2019-2020年高考物理总复习 第八章 恒定电流教案.doc
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2019-2020年高考物理总复习 第八章 恒定电流教案 考 纲 要 求 考 情 分 析 欧姆定律 Ⅱ 1.命题规律 近几年高考对本章内容主要以选择题的形式考查电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识，实验部分则以基本仪器使用和实验设计为主，题型以填空题的形式出现。 2.考查热点 预计本章命题的重点仍将是基本概念和规律、闭合电路欧姆定律的理解和应用，实验则考查基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的处理等知识。 电阻定律 Ⅰ 电阻的串联、并联 Ⅰ 电源的电动势和内阻 Ⅱ 闭合电路的欧姆定律 Ⅱ 电功率、焦耳定律 Ⅰ 实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线 实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表 [说] 本课时是电路的基础知识，包括电流的概念、欧姆定律、电阻定律、电路的串并联等内容。高考虽然很少针对本课时的知识点单独命题，但是掌握好本部分内容，对分析闭合电路问题、电学实验问题有至关重要的作用。 一、电流的三个表达式 公式 适用范围 字母含义 公式含义 定义式 I＝ 一切 电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 I与q、t无关，I与的值相等 微观式 I＝nqSv 一切 电路 n为导体单位体积内自由电荷数 q为每个自由电荷的电荷量 S为导体横截面积 v为电荷定向移动速率 微观量n、q、S、v决定I的大小 决定式 I＝ 金属、 电解液 U为导体两端的电压 R为导体本身的电阻 I∝U I∝ [小题练通] 1．(xx重庆模拟)某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是( ) A．0.25 A 顺流而下 B．0.05 A 顺流而下 C．0.25 A 逆流而上 D．0.05 A 逆流而上 解析：选D 在1 min内通过横截面的总电荷量应为q＝6 C－9 C＝－3 C，所以电流I＝＝0.05 A，方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，D正确。 2．(xx安徽高考)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( ) A. B. C．ρnev D. 解析：选C 由电流定义可知：I＝＝＝neSv， 由欧姆定律可得：U＝IR＝neSvρ＝ρneLv， 又E＝，故E＝ρnev，选项C正确。 若正负离子移动方向相反，则通过横截面的总电荷量是两种离子电荷量绝对值之和，若正负离子向着同一个方向流动，则通过横截面的总电荷量等于正负离子的电荷量的代数和。 二、电阻定律 1.电阻定律 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。 表达式为：R＝ρ。 2．电阻率 (1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。 (2)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小。 [小题练通] 1．(多选)对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝，下列说法正确的是( ) A．常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R B．常温下，若将电阻丝从中点对折，电阻变为 C．加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U，则在任意状态下的的值不变 D．若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻突然变为零，这种现象称为超导现象 解析：选BD 常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则截面积变为原来的，根据电阻定律R＝ρ，A错误；常温下，若将电阻丝从中点对折，长度为原来的一半，面积为原来的2倍，则电阻变为，B正确；电阻丝随着温度变化阻值会发生变化，C错误；根据超导现象知，D正确。 2.(xx莱芜模拟)某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分)，半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为( ) A．R＝ B．R＝ C．R＝ D．R＝ 解析：选B 根据R＝ρ，从单位上看，答案中，分子应是长度单位，而分母应是面积单位，只有A、B符合单位，C、D错误；再代入特殊值，若b＝a，球壳无限薄，此时电阻为零，因此只有B正确，A错误。 (1)本章涉及的物理量非常多，那么单位就多，因此单位制解题法在本章非常实用。 (2)第2题还用到了极限思维法。 三、部分电路欧姆定律 1.内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 2．表达式：I＝。 适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件。 