江苏专版2019年高考物理总复习第29讲电流欧姆定律串并联电路讲义20181003321
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[考试标准]知识内容必考要求加试要求说明串联电路和并联电路c c 1.不要求解决无穷网络等复杂电路的问题.2.电表改装只限于改装成单量程电压表和电流表.3.不要求分析外电路为混联电路的动态电路问题.闭合电路的欧姆定律c d一、串联电路和并联电路1.电路的串、并联串联并联电流I=I1=I2=…=I n I=I1+I2+…+I n电压U=U1+U2+…+U n U=U1=U2=…=U n电阻R=R1+R2+…+R n 1R=1R1+1R2+…+1R n电压与电流分配电压与各部分电路的电阻成正比电流与各支路的电阻成反比功率分配与各部分电路的电阻成正比与各支路的电阻成反比改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理 串联分压 并联分流 改装后的量程 U =I g (R +R g )I =R +R gR I g量程扩大的倍数 n =U U gn =I I g接入电阻的阻值 R =UI g -R g =(n -1)R gR =I g R g I -I g =R g n -1改装后的总内阻R V =R g +R =nR gR A =R ·R g R +R g =R gn二、闭合电路的欧姆定律 1.公式 (1)I =ER +r(只适用于纯电阻电路). (2)E =U 外+Ir (适用于所有电路). 2.路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况:U =IR =ER +r ·R .(2)特殊情况:①当外电路断路时,I =0,U =E . ②当外电路短路时,I 短=Er,U =0.1.电阻R 1与R 2并联在电路中,通过R 1与R 2的电流之比为1∶2,则当R 1与R 2串联后接入电路中时,R 1与R 2两端电压之比U 1∶U 2为( ) A .1∶2 B .2∶1 C .1∶4 D .4∶1答案 B2.(2016·金华十校调研)有两个相同的电流表,允许通过的最大电流(满偏电流)为I g =1 mA ,表头电阻R g =30 Ω,若改装成一个量程为3 V 的电压表和一个量程为0.6 A 的电流表应分别( )A .串联一个2 990 Ω的电阻和并联一个0.15 Ω的电阻B .并联一个2 990 Ω的电阻和串联一个0.15 Ω的电阻C .串联一个2 970 Ω的电阻和并联一个0.05 Ω的电阻D .并联一个2 970 Ω的电阻和串联一个0.05 Ω的电阻 答案 C3.(2015·浙江9月学考测试·8)如图1所示,一个电阻R 和一个灯泡L 串联接在电压恒为U 的电源上,电路中的电流为I .电阻两端的电压为U 1,电功率为P 1;灯泡两端的电压为U 2,电功率为P 2,则下列关系式正确的是( )图1A .P 1=UIB .P 2=U 2RC .U 2=U -IRD .U 1=U -IR答案 C4.如图2所示,当开关S 闭合时,灯L 1、L 2均不亮.某同学用一根导线检查电路,将导线接在L 1两端时,发现L 2发光,由此可判断故障的可能原因是( )图2A .灯L 1短路B .灯L 1断路C .灯L 2短路D .灯L 2断路答案 B5.一块太阳能电池板, 测得其开路电压为1 000 mV ,短路电流为50 mA.若该电池板与电阻值为30 Ω的电阻组成闭合回路,电池板的路端电压是( ) A .400 mV B .600 mVC .500 mVD .300 mV答案 B6.如图3所示,把两个电源的U -I 关系图线画在同一坐标系中,由图象可得出的正确结论是( )图3A .E 1=E 2,内电阻r 1>r 2B .E 1=E 2,发生短路时I 1>I 2C .E 1<E 2,内电阻r 1>r 2D .E 1<E 2,发生短路时I 1>I 2 答案 B命题点一 电路的动态分析例1 如图4,E 为内阻不能忽略的电池,R 1、R 2、R 3为定值电阻,S 0、S 为开关,与分别为理想电压表与理想电流表.初始时S 0与S 均闭合,现将S 断开,则( )图4A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大解析 S 断开,外电阻变大,总电流减小,故路端电压U =E -Ir 增大,电压表的读数变大.R 1两端电压减小,则R 3两端的电压增大,电流表的读数变大. 答案 B电路动态分析的两种方法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 →支路的变化. 2.极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.题组阶梯突破1.在如图5所示的电路中,电源的内阻不能忽略,当电路中接入的电灯数目增多时,下列说法正确的是()图5A.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压逐渐变小B.外电路的总电阻逐渐变大,电灯两端的电压逐渐变大C.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压逐渐变大D.外电路的总电阻逐渐变小,电灯两端的电压逐渐变小答案D2.(多选)如图6所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图.图中油量表由电流表改装而成,金属杠杆的一端接浮标,另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时,下列分析正确的是()图6A.触点O向下滑动B.触点O向上滑动C.电路中的电流增大了D.电路中的电流减小了答案BD解析当油面下降时,浮标位置降低,在杠杆作用下,滑动变阻器的触点O向上移动,滑动变阻器连入电路的阻值变大,根据I=UR+r可知电路中的电流变小,电流表示数变小,即油量表指针偏转较小.选项A、C错误,B、D正确.3.如图7所示的电路中,调节滑动变阻器,电压表的读数由6 V变为5 V,电流表读数的变化量为0.5 A,则下列说法中正确的是()图7A.电流表的读数变小了,电源的内阻为10 ΩB.电流表的读数变大了,电源的内阻为20 ΩC.电流表的读数变大了,电源的内阻为2 ΩD.不知道电流表的具体读数,无法计算电源的内阻答案C解析电压表测量的是路端电压,根据题目信息,电压表读数减小,则内电压增大,内电压U内=Ir,电源的内电阻不变,所以电路总电流增大,由闭合电路欧姆定律知,路端电压的减少量等于内电压的增加量,所以ΔU=ΔI·r,代入数据得,电源的内阻r=2 Ω,选项C正确.4.在如图8所示的电路中,电源内阻不可忽略,在调节可变电阻R的阻值过程中,发现理想电压表的示数减小,则()图8A.R的阻值变大B.路端电压不变C.干路电流减小D.路端电压和干路电流的比值减小答案D5.(2016·宁波模拟)如图9所示电路中,L1、L2为两只相同的灯泡,R为光敏电阻(随光照的增强电阻减小),当光照强度逐渐增强的过程中,下列判断正确的是()图9A.L1、L2两灯均逐渐变暗B.L1灯逐渐变暗,L2灯逐渐变亮C.电源内电路消耗功率逐渐减小D.