《2012届高三总复习——恒定电流 教案14》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012届高三总复习——恒定电流 教案14（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 恒定电流知识网络：单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：基本概念和定律；串并联电路、电表的改装；闭合电路欧姆定律。其中重点是对基本概念和定律的理解、熟练运用欧姆定律和其他知识分析解决电路问题。难点是电路的分析和计算。基本概念和定律教学目标：1掌握电流、电阻、电功、电热、电功率等基本概念；2掌握部分电路欧姆定律、电阻定律3知道电阻率与温度的关系，了解半导体及其应用，超导及其应用教学重点：部分电路欧姆定律、电阻定律教学难点：部分电路欧姆定律、电阻定律的应用教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、基本概念和定律1.电流电流的定义式： ，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。t
2、qI对于金属导体有 I=nqvS（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 3108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。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 qt 计算电流强度时应引起注意。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。 slR（1） 是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是 m。（2）纯金属的电阻率小，合金的电
3、阻率大。材料的电阻率与温度有关系：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。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）。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 TC。我国科学家在 1989 年把 TC 提高到 130K。现在科学家们正努力做到室温超
4、导。注意：公式 R 是电阻的定义式，而 R= 是电阻的决定式 R 与 U 成正比或 RIUSL与 I 成反比的说法是错误的，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压 U0，它的电阻仍然照旧存在。3.欧姆定律（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。RUI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。【例 1】 实验室用的小灯泡灯丝的 I-U 特性曲线可用以下哪个图象来表示：解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到
5、灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U 越大 I-U 曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选 A。【例 2】下 图 所 列 的 4 个 图 象 中 ， 最 能 正 确 地 表 示 家 庭 常 用 的 白 炽 电 灯 在 不 同 电 压 下 消耗 的 电 功 率 P 与 电 压 平 方 U 2 之 间 的 函 数 关 系 的 是 以 下 哪 个 图 象A. B. C. D.解 ： 此 图 象 描 述 P 随 U 2 变 化 的 规 律 ， 由 功 率 表 达 式 知 ： ， U 越 大 ， 电 阻 越 大 ，
6、RP2图 象 上 对 应 点 与 原 点 连 线 的 斜 率 越 小 。 选 C。4.电功和电热电功就是电场力做的功，因此是 W=UIt；由焦耳定律，电热 Q=I2Rt。其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。（1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt =I 2R t= UIO U O IU1 2 1 2R1R2A. B. C. D.I I I Io U o U o U o UPU2oPU2oPU2oPU2o（2）对非纯电阻电路（如电动机和
7、电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：W Q，这时电功只能用 W=UIt 计算，电热只能用 Q=I 2Rt 计算，两式不能通用。为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：注意：1、电功和电热的区别：（1）纯电阻用电器：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁、 白炽灯泡等。（2）非纯电阻用电器：电流通过用电器是以转化为热能以外的形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的热能损失，例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。在纯电阻电路中，电能全部转化为热能，电功等于电热，即 W=UIt=I2Rt= t 是通用R
8、U的，没有区别，同理 P=UI=I2R= 也无区别，在非纯电阻电路中，电路消耗的电能，即UW=UIt 分为两部分，一大部分转化为其它形式的能；另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2Rt，这里 W=UIt 不再等于 Q=I2Rt，应该是 W=E 其它 +Q，电 功就只能用 W=UIt 计算，电热就只能用 Q=I2Rt 计算。2、关于用电器的额定值问题额定电压是指用电器在正常工作的条件下应加的电压，在这个条件下它消耗的功率就是额定功率，流经它的电流就是它的额定电流。如果用电器在实际使用时，加在其上的实际电压不等于额定电压，它消耗的功率也不再是额定功率，在这种情况下，一般可以认为用电器的电阻与额定状
9、态下的值是相同的，并据此来进行计算。【例 3】 某一电动机，当电压 U1=10V 时带不动负载，因此不转动，这时电流为L4L质子源v1 v2I1=2A。当电压为 U2=36V 时能带动负载正常运转，这时电流为 I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得， ，这个电阻可认为51IUR是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为 P 电 =U2I2=36W，内部消耗的热功率 P 热 =5W，所以机械功率 P=31WRI2由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小。【例 4】某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量
10、m=50kg，电源提供给电动机的电压为 U=110V，不计各种摩擦，当电动机以 v=0.9m/s 的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度 I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取 g=10m/s2）.解析：电动机的输入功率 P UI，电动机的输出功率P1=mgv，电动机发热功率 P2=I2r而 P2=P - P1，即 I2r= UI mgv代入数据解得电动机的线圈电阻大小为 r=4【例 5】 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=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分
11、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，则 n1n 2=_。解：按定义， .05.6, 1eItI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 。而vnleIvlteI 1,得和 12,221snsva二、针对练习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
12、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，通常都用它们制作标准电阻2.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 强 度 为 1 A， 若 将 C 与 D 接 入 电 压 为 U 的 电 路 中 ， 则 电 流 为A.4 A B.2 A C. A D. A21413.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为 U，则通过两段导体的电流相等两段导体内的自由电子定
13、向移动的平均速率不同细导体两端的电压 U1 大于粗导体两端的电压 U2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A. B. C. D.4.如图 1283 所示，a、b、c、d 是滑动变阻器的 4 个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片 P 向接线柱 c 移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是A.a 和 b B.a 和 c C.b 和 c D.b 和 d5.一个标有“220 V、60W”的白炽灯泡，加上的电压 U 由零逐渐增大到 220 V，在此过程中，电压（U）和电流（ I）的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是6.一根粗细均匀的导线，两端加上电压 U
14、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度为 v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的 ，再给它两端21加上电压 U，则A.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为4I 6IC.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v6v7.如图所示，当滑动变阻器的滑键从最左端向右滑过 2R/3 时，电压表的读数由 U0 增大到 2U0，若电源内阻不计，则下列说法中正确的是A.通过变阻器 R 的电流增大为原来的 2 倍B.变阻器两端的电压减小为原来的 倍3C.若 R 的阻值减小到零，则电压表的示数为 4U0D.以上说法都正确8.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是 PC
15、T 元件，PCT 元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器，其电阻率 与温度 t 的关系如图所示.由于这种特性，PCT 元件具有发热、控温双重功能.对此，以下判断中正确的是A.通电后，其电功率先增大后减小 B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1 或 t2 不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在 t1 至 t2 间的某一值不变9.在电解槽中，1 min 内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.1251021 和 7.51020，则通过电解槽的电流为_.10.若加在导体两端的电压变为原来的 时，导体中的电流减小 0.2 A，如果所加电压32变为原来的 2 倍，则导体中的电流将变为_.11.如图所示，电源可提供 U=6 V 的恒定电压，R 0 为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于 Rx