3．导体的伏安特性曲线(IU图线) (1)比较电阻的大小：图线的斜率k＝tan θ＝＝，图中R1>R2(填“>”“<”或“＝”)。 (2)线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律。 (3)非线性元件：伏安特性曲线不是过原点的直线的电学元件，不适用于欧姆定律。 [典例] (多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是( ) A．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω B．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 Ω C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小 [解析] 对某些导体，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值。本题中给出的导体加5 V电压时，值为5，所以此时电阻为5 Ω，A正确；当电压增大时，值增大，即电阻增大，综合判断可知B、C错误，D正确。 [答案] AD IU图线求电阻应注意的问题 伏安特性曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是该状态下导体的电阻，即曲线上各点切线的斜率的倒数不是该状态的电阻，但伏安特性曲线的斜率变小说明对应的电阻变大。 [集训冲关] 1.(xx宜昌模拟)如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是( ) A．a代表的电阻丝较粗 B．b代表的电阻丝较粗 C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值 D．图线表示电阻丝的阻值与电压成正比 解析：选B 图线的斜率表示电阻的倒数，故Ra>Rb，C错误；由R＝ρ知a的横截面积较小，A错误，B正确；由图像知导体的电阻与电压无关，D错误。 2．(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则( ) A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小 B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tan β C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0 D．在A点，白炽灯的电阻可表示为 解析：选CD 白炽灯的电阻随电压的增大而增大，A错误；在A点，白炽灯的电阻可表示为，不能表示为tan β或tan α，故B错误，D正确；在A点，白炽灯的功率可表示为U0I0，C正确。 四、电阻的串、并联 串联电路 并联电路 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R总＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ 分压原理或分流原理 U1∶U2∶…∶Un＝ R1∶R2∶…∶Rn I1∶I2∶…∶In＝∶∶…∶ 功率 分配 P1∶P2∶…∶Pn＝ R1∶R2∶…∶Rn P1∶P2∶…∶Pn＝∶∶…∶ [小题练通] 1.(xx宁德质检)电阻R1和R2分别标有“2 Ω，1.0 A”和“4 Ω，0.5 A”，将它们串联后接入电路中，如图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为( ) A．1.5 W B．3.0 W C．5.0 W D．6.0 W 解析：选A 由题意可知，两电阻串联后能通过的最大电流为I＝0.5 A，则电路允许消耗的最大电功率为P＝I2(R1＋R2)＝1.5 W，A正确。 2．如图所示的电路中，R0为固定电阻，R为滑动变阻器。移动滑片P，电路的总电阻会发生变化。下列叙述正确的是( ) A．P向左滑动时总电阻将减小 B．P向右滑动时总电阻将减小 C．P滑到最左端时总电阻为R0 D．P滑到最右端时总电阻为零 解析：选A 根据并联电路总电阻特点可知，P向左滑动时电阻R减小，并联电阻一定减小，A正确；P向右滑动时，电阻R增大，总电阻将增大，B错误；P滑到最左端时，电阻R0被短路，故总电阻为0，C错误；P滑到最右端时总电阻最大，D错误。 (1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大。 (2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。 一、单项选择题 1．导体中电流I的表达式I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是( ) A．导体运动的速率 B．导体传导的速率 C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率 解析：选D 从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率，还与导体的横截面积有关，公式I＝nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率。故选D。 2．