光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐增大答案B解析当光照增强时,光敏电阻R的阻值减小,电路的总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则L2灯逐渐变亮.由U=E-Ir可知,路端电压减小,L2灯的电压增大,则L1灯两端的电压减小,故L1灯逐渐变暗,故A错误,B正确;总电流增大,由P =I2r知电源内电路消耗功率逐渐增大,故C错误;将L2灯看成电源内电路的一部分,光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率是等效电源的输出功率,由于等效电源的内阻大于外电阻,所以当光敏电阻的阻值减小,即外电阻减小时,等效电源的内外电阻差加大,输出功率减小,则光敏电阻R和灯泡L1消耗的总功率逐渐减小,故D错误.命题点二电路中的功率及效率问题例2如图10所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,求:当电阻箱R读数为多少时,电阻箱消耗的电功率最大,并求这个最大值.图10解析把保护电阻看成电源内电路的一部分,令r0=R0+r,则电阻箱消耗的电功率为:P=(Er0+R )2·R=E2(R-r0)2R+4r0,故当R=r0,即R=r+R0=(1+0.5)Ω=1.5 Ω时,P max=E24(r+R0)=624×1.5W=6 W.答案 1.5 Ω 6 W对闭合电路功率的两点认识1.电源的总功率(1)任意电路:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内.(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=E2 R+r.2.电源内部消耗的功率P内=I2r=IU内=P总-P出.3.电源的输出功率(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内.(2)纯电阻电路:P出=I2R=E2R(R+r)2=E2(R-r)2R+4r.(3)纯电阻电路中输出功率随R 的变化关系 ①当R =r 时,电源的输出功率最大为P m =E 24r .②当R >r 时,随着R 的增大输出功率越来越小. ③当R <r 时,随着R 的增大输出功率越来越大. 题组阶梯突破6.(多选)如图11,电源的电动势为E ,内阻为r ,外电路电阻为R ,当R 增加时,下列哪些量一定是增加的( )图11A .路端电压B .干路电流C .输出功率D .电源的效率答案 AD解析 当外电阻增大时,根据闭合电路欧姆定律得,电流减小,路端电压U =E -Ir ,E 、r 不变,I 减小,U 增大.故A 正确,B 错误;根据数学知识得知,当外电阻与电源的内阻相等时,电源的输出功率最大,由于外电阻与内电阻关系未知,无法判断电源的输出功率的变化情况.故C 错误;电源的效率η=UI EI =UE ,当R 增大时,U 增大,效率一定增大,故D 正确.7.同一电源分别接上12 Ω和3 Ω的电阻时,两电阻消耗的电功率相等,则电源的内阻为( ) A .1 Ω B .3 ΩC .6 ΩD .18 Ω答案 C解析 设电源的电动势为E ,内阻为r ,根据题意可知:(E 12 Ω+r )2×12 Ω=(E 3 Ω+r )2×3 Ω,解之得r =6 Ω,故C 是正确的.8.直流电路如图12所示,在滑动变阻器的滑片P 向右移动时,电源的( )图12A .总功率一定增大B .效率一定减小C .电源内部消耗功率一定减小D .输出功率一定先增大后减小 答案 C解析 滑片P 向右移动时外电路电阻R 外增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由P总=EI 可得P 总减小,故选项A 错误;根据η=R 外R 外+r=11+r R 外可知选项B 错误;由P 内=I 2r 可知,选项C 正确;由P 输-R 外图象,因不知道R 外的初始值与r 的关系,所以无法判断P 输的变化情况,选项D 错误.9.如图13所示,电源电动势E =12 V ,内阻r =3 Ω,R 0=1 Ω,直流电动机内阻R 0′=1 Ω,当滑动变阻器阻值为R 1时可使甲电路输出功率最大,滑动变阻器阻值为R 2时可使乙电路输出功率最大,且此时电动机刚好正常工作(额定输出功率为P 0=2 W),则R 1和R 2的值分别为( )图13A .2 Ω,2 ΩB .2 Ω,1.5 ΩC .1.5 Ω,1.5 ΩD .1.5 Ω ,2 Ω答案 B解析 因为题中甲电路是纯电阻电路,当外电阻与电源内阻相等时,电源的输出功率最大,所以R 1=2 Ω;而乙电路是含电动机电路,欧姆定律不适用,电路的输出功率P =IU =I (E -Ir ),当I =E2r =2 A 时,输出功率P 有最大值,此时电动机的输出功率为P 0=2 W ,发热功率为P 热=I 2R 0′=4 W ,所以电动机的输入功率为P 入=P 0+P 热=6 W ,电动机两端的电压为U M =P 入I =3 V ,电阻R 2两端的电压为U R 2=E -U M -Ir =3 V ,所以R 2=U R 2I =1.5 Ω,选项B正确.命题点三 电源和电阻U -I 图象的比较例3 如图14所示,直线A 是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B 、C 分别是电阻R 1、R 2两端的电压与电流的关系图线,若这两个电阻分别接到这个电源上,则( )图14A .R 1接在电源上时,电源的效率高B .R 2接在电源上时,电源的效率高C .R 1接在电源上时,电源的输出功率大D .电源的输出功率一样大解析 电流I 一样大时,电源的效率η=P 出P 总=UI EI =UE ,效率与路端电压成正比,R 1接在电源上时路端电压大,效率高,故A 正确,B 错误;由图线的交点读出,R 1接在电源上时U 1=34U 0,I 1=14I 0,电源的输出功率P 1=U 1I 1=316U 0I 0;R 2接在电源上时U 2=12U 0,I 2=12I 0,电源的输出功率P 2=U 2I 2=14U 0I 0,故C 、D 均错误.答案 A4利用两种图象解题的基本方法1.电源的U -I 图象:纵轴上的截距等于电源的电动势;图线的斜率的绝对值等于电源的内阻;矩形面积UI 为电源的输出功率.2.同一坐标系中的电源和电阻的U -I 图线:交点即电阻的“工作点”,电阻的电压和电流可求,其他的量也可求. 题组阶梯突破10.(2015·浙江9月学考测试·10)某电源电动势为E ,内阻为r .根据路端电压与电流的关系式U =E -Ir ,作出U 与I 的函数图象如图15所示.下列说法正确的是( )图15A .图线斜率的绝对值表示内阻的大小B .电源短路的状态对应于图中的P 点C .电动势越大,P 点位置越接近坐标原点D .外电路断开的状态对应于图中的Q 点 答案 A解析 U -I 图象中,由U =E -Ir 知,图线为一条直线,纵截距为电动势,横截距为短路电流,直线的斜率的绝对值等于电源的内阻,故选A. 11.如图16所示为某一电源的U -I 图线,由图可知( )图16A .电源电动势为2 VB .