(推荐)高二物理选修3-1第二章恒定电流

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知识整合
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2r R R E U P P r I P IU P IE P R U R I P IU P IUt qU W r R E I R U I S l R q W E S l R I U R IR U q W U e v S n nSve I t q I ηηρρ。

高二物理3-1恒定电流知识回顾以及磁场知识学习第2章恒定电流1.电流强度：I＝q/t2.欧姆定律：I＝U/R ，适用于金属导电和电解液导电3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR，也可以是E＝U内+U外5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI6.焦耳定律：Q＝I2Rt7. 纯电阻电路中:由于I＝U/R，W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R非纯电阻电路中：W≥Q8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P输出＝IU，η＝P输出/P总9.电路的串、并和混联特点10.了解电表改装的原理（电流变改装为电流表、电流变改装为电压表）11.伏安法测电阻①电流表内接法：电压表示数：U＝U R+U ARx的测量值＝U/I＝(U R+U A )/I R＝Rx+R A>Rx真选用电路条件Rx>>R A [或Rx>(R A R V)1/2]②电流表外接法：电流表示数：I＝I R+I VRx的测量值＝U/I＝U R/(I R+I V)＝R V Rx/(R V+Rx)<Rx真选用电路条件Rx<<R V [或Rx<(R A R V)1/2]12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法限流接法，电压调节范围小，电路简单，功耗小，便于调节电压，选择条件Rp>Rx分压接法，电压调节范围大，电路复杂，功耗较大，便于调节电压，选择条件Rp<Rx 注意：1)单位换算：1A＝103mA＝106μA；1kV＝103V＝106mA；1MΩ＝103kΩ＝106Ω2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大；3)串联总电阻大于任何一个分电阻，并联总电阻小于任何一个分电阻；4)当电源有内阻时，外电路电阻增大时，总电流减小，路端电压增大；5)当外电路电阻等于电源电阻时，电源输出功率最大，此时的输出功率为E2/(4r)；上节回顾1、根据欧姆定律 I=U/R ，下列哪种说法是正确的（ ） A ．通过导体的电流越大，这段导体的电阻就越小 B ．导体两端的电压越大，这段导体的电阻就越大 C ．导体的电阻与电压成正比，与电流成反比 D ．导体两端的电压越大，这段导体中电流就越大2、两电阻R1、Ｒ2的电流I 和电压U 的关系如图1所示， 可知两电阻R1∶Ｒ2等于 A.1∶３ B.３∶１ C.１∶3D.3∶１3、一个标有“220V 60W “的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220V ，在此过程中，电压（U ）和电流（I ）的关系可用图线表示， 题中给出的四个图线中，符合实际的是( )4、在电阻两端加50 V 的电压，该电阻10秒内有20C 的电量通过横截面，则该电阻的阻值为 Ω5、一段导体两端电压是4 Ｖ，在2 min 内通过导体某一横截面积的电量是15 C ，那么这段导体的电阻应是 Ω.6、将A 、B 两个白炽灯接入电路，关于这两只灯泡的发光情况，正确的说法是（ ） A 、若A 灯中的电流比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 B 、若A 灯两端的电压比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮 C 、若电流对A 灯做的功比B 灯多，则A 灯一定比B 灯亮 D 、若A 灯消耗的电功率比B 灯大，则A 灯一定比B 灯亮7、一电流表的满偏电流Ig=1mA ，内阻为200Ω．要把它改装成一个量程为0.5A 的电流表，则应在电流表上（ ）UI图1R 1R 2300600 UI 0A SIUB SUC SIUD SI图2A、并联一个0.4欧姆的电阻B、并联一个200欧姆电阻C、串联一个0.4欧姆的电阻D、串联一个200欧姆电阻8、一电流表的满偏电流Ig=1mA，内阻为500Ω．要把它改装成一个量程为10V的电压表，则应在电流表上（）A、串联一个10K欧姆B、并联一个10K欧姆C、串联一个9.5K欧姆D、并联一个9.5K欧姆9、在下列用电器中，那些属于纯电阻用电器：（）A、电扇和电吹风B、白炽灯、电烙铁和电热毯C、洗衣机和电冰箱D、电解槽10、若A灯标有“220V 60W”，B灯标有“220V 100W”，把两灯接入电路中，下列说法中正确的是（）A、当通过两灯的电流相等时，A灯比B灯亮B、当通过两灯的电流相等时，B灯比A灯亮C、当加在两灯的电压相等时，A灯比B灯亮D、当加在两灯的电压相等时，B灯比A灯亮11、在某段电路中，其两端电压为U，通过的电流为I，通电时间为t，若该电路电阻为R，则关于电功和电热的关系，下列结论正确的是（）A、在任何电路中，电功UIt=I2RtB、在任何电路中，电功为UIt，电热为I2RtC、在纯电阻电路中，UIt=I2RtD、在非纯电阻电路中，UIt≥I2Rt12、用伏安法测电阻有电流表外接法与电流表内接法两种方法。

