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高中物理欧姆定律教案

发表时间:2021-03-22

高考物理欧姆定律电功与电功率冲刺专题复习。

俗话说,磨刀不误砍柴工。作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,帮助授课经验少的高中教师教学。高中教案的内容要写些什么更好呢?小编经过搜集和处理,为您提供高考物理欧姆定律电功与电功率冲刺专题复习,仅供您在工作和学习中参考。

20xx届高三物理一轮复习全案:2.2欧姆定律电功与电功率(选修3-1)
【考纲知识梳理】
一、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,跟导体的电阻R成反比
2、公式:或
3、适用条件:金属导体,电解质溶液,不适用于空气导体和某些半导体器件.
4、伏安特性曲线:
(1)导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线,叫做导体的伏安特性曲线。
(2)用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。
(3)如图所示,是金属导体的伏安特性曲线。在I—U图中,图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k=tanθ=。图线的斜率越大,电阻越小。

5、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。
二、电功和电功率、焦耳定律
1.电功:在电路中,导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流,在此过程中电场力对自由电荷做功,在一段电路中电场力所做的功,用W=Uq=UIt来计算。
2.电功率:单位时间内电流所做的功,P=W/t=UI
3.焦耳定律:电流流过导体产生的热量,有Q=I2Rt来计算
4.电功率与热功率之间的关系
(1)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.
(2)纯电阻电路:电路中只有电阻元件,如电熨斗、电炉子等.
(3)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.

【要点名师精解】
一、对伏安特性曲线的理解
【例1】如图2所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线,并且把第一象限分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域.现把R1和R2并联在电路中,消耗的电功率分别用P1和P2表示;并联的总电阻设为R.下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是()
A.特性曲线在Ⅰ区,P1P2B.特性曲线在Ⅲ区,P1P2
C.特性曲线在Ⅰ区,P1>P2D.特性曲线在Ⅲ区,P1>P2
解析:并联之后电阻比R1和R2电阻都小,根据此图的斜率的倒数是电阻,所以并联之后的特性曲线在Ⅰ区BD错,由原图可得R1R2,且两者并联所以P1>P2,C对。
答案:C
名师点评:导体的伏安特性曲线有两种画法:①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,它的斜率的倒数为电阻②用表示横坐标电压I,表示纵坐标电流U,画出的U-I关系图线,它的斜率为电阻。一定要看好图像的坐标。
二、电功与电热的关系
1、对纯电阻(U=IR)而言,W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R。P电=UI=P热=I2R=U2/R。
2、非纯电阻电路(以含电动机电路为例)
非纯电阻电路中,电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例,电动机电路如图所示,电动机两端电压为U,通过电动机电流为I,电动机线圈电阻为R,则电流做功或电动机消耗的总电能为W=IUt,电动机线圈电阻生热Q=I2R0t,电动机还对外做功,把电能转化为机械能,W机械输出=W-Q=IUt-I2R0t,W机械输出是电动机输出能量,而W则是电源输送给电动机的,是电动机的输入能量;Q是电动机的额外损耗。就是电动机的工作效率。
这是一个非纯电阻电路,且W机械输出>0,则有U>IR0。考虑每秒钟内能量转化关系,即功率,只要令上述各式同除以t即可,可得总功率P总=IU,电热功率P热=I2R0,输出功率P出,三者关系是P总=P热+P出,即P出=IU-I2R。
3、实际功率和额定功率
(1)用电器在额定电压下的功率叫做额定功率:
(2)用电器在实际电压下的功率叫做实际功率:
(3)实际功率并不一定等于额定功率.“用电器在额定电压下”是实际功率与额定功率相等的情况.用电器在不使用时,实际功率是0,而额定功率仍然是它的额定值.
【例2】关于电功和电功率以下说法正确的是()
A.含有电动机电路中电功不能用公式W=UIt来计算
B.在一切电路中电功都等于电热
C.对任何用电器,电功率公式P=UI均适用
D.当二极管两端加的电压为U,流过它的电流为I,此时二极管的电阻可以用R=U/I来计算
解析:A选项:计算电功的公式就用W=UIt,A错。B选项:在非纯电阻电路中电功大于电热,B错。
CD选项:从公式出发CD对。
答案:CD
名师点评:①W=UIt普遍适用于计算任何一段电路上的电功,P=UI普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率。
②Q=I2Rt,仅适用于计算电热
③对纯电阻电路来说,由于电能全部转化为内能,所以有关电功、电功率的所有公式和形式都适用,即R=U/I适用
④在非纯电阻电路中,总电能中有一部分转化为热能,另一部分转化为其他形式的能,电热仍用Q=I2Rt计算,这时W总=UItQ=I2Rt,同理P总P热
【感悟高考真题】
1.(20xx新课标19)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为、.由图可知、的值分别为
A、、B、、C、、D、、
答案:
解析:电源效率,E为电源的总电压(即电动势),根据图象可知Ua=,Ub=,所以选项D正确。
2、(2009年全国II卷理综)17.因为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3的电阻连接成电路,测得路端电压为4.8V。则该电路可能为