我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流是10 mA时(设电子的速度是3107 m/s)，在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e＝1.610－19 C)( ) A．51011 B．51010 C．1102 D．1104 解析：选A 电子转一圈的时间t＝＝810－6 s，整个环中电子的电量Q＝It＝810－8 C，所以电子的数目n＝＝51011，故A正确。 3．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列说法正确的是( ) A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 解析：选A 由R＝ρ可知，在横截面积S一定时，电阻R与长度l成正比，长度l一定时，电阻R与横截面积S成反比，故A正确、B错误；R＝是电阻的定义式，提供了一种测电阻的方法，但电阻R与电压U、电流I无关，故C、D均错误。 4．已知纯电阻用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A和B的电流IA和IB的关系是( ) A．IA＝2IB B．IA＝ C．IA＝IB D．IA＝ 解析：选D 由I＝得：IA∶IB＝∶＝UARB∶UBRA＝1∶4，即IA＝IB，应选D。 5．某同学做三种电学元件的导电性实验，他根据所测量的数据分别绘制了三种元件的IU图像，如图所示，则下述判断正确的是( ) A．只有乙图正确 B．甲、丙图的曲线肯定是偶然误差太大 C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定错误 D．甲、乙、丙三个图像都可能正确，并不一定有较大误差 解析：选D 由于三种电学元件可能是线性的，也可能是非线性的，故其IU图像可能是直线，也可能是曲线，故D正确。 6．(xx沈阳质检)如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab＝10 cm，bc＝5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为( ) A．0.5 A B．1 A C．2 A D．4 A 解析：选A 设金属薄片厚度为D，根据电阻定律公式R＝ρ，有RCD＝ρ，RAB＝ρ，故＝＝；根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比。故两次电流之比为4∶1，故第二次电流为0.5 A，故选A。 7．已知通过三个并联支路的电流之比I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为( ) A．6∶3∶2 B．2∶3∶6 C．1∶2∶3 D．2∶3∶1 解析：选A 三个并联支路的电压相等，根据欧姆定律U＝IR得，电流I与电阻R成反比。电流之比I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则电阻之比R1∶R2∶R3＝6∶3∶2。故选A。 8．如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法电阻大小关系为( ) A．R甲＝R乙 B．R甲＝R乙 C．R甲＝2R乙 D．R甲＝4R乙 解析：选B 将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r，图甲中等效为两个电阻并联，R甲＝，图乙中等效为两个电阻串联，R乙＝2r，所以R甲＝R乙，所以B正确。 二、多项选择题 9．将阻值为R的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过R的电流I间的关系图像中正确的是( ) 解析：选CD 电阻的阻值不随U、I的变化而改变，但电压U与电流I成正比，C、D正确。 10.如图所示是某导体的IU图线，图中倾角为α＝45，下列说法正确的是( ) A．通过电阻的电流与其两端的电压成正比 B．此导体的电阻R＝2 Ω C．IU图线的斜率表示电阻的倒数，所以电阻R＝cot 45＝1.0 Ω D．在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电量是6.0 C 解析：选AB 通过电阻的电流I与其两端的电压U成正比，A正确；导体的电阻R＝＝Ω＝2 Ω，B正确；IU图线的斜率等于电阻的倒数，而斜率k＝＝0.5，所以电阻为2 Ω，而cot 45＝1，所以电阻R≠cot 45，故C错误；在R两端加6.0 V电压时，电流I＝＝ A＝3 A，每秒通过电阻截面的电量是q＝It＝31 C＝3 C，故D错误。 11．电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1＝10 Ω、R3＝5 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则( ) A．电路中的电流为0.6 A B．电阻R2的阻值为20 Ω C．三只电阻两端的总电压为21 V D．电阻R3两端的电压为4 V 解析：选ABC 电路中电流I＝＝ A＝0.6 A，A对；R2阻值为R2＝＝ Ω＝20 Ω，B对；三只电阻两端的总电压U＝I(R1＋R2＋R3)＝21 V，C对；电阻R3两端的电压U3＝IR3＝0.65 V＝3 V，D错。 12.电位器是变阻器的一种，如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，下列说法正确的是( ) A．串接A、B，使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 B．