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1、高二物理恒定电流重难点知识点精析及综合能力提升测试I.重难点知识点精析一、概念荐入1.电流电流的定义式：I =-，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 t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3X108m/s），这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用。2. 电阻定律八 l导体的电阻A跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。R = ps（l）p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 具体的导线的性质九单位是
2、Q m。纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。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0K时，电阻率突然减小到零一一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1
3、30K。现在科学家们正努力做到室温超导。3. 欧姆定律:i=g （适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。R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：A.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
4、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U2之间的函数关系的是以下哪个图象解：此图象描述尸随U2变化的规律，由功率表达式知：尸=竺，U越大，电阻越大，图象R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，因此是卬=；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。对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I2R t= U21R对非纯电阻
5、电路（如电动机和电解槽），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：WQ，这时电功只能用W=UIt计算， 电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用。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I1=2A。当电压 为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I=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，R = U = 5q，这个电阻可认为是不变I1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=12R =5W，所以机械功率P=31W由这道例题可知：
6、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.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=1.60X10-19C。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 和 n2，贝0 n : n2=。ne n I一 r-r1解：按定义，I = ,. - = - = 6.25 x 1015质子源IJ |t t e专 l由于各处电流相同，设这段长度为/，其中的质子数为n 4L
7、*个，nev 1_ n，二 n 。而 v2 = 2as,:. v g p s,二l vn2二、串并联与混联电路1. 应用欧姆定律须注意对应性。选定研究对象电阻R后，I必须是通过这只电阻R的电流，U必须是这只电阻R两端 的电压。该公式只能直接用于纯电阻电路，不能直接用于含有电动机、电解槽等用电器的电 路。2. 公式选取的灵活性。计算电流，除了用I = %外，还经常用并联电路总电流和分电流的关系：I=I+I2计算电压，除了用U=IR夕卜，还经常用串联电路总电压和分电压的关系：U=U1+U2计算电功率，无论串联、并联还是混联，总功率都等于各电阻功率之和：P=P1+P2U 2对纯电阻，电功率的计算有多
8、种方法：P=UI=I2R= R以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于纯电阻电路，也可用于非纯电阻电路。 既可以用于恒定电流，也可以用于交变电流。例3已知如图，R=6Q，R2=3Q，R3=4Q，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为解：本题解法很多，注意灵活、巧妙。经过观察发现三只电阻的电流关系最简R1单：电流之比是I：i2：i3=i：2：3；还可以发现左面两只电阻并联后总阻值rR-h为2Q，因此电压之比是U：U： U3=1 ： 1 ： 2；在此基础上利用P=UI，得P1 : P2 : P=1 ： 2 ： 6例&已知如图，两只灯泡LL2分别标有“110V，60W”和“11
9、0V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路 消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？解：A、C两图L中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两 部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所以选B。例7.左图甲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，。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 Rx变化的图线应最接近于右图中的哪条实线A.B.C.D.解：当Rx增大时，左半部分总电阻增大，右半部
10、分电 阻减小，所以R两端的电压U应增大，排除；如果 没有并联R，电压均匀增大，图线将是；实际上并 联了人，对应于同一个Rx值，左半部分分得的电压将比原来小了，所以正确，选C。3. 对复杂电路分析，一般情况下用等势点法比较方便简洁。凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在 外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声 明的情况下，不考虑电表对电路的影响。4. 电路中有关电容器的计算。电容器跟与它并联的用电器的电压相等。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。在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所
11、以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。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之和。 例8.已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大， 可采取以下那些方法：A.增大RB.增大R2C.增大R3D.减小R解：由于稳定后电容器相当于断路，因此R3上无电流，电容器相当于和R2并联。只有增大 R2或减小R才能增大电容器C两端的电压，从而增大其带电量。改变R3不能改变电容器的 带电量。因此选BD。R=30Q , R2=15Q , R3=20Q , AB 间电压 U=
12、6V, A例9.已知如图， 端为正C=2p F，为使电容器带电量达到Q =2X10- 6C，应将R4的阻值调节到多大？+ ,TA-解：由于R和R2串联分压，可知R两端电压一定为4V，由电容器 的电容知：为使C的带电量为2X0-6C，其两端电压必须为V，所 以R3的电压可以为3V或5V。因此R4应调节到20Q或4Q。两次电 容器上极板分别带负电和正电。还可以得出：当R4由20Q逐渐减小的到4Q的全过程中，通过图中P点的电荷量应该 是4X0-6C，电流方向为向下。三、闭合电路欧姆定律.主要物理量。研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U， 前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式
13、有：E ，一、e=u外+u内i=-rt （I、r间关系）U=E-Ir （U、I 间关系） U = E （U、RR + r间关系）从式看出：当外电路断开时（I = 0），路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（R = 0，因而U = 0）电流最大为I =E/r （一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。 m2. 电源的功率和效率。功率：电源的功率（电源的总功率）pe=ei电源的输出功率P 出= UI电源内部消耗的功率P =I 2rr电源的效率：n =P =U =J （最后一个等号只适用于 PE E R + r纯电阻电路）电源的输出功率p
14、=（E2R = （4R E2 E2，可见电源输 （R + r）2 R + r 力 4r 4r出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源 的输出功率最大，为P = ：2。R=2Q，R2的变化范围是00Q。求：电源的最大输例10.已知如图，E =6V，r =4Q，出功率；Ri上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解：R2=2Q时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；鸟是 定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R上消耗的功率最大为2W； 把R也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Q，所以，当R2=6Q时，R2 上消耗的功率最大为L5W。3. 变化电路的讨论。闭合电路
15、中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路， 使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电 路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的 电流关系。以右图电路为例：设 R1增大，总电阻一定增大；由I = ，I 一定减小；由U=E-Ir，U 一定增大；因此七、/ 一定R + r4 4增大；由 I3= I-I4，13、U3 一定减小；由 U2=U-U3，U2、I2 一定增大； 由I=I3-I2, I1 一定减小。总结规律如下：总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；变化电阻本身和总电路变化 规律相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总 电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的 电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。例11.如图，电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R=10Q，R2=8Q.当电键S接位置1时， 电流表的示数为0.