答案B
【解析】本题考查测电源的电动势和内阻的实验.由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6v,内阻为0.5Ω.此电源与三个均为3的电阻连接成电路时测的路端电压为4.8v,A中的路端电压为4v,B中的路端电压约为4.8V.正确C中的路端电压约为5.7v,D中的路端电压为5.4v.
3、(2009年高考天津理综卷)
3.为探究小灯泡L的伏安特性,连好图示的电路后闭合开关,通过移动变阻
器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光。
由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是
C【解析】灯丝电阻随电压的增大而增大,在图像上某点到原点连线的斜率应越来越大。C正确。
4、(09年重庆卷18).某实物投影机有10个相同的强光灯L1~L10(24V/200W)和10个相同的指示灯X1~X10(220V/2W),将其连接在220V交流电源上,电路见题18图,若工作一段时间后,L2灯丝烧断,则,
A.X1的功率减小,L1的功率增大。
B.X1的功率增大,L1的功率增大
C,X2功率增大,其它指示灯的功率减小
D.X2功率减小,其它指示灯的功率增大
答案:C
【考点精题精练】
1、如图所示电路中,三只灯泡原来都正常发光,当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时,下面判断正确的是()
A.L1和L3变暗,L2变亮
B.LI变暗,L2变亮,L3亮度不变
C.L1中电流变化值大于L3中电流变化值
D.Ll上电压变化值小于L2上的电压变化值
答案:AD
2.如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象。将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么()
A.R接到a电源上,电源的效率较高
B.R接到b电源上,电源的效率较高
C.R接到a电源上,电源的输出功率较大
D.R接到b电源上,电源的输出功率较大
答案:BC
3、两电阻R1、R2的电流I随电压U变化的关系图线如图所示,其中R1的图线与纵轴的夹角和R2的图线与横轴的夹角都是θ=30.若将R1、R2串联起来接入电路中,则通电后R1、R2消耗的电功率之比P1∶P2等于
A.1∶B.3∶
C.1∶3D.3∶1
答案:C
4、直流电动机线圈电阻为R,当电动机工作时通过的电流为I,,两端电压是U,则其输出功率是()
A.IUB.IU+I2RC.IU一I2RD.U2/R
答案:C
5、如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图像,直线B为电源b的路端电压与电流的关系图像,直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图像.将这个电阻R分别接到a,b两电源上,那么()
A.R接到a电源上,电源的效率较高
B.R接到b电源上,电源的输出功率较大
C.R接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低
D.R接到b电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高
答案:C
6、A、B两灯泡额定电压均为220V,A灯额定功率为40W,B灯额定功率为100W如果不考虑温度对电阻的影响,即灯泡的电阻始终为正常发光时的电阻,则下列说法正确的是()
A、将两灯串联,接到220V电压上,A灯功率大于B灯功率;
B、将两灯串联,接到220V电压上,A灯功率小于B灯功率;
C、将两灯并联,接到220V电压上,A灯功率大于B灯功率;
D、将两灯并联,接到220V电压上,A灯功率小于B灯功率。
答案:AD
7、某同学设计了一个转向灯电路,如图所示,其中L为指示灯,L1、L2分别为左、右转向灯,S为单刀双掷开关,E为电源。当S置于位置1时,以下判断正确的是()
A.L的功率小于额定功率
B.L1亮,其功率等于额定功率
C.L2亮,其功率等于额定功率
D.含L支路的总功率较另一支路的大
8、如图所示的U—I图像中,直线I为某电源的路端电压与电流的关系,直线Ⅱ为某一电阻R的伏安特性曲线,用该电源直接与电阻R连接成闭合电路,由图像可知()
A.R的阻值为1.5Ω
B.电源电动势为3V,内阻为0.5Ω
C.电源的输出功率为3.0w
D.电源内部消耗功率为1.5w

9、在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时输出功率为()
A.32WB.44WC.47WD.48W
10、如图所示,是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图,则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定下列说法中正确的是()
A.小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B.小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
C.欧姆定律对小灯泡不适用
D.如果把三个这种相同的灯泡串联后,接到电压恒为12V的电源上,则流过每个小灯泡的电流为0.4A

延伸阅读

高考物理闭合电路欧姆定律复习


第3课时闭合电路欧姆定律
导学目标1.理解闭合电路欧姆定律的内容,并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用U-I图象进行分析并计算.
一、电源的电动势
[基础导引]
关于电源的电动势,判断下面说法的正误:
(1)电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压()
(2)同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化()
(3)电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量()
(4)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()
[知识梳理]
1.电源是通过非静电力做功把____________的能转化成____________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,E=________,单位:V.
3.电动势的物理含义:电动势表示电源____________________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.
4.电动势是______量,需注意电动势不是电压.
二、闭合电路欧姆定律
[基础导引]
如图1所示电路中,电源的电动势E=9V、内阻r=3Ω,R=15Ω.
下列说法中正确的是()
A.当S断开时,UAC=9V
B.当S闭合时,UAC=9V
C.当S闭合时,UAB=7.5V,UBC=0
D.当S断开时,UAB=0,UBC=0
[知识梳理]
闭合电路欧姆定律
(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成________,跟内、外电路的电阻之和成________.
(2)公式I=只适用于纯电阻电路E=适用于任何电路
(3)路端电压与外电阻的关系
①负载R增大→I减小→U内________→U外________
外电路断路时(R=∞),I=0,U外=E.
②负载R减小→I增大→U内________→U外________
外电路短路时(R=0),I=________,U内=E.
(4)U-I关系图:由U=E-Ir可知,路端电压随着电路中电流的增大而______;U-I关系图线如图2所示.
①当电路断路即I=0时,纵坐标的截距为____________.
②当外电路电压为U=0时,横坐标的截距为__________.
③图线的斜率的绝对值为电源的__________.
图2
思考:对于U-I图线中纵坐标(U)不从零开始的情况,直线的斜率的意义是否变化?
考点一电路的动态分析
考点解读
电路的动态分析是电学的常考点之一,几乎每年都有该类试题出现.该类试题能考查考生对闭合电路欧姆定律的理解,电路的结构分析及对串并联特点的应用能力,兼顾考查学生的逻辑推理能力.
典例剖析
例1(20xx北京理综17)如图3所示电路,电源内阻不可忽
略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过
程中()
A.电压表与电流表的示数都减小
B.电压表与电流表的示数都增大
C.电压表的示数增大,电流表的示数减小
D.电压表的示数减小,电流表的示数增大
思维突破电路动态分析的方法
(1)程序法:电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路并联分流I串联分压U→变化支路.
(2)“并同串反”规律,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.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.
跟踪训练1在如图4所示电路中,当滑动变阻器滑片P向下移动
时,则()
A.A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮
B.A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗
C.A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗
D.A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮
考点二电路中的有关功率及效率
考点解读
1.电源的总功率
(1)任意电路:P总=EI=U外I+U内I=P出+P内.
(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=E2R+r.
2.电源内部消耗的功率:P内=I2r=U内I=P总-P出.
3.电源的输出功率
(1)任意电路:P出=UI=EI-I2r=P总-P内.
(2)纯电阻电路:P出=I2R=E2RR+r2=E2R-r2R+4r.
(3)输出功率随R的变化关系
①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=E24r.
②当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小.
③当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大.
④当P出Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2.
⑤P出与R的关系如图5所示.
图5
4.电源的效率
(1)任意电路:η=P出P总×100%=UE×100%.
(2)纯电阻电路:η=RR+r×100%=11+rR×100%
因此在纯电阻电路中R越大,η越大;当R=r时,电源有最大输出功率,效率仅为50%.
特别提醒1.当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有50%;当R→∞时,η→100%,但此时P出→0,无实际意义.
2.对于内、外电路上的固定电阻,其消耗的功率根据P=I2R来判断,与输出功率大小的判断方法不同.
典例剖析
例2在如图6所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当开关S接
a时,R2上消耗的电功率为4W,当开关S接b时,电压表示数为
4.5V,试求:
(1)开关S接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)开关S接b时,电源的电动势和内电阻;
(3)当开关S接c时,通过R2的电流.
思维突破对于直流电路的分析与计算,要熟练掌握串、并联电路的特点,知道这两种电路的电压、电流及电功率的分配关系,并能把较为复杂的电路化为简单、直观的串、并联关系.
跟踪训练2如图7中电源的电动势为6V,内阻为1Ω,R1为2Ω,R2全阻值为3Ω,下列说法错误的是()
A.当R2为1Ω时,R1消耗的功率最大
B.通过改变R2的阻值,路端电压的最大值为5V,最小值为4V
C.R2的阻值越小,R1消耗的功率越大
D.当R2的阻值为3Ω时,R2消耗的功率最大
考点三涉及U-I图象的功率计算
考点解读
两种图线的比较:
图象上的特征物理意义
电源U-I图象电阻U-I图象
图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻的电流随电阻两端电压的变化关系
图线与坐标轴交点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Er
过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零
图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小
图线的斜率内电阻r的相反数-r表示电阻大小
典例剖析
例3如图8所示,图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图象,图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图象,则下列说法正确的是()
图8
A.电源的电动势为50V
B.电源的内阻为253Ω
C.电流为2.5A时,外电路的电阻为15Ω
D.输出功率为120W时,输出电压是30V
思维突破在解决此类图象问题时,(1)要明确纵横坐标的物理意义.(2)要明确图象的截距、斜率,包围面积的物理意义.(3)根据物理规律写出反映纵横坐标物理量的关系式.(4)充分挖掘图象所隐含的条件.
跟踪训练3用标有“6V3W”的灯泡L1、“6V6W”的灯泡L2与理想电压表和理想电流表连接成如图9甲所示的实验电路,其中电源电动势E=9V.图乙是通过两个灯泡的电流随两端电压变化的曲线.当其中一个灯泡正常发光时()
图9
A.电流表的示数为1AB.电压表的示数约为6V
C.电路输出功率为4WD.电源内阻为2Ω