电源内电阻为13 ΩC .电源短路时电流为6 AD .电路路端电压为1 V 时,电路中电流为2.5 A 答案 A解析 I =0时,E =2 V ,A 对;r =2-0.86 Ω=0.2 Ω,B 错;I 短=E r =20.2 A =10 A ,C 错;U=1 V 时,I =E -U r =2-10.2A =5 A ,D 错误.12.(2016·浙江模拟)如图17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图线,其中U 0、I 0、U 、I 已知,下列说法正确的是( )图17A .阴影部分的面积UI 表示电源的输出功率,电源的效率为UIU 0I 0×100%B .电源电动势为U 0,内阻为UIC .当满足α=β时,电源的输出功率最大D .当满足α>β时,电源的效率大于50% 答案 C解析 两条图线的交点为负载电阻与电源相连后的工作状态,交点纵坐标U 为路端电压,横坐标I 为干路电流,由P =UI 知,阴影部分的面积为路端电压与干路电流的乘积,即为电源的输出功率.电源的电动势为U 0,电源的效率为η=UI EI ×100%=UU 0×100%,故A 错误.根据闭合电路欧姆定律得:U =E -Ir ,当I =0时,U =E ,所以由图知,电源电动势为U 0,内阻为U 0I 0,故B 错误.当满足α=β时,电源的内、外电阻相等,电源的输出功率最大,故C正确.当满足α=β时,此时电源的效率为50%.当满足α>β时,电源的内阻大于外电阻,电源的效率小于50%,故D 错误.13.如图18,直线A 为某电源的U -I 图线,曲线B 为标识不清的小灯泡L 1的U -I 图线,将L 1与该电源组成闭合电路时,L 1恰好能正常发光.另有一相同材料制成的灯泡L 2,标有“6 V,22 W ”,下列说法中正确的是( )图18A .电源的内阻为3.125 ΩB .把灯泡L 1换成L 2,L 2可能正常发光C .把灯泡L 1换成L 2,电源的输出功率可能相等D .把灯泡L 1换成L 2,电源的输出功率一定变小 答案 C解析 由图读出电源的电动势为E =10 V ,图线A 的斜率的绝对值表示电源的内阻,则r =10-23.2Ω=2.5 Ω,故A 错误;灯泡与电源连接时,A 、B 两图线的交点表示灯泡的工作状态,则知其电压U =6 V ,I 1=1.6 A ,则灯泡L 1的额定电压为6 V ,额定功率为P =UI 1=9.6 W. 把灯泡L 1换成“6 V,22 W ”的灯泡L 2,不能正常发光,而由P =U 2R 知:灯泡L 2正常工作时的电阻为R 2=U 2P 2=6222Ω≈1.64 Ω.灯泡L 1正常发光时的电阻为R 1=U I 1=61.6 Ω=3.75 Ω,则知正常发光时灯泡L 2的电阻更接近电源的内阻,但是这里灯泡并没有达到正常发光,此时L 2的电阻是不确定的;电源的输出功率可能变大,可能相等,也有可能变小,故B 、D 错误,C 正确.(建议时间:40分钟)1.如图1所示,有三个电阻,已知R 1∶R 2∶R 3=1∶3∶6,则电路工作时,电压U 1∶U 2为( )图1A.1∶6 B.1∶9C.1∶3 D.1∶2答案D解析由题图可知R2与R3并联再与R1串联,U1为R1两端电压,U2为并联部分电压,由电阻关系知R2=3R1,R3=6R1,R2与R3并联总电阻R23=3R1·6R13R1+6R1=2R1,根据串联电路电压分配规律有U1∶U2=R1∶R23=1∶2.2.(2016·湖州市联考)将一块内阻为600 Ω,满偏电流为50 μA的电流表G改装成量程为3 V 的电压表,应该()A.串联一个60.0 kΩ的电阻B.并联一个60.0 kΩ的电阻C.串联一个59.4 kΩ的电阻D.并联一个59.4 kΩ的电阻答案C解析改装电压表需要串联一个分压电阻,选项B、D错误;根据欧姆定律可知:R+R g=U I g,解得R=59.4 kΩ,选项C正确.3.(2016·衢州模拟)太阳能路灯以太阳光为能源,白天太阳能电池板给蓄电池充电,晚上蓄电池给灯源供电,安全节能无污染,已被广泛采用.如图2所示,是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌,则该电池板的内阻约为()图2A.7.58 Ω B.6.03 Ω C.6.23 Ω D.7.35 Ω答案D解析电池板的开路电压等于电池板的电动势,则该电池板的电动势为E=43 V由图知,短路电流为I短=5.85 A根据闭合电路欧姆定律得:电池板的内阻r =E I 短=435.85Ω≈7.35 Ω.4.如图3所示电路,开关S 断开和闭合时电流表示数之比是1∶3,则可知电阻R 1和R 2之比为( )图3A .1∶3B .1∶2C .2∶1D .3∶1答案 C解析 开关闭合时电路中只有电阻R 2,根据欧姆定律可得:I =UR 2,开关断开时电路中两电阻串联,根据欧姆定律可得,I ′=UR 1+R 2,则R 1+R 2R 2=31,解得:R 1∶R 2=2∶1.选项C 正确.5.如图4所示四个相同的灯泡按如图所示连接,闭合开关后,关于四个灯泡的亮度,下列结论中正确的是( )图4A .L 1灯、L 2灯一样亮,L 3灯次之,L 4灯最暗B .L 1灯最亮、L 3灯次之,L 2与L 4灯最暗且亮度相同C .L 1灯最亮、L 2与L 3灯一样亮,L 4灯最暗D .L 1与L 2灯一样亮,L 3与L 4灯一样亮,但比L 1与L 2灯暗些 答案 B解析 电路的连接特点是:L 2灯与L 4灯串联,然后和L 3灯并联,再和L 1灯串联,L 1灯在干路上,通过它的电流最大,L 1灯最亮,L 3灯中的电流大于L 2与L 4灯中的电流,L 3灯较亮,L 2灯与L 4灯最暗且亮度相同,综合以上分析得B 正确,A 、C 、D 错误.6.(多选)电源电动势和内电阻都保持一定,外电路的电阻逐渐减小的过程中,下列说法正确的是( )A .电源的供电效率一定逐渐减小B .电源的路端电压一定逐渐减小C .电源输出功率一定逐渐减小D .电源内部消耗的功率一定逐渐减小 答案 AB解析 当外电阻减小时,根据闭合电路欧姆定律得,干路电流增大,路端电压U =E -Ir ,E 、r 不变,I 增大,U 减小.故B 正确.电源的供电效率η=UI EI =R R +r =11+rR ,当外电阻R 减小时,η一定变小.故A 正确.根据数学知识得知,当外电阻与电源的内阻相等时,电源的输出功率最大,由于外电阻与内电阻关系未知,无法判断电源的输出功率的变化情况.故C 错误.电源内部消耗的功率P =I 2r ,电流I 增大,r 不变,则电源内部消耗的功率P 增大.故D 错误.7.如图5所示,直线A 为电源的U -I 图线,直线B 为电阻R 的U -I 图线,用该电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电路的总功率分别是( )图5A .4 W,8 WB .2 W,4 WC .4 W,6 WD .2 W,3 W 答案 C解析 从题图中可知E =3 V ,图线A 和图线B 的交点是电源和电阻R 构成电路的工作点.因此P 出=UI =4 W ,P 总=EI =6 W.8.硅光电池是一种太阳能电池,具有低碳环保的优点.