串接A、C，使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮 C．串接A、C，使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 D．串接B、C，使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮 解析：选AD 根据电位器结构和连线可知：串接A、B，使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，A正确；同理，D正确；串接A、C时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故B、C错误。 13.(xx枣庄期末检测)如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是( ) A．R1中的电流小于R2中的电流 B．R1中的电流等于R2中的电流 C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率 D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率 解析：选BD 设正方形的边长为L、厚度为d，则I＝，R＝ρ＝ρ＝，得I＝，故R1、R2中的电流相等，A错误，B正确。由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v小，C错误，D正确。 14.一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计。则( ) A．当cd端短路时，a、b之间的等效电阻是40 Ω B．当ab端短路时，c、d之间的等效电阻是40 Ω C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V 解析：选AC 当cd端短路时，等效电阻R＝R1＋＝40 Ω，A正确；当ab端短路时，等效电阻R′＝R2＋＝128 Ω，B错误；当ab两端接通测试电源时，等效电路如图所示，根据欧姆定律得I＝＝ A＝2 A，故Ucd＝IR3＝80 V，C正确；当cd两端接测试电源时，I′＝＝ A＝ A，Uab＝I′R3＝25 V，D错误。 第43课时 闭合电路欧姆定律(重点突破课) [必备知识] 1．电源的电动势和内阻 (1)电动势的计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝。 (2)电动势的物理含义：电动势表示电源把其他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。 (3)内阻：电源内部导体的电阻。 2．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。 (2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)。 (3)其他表达形式 a．电压表达式：E＝U＋Ir。 b．能量表达式：EI＝UI＋I2r。 3．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： a．当外电路断路时，I＝0，U＝E。 b．当外电路短路时，I短＝，U＝0。 [小题热身] 1．关于电源的电动势，下面叙述正确的是( ) A．电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．电源的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．在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大 解析：选C 接在电源两极间的电压表测得的电压为路端电压，而不是电源电动势。同一电源接入不同的电路中电动势不会发生变化，所以A、B均错误。在闭合电路中，当外电阻增大时I总减小，据U＝E－I总r知路端电压变大，但电动势不变，故D错误。 2.某电路如图所示，已知电池组的总内阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝5 Ω，理想电压表的示数U＝3.0 V，则电池组的电动势E等于( ) A．3.0 V B．3.6 V C．4.0 V D．4.2 V 解析：选B 由于电压表的示数为路端电压，而U＝IR，则I＝＝0.6 A，由闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋r)＝0.6(5＋1) V＝3.6 V，故选项B正确。 3.如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω。当开关S闭合后，电压表的读数为1 V；当开关S断开后，电压表的读数为0.8 V，则电池的电动势等于( ) A．1 V B．1.2 V C．2 V D．4 V 解析：选C 当S闭合时，I＝＝ A＝1 A，故有E＝I(1.5＋r)；当S断开时，I′＝＝0.8 A，故有E＝I′(2＋r)，解之得E＝2.0 V，C正确。 4.如图为测量某电源的电动势和内阻时得到的UI图线。用此电源与三个阻值均为3 Ω的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8 V。