21.含电容器电路的分析方法
例4如图10所示的电路中,R1、R2、R3是固定电阻,R4是
光敏电阻,其阻值随光照的强度增强而减小.当开关S闭
合且没有光照射时,电容器C不带电.当用强光照射R4且
电路稳定时,则与无光照射时比较()
A.电容器C的上极板带正电
B.电容器C的下极板带正电
C.通过R4的电流变小,电源的路端电压增大
D.通过R4的电流变大,电源提供的总功率变小
方法提炼含电容器电路的分析方法
1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器处的电路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置处补上.
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,但电容器两端可能出现电势差.
3.电压变化带来的电容器的变化: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.
4.含电容器电路的处理方法:如果电容器与电源并联,且电路中有电流通过,则电容器两端的电压不是电源电动势E,而是路端电压U.
跟踪训练4如图11所示的电路中,电源的电动势为E、内电阻为
r,闭合开关S,待电流达到稳定后,电流表示数为I,电压表示
数为U,电容器C所带电荷量为Q.将滑动变阻器的滑动触头P
从图示位置向a端移动一些,待电流达到稳定后,则与P移动
前相比()
A.U变小B.I变小C.Q不变D.Q减小

A组电路的动态分析
1.如图12所示,电源的电动势为E,内电阻为r,两电表均可看做是理想电表.闭合开关,使滑动变阻器的滑片由右端向左端滑动,在此过程中()
图12
A.小灯泡L1、L2均变暗
B.小灯泡L1变暗,L2变亮
C.电流表A的读数变小,电压表V的读数变大
D.电流表A的读数变大,电压表V的读数变小
2.如图13所示,图中的四个电表均为理想电表,当滑动变阻
器滑片P向右端移动时,下面说法中正确的是()
A.电压表V1的读数减小,电流表A1的读数增大
B.电压表V1的读数增大,电流表A1的读数减小
C.电压表V2的读数减小,电流表A2的读数增大
D.电压表V2的读数增大,电流表A2的读数减小

B组闭合电路中电功率的分析与计算
3.某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的
发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系内,如图14
所示,根据图线可知()
A.反映Pr变化的图线是c
B.电源电动势为8V
C.电源内阻为2Ω
D.当电流为0.5A时,外电路的电阻为6Ω
4.一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U,额定电流为I,线圈电阻为R,将它接在电动势为E,内阻为r的直流电源的两极间,电动机恰好能正常工作,则()
A.电动机消耗的总功率为UI
B.电动机消耗的热功率为U2R
C.电源的输出功率为EI
D.电源的效率为1-IrE

C组含电容器电路的分析与计算
5.如图15所示,电源两端电压为U=10V保持不变,R1=4.0Ω,R2
=6.0Ω,C1=C2=30μF.先闭合开关S,待电路稳定后,再将S断
开,则S断开后,通过R1的电荷量为()
A.4.2×10-4C
B.1.2×10-4C
C.4.8×10-4C
D.3.0×10-4C
6.如图16所示,两个相同的平行板电容器C1、C2用导线相连,开
始都不带电.现将开关S闭合给两个电容器充电,待充电平衡
后,电容器C1两板间有一带电微粒恰好处于平衡状态.再将开关S断
开,把电容器C2两板稍错开一些(两板间距离保持不变),重新平衡后,下列判断正确的是()
A.电容器C1两板间电压减小
B.电容器C2两板间电压增大
C.带电微粒将加速上升
D.电容器C1所带电荷量增大

D组U-I图象的理解与应用
7.如图17所示为两电源的U-I图象,则下列说法正确的是
()
A.电源①的电动势和内阻均比电源②大
B.当外接同样的电阻时,两电源的输出功率可能相等
C.当外接同样的电阻时,两电源的效率可能相等
D.不论外接多大的相同电阻,电源①的输出功率总比电源②的输出功率大
8.如图18所示是某直流电路中电压随电流变化的图象,其中a、
b分别表示路端电压、负载电阻上电压随电流变化的情况,下
列说法正确的是()
A.阴影部分的面积表示电源输出功率
B.阴影部分的面积表示电源的内阻上消耗的功率
C.当满足α=β时,电源效率最高
D.当满足α=β时,电源效率小于50%