如图6所示,图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I 的关系图象(电池内阻不是常数),图线b 是某电阻R 的U -I 图象.在该光照强度下将它们组成闭合回路时,硅光电池的内阻为( )图6A .8.0 ΩB .10 ΩC .12 ΩD .12.5 Ω答案 D9.(多选)某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图7中的a 、b 、c 所示.以下判断正确的是( )图7A .在a 、b 、c 三条图线上分别取横坐标相同的A 、B 、C 三点,这三点的纵坐标一定满足关系P A =P B +P CB .b 、c 图线的交点与a 、b 图线的交点的横坐标之比一定为1∶2,纵坐标之比一定为1∶4C .电源的最大输出功率P m =9 WD .电源的电动势E =3 V ,内电阻r =1 Ω 答案 ABD解析 在a 、b 、c 三条图线上分别取横坐标相同的A 、B 、C 三点,因为直流电源的总功率P E 等于输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 的和,所以这三点的纵坐标一定满足关系P A =P B +P C ,所以A 正确;当内电阻和外电阻相等时,电源的输出功率最大,此时即为b 、c 图线的交点处的电流,此时电流的大小为E R +r =E 2r ,功率的大小为E 24r ,a 、b 图线的交点表示电源的总功率P E 和电源内部的发热功率P r 相等,此时只有电源的内电阻,所以此时电流的大小为E r ,功率的大小为E 2r ,所以横坐标之比为1∶2,纵坐标之比为1∶4,所以B 正确;图线c 表示电源的输出功率与电流的关系图象,很显然,最大输出功率小于3 W ,故C 错误;当I =3 A 时,P R =0,说明外电路短路,根据P E =EI 知电源的电动势E =3 V ,内电阻r =E I =1Ω,故D 正确.10.如图8所示,电源电压恒定不变,闭合开关S ,当滑动变阻器的滑片P 向右移动时,关于理想电流表A 1和理想电压表V 1的示数变化叙述正确的是( )图8A .电流表A 1示数变大,电压表V 1示数变大B .电流表A 1示数变大,电压表V 1示数变小C .电流表A 1示数变小,电压表V 1示数变大D .电流表A 1示数变小,电压表V 1示数变小答案C解析当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器的有效电阻增大,外电路总电阻增大,由闭合电路欧姆定律可知,电路中电流变小,则电流表A1示数变小.根据闭合电路欧姆定律可知:电压表V1示数U1=E-I(R1+r),I变小,则U1变大,故A、B、D错误,C正确.11.如图9所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,L为小灯泡(其灯丝电阻可以视为不变),R1和R2为定值电阻,R3为光敏电阻,其阻值的大小随照射光强度的增强而减小.闭合开关S后,将照射光强度增强,则()图9A.电路的路端电压将增大B.灯泡L将变暗C.R2两端的电压将增大D.R1两端的电压将增大答案D解析光照增强,故光敏电阻的阻值减小,电路中的总电阻减小;由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流增大,所以电源内阻所占电压增大,所以路端电压减小,电流增大,所以R1两端的电压增大,故A错误,D正确;因路端电压减小,同时R1两端的电压增大,故并联电路部分电压减小,则流过R2的电流减小,而总电流增大,所以通过灯泡L的电流增大,所以L 变亮,故B、C错误.12.(2016·慈溪市调研)如图10所示的电路中,E为电源电动势,r为电源内阻,R1和R3均为定值电阻,R2为滑动变阻器.当R2的滑动触点在a端时合上开关S,此时三个理想电表A1,A2和V的示数分别为I1,I2和U.现将R2的滑动触点向b端移动,则三个电表示数的变化情况是()图10A.A1示数减小,A2示数不变,V示数减小B.A1示数减小,A2示数增大,V示数减小C.A1示数增大,A2示数减小,V示数减小D.A1示数增大,A2示数增大,V示数增大答案B解析R2的滑动触点向b端移动时,R2减小,整个电路的总电阻减小,总电流增大,内电压增大,外电压减小,即电压表示数减小,R3电压增大,R1,R2并联电压减小,通过R1的电流I1减小,即A1示数减小,而总电流I增大,则流过R2的电流I2增大,即A2示数增大.故A、C、D错误,B正确.13.如图11所示的电路,灯泡L1与L2完全相同,开关S闭合后,电压表、的示数都等于电源电压,两个灯泡都不发光.如果故障只有一个,则可能是()图11A.L1短路B.L1断路C.L2短路D.L2断路答案D解析示数等于电源电压,则说明电压表的两接线柱间含电源部分的电路b—L1—c—d—e—a之间是连通的,且a—L2—b部分无短路现象,则选项B、C排除;选项A和D都满足和的示数等于电源电压的要求,但由于电路故障只有一处,若L1短路,L2完好,则L2应发光,与两个灯都不发光矛盾,故只有选项D正确.14.如图12所示,C为两极板水平放置的平行板电容器,闭合开关S,当滑动变阻器R1、R2的滑片处于各自的中点位置时,悬在电容器C两极板间的带电尘埃P恰好处于静止状态.要使尘埃P向下加速运动,下列方法中可行的是()图12A.将R1的滑片向左移动B.将R2的滑片向左移动C.将R2的滑片向右移动D.将闭合的开关S断开答案B解析 尘埃P 受到重力和电场力而平衡,要使尘埃P 向下加速,就要减小电场力,故要减小电容器两端的电压;电路稳定时,滑动变阻器R 1无电流通过,两端电压为零,故改变R 1的电阻值无效果,故A 错误;滑动变阻器R 2处于分压状态,电容器两端电压等于变阻器R 2左半段的电压,故要减小滑动变阻器R 2左半段的电阻值,滑动变阻器R 2的滑片应该向左移动,故B 正确,C 错误;将闭合的开关S 断开,电容器两端电压增大到等于电源电动势,故P 向上加速,D 错误.15.(2016·温州市调研)如图13所示的电路中,当S 2闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V 和0.4 A .当S 2断开时,它们的示数分别改变0.1 V 和0.1 A ,求电源的电动势和内电阻.图13答案 2 V 1 Ω解析 当S 2闭合时,R 1、R 2并联接入电路,由公式E =U 外+Ir ,得E =1.6+0.4r .当S 2断开时,只有R 1接入电路,总电阻增大,则电压表示数增大,电流表示数减小,由公式E =U 外+Ir 得E =(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r .解以上两式得E =2 V ,r =1 Ω.16.如图14所示,电源电动势E =10 V ,内阻r =1 Ω,R 1=3 Ω,R 2=6 Ω,C =30 μF.图14(1)闭合开关S ,求稳定后通过R 1的电流.(2)然后将开关S 断开,求电容器两端的电压变化量和流过R 1的总电荷量.(3)如果把R 2换成一个可变电阻,其阻值可以在0~10 Ω范围变化,求开关闭合并且电路稳定时,R 2消耗的最大电功率.