灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程． (2)用电器接入电路时：①纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变． ②用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.【例6】微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0．3V 的电压时，通过的电流为0．3A ，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2．0V 时，电流为0．8A ，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？解析：当加0.3V 电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机也可视为纯电阻，则()Ω==111I U r ，当加2．0V 电压，电流为0．8A 时，电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和内能之和。

转化的热功率由()W r I P 64.018.0222=⨯==计算，总功率由()W U I P 6.10.28.0220=⨯==计算。

所以电动机的效率为()%60%1000=⨯-=PP P η2．部分电路欧姆定律的应用试题展示1．关于电阻率，下列说法中不正确．．．的是A ．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B ．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C ．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D ．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻【解析】 电阻率表示导体的导电性能的好坏，电阻率越小，导体的导电性能越好． 【答案】 A 2、20XX 年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”．基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术,被认为是纳米技术的第一次真正应用．在下列有关其它电阻应用的说法中。

错误的是A.热敏电阻可应用于温度测控装置中B.光敏电阻是一种光电传感器C.电阻丝可应用于电热设备中D.电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。

答案：D解析：考查基本物理常识。

热敏电阻的原理是通过已知某电阻的电阻值与温度的函数关系，测得该热敏电阻的值即可获取温度，从而应用于温度测控装置中，A 说法正确；光敏电阻是将光信号与电信号进行转换的传感器，B 说法正确；电阻丝通过电流会产生热效应，可应用于电热设备中，C 说法正确；电阻对直流和交流均起到阻碍的作用，D 说法错误。

3、当光照射到光敏电阻上时，光敏电阻的阻值 （填“变大”、“不变”或“变小”）．半导体热敏电阻是利用半导体材料的电阻率随 变化而改变的特性制成的．答案：变小；温度解析：光敏电阻和热敏电阻均为半导体材料的电阻，半导体材料的电阻率随温度升高而减小。

4．一个标有“200 V 60W ”的白炽灯泡，当用多用电表的欧姆档去测量它的电阻时，其阻值A ．接近于807 ΩB ．接近于3.7 ΩC ．明显大于807 ΩD ．明显小于807 Ω【解析】 用多用电表的欧姆档测量灯泡的电阻时，应把灯泡从电路中断开，测出的是在其不发光时的电阻，此时它的电阻明显小于正常发光时的电阻807 Ω．【答案】 D5、一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W 与36 V 。

若把此灯泡接到输出电压为18 V 的电源两端，则灯泡消耗的电功率（ B ）A ．等于36 WB ．小于36 W ，大于9 WC ．等于9 WD ．小于9 W6．如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab ＝10 cm ，bc ＝5 cm ，当将A 与B 接入电压为U 的电路中时，电流为1 A ；若将C 与D 接入电压为U 的电路中，则电流为()A ．4 AB ．2 AC ．21 A D ．41A【解析】 设将A 与B 连入电路时，电阻为R 1，C 与D 连入电路时电阻为R 2，则R 1∶R 2＝4∶1，故后者电流I 2＝4I 1．【答案】 A7．如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等．停电时，用多用电表测得A 、B 间的电阻为R ；供电后，各家电器同时使用，测得A 、B 间电压为U ，进线电流为I ，如图6110--所示．则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是A ．P ＝I 2R B ．P ＝RU 2C ．P ＝IUD ．以上公式都可以【解析】 因居民楼内各种电器都有，所以不是纯电阻电路．所以A 、B 、D 不行． 【答案】 C8．一盏电灯接在恒压的电源上，其功率为100 W ，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9 W ，那么这时电灯实际消耗的电功率将()A ．等于91 WB ．小于91 WC ．大于91 WD ．条件不足，无法确定【解析】 解法1 串接长导线后电路的总电阻增大，总电压不变，由公式总总R U P 2=可知总功率减小，所以电源消耗的功率小于100 W ，又因导线上损失的电功率为9 W ，所以电灯消耗的电功一定小于91 W ．解法2 串接长导线后，电路总电阻变大，总电压不变，则总电流减小，由P 总＝UI 可知总功率变小，所以电源消耗的功率小于100 W ，而导线上损失的电功率为9 W ，则电灯消耗的电功率一定小于91 W ．【答案】 B9．一台直流电动机额定电压为100 V ，正常工作时电流为20 A ，线圈内阻为0.5 Ω，那么在1 min 内A ．电动机线圈产生的热量为1.2×104JＢ．电动机消耗的电能为1.2×104JC ．电动机对外做功1.2×105JD ．电源输入给电动机的功率为2.0 k W【解析】 由P 总＝UI ，P 热＝I 2R ，P 机＝P 总－P 热 【答案】 D10、有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标有“110V,60W ”的灯炮串联后接在电压为220V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( C )A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽的发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗的总功率为60W【解析】此题电解槽消耗的电功率不能用U 2/R 来计算，因为该用电器为非纯电阻电路，而由P=UI 可知，答案为C11、神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与针髓鞘两大类。