则该电路可能为( ) 解析：选B 根据UI图像可知E＝6 V，r＝0.5 Ω，A图中U外＝4 V，B图中U外＝4.8 V，C图中U外≈5.7 V，D图中U外＝5.4 V。 提能点(一) 闭合电路的动态分析 1.程序法 2．“串反并同”结论法 (1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大。 (2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小。 即：←R↑→ 3．极限法 因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。 [典例] (xx苏州检测)如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻恒定不变，滑片P在变阻器的中点位置时，电灯L正常发光，现将滑片P移到最右端，则( ) A．电压表的示数变大 B．电流表的示数变小 C．电灯L消耗的功率变小 D．电阻R1消耗的功率变小 [解析] 将滑片P移到最右端的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻减小，导致电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可得，电路的总电流增大，而电流表在干路中，测量电路总电流，所以电流表的示数变大，因为电压表测量滑动变阻器两端的电压，而滑动变阻器的电阻减小，故电压表的示数减小，A、B错误；路端电阻减小，则路端电压减小，即灯泡两端的电压减小，根据公式PL＝可得灯泡消耗的功率减小，C正确；通过灯泡的电流减小，而总电流是增大的，所以通过R1的电流增大，根据公式P＝I2R1可得R1消耗的电功率增大，故D错误。 [答案] C (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小。 [集训冲关] 1.(xx如东中学期中)如图所示，电路中电源的电动势为E，内阻为r，开关S闭合后，当滑动变阻器R的滑动片P向左移动的过程中，三盏规格相同的小灯泡L1、L2、L3的亮度变化情况是( ) A．灯L2变亮，灯L1、L3变暗 B．灯L1变亮，灯L2、L3变暗 C．灯L1、L2变亮，灯L3变暗 D．灯L2、L3变亮，灯L1变暗 解析：选A 图中变阻器R与灯L3并联后与灯L2串联，再与灯L1并联。灯L1的电压等于路端电压，将滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律得知：干路电流I增大，路端电压减小，则灯L1变暗，流过灯L2电流I2＝I－I1，I增大，I1减小，则I2增大，灯L2变亮，灯L3的电压U3＝U－U2，U减小，U2增大，U3减小，灯L3变暗，故A正确。 2.如图所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值，则( ) A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小 C．电阻R2两端的电压减小 D．路端电压增大 解析：选B 题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故R↓→R总↓→I干↑→U内↑→U外↓。R2两端电压U2＝I干R2，U2增大，所以R与R1的并联电压减小，电压表示数减小，A、C、D错误，B项正确。 提能点(二) 含电容器电路问题 1.电路的简化 不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所在的电路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。 2．电路稳定时电容器的处理方法 电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，但电容器两端的电压与其并联电器两端电压相等。 3．电压变化带来的电容器变化 电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电。若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，可由ΔQ＝CΔU计算电容器上电荷量的变化量。 [典例] (xx全国甲卷)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为( ) A. B. C. D. [解析] 断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示。 根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝E，U2＝E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确。 [答案] C 含电容器电路问题的解题思路 第一步 理清电路的串、并联关系 第二步 确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，欧姆定律等电路规律不适用，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U。 第三步 分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q＝CU，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势板带正电，低电势板带负电。 [集训冲关] 1.