课时规范训练
(限时:30分钟)
1.下列关于电源电动势的说法中正确的是()
A.在某电源的电路中,每通过2C的电荷量,电源提供的电能是4J,那么这个电源的电动势是0.5V
B.电源的路端电压增大时,其电源的电动势一定也增大
C.无论内电压和外电压如何变化,其电源的电动势一定不变
D.电源的电动势越大,电源所能提供的电能就越多
2.两个相同的电阻R,当它们串联后接在电动势为E的电源上,通过一个电阻的电流为I;若将它们并联后仍接在该电源上,通过一个电阻的电流仍为I,则电源的内阻为()
A.4RB.RC.R2D.无法计算
3.将三个不同的电源的U-I图线画在同一坐标中,如图1所示,
其中1和2平行,它们的电动势分别为E1、E2、E3,它们的内
阻分别为r1、r2、r3,则下列关系正确的是()
A.r1=r2r3B.r1r2r3
C.E1E2=E3D.E1=E2E3
4.在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变
化的外电阻供电时,关于电源的输出功率P随外电阻R变化
的规律如图2所示,则()
A.当R=r时,电源有最大的输出功率
B.当R=r时,电源的效率η=50%
C.电源的功率P′随外电阻R的增大而增大
D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大
5.(20xx上海单科5)在如图3所示的闭合电路中,当滑片P向右移动时,两电表读数的变化是()
A.变大,变大
B.变小,变大
C.变大,变小
D.变小,变小
6.(20xx安徽18)如图4所示,M、N是平行板电容器的两个极板,
R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带
正电的小球悬于电容器内部.闭合开关S,小球静止时受到悬线
的拉力为F.调节R1、R2,关于F的大小判断正确的是()
A.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大
B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小
C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大
D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小
7.(20xx上海单科12)如图5所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑
动触头P从最高端向下滑动时,()
A.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数变大
B.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数变小
C.电压表V读数先变大后变小,电流表A读数先变小后变大
D.电压表V读数先变小后变大,电流表A读数先变大后变小
8.如图6所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的
滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量变化情况为()
A.电流表的读数一直减小
B.R0的功率先减小后增大
C.电源输出功率先增大后减小
D.电压表的读数先增大后减小
9.如图7甲所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为半导体热敏材料制成的传感器,电阻R2随温度t变化的图线如图乙所示.电流表为值班室的显示器.a、b之间接报警器,当传感器R2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()
图7
A.I变大,U变大B.I变大,U变小
C.I变小,U变大D.I变小,U变小
10.在电学探究实验课中,某组同学在实验室利用如图8甲所示的电路图连接好电路,并用于测定定值电阻R0,电源的电动势E和内电阻r.调节滑动变阻器的滑动触头P向某一方向移动时,一个同学记录了电流表A和电压表V1的测量数据,另一同学记录的是电流表A和电压表V2的测量数据.根据所得数据描绘了如图乙所示的两条U-I直线.则有()
甲乙
图8
A.图象中的图线乙是电压表V1的测量值所对应的图线
B.由图象可以得出电源电动势和内阻分别是E=1.50V,r=1.0Ω
C.图象中两直线的交点表示定值电阻R0上消耗的功率为0.75W
D.图象中两直线的交点表示在本电路中该电源的效率达到最大值
复习讲义
基础再现
一、
基础导引(1)×(2)×(3)√(4)×
知识梳理1.其它形式电势能2.Wq3.把其它形式的能转化成电势能4.标
二、
基础导引AC
知识梳理(1)正比反比(2)ER+rU外+U内(3)①减小增大②增大减小Er(4)减小①电动势E②短路电流Im③内阻r
思考:不变.斜率的绝对值仍表示电源内阻.
课堂探究
例1A
跟踪训练1D
例2(1)1A4V(2)6V2Ω
(3)0.5A
跟踪训练2A
例3ACD
跟踪训练3CD
例4B
跟踪训练4B
分组训练
1.BD
2.AD
3.ACD
4.AD
5.A
6.BCD
7.AD
8.A
课时规范训练
1.C
2.B
3.AC
4.ABD
5.B
6.B
7.A
8.BD
9.D
10.B

高二物理《电功率和电功》知识点汇总


一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,高中教师要准备好教案,这是高中教师需要精心准备的。教案可以让讲的知识能够轻松被学生吸收,帮助高中教师更好的完成实现教学目标。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢?下面是小编为大家整理的“高二物理《电功率和电功》知识点汇总”,仅供参考,欢迎大家阅读。

高二物理《电功率和电功》知识点汇总

电功是指消耗电能的多少,下面整理的电功率和电功知识点,希望对考生有帮助。

1、电流做功的过程就是电能转化为其它形式能的过程,电流做了多少功,就转变成了多少其它形式的能.

2、能量的转化:

电灯亮:电能转化为热能,再由一部分热能转为光能.

电动机转:电能转化为机械能.

电池充电:电能转化化学能

光电池工作:光能转化为电能.

3、电功:电流所做的功叫电功.

计算公式:W=UIt

电流在某段导体上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积.

功的单位:焦耳(J)

千瓦时(kW·h)(度)

1kW·h=1度=3.6×106J

4、电能表的作用:电能表是测量电器在某段时间内所消耗电能的千瓦时数.

电能表上220V5A的意义是正常工作电压是220伏,最大工作电流是5安

5、电功率:电流在单位时间内所做的功叫做电功率.

计算公式:P=UI

电功率等于电压与电流的乘积.

电功率是用来表示电流做功快慢的物理量.(意义)

6、额定电压与额定功率

额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压.

额定功率:用电器在额定电压下的功率叫做额定功率.

在低于额定电压下的电压下工作的用电器不能发挥其实际功率.

在高于额定电压的电压下工作的用电器容易被大电流烧毁.

7、会画用伏安法测定电灯泡功率的实验图

8、PZ220-25的意思是:PZ──普通照明灯泡,220──额定电压220伏,25──额定功率:25瓦PZ220-100的灯泡在110伏的电压下工作时,电功率是多少?