答案 (1)1 A (2)4 V 1.2×10-4 C (3)6.25 W 解析 (1)稳定时,电路中的电流I =Er +R 1+R 2=1 A.(2)S 闭合,电路处于稳定状态时,电容器两端的电压U =IR 2=1×6 V =6 V ,S 断开后,电容器两端的电压为10 V .所以ΔU =4 V ,流过R 1的总电荷量为ΔQ =ΔUC =1.2×10-4 C. (2)P R 2=(E r +R 1+R 2)2R 2=E 2[R 2-(R 1+r )]2R 2+4(R 1+r ),可见当R 2=R 1+r 时,R 2消耗的功率最大,P m R 2=E 24(R 1+r )=6.25 W.17.(2015·上海6月学考·25改编)如图15所示电路中,电源电压U =18 V ,小灯泡L 上标有“6 V,3 W ”.设小灯泡电阻不随温度变化,电压表量程为0~15 V ,电阻箱的最大阻值足够大.电阻箱调到最大值,闭合开关S ,然后调节电阻箱使小灯泡正常发光.图15(1)求小灯泡的阻值R L .(2)求小灯泡正常发光时,电阻箱的阻值R 1.(3)在保证电路中各器件安全工作的前提下,改变电阻箱的阻值,求小灯泡的最小功率P . 答案 (1)12 Ω (2)24 Ω (3)0.75 W解析 (1)小灯泡的阻值为:R L =U 2LP L =623Ω=12 Ω(2)按题意,小灯泡正常发光时:U L =6 V ,I L =P L U L =36A =0.5 A ,则I 1=I L =0.5 A. 电压表示数为:U V =U -U L =18 V -6 V =12 V 电阻箱的阻值为:R 1=U VI 1=24 Ω(3)在保证电路中各器件安全工作的前提下,改变电阻箱的阻值,当电压表示数为U V =15 V 时,小灯泡的功率最小,小灯泡两端电压为:U L ′=U -U V =(18-15)V =3 V 小灯泡的最小功率为:P =U L ′2R L =3212W =0.75 W.。
第二节电路闭合电路的欧姆定律,[学生用书P142])一、串、并联电路的特点1.特点对比串联并联电流I=I1=I2=…=I n I=I1+I2+…+I n 电压U=U1+U2+…+U n U=U1=U2=…=U n电阻R=R1+R2+…+R n 1R=1R1+1R2+…+1R n(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻.(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻,且小于其中最小的电阻.(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和.(4)无论电路是串联还是并联,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大.1.(多选)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 ΩB.当ab端短路时,c、d之间的等效电阻是40 ΩC.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 VD.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V答案:AC二、电源的电动势和内阻1.电动势11(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.(2)表达式:E =W q.(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量.2.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数.2.(多选)关于电动势,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,非静电力移动正电荷做功越多,电动势就越大C .电动势越大,说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多D .电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多 答案:AC三、闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.2.公式⎩⎪⎨⎪⎧I =E R +r (只适用于纯电阻电路)E =U 外+U 内(适用于任何电路)3.路端电压U 与电流I 的关系 (1)关系式:U =E -Ir .(2)U -I 图象如图所示.①当电路断路即I =0时,纵坐标的截距为电源电动势. ②当外电路电压为U =0时,横坐标的截距为短路电流. ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻.3.(单选)(2016·宿迁模拟)电源电动势为E ,内阻为r ,向可变电阻R 供电,1关于路端电压的说法正确的是( )A .因为电源电动势不变,所以路端电压也不变B .因为U =IR ,所以当I 增大时,路端电压也增大C .因为U =E -Ir ,所以当I 增大时,路端电压下降D .若外电路断开,则路端电压为零 答案:C考点一 电路的动态变化分析1.电路的动态变化是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化,一处变化又引起了一系列的变化.2.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)极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.电表示数变化类的动态分析[学生用书P143](单选)(2016·洛阳统考)如图所示,电源内阻不能忽略,电流表、电压表均可视为理想电表,在滑动变阻器R 的触头从a 端滑到b 端的过程中( )A .电压表V 的示数先增大后减小,电流表A 的示数增大B .电压表V 的示数先增大后减小,电流表A 的示数减小。
课时作业 二十九 电流 欧姆定律 串并联电路(限时:45分钟)(班级________ 姓名________)1.关于电流强度正确的是( )A .根据I =q t可知I 与q 成正比B .如果在任何相等的时间内通过导体横截面积的电量相等,则导体中的电流是恒定电流C .电流有方向,电流强度是标量D .电流强度的单位“安培”不是国际单位制2.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,在时间t 内通过溶液截面S 的正离子数为n 1,负离子数为n 2,设元电荷电荷量为e ,则以下说法正确的是( )第2题图A .溶液内电流方向从A 到B ,电流为n 1e /t B .溶液内电流方向从B 到A ,电流为n 2e /tC .溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消D .溶液内电流方向从A 到B ,电流为(n 1+n 2)e /t3.