(多选)(xx佛山质检)在如图所示的电路中，开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( ) A．滑动变阻器R的阻值变小 B．灯光L变暗 C．电源消耗的功率增大 D．电容器C的电荷量增大 解析：选BD 滑动变阻器的滑片向右移动时，其电阻R增大，流过R的电流减小，灯泡L变暗，故A错误，B正确；由P总＝EI知电源消耗的功率减小，C错误；电容器C上电压为路端电压，由U路＝E－Ir知路端电压增大，即电容器C上的电荷量增大，D正确。 2．(xx沈阳质检)如图所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，开关S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m、电荷量为q的小球恰好处于静止状态；则开关S断开时，小球的运动情况为( ) A．不动 B．向上运动 C．向下运动 D．不能确定 解析：选C 开关S断开，电路的总电阻变大，干路电流减小，R4两端电压减小，则电容器两端的电压也减小，匀强电场的场强减小，小球受到的电场力减小，所以小球所受合力向下，C正确。 提能点(三) 电路故障问题 1.故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零。 (2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零。 2．检查方法 电压表 检测 如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路 电流表 检测 当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置。在使用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程 欧姆表 检测 当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路。在使用欧姆表检测时，电路一定要切断电源 假设法 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某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理 [典例] (多选)某学生做研究串联电路电压特点的实验时，接成如图所示的电路，接通S后，他将多用电表电压挡的红、黑表笔并联在A、C两点间时，电压表读数为U；当并联在A、B两点间时，电压表读数也为U；当并联在B、C两点间时，电压表读数为零，故障的原因可能是( ) A．AB段断路 B．BC段断路 C．AB段短路 D．BC段短路 [解析] 由题意可得UAB＝UAC＝U，说明由A、B分别至电源的线路均已接通。若BC段完好，则AB段断路；若BC段短路，则AB段可能断路，也可能完好。又由题述得UBC＝0，因而可能AB段断路，或BC段短路，也有可能出现两者同时发生的情况。分析时考虑要全面，要把故障的可能原因全部找出来，不要漏掉正确选项。 [答案] AD (1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。 (2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路；若电压表示数有偏转，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。 [集训冲关] 1.如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压是Uab＝6 V，Uad＝0 V，Ucd＝6 V，由此可断定( ) A．L1和L2的灯丝都烧断了 B．L1的灯丝烧断了 C．L2的灯丝烧断了 D．变阻器R断路 解析：选C 由Uab＝6 V可知，电源完好，灯泡都不亮，说明电路当中出现断路故障，且在a、b之间。由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与变阻器R是通的，断路故障出现在c、d之间，故灯L2断路。所以选项C正确。 2.(xx西安一中期末)如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是( ) A．R3断路 B．R2断路 C．R1短路 D．R1、R2同时短路 解析：选B 由电路图可知，通过灯泡A的电流等于通过灯泡B的电流与通过R2的电流之和。灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，说明通过灯泡B的电流变大，而通过灯泡A的电流变小，结合电路分析可知R2断路，所以B正确。R3断路或R1短路都会使两灯泡都比原来变亮；R1、R2同时短路会使灯泡A比原来变亮，灯泡B熄灭。 一、单项选择题 1．测得蓄电池开路电压为2 V，下列结论正确的是( ) A．该电池的电动势大于2 V B．该电池的电动势等于2 V C．电池的内电压为2 V D．电池内每移动1 C电荷，电场力做功2 J 解析：选B 电源电动势在数值上等于电源开路时电源两端的电压，故A错误，B正确。电池的内电压随外电路的变化而变化，一般小于电源电动势，故C错误。在电池内部电场力做负功，故D错误。 2.在如图所示电路中E为电源，其电动势E＝9.0 V，内阻可忽略不计；AB为滑动变阻器，其电阻R＝30 Ω；L为一小灯泡，其额定电压U＝6.0 V，额定功率P＝1.8 W；S为开关，开始时滑动变阻器的触头位于B端，现在接通开关S，然后将触头缓慢地向A端滑动，当到达某一位置C处时，小灯泡刚好正常发光。