9、1840年英国物理学家焦耳推出了焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比跟通电时间成正比.

计算公式:Q=I2Rt

10、电热器的主要部分是发热体,发热体是用电阻率大、熔点高的电阻丝制成.

11、电热器散热的方法:①加散热窗②加大散热面积③加大空气流通.

高考物理第一轮考纲知识复习:电流、电阻、电功和电功率


第1节电流、电阻、电功和电功率
【高考目标导航】
考纲点击热点提示
1.欧姆定律
2.电阻定律
3.电阻的串联、并联
4.电源的电动式和内阻
5.闭合电路的欧姆定律
6.电功率、焦耳定律
实验七:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线
实验九:测定电源的电动势和内阻
实验十:练习使用多用电表1.导体伏安特性曲线U-I图像和I-U图像的应用以及闭合电路欧姆定律路端电压和电流关系图象的应用
2.应用电路的串、并联规律结合闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析,题型多为选择题
3.含容电路、含电动机电路等的分析和计算,以及电路故障的分析与判断,常以选择题的形式出现
4.电路中的电功和电热的计算,能量守恒定律在电路中的应用,是高考命题的热点
5.电学基本仪器的使用及读数,电学实验以及相关电路的设计,几乎是每年高考的必考内容
【考纲知识梳理】
一.电流
1定义:电荷的定向移动形成电流。
2电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
在外电路中电流由高电势点流向低电势点,在电源的内部电流由低电势点流向高电势点(由负极流向正极)。
3电流强度:
(1)定义:通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值,I=q/t。
(2)在国际单位制中电流的单位是安.1mA=10-3A,1μA=10-6A。
(3)电流强度的定义式中,如果是正、负离子同时定向移动,q应为正负离子的电荷量和。
二.电阻
1定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻。
2定义式:R=U/I,单位:Ω
3电阻是导体本身的属性,跟导体两端的电压及通过电流无关。
4电阻定律
(1)内容:温度不变时,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。
(2)公式:R=ρL/S。
(3)适用条件:粗细均匀的导线;浓度均匀的电解液。
5电阻率:反映了材料对电流的阻碍作用。
(1)有些材料的电阻率随温度升高而增大(如金属);有些材料的电阻率随温度升高而减小(如半导体和绝缘体);有些材料的电阻率几乎不受温度影响(如锰铜和康铜)。
(2)半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,而且电阻随温度的增加而减小,这种材料称为半导体,半导体有热敏特性,光敏特性,掺入微量杂质特性。
(3)超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,处于这种状态的物体叫超导体。
三、电动势
1、定义:在电源内部,非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。
2、定义式:E=W/q
3、单位:伏(V)
4、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。
四、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,跟导体的电阻R成反比
2、公式:或
3、适用条件:金属导体,电解质溶液,不适用于空气导体和某些半导体器件.
4、伏安特性曲线:
(1)导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线,叫做导体的伏安特性曲线。
(2)用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。
(3)如图所示,是金属导体的伏安特性曲线。在I—U图中,图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k=tanθ=。图线的斜率越大,电阻越小。

5、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。
五、电功和电功率、焦耳定律
1.电功:在电路中,导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流,在此过程中电场力对自由电荷做功,在一段电路中电场力所做的功,用W=Uq=UIt来计算。
2.电功率:单位时间内电流所做的功,P=W/t=UI
3.焦耳定律:电流流过导体产生的热量,有Q=I2Rt来计算
4.电功率与热功率之间的关系
(1)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.
(2)纯电阻电路:电路中只有电阻元件,如电熨斗、电炉子等.
(3)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.
【要点名师透析】
一、对电阻、电阻率及伏安特性曲线的理解
1.电阻与电阻率的区别
(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电阻大的导体对电流的阻碍作用大.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小的材料导电性能好.
(2)导体的电阻大,电阻率不一定大,所以它的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小,即它对电流的阻碍作用不一定小.
(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.
2.电阻的决定式和定义式的区别与相同点
3.导体的伏安特性曲线
(1)定义:纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U的关系图线.
(2)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.
(3)非线性元件:伏安特性曲线为曲线,且不适用于欧姆定律的元件.
【例1】(14分)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1m,b=0.2m,c=0.1m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其U-I图线如图乙所示,当U=10V时,求电解液的电阻率ρ是多少?
【答案】40Ωm
【详解】由题图乙可求得电解液的电阻为
R==2000Ω(4分)
由题图甲可知电解液长为:l=a=1m(2分)
截面积为:S=bc=0.02m2(2分)
结合电阻定律R=得(2分)
ρ=m=40Ωm.(4分)
二、电功与电热及电功率与热功率
【例2】(14分)有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2V的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是I1=0.4A;若把电动机接入U2=2.0V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I2=1.0A.求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?
【答案】1.5W8W
【详解】U1=0.2V时,电动机不转,此时电动机为纯电阻,故电动机线圈内阻
r==0.5Ω(4分)
U2=2.0V时,电动机正常工作,此时电动机为非纯电阻,则由电功率与热功率的定义式,得
P电=U2I2=2.0×1.0W=2W(2分)
P热=I22r=1.02×0.5W=0.5W(2分)
所以由能量守恒,电动机的输出功率
P出=P电-P热=2W-0.5W=1.5W(2分)
此时若电动机突然被卡住,则电动机又为纯电阻,其热功率
P热==8W(4分)
【感悟高考真题】
1.(20xx北京高考T20)物理关系式不仅反映了物理量之间的关系,也确定了单位间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系,也确定了V(伏)与A(安)和(欧)的乘积等效。现有物理量单位:m(米)、s(秒)、N(牛)、J(焦)、W(瓦)、C(库)、F(法)、A(安)、(欧)和T(特),由他们组合成的单位都与电压单位V(伏)等效的是
A.J/C和N/CB.C/F和Tm2/s
C.W/A和CTm/sD.和TAm
【答案】选B.
【详解】根据,J/C的单位是电压V,根据,N/C的单位是电场强度单位,而不是电压V,所以A错误;根据,C/F的单位是电压V,根据,电动势的单位就应该是Tm2/s,所以Tm2/s的单位是电压V,B选项正确。根据,W/A的单位电压V,根据洛伦兹力公式,CTm/s的单位是N而不是电压V,C选项不正确;根据公式,单位是电压V,根据公式,TAm的单位是N,而不是电压单位V.所以D错误.
2、(09年广东理科基础5).导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是
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
答案:A
解析:对于同中材料的物体,电阻率是个定值,根据电阻定律可知A正确。
3、(09年北京卷23).单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量(以下简称流量)。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体(如自来水、啤酒等)流量的装置,称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。
传感器的结构如图所示,圆筒形测量管内壁绝缘,其上装有一对电极和c,a,c间的距离等于测量管内径D,测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时,在电极a、c的间出现感应电动势E,并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定,磁感应强度为B。
(1)已知,设液体在测量管内各处流速相同,试求E的大小(去3.0)
(2)一新建供水站安装了电磁流量计,在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查,原因是误将测量管接反了,既液体由测量管出水口流入,从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装,请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法;
(3)显示仪表相当于传感器的负载电阻,其阻值记为a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化,从而会影响显示仪表的示数。试以E、R。r为参量,给出电极a、c间输出电压U的表达式,并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。
解析:
(1)导电液体通过测量管时,相当于导线做切割磁感线的运动,在电极a、c间切割感应线的液柱长度为D,设液体的流速为v,则产生的感应电动势为
E=BDv①
由流量的定义,有Q=Sv=②
式联立解得
代入数据得
(2)能使仪表显示的流量变为正值的方法简便,合理即可,如:
改变通电线圈中电流的方向,使磁场B反向,或将传感器输出端对调接入显示仪表。
(3)传感器的显示仪表构成闭合电路,有闭合电路欧姆定律