如图所示为一磁流体发电机的示意图,A 、B 是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上,则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是( )第3题图A .I =ne t ,从上向下B .I =2net ,从上向下C .I =ne t,从下向上 D .I =2net,从下向上4.如图所示,R 1和R 2是材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体,但R 2 的尺寸比R 1要小,通过导体的电流方向如图所示,假设R 1边长为4L ,R 2边长为L ,若R 1的电阻值为8 Ω,则R 2的阻值为( )第4题图A .2 ΩB .8 ΩC .32 ΩD .64 Ω5.a 、b 两段导体并联接入电压为6 V 的电路中,在1 min 内通过导体a 某一横截面的电荷量是10 C ,而通过导体b 某一横截面的电荷量是15 C ,那么当这两段导体串联接入电压为6 V 的电路中,在1 min 内通过导体a 某一横截面的电荷量是( )A .6 CB .10C C .5 CD .25 C6.如图所示,P 是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,直径为D ,其镀膜的长度为L ,镀膜的厚度为d .管两端有导电金属箍M 、N .现把它接入电路中,测得它两端电压为U ,通过它的电流为I .则镀膜材料的电阻率ρ为( )第6题图A.πUD 24IL B.πUd 24ILC.U πdD ILD.πU (D 2-d 2)4IL7.如图所示,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( )第7题图A.mv 22eLB.mv 2Sn e C .ρnev D.ρev SL8.金属铂的电阻对温度的高低非常敏感,可能表示出金属铂电阻的U I 图象的是( )A B C D9.(多选)某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是( )第9题图A.导体在B点的电阻为120 ΩB.导体在B点的电阻为40 ΩC.导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD.导体的电阻因温度的影响改变了10 Ω10.来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成电流为1 mA的细柱形质子流.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?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,如图所示,其中的质子数分别为n1和n2,则n1和n2的比值为多少?第10题图课时作业(二十九) 电流 欧姆定律 串并联电路1.C 2.D3.A 【解析】 等离子体从左侧进入后,正、负带电粒子在洛伦兹力的作用下,向极板偏转,根据题意,自由电子落在B 板上,阳离子应该落在A 板上,两极板间形成电势差,自由电子会从电势较低的B 板通过导线流经电阻R 回到A 板,根据在t 时间内有n 个自由电子落在B 板上,可知R 中的电流大小I =net,R 中的电流方向为从上向下.故A 正确.故选A.4.B 【解析】 设导体的电阻率为ρ,厚度为d ,边长为L ,则由电阻定律得:导体的电阻R =ρL S =ρL Ld =ρd,R 与边长L 无关,故R 1=R 2=8 Ω,选项B 正确. 5.A 【解析】 当a ,b 两段导体并联时,由I =q t知,通过两导体的电流分别为I a=16 A ,I b =14 A ,由欧姆定律R =UI 可知,a ,b 两段导体的电阻分别为R a =36 Ω,R b =24 Ω,当这两段导体串联接入电压为6 V 的电路中时,由串联电路特点可知,电路中的总电阻R =R a +R b =60 Ω,故1 min 内通过导体a 某一横截面的电荷量q =It =660×60 C =6 C .故正确答案为A.6.C 【解析】 由题意知,镀膜材料的电阻R =U I ,根据电阻定律R =ρL S ,S =2πD2d ,可得ρ=πDdUIL,C 正确.7.C 【解析】 欧姆定律I =UR ,电流的微观表达式I =neSv ,电阻定律R =ρL S,则金属棒内场强大小为E =U L =IRL=ρnev ,故C 正确. 8.C 【解析】 金属铂的电阻随着温度的升高而增大. 9.BD10.6.25×1015个 2 【解析】 根据I =qt ,I =ne t ,故n t =I e=6.25×1015个.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I =ne t 和t =l v 得I =nev l ,故n ∝1v,而v 2=2ax ,故v ∝x ,解得n 1n 2=x 2x 1=4L L =21.。
第29讲 电流 欧姆定律 串并联电路知识整合一、电流1.成因:电荷的________形成电流. 2.两个表达式(1)定义式:____________.(2)微观表达式:I =________,(其中n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导体的横截面积,q 为自由电荷的电荷量,v 为自由电荷的定向移动速率).3.电流的方向:规定________定向移动的方向为电流的方向,虽然电流既有大小又有方向,但电流是________量.二、电阻定律1.内容:导体的电阻R 跟它的________成正比,跟它的________成反比,导体的电阻还与构成它的________有关.2.表达式:R =________. 3.电阻率(1)物理意义:ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率.单位是Ω·m . (2)各种材料的电阻率:纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大,有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响.材料的电阻率与温度关系为:①金属的电阻率随温度的升高而________; ②半导体的电阻率随温度的升高而________; ③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.三、欧姆定律1.内容:导体中的电流跟导体两端的________成正比,跟导体的________成反比. 2.公式:____________. 3.适用范围(1)适用于________导电和电解液导电(对于气体导电不适用). (2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路). 4.导体的伏安特性曲线(1)IU 图线:以________为纵轴、________为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为IU 图线,如图所示.(2)比较电阻的大小:图线的斜率k =I U =1R,图中R 1______R 2.(3)线性元件:伏安特性曲线是________的电学元件,适用欧姆定律.