第二章、恒定电流知识点一、导体中的电场和电流1. 导线中的电场⑴形成因素：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

⑵方向：导线与电源连通后，导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。

⑶性质：导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。

恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

尽管导线中的电荷在运动，但有的流走，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。

这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电场。

2. 电流⑴导体形成电流的条件：①要有自由电荷②导体两端形成电压。

⑵电流定义：通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。

公式：⑶电流是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向（或与负电荷定向移动的方向相反）。

单位：A， 1A=103 mA=106μA恒定电流：大小方向不随时间的变化而变化的电流.我们生活中能使电器正常的电流就是恒定电流；⑷电流微观表达式:I=nqvs，n是单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷电荷量，s是导体的横截面积，v是自由电荷的定向移动速率。

（适用于金属导体）说明：导体中三种速率（定向移动速率非常小约10-5m/s，无规律的热运动速率较大约105 m/s，电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮）例1．某电解池中，若在 2 s内各有×1019个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )．A．O B． A C． A D． A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和。

故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019C=。

选修3-1知识点第二章恒定电流2.1电源和电流一、电源1、电流：电荷的定向移动形成电流。

条件：①存在自由电荷，如金属内的自由电子液体中的正负离子。

②导体两端始终存在电压，导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。

2、电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置。

作用：保持导体两端的电势差(电压)，使导体中有持续的电流。

3、类型：①发电机：通过电磁作用把电子从正极搬运到负极。

②干电池/蓄电池：通过化学作用把电子从正极搬运到负极。

二、恒定电流（恒定电场：电场强度和大小都不变。

）1、定义：大小、方向都不随时间变化的电流。

用单位时间内通过导体横截面的电量表示电流强弱。

2、电流公式：qtI t Iq 3、单位:国际单位安培(A)，常用单位：毫安（mA ）、微安（μA ）4、方向：正电荷定向移动的方向。

金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。

注意：电流是标量。

2.2电动势一、电动势1、常见的两种非静电力：化学作用，电磁作用。

在外电路，正电荷由电源正极流向负极。

电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地送往正极。

非静电力使正电荷在电源内部由负极移至正极。

在非静电力做功下，电源把正电荷从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加。

电源是一种能把电子从一个地方搬运到另一个地方的装置。

2、电动势：描述电源非静电力做功能力的强弱。

3、定义：电源内部非静电力移送电荷q 所做的功W 与q 的比值，q wE 定义式，不成比例关系。

4、电动势由非静电力的特性决定，跟电源体积无关，也跟外电路无关。

5、内阻r ：电源也是由导体组成的，所以也有电阻。

6、电源重要参数：电源电动势E ，电源容量，电源内阻r 。

2.3欧姆定律一、电阻1、定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。

2、物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。

3、公式：I UR 定义式不成比例关系。

知识建构
答案：①I=t q ②E=q
W ③R=I U ④W=UIt ⑤P=UI ⑥Q=I 2Rt ⑦P 热=I 2R ⑧相等 ⑨正比 ⑩倒数 ○11反比 ○12R=ρ
S l ○13I=R U ○14I=r R E ○15Q=I 2Rt ○16P=EI ○17P 出=UI ○18P 内=I 2r ○19串联 ○20并联 ○21部分电路欧姆定律 ○22小于 ○23大于 ○
24闭合电路欧姆定律 ○25公式法 ○26图象法 实践探究
课题:自动控温电饭锅的构造及原理.
探究内容:
（1）自动控温电饭锅的构造.
（2）自动控温电饭锅的工作原理.
（3）自制一个自动控温的加热器.
探究方法:（1）有条件的学校可组织学生到自动控温电饭锅厂参观、学习，让工人师傅讲解自动控温电饭锅的构造，边看边学；也可组织学生到就近自动控温电饭锅修理点让工人师傅讲解自动控温电饭锅的构造，边看边学；最好是让学生动手拆卸废旧自动控温电饭锅，观察