输入显示仪表是a、c间的电压U,流量示数和U一一对应,E与液体电阻率无关,而r随电阻率的变化而变化,由③式可看出,r变化相应的U也随之变化。在实际流量不变的情况下,仪表显示的流量示数会随a、c间的电压U的变化而变化,增大R,使R>>r,则U≈E,这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响。
4、(2009年全国Ⅰ卷理综)24.(15分)材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+at),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0℃时,铜的电阻率为1.7×10–8Ωm,碳的电阻率为3.5×10-5Ωm,附近,在0℃时,.铜的电阻温度系数为3.9×10–3℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0m的导体,要求其电阻在0℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化).
答案0.0038m
【解析】设碳棒的长度为X,则铜棒的电阻为,碳棒的电阻,要使得在00c附近总电阻不随温度变化,则有,则有式中t的系数必须为零,即有x≈0.0038m.
【考点精题精练】
1.(20xx淮阴模拟)关于电阻率,下列说法中正确的是()
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.各种材料的电阻率大都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而减小
C.所谓超导体,是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无穷大
D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它们制作标准电阻
【答案】选D.
【详解】电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,说明其导电性能越差,A错;各种材料的电阻率大都与温度有关,纯金属的电阻率随温度升高而增大,超导体是当温度降低到某个临界温度时,电阻率突然变为零,B、C均错;某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用于制作标准电阻,D对.
2.(20xx泰安模拟)有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”.现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量()
A.日光灯最多B.电烙铁最多
C.电风扇最多D.一样多
【答案】选B.
【详解】电烙铁是纯电阻用电器,即以发热为目的,电流通过它就是用来产热.而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器,电流通过它们时产生的热量很少,电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能).综上所述,只有B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,下列表述正确的是()
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
【答案】选A.
【详解】对于同种材料的导体,电阻率是个定值,根据电阻定律R=可知A对B错.导体的电阻不随电流或电压的变化而变化.故C、D错.
4.(20xx镇江模拟)如图所示,电阻R1=20Ω,电动机绕线电阻R2=10Ω,当电键S断开时,电流表的示数是I1=0.5A;当电键S合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足()
A.I=1.5AB.I1.5A
C.P=15WD.P15W
【答案】选B、D.
【详解】当电键S断开时,电动机没有通电,欧姆定律成立,所以电路两端的电压U=I1R1=10V;当电键S合上后,电动机转动起来,电路两端的电压U=10V,通过电动机的电流应满足UI2I22R2,故I21A;所以电流表的示数I1.5A,电路消耗的电功率P=UI15W,故B、D正确,A、C错误.
5.(20xx济南模拟)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示.根据表中所提供的数据,计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时,通过电热水器的电流约为()
额定容量54L最高水温75℃
额定功率1500W额定压力0.7MPa
额定电压220V电器类别Ⅰ类
A.6.8AB.0.15A
C.4.4AD.0.23A
【答案】A
【详解】由P=UI,可知该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为:I=PU=1500220A≈6.8A,故选项A正确.
6.横截面的直径为d、长为l的导线,两端电压为U,当这三个量中一个改变时,对自由电子定向运动的平均速率的影响是()
A.电压U加倍,自由电子定向运动的平均速率不变
B.导线长度l加倍,自由电子定向运动的平均速率加倍
C.导线横截面的直径加倍,自由电子定向运动的平均速率不变
D.以上说法均不正确
【答案】C
【详解】由欧姆定律I=UR,电阻定律R=ρlS和电流微观表达式I=neSv可得v=Unρel,因此,电压U加倍时,v加倍,l加倍时v减半,故A、B选项错误.导线横截面的直径加倍时,v不变,C项正确.
7.如右图所示,是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明:充电时电压恰为限制电压,历时4h充满.(假设充电前电池内已无电)该过程电池发热,则充电过程中转化成的电热功率为()
A.0.0875WB.0.00729W
C.0.735WD.0.6475W
【答案】A
【详解】由电池容量及充电时间可求得充电电流
I=700mAh4h=175mA.
输入功率Pλ=U充I=4.2×0.175W=0.735W.
转化成有效功率
P有效=U标I=3.7×0.175W=0.6475W.
电热功率ΔP=Pλ-P有效=0.0875W.
即A正确.
8.在如图所示的电路中,E为电源,其电动势E=9.0V,内阻可忽略不计;AB为滑动变阻器,其电阻R=30Ω;L为一小灯泡,其额定电压U=6.0V,额定功率P=1.8W;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方滑动,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.10ΩB.20Ω
C.15ΩD.5Ω
【答案】B
【详解】本题考查串联电路的特点及额定电压、额定功率与电阻的关系,关键是对额定电压、额定功率概念的理解,明确滑动变阻器哪一段电阻接入了电路.错误原因是把接入电路的一段与BC段混淆.
灯泡的工作电流I=PU=1.86A=0.3A,
因灯泡与滑动变阻器串联,所以通过变阻器的电流为0.3A.
此时A、C间电阻R1=U1I=9-60.3Ω=10Ω,
故CB间电阻R2=R-R1=20Ω,故B选项正确.
9.根据经典理论,金属导体中电流的微观表达式为I=nvSe,其中n为金属导体中每单位体积内的自由电子数,v为导体中自由电子沿导体定向移动的速率,S为导体的横截面积,e为自由电子的电荷量.如图11所示,两段长度和材料完全相同、各自粗细均匀的金属导线ab、bc,圆横截面的半径之比为rab∶rbc=1∶4,串联后加上电压U,则()
A.两导线内的自由电子定向移动的速率之比为vab∶vbc=1∶4
B.两导线内的自由电子定向移动的速率之比为vab∶vbc=4∶1
C.两导线的电功率之比为Pab∶Pbc=4∶1
D.两导线的电功率之比为Pab∶Pbc=16∶1
【答案】D
【详解】因两段串联,通过两棒的电流相等,又I=neSv,故neπr2abvab=neπr2bcvbc,得vab∶vbc=16∶1,A、B均错.由电阻定律Rab=ρlabS=ρlabπr2ab,Rbc=ρlbcπr2bc,求得Rab∶Rbc=16∶1,因为ab和bc串联,流过两段的电流相等,由功率公式P=I2R,得Pab∶Pbc=Rab∶Rbc=16∶1,故D正确,C错误.
10.如图所示电路,已知R1=3kΩ,R2=2kΩ,R3=1kΩ,I=10mA,I1=6mA,则a、b两点电势高低和通过R2中电流正确的是()
A.a比b高,7mAB.a比b高,2mA
C.a比b低,7mAD.a比b低,2mA
【答案】C
【详解】本题考查电流守恒定律,即流入某节点的电流一定等于从该节点流出的电流,如图所示:
I3=I-I1=10mA-6mA=4mA
Uca=I1R1=6×10-3×3V=18V
Ucb=I3R3=4×10-3×1V=4V,UbUa
I2=UbaR2=142mA=7mA,所以选项C正确.
11.(16分)如图所示是静电除尘器示意图,A接高压电源正极,B接高压电源的负极,AB之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附nmol电子,每昼夜能除mkg煤粉,计算高压电源的电流强度I.(电子电荷量设为e,阿伏加德罗常数为NA,一昼夜时间为t)
【答案】2mnNAet
【详解】由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电,则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是:
q′=q2
而q′=mnNAe
所以I=qt=2q′t=2mnNAet.