(4)非线性元件:伏安特性曲线为________的电学元件,不适用欧姆定律.方法技巧释难答疑的金钥匙考点1 电流强度【典型例题1】 某电解池中,若在2 内各有1.0×10个二价正离子和2.0×10个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是( )A .0B .0.8 AC .1.6 AD .3.2 A1.(多选)有一横截面积为s 的铜导线,流经其中的电流强度为I ;设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为e ,此电子的定向移动速率为v ,在Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A .nvs ΔtB .nv ·ΔtC .I Δt/eD .I Δt/se考点2 电阻定律、欧姆定律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.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量.(2)导体电阻并不是只由电阻率决定,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小.2.定义式和决定式的比较相同点,都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 【典型例题2】 欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体型的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是( )2.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1考点3 伏安特性曲线【典型例题3】 给小灯泡通电后,其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线.则下列说法不正确的是( )A .随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2C .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2-I 1D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的面积的大小考点4 串、并联电路1.串、并联电路的特点2.两个有用的结论(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值变大或变小时,串联的总电阻变大或变小.(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,任意一个电阻值变大或变小时,电路的总电阻变大或变小.【典型例题4】 (多选)在如图所示的电路中,电阻R 1=10 Ω,R 2=120 Ω,R 3=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,ab 之间的等效电阻是40 ΩB .当ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是40 ΩC .当ab 两端接通测试电源时,cd 两端的电压为80 VD .当cd 两端接通测试电源时,ab 两端的电压为80 V当堂检测 1.如图所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )第1题图A .vqB .q vC .qvSD .qvS2.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )A .电流大小为ve2πr ,电流方向为顺时针B .电流大小为ver ,电流方向为顺时针C .电流大小为ve2πr ,电流方向为逆时针D .电流大小为ver,电流方向为逆时针3.如图所示,为A 、B 两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描述正确的是( )第3题图A.电阻A的电阻随电流的增大而减小,电阻B阻值不变B.在两图线交点处,电阻A的阻值等于电阻BC.在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻BD.在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B4.在如图甲所示的电路中,电源电动势为3.0 V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关闭合后,下列说法正确的是( )甲乙第4题图A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B.灯泡L1的电阻为7.5 ΩC.灯泡L2消耗的电功率为0.75 WD.灯泡L3消耗的电功率为0.30 W5.如图为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其UI图线如图乙所示,当U=10 V 时,求电解液的电阻率ρ是多少?甲乙第5题图第二章 恒定电流第29讲 电流 欧姆定律串并联电路知识整合 基础自测一、1.定向移动 2.(1)I =q t(2)nqSv 3.正电荷 标二、1.长度l 横截面积S 材料 2.ρl S3.(2)①增大 ②减小 三、1.电压 电阻 2.I =U R3.(1)金属4.(1)电流 电压 (2)> (3)直线 (4)曲线 方法技巧·典型例题1·D ·变式训练1·AC·典型例题2·A 【解析】 根据电阻定律,电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短,选项A 正确.·变式训练2·C ·典型例题3· C 【解析】 OP 直线的斜率可以反映小灯泡电阻的倒数,选项A 正确;对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2,选项B 正确,C 错误;对应P 点,小灯泡的功率为P =U 1I 2,从图象可以看出P 点小灯泡的功率等于图中矩形PQOM 所围的面积的大小,选项D 正确. ·典型例题4·AC 当堂检测1.A 【解析】 在电荷的运动方向上假设有一截面,则在t 时间内通过截面的电荷量为Q =vt ·q ,则等效电流为I =Q t=vq ,故选项A 正确.2.C 【解析】 根据电流的定义式I =Q t ,Q =e ,t =T =2πr v ,可得I =ve2πr,负电荷顺时针运动形成逆时针的电流,所以C 答案正确.3.B4.D 【解析】 L 1两端间的电压为3 V ,L 2、L 3两端间的电压为1.5 V .由乙图可看出通过L 1的电流为0.25 A ,通过L 2的电流为0.20 A ,故A 错误.L 2、L 3消耗的电功率相同均为P =IU =0.20×1.5 W =0.30 W .故D 正确.5.40 Ω·m 【解析】 根据图像有R =U I=2×103Ω,由电阻定律R =ρL S ,ρ=RS L =R bc a=40 Ω·m.。