则CB之间的电阻应为( ) A．10 Ω B．20 Ω C．15 Ω D．5 Ω 解析：选B 本题中小灯泡刚好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流I额＝＝A＝0.3 A，两端电压达到额定电压U额＝6.0 V，而小灯泡和电源、滑动电阻AC串联，则电阻AC的电流与小灯泡的电流相等，RAC＝＝10 Ω，RCB＝R－RAC＝20 Ω，B项正确。 3.如图所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则( ) A．电灯L更亮，安培表的示数减小 B．电灯L更亮，安培表的示数增大 C．电灯L更暗，安培表的示数减小 D．电灯L更暗，安培表的示数增大 解析：选A 变阻器的滑片P向b端滑动，R1接入电路的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，安培表的示数减小，路端电压U增大，电灯两端电压增大，电灯L更亮，A正确，B、C、D错误。 4.如图所示电路，R由2 Ω变为6 Ω时，电路中的电流变为原来的一半，则电源的内阻是( ) A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω 解析：选B 根据闭合电路欧姆定律＝，解得r＝2 Ω，B正确。 5.(xx江苏淮海中学月考)如图所示，电源A的电压为6 V，电源B的电压为8 V，电容器的电容为200 pF，当开关S合向A，稳定后再合向B，再次达到稳定，则在这个过程中通过电流计的电荷量为( ) A．410－9 C B．1.210－9 C C．1.610－9 C D．2.810－9 C 解析：选D 开关S打在A时，电容器的电压为U1＝6 V，电量为：Q1＝CU1＝210－106 C＝1.210－9 C。开关S打在B时，稳定时，电容器的电压为U2＝8 V，电量为：Q2＝CU2＝210－108 C＝1.610－9 C。故通过电流计的电荷量为：Q＝Q1＋Q2＝2.810－9 C。 6.如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路中仅有一处故障)( ) A．a、c间断路 B．c、d间断路 C．b、d间断路 D．b、d间短路 解析：选B 因电路中L1、L2、R及电源串联，电路中只有一处故障且两灯不亮，电路中必是断路，故D错误。电路中无电流，但c、d间电压升高，是因为c、d间断路，c、d两点分别与电源正、负极等电势。故正确答案为B。 7.如图所示，R4是半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，当R4所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是( ) A．I变大，U变小 B．I变大，U变大 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小 解析：选A 当R4所在处出现火情时，R4阻值变小，外电路总电阻变小，则总电流变大，电源的内电压变大，路端电压变小，即U变小。电路中并联部分的电压U并＝E－I总(R1＋r)，I总变大，则U并变小，流经R3的电流减小，所以电流表示数变大。故A项正确。 8.(xx乌鲁木齐一诊)如图所示，电路中灯泡A、B均正常发光。忽然灯泡B比原来变暗了些，而灯泡A比原来变亮了些。电路中出现的故障可能是( ) A．R2发生断路 B．R3发生断路 C．R2、R3同时发生断路 D．R1、R3同时发生断路 解析：选A 假设R2断路，则A灯所在并联支路的总电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压U增大，流过R1的电流I1增大，流过灯泡所在并联支路的总电流I2(I2＝I总－I1)减小，B灯的电压UB＝I2RB3并减小，B灯变暗。A灯的电压UA(UA＝U－UB)增大，A灯变亮。选项A正确，同样的方法可得选项B、C、D错误。 二、多项选择题 9．(xx江苏高考)如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关S，下列说法正确的有( ) A．路端电压为10 V B．电源的总功率为10 W C．a、b间电压的大小为5 V D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A 解析：选AC 根据串、并联电路的特点可得，外电路总电阻为10 Ω，根据闭合电路欧姆定律得通过电源的电流为I＝ A＝1 A，则路端电压为U＝IR外＝10 V，选项A正确；电源的总功率P＝EI＝12 W，选项B错误；若取电源负极的电势为0，则a点电势为φa＝2.5 V，b点电势为φb＝7.5 V，a、b间电压的大小为5 V，选项C正确；a、b间用导线连接起来后外电路总电阻为7.5 Ω，电路的总电流为I＝ A≈1.26 A，选项D错误。 10.(xx泰州模拟)如图所示电路，已知电源电动势为E，内阻为r，R0为固定电阻，当滑动变阻器R的触头向下移动时，下列论述正确的是( ) A．灯泡L一定变亮 B．电流表的示数变小 C．电压表的示数变小 D．R0消耗的功率变小 解析：选ABD 当R的滑动触头向下移动时，R变大，外电路总电阻变大，则由闭合电路欧姆定律知，总电流变小，路端电压变大，则电压表读数增大，灯泡L的电压增大，则灯L一定变亮，电路中并联部分电压增大，通过L的电流增大，而总电流减小，则电流表A的读数减小，R0消耗的功率变小，故A、B、D正确，C错误。 11．