12.(17分)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,形成电流为1mA的细柱形质子流.
(1)已知质子电荷量e=1.60×10-19C,这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少?
(2)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n1和n2,求n1∶n2.
【答案】(1)6.25×1015(2)2
【详解】(1)由于每秒通过某截面的电荷所带电荷量即为电流,则由I=ne得:
n=Ie=1×10-31.6×10-19=6.25×1015(个).
(2)由于质子是从静止开始做匀加速运动,由v2=2ax得:
v1v2=2al2a4l=12.
由于所取为极短距离Δl,可认为在此距离内质子分别以v1、v2的速度匀速运动,由于形成的电流恒为1mA,则在两段Δl距离内质子的总电荷量分别为:Q1=It1,Q2=It2,由Q=ne得:n1n2=Q1Q2=t1t2=Δlv1Δlv2=v2v1=2.

高考物理复习:闭合电路欧姆定律


俗话说,居安思危,思则有备,有备无患。作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。那么,你知道高中教案要怎么写呢?下面是由小编为大家整理的“高考物理复习:闭合电路欧姆定律”,供大家借鉴和使用,希望大家分享!

第二课时闭合电路欧姆定律

【教学要求】

1.认识内电路和外电路,了解电动势与内电阻。

2.理解闭合电路欧姆定律,并用它对全电路进行有关计算。

3.理解路端电压、输出功率与负载的关系。

【知识再现】

一、电动势

1.物理意义:反映不同电源把其他形式的能转化为本领大小的物理量。

2.大小:等于断开时的路端电压.也等于把1C的正电荷从电源负极移到正极时非静电力所做的功.

3.内电阻:电源内部对电流的阻碍阻碍作用。其值由电源本身决定。

议一议:电动势为E,内阻为r的几个电池串联、并联后的总电动势和总内阻分别为多大?

二、闭合电路欧姆定律

1.内容:闭合电路里的电流跟电源的成正比,跟的电阻之和成反比,这个结论叫闭合电路的欧姆定律.

2.公式:I=或者E=U外+Ir=U外+U内。

3.路端电压:外电路两端的电压,即电源的输出电压U=E一Ir

三、电路中的能量

1.电源的总功率:指电源提供的全部电功率.公式为:P总=

2.电源的输出功率:指电源提供给外电路的功率.公式为:P出=

3.电源的内部发热功率:指电源内电阻消耗的功率.公式为:P内=

4.电源的效率:指用电器得到的电功率跟电源的总功率的比值.公式为:η=。纯电阻电路中η=

知识点一电源电动势与内电阻

电动势与电压的区别与联系

1.电源电动势是表征电源特性的物理量,只与电源有关,与外电路的状况无关;电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关.

2.电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领,即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功;电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动单位正电荷做的功,是把电能转化为其他形式的能.

3.两者之间的联系,电路闭合时,E=U内+U外;电路断开时,E=U外.

【应用1】关于电源和电动势,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,电动势就越大

C.电动势越大,说明非静电力在电源内部从负极向正极移送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负极移到正极移送电荷量越多

导示:在电源内部把正电荷从负极移到正极,非静电力做功,等于电能增加,A对。且做功越多,电动势就越大,B对。反过来电动势越大,说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多,而与移动电荷量无关,C对D错。故选ABC。

知识点二路端电压

1.路端电压与外电阻的关系

2.路端电压与电流强度的关系

根据E=U外+Ir可得U外=E一Ir,由此式可知,U随I的增大而减小,它们的关系图线(也称电源外特性曲线)如图所示.此图象的物理意义是:

(1)图线与纵轴的交点对应的电压为电源的电动势

(2)图线的斜率的绝对值表示电源的内阻.