其构造.
（2）自由结合，分组讨论，就自动控温电饭锅的说明书所附的原理图，结合所学的本章知识，研究其原理.
（3）自己设计、制作，老师可帮助完善.让学生充分体会探究学习、积极参与的无限乐趣. 答案提示:就自动控温电饭锅原理图（见7“自我检测”14题）分析自动控温原理.。

人教版高二物理（选修3-1）第二章恒定电流第7节闭合电路欧姆定律典型例题深度分析例1．如图18—13所示，电流表读数为0.75A ，电压表读数为2V ，R 3= 4Ω，若某一电阻发生断路，则两电表的读数分别变为0.8A 和3.2V.（1）是哪个电阻发生断路？（2）电池的电动势和内电阻分别为多大？[解析] （1）假设R 1发生断路，那么电流表读数应变为零而不应该为0.8A ；假设R 3发生断路，那么电压表读数应变为零而不应该为3.2V 。

所以，发生断路的是R 2。

（2）R 2断路前，R 2与R 3串联、然后与R 1并联；R 2断路后，电池只对R 1供电，于是有22R ×3.2=0.8R 由此即可解得 R 1rR R R R R E++++32132)(rR E+1=0.8 [规律总结] 象进行分析，从而得出故障的种类和位置。

一般的故障有两种：断路或局部短路。

例2．在如图所示的电路中，R 1、R 2、R 3、R 4皆为定值电阻，R 5为可变电阻，电源的电动势为E ，内阻为r ，设电流表A 的读数为I ，电压表V 的读数为U ，当R5的滑动触头向a 端移动时，判定正确的是（ ）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] 当R 5向a 端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小，根据闭合电路的欧姆定律EI R r=+知道，回路的总电流I 变大，内电压U 内=Ir 变大，外电压U 外=E-U 内变小，所以电压表的读数变小，外电阻R 1及R 4两端的电压U=I （R1+R 4）变大，R5两端的电压，即R 2、R 3两端的电压为U ’=U 外-U 变小，通过电流表的电流大小为U ’/(R 2+R 3)变小，答案：D [规律总结] 在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：（1）.凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大. （2）.凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式 用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为：并同串反[例3] 已知如图，E =6V ，r =4Ω，R 1=2Ω，R 2的变化范围是0~10Ω。

第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流（1课时）一、教学目标（一）知识与技能1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量--- 电流3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。

（二）过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。

（三）情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

三、重点与难点：重点：理解电源的形成过程及电流的产生。

难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。

四、教学过程（一）先对本章的知识体系及意图作简要的概述（二）新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。

1-1说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【问题】如何使电路中有持续电流（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图 2— 1，水池A、B 的水面有一定的高度差，若在 A、B 之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池 A 运动到水池B。

A、 B 之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。

教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池 B中的水抽到水池 A 中，这样可保持A、 B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳：电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

（从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）2．导线中的电场：结合课本图2。

1-4 分析导线中的电场的分布情况。

导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。

第二章恒定电流一、电源和电流1、电流产生的条件：导体中存在持续电流的条件：是保持导体两端的电势差。

2电流的方向正电荷定向移动的方向为电流的方向。

说明：电流有方向但电流强度不是矢量。

二、电动势1．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）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。