学科教师辅导教案学员编号: 年 级:高二 课 时 数:3 学员姓名: 辅导科目:物理 学科教师: 课题 电流 欧姆定律 串并联电路教学目标 1、电源和电路 2、欧姆定律 3、串并联电路授课日期教学内容Ⅰ.知识梳理1.电源和电流(1)静电场和恒定电场静电场是静止电荷在周围空间所激发的电场.在静电场中如果有导体存在,导体内部的自由电子就会定向移动,当电荷在导体内做定向移动而形成恒定电流时,在导体内外存在的电场称为恒定电场。
共性:①它们都是物质的一种客观存在形式,都储存着电能;②它们对处于其中的电荷都有静电力的作用;③在这两种电场中移动电荷时相应的静电力一般都要做功.区别:①导体中要建立稳恒电流就必须将导体与电源相连接,形成一闭合的回路.而静电场的建立只需要有电荷存在;②静电平衡状态下的导体内部场强为零,而在稳恒电流条件下导体内部可以带电;③在一般情况下,静电场的电场线并不是电荷运动的轨迹线,但是导体中恒定电场的电场线就是电荷运动的轨迹线. (2)导线中形成的恒定电场①在导线中形成的恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,其基本性质与静电场相同.②产生恒定电流的电路中的电场是合电场(E ),它由两部分组成:一是电源的电场(E 0);二是导线两侧的堆积电荷的电场(E ′).③恒定电流电路中的电场是稳定电场,即电路中的电荷分布是稳定的,但不是静态的绝对稳定,而是动态稳定,就电路中任一微元来讲,流走多少电荷,就补充等量的电荷. (2)电流的定义式:tqI,适用于任何电荷的定向移动形成的电流。
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3×108m/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 =q /t 计算电流强度时应引起注意。
第29讲 电流 欧姆定律 串并联电路
知识整合
一、电流
1.成因:电荷的________形成电流. 2.两个表达式
(1)定义式:____________.
(2)微观表达式:I =________,(其中n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导体的横截面积,q 为自由电荷的电荷量,v 为自由电荷的定向移动速率).
3.电流的方向:规定________定向移动的方向为电流的方向,虽然电流既有大小又有方向,但电流是________量.
二、电阻定律
1.内容:导体的电阻R 跟它的________成正比,跟它的________成反比,导体的电阻还与构成它的________有关.
2.表达式:R =________. 3.电阻率
(1)物理意义:ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率.单位是Ω·m . (2)各种材料的电阻率:纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大,有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响.材料的电阻率与温度关系为:
①金属的电阻率随温度的升高而________; ②半导体的电阻率随温度的升高而________; ③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.
三、欧姆定律
1.内容:导体中的电流跟导体两端的________成正比,跟导体的________成反比. 2.公式:____________. 3.适用范围
(1)适用于________导电和电解液导电(对于气体导电不适用). (2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路). 4.导体的伏安特性曲线
(1)IU 图线:以________为纵轴、________为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为IU 图线,如图所示.
(2)比较电阻的大小:图线的斜率k =I U =1
R
,图中R 1______R 2.
(3)线性元件:伏安特性曲线是________的电学元件,适用欧姆定律.
(4)非线性元件:伏安特性曲线为________的电学元件,不适用欧姆定律.方法技巧
释难答疑的金钥匙
考点1 电流强度
【典型例题1】 某电解池中,若在2 内各有1.0×10个二价正离子和2.0×10个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是( )
A .0
B .0.8 A
C .1.6 A
D .3.2 A
1.(多选)有一横截面积为s 的铜导线,流经其中的电流强度为I ;设每单
位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为e ,此电子的定向移动速率为v ,在Δt 时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为( )
A .nvs Δt
B .nv ·Δt
C .I Δt/e
D .I Δt/se
考点2 电阻定律、欧姆定律
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.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量.
(2)导体电阻并不是只由电阻率决定,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小.
2.定义式和决定式的比较
相同点,都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 【典型例题2】 欧姆不仅发
现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体型的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是( )
2.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )
A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1
考点3 伏安特性曲线
【典型例题3】 给小灯泡通电后,其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线.则下列说法不正确的是( )
A .随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1
I 2
C .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1
I 2-I 1
D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的面积的大小考点4 串、并联电
路
1.串、并联电路的特点。