(3)图线与横轴的交点表示短路电流.

(4)在图线上一点的坐标的乘积为电源的输出功率

【应用2】如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100Ω,R2阻值未知,R3为一滑动变阻器.当其滑片P从左端滑至右端时,测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示,其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的数据.求;(1)电源的电动势和内阻.(2)定值电阻R2的阻值.(3)滑动变阻器的最大阻值.

导示(1)由图可知:E=20V,r=0.05Ω

(2)滑动片P在变阻器的右端时,对应图乙中的B点,R2+r=4/0.8=5Ω,R2=4.5Ω

(3)滑动片P在变阻器的右端时,对应图乙中的B点,R外=16/0.2=80Ω

根据串并联总电阻,可求得变阻器的最大电阻R3=300Ω

知识点三电源功率与效率

1.能量形式:Eq=qU外+qU内它反映出移动单位电荷的过程中,非静电力做功与电场力做功量值相等,即其他形式的能量转化为电能,再由电能转化为电阻只及r上的内能.转化过程中,能量守恒得到体现.

2.功率形式:IE=IU外+IU内或IE=IU+I2r

3.电源的输出功率

时,若R增大,则P出增大;当只r时,若R增大,则P出减小.应注意:对于内外电路上的固定电阻,其消耗的功率仅取决于电路中的电流的大小.

4.电源的效率

对于给定的电源,内阻一定,效率随外电阻的增大而单调增加,当R=r时,η=50%;当R→0时,η→0;当R→∞时,η→100%

【应用3】如图所示,已知电源内阻r=2Ω,定值电阻R1=0.5Ω.求:(1)当滑动变阻器的阻值R2为多大时,电阻R1消耗的功率最大?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?

导示:(1)电阻R1为定值电阻,电流大,功率就大,所以当滑动变阻器的阻值R2为零时,R1消耗的功率最大。

(2)可将R1看作电源的内电阻,所以当R2=R1+r=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.

(3)当电路内外电阻相等时,R2+R1=r,R2=1.5Ω电源输出功率最大.

等效法是物理解题时常用的一种方法,使用该方法时,要看准如何等效,哪部分可等效成什么等问题。

类型一应用图象解题

1.由P一R图象知:对于E、r一定的电源,外电阻R一定时,输出功率只有唯一的值.输出功率P一定时,一般R有两个值R1、R2与之对应.

2.将电源(E、r)与一个电阻相连,即电源向电阻R供电,在U—I图象中画出电源的伏安特性曲线和导体R的伏安特性曲线,其交点(U,I)的坐标乘积UI为电源的输出功率也就是R的功率.利用上述联系可借助图象解题.

【例1】把一个10V,2.0W”的用电器A(纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电源上,用电器A实际消耗的功率是2.0W.若换上另一个10V,5.0W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上,用电器B实际消耗的功率有没有可能反而小于2.0W?(设电阻不随温度改变)

导示:电源的输出功率随外电路阻值的变化而变化,如下式所示:

用图象法解题时,首先要明确图象的物理意义,即图象中的每一点、图象中曲线的极值坐标、图象中特殊坐标点等。

类型二等效电源法解题

等效电源法就是把一个较为复杂的电路看做是两部分组成的,其中一部分看做是用电器,另一部分就是既有电动势,又有内电阻的电源.

【例2】如图所示,电源的电动势、内电阻未知,R1、R2的阻值也未知.当在a、b间接入不同的电阻时,电流表有不同的示数,如下表所示,

请完成此表格.

导示:由于电源的电动势E、内电阻r、以及R1、R2都是未知的,若用常规做法是难以求解的.这时,可采用等效电源法,将除R之外的电路当作等效电源,R是等效电源的外电阻,等效电路图如右图所示,虚框内是等效电源.设等效电源的电动势为E′,内电阻为r′,根据闭合电路的

1.利用如图电路,可以测定电路电动势和内电阻,已知R1=、R2=R3=1Ω,当电键K断开时,电压表读数为0.8V,当电键K闭合时,电压表的读数为1V,该电源的电动势和内阻分别为V,Ω

2.如图,AB,CD为两根平行的相同的均匀电阻丝,MN为另一根电阻丝,其电阻为R,它可以在AB,CD上滑动并保持与AB垂直,MN与AB,CD接触良好,图中电压表为理想电压表,电池的电动势和内阻都不变,B,D与电池两极连接的导线的电阻可忽略,当MN处于图中位置时,电压表的读数为U1=4.0V,已知将MN由图中位置向左移动一段距离L后,电压表的读数变为U2=3.0V。若将MN由图中位置向右移动一段距离L,电压表的读数U3是多少?

3.(06广州市统考卷)如图所示,电源的电动势E=7.5V,内阻r=1.0Ω,定值电阻R2=12Ω,电动机M的线圈的电阻R=0.50Ω.闭合开关S,电动机转动稳定后,电压表的示数U1=4V,电阻R2消耗的电功率P2=3.0W.求电动机转动稳定后:

(1)电路的路端电压.

(2)通过电动机的电流.

4.(07南京期末调研)如图所示,电解槽和电炉并联后接到电源上,电源内阻,电炉电阻,电解槽电阻。当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率684W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W(电炉电阻可看作不变)。试求:(1)电源的电动势;

(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流大小;

(3)S1、S2都闭合时,电解槽中电能转化成化学能的功率。

参考答案

1.K断开,I1=U/RE=(R1+R2+r)

K闭合,E=I2(R+r)K断开I1=U/R2=0.8AE=0.8(2+r)K闭合I2=U/R2=1A

E=2Vr=0.5Ω

2.回路总电阻为R总,电源电动势为E,移动MN距离为L时电阻增加或减小R。ER/R总=U1ER/(R总+R)=U2

ER/(R总-R)=U3U3=6V

3.(1)路端电压等于R2两端的电压,由得

(2)电源的电动势E=U2+Ir,由此得干路电流

通过R2的电流

通过电动机的电流I1=I-I2=(1.5-0.5)A=1.0A

4.(1)当S1闭合S2断开时电炉功率为

电炉中电流

电源电动势

(2)当S1、S2都闭合时电炉功率为

电炉中电流

电源路端电压为

通过电源的电流为

通过电解槽的电流为

(3)电解槽消耗的电功率

电解槽内热损耗功率

电解槽转化成化学能的功率