【注意】：①电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。

②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。

③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

2．电源（池）的几个重要参数①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。

②内阻（r）:电源内部的电阻。

③容量：电池放电时能输出的总电荷量。

其单位是：A·h，mA·h.【注意】：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。

三、欧姆定律1、导体的电阻①定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。

②公式：R=U/I（定义式）说明：A、对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系，R只跟导体本身的性质有关B、这个式子（定义）给出了测量电阻的方法——伏安法。

2、欧姆定律①内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。

②公式：I=U/R四、串联电路和并联电路1、串联电路①电路中各处的电流强度相等。

I=I1=I2=I3=…②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+…③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。

R=R1+R2+R3+…④电压分配：U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/R2、并联电路①并联电路中各支路两端的电压相等。

电流表改装1、表头：小量程电流表，在电路图中用 G 表示。

2、表头三个参数：（1）电流表的内阻：电流表G 的电阻g R 叫做电流表的内阻。

（2）满偏电流：指针偏转到最大刻度时的电流g I 。

（3）满偏电压：电流表G 通过满偏电流时，加在它两端的电压g U 。

一、表头改装大量程的电压表（1）措施：给表头串联一个电阻，使其分压（2）改装电路图：（3）串联电阻的阻值 根据欧姆定律R U I =得gg g g g I R I U I U U R -=-= （4）改装后电压表的总内阻：【例题】 有一电流表G ，内阻Rg ＝10 Ω，满偏电流Ig ＝3 mA.要把它改装成量程为0～3 V 的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？由题意知电流表G 的满偏电压U g ＝I g R g ＝0.03 Vgv R R R +=改装成量程为0～3 V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R的分压U R＝U－U g＝2.97 V所以分压电阻阻值R＝U gI g＝2.970.003Ω＝990 Ω改装后电压表的内阻R V＝R g＋R＝1 000 Ω.【针对习题】一只电流表的满偏电流I g＝2 mA，内阻R g＝500 Ω，把它改装成量程为0～3 V 的电压表，下列说法中正确的是()A.需串联一个1 500 Ω的电阻B.需串联一个1 000 Ω的电阻C.需并联一个1 000 Ω的电阻D.改装后，电压表的内阻为1 000 Ω二、表头改装大量程的电流表（1）措施：给表头串联一个电阻，使其分压（2）改装电路图：（4）并联电阻阻值：I g R g＝(I－I g)RR ＝I g I －I g R g（5）改装后电流表的总内阻：R A ＝RR g R ＋R g【例题】有一电流表G ，内阻Rg ＝10 Ω，满偏电流Ig ＝3 mA ，要把它改装成量程为0～0.6 A 的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？ 改装成量程为0～0.6 A 的电流表，当达到满偏时，分流电阻R 2的分流I R ＝I －I g ＝0.597 A所以分流电阻R 2＝U g I R ≈0.05 Ω 改装后电流表的内阻R A ＝R g R 2R g ＋R 2≈0.05 Ω 【针对习题】1、一个电流表的内阻R A 为0.18 Ω，最大量程为10 A ，刻度盘分为100个刻度。

高二物理选修3-1第二章《恒定电流》考点复习资料考点一基本概念与定律1．电流：电荷的形成电流，I=Q/T，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。

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q为正、负电荷电量的代数和。

电流的微观表达式：I=nqvS2．欧姆定律：导体中的电流I跟成正比，跟成反比。

I=R/U（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）3. 电阻定律：在温度不变时，导体的电阻跟它的成正比，跟它的成反比。

表达式：R=ρ?特殊提醒一、电流的方向性：电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向运动方向与电流方向相反。

二、公式R＝是电阻的定义式，而R=ρ是电阻的决定式R与U成正比或R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U＝0，它的电阻仍旧照旧存在。

考点二电功和电热的区别1、电功：在导体两端加上，导体内就建立了，导体中的自由电荷在的作用下发生定向移动而形成电流，此过程中电场力对自由电荷做功，我们说电流做了功，简称电功。

表达式：。

2、电功率：电流所做的功跟完成这些功的比值。

表达式：。

3、焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟、和成正比。

表达式：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。

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。

?特殊提醒：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W=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。