在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值定阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是( ) A．L1、L2两个指示灯都变亮 B．L1、L2两个指示灯都变暗 C．L1变亮，L2变暗 D．R1两端电压增大 解析：选BD 当电位器向a段滑动时，电路的总电阻减小，干路电流增大，故R1两端电压增大，同时内电压增大，路段电压减小，所以灯L1变暗；通过电阻R1的电流变大，所以电位器两端的电压减小，即灯L2两端的电压减小，所以此灯变暗，故A、C错误，B、D正确。 12.(xx济宁月考)在如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡L变暗，可以( ) A．增大R1的阻值 B．减小R1的阻值 C．增大R2的阻值 D．减小R2的阻值 解析：选AD (等效思维法)因电容器具有隔直流通交流的特征，所以其电路可等效为如图所示。当R2的阻值减小并趋于零时，L被短路，L变暗，当R1的阻值增大并趋近无穷大时，可视为断路，总电流趋近于零，灯泡L也变暗，所以A、D正确。 13.(xx江西大学附中期末)如图所示电路中，电阻R1∶R2∶R3∶R4＝1∶2∶3∶4，C为电容器，A为电流表，当电路中某个电阻断路瞬间，发现有自上而下的电流通过电流表A，则断路的电阻可能是( ) A．R1 B．R2 C．R3 D．R4 解析：选BC 设路端电压为U，则根据欧姆定律可得UR1＝U，UR2＝U，UR3＝U，UR4＝U，设电源负极的电势为零，则电容器上极板的电势φ上＝U，下极板的电势为φ下＝U，上极板电势大于下极板电势，有自上而下的电流通过电流表，说明电容器两端电压变大，所以可能为电阻R2变大或者电阻R3变大，故B、C正确。 14．(xx汕头模拟)如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，二极管D为理想二极管，平行板电容器C的极板水平放置，闭合开关S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两极板之间处于静止状态，下列操作中，油滴仍然能保持静止的有( ) A．只增大R1的阻值 B．只增大R2的阻值 C．只增大两板间的距离 D．只断开开关S 解析：选BCD 电路稳定时，电容器的电压等于可变电阻R1的电压，增大R1的阻值，路端电压增大，所以电容器两端的电压增大，故两极板间的电场强度增大，粒子向上运动，A错误；只增大R2的阻值，而R2处于断路的支路中，对电路的电压、电流没有影响，所以油滴仍保持静止状态，B正确；增大两板间的距离，根据公式C＝可知电容减小，电荷量要减小，但是由于二极管的存在，电容器不能放电，故电荷量仍保持不变，两极板间的电场强度不变，所以油滴仍能保持静止，C正确；断开开关，电容充电完毕，又不能放电，所以电容两极板间的电压恒定不变，即电场强度不变，所以油滴仍保持静止，D正确。 第44课时 电路中的能量问题(重点突破课) [必备知识] 1．电功、电功率、焦耳定律和热功率 内容 表达式 电功 电路中电场力移动电荷做的功 W＝qU＝UIt 电功率 单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢 P＝＝UI 焦耳 定律 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 Q＝I2Rt 热功率 单位时间内的发热量 P＝＝I2R 2．电源的功率和效率 内部功率 P内＝I2r＝IU内 输出功率 任意 电路 P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内 纯电阻 电路 P出＝I2R＝＝ 总功率 任意 电路 P总＝IE＝IU＋IU内＝P内＋P出 纯电阻 电路 P总＝I2(R＋r)＝ 效率 任意 电路 η＝100%＝100% 纯电阻 电路 η＝100%＝100% 3.在纯电阻电路中，外电阻R增大时，电源的总功率减小，但电源的效率η增大，而输出功率可能增大，可能减小，还可能不变。 [小题热身] 1．在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，则每秒照射到这种太阳能电池上的太阳光的能量是( ) A．0.24 J B．0.25 J C．0.26 J D．0.28 J 解析：选C 根据W＝UIt可得每秒太阳能电池产生的能量为W＝0.10.61 J＝0.06 J，设太阳能每秒照射的能量为Q，则由能量守恒定律得Q23%＝W，所以Q≈0.26 J。 2．额定电压、额定功率均相同的电风扇、电烙铁和日光灯，各自在额定电压下正常工作了相同的时间。比较它们产生的热量，结果是( ) A．电风扇最多 B．电烙铁最多 C．日光灯最多 D．一样多 解析：选B 在三种用电器中，只有电烙铁能将电能全部转化为内能，电风扇部分电能转化为机械能，日光灯部分电能转化为光能，故B选项正确。 3．两个电池1和2的电动势E1>E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有( ) A．P1>P2，η1>η2 B．P1>P2，η1<η2 C．P1
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- 2019-2020年高考物理总复习 第八章 恒定电流教案 2019 2020 年高 物理 复习 第八 恒定 电流 教案
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