新課標(biāo)2012年高考物理新課程10章1節(jié)恒定電流無憂

第十章恒定電流2011高考導(dǎo)航考綱展示1.電流．歐姆定律．電阻和電阻定律Ⅱ2．電阻率與溫度的關(guān)系Ⅰ3．半導(dǎo)體及其應(yīng)用．超導(dǎo)及其應(yīng)用Ⅰ4．電阻的串聯(lián)、并聯(lián)．串聯(lián)電路的分壓作用．并聯(lián)電路的分流作用Ⅱ5．電功和電功率．串聯(lián)、并聯(lián)電路的功率分配Ⅱ2011高考導(dǎo)航考綱展示6．電源的電動勢和內(nèi)電阻．閉合電路的歐姆定律．路端電壓Ⅱ7．電流、電壓和電阻的測量：電流表、電壓表和多用電表的使用，伏安法測電阻Ⅱ8．實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線2011高考導(dǎo)航考綱展示9．實驗：測定金屬的電阻率(含練習(xí)使用螺旋測微器)10．實驗：把電流表改裝為電壓表11．實驗：測定電源電動勢和內(nèi)阻12．實驗：用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件13．實驗：傳感器的簡單應(yīng)用2011高考導(dǎo)航命題熱點1.應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路的歐姆定律和部分電路歐姆定律進行電路綜合分析，常以選擇題的形式出現(xiàn)．2．電功、電熱問題在非純電阻電路中的考查，結(jié)合焦耳定律、能量守恒定律等，常以選擇題的形式出現(xiàn)．3．動態(tài)直流電路的分析．電路中某些元件(如滑動變阻器的阻值)的變化，會引起電流、電壓、電功率等相關(guān)物理量的變化，解決這類問題涉及到的知識點多，同時還要掌握一定的思維方法，在近幾年高考中已多次出現(xiàn)．2011高考導(dǎo)航命題熱點4．對電學(xué)實驗(包括實驗原理、實驗方法的理解和實驗的創(chuàng)新設(shè)計等)的考查，是熱點中的熱點．5．本章知識常與磁場、電磁感應(yīng)等知識結(jié)合，考查學(xué)生的綜合分析能力，而且這類題目有時會作為高考壓軸題出現(xiàn)．第一節(jié)電流電阻電功電功率基礎(chǔ)知識梳理一、電流1．電流形成的條件(1)導(dǎo)體中有

．(2)導(dǎo)體兩端存在

．2．電流方向規(guī)定

定向移動的方向為電流方向．3．公式(1)定義式：自由電荷電壓正電荷基礎(chǔ)知識梳理(2)微觀表達式：I＝

(n為單位體積內(nèi)

，e為自由電荷的電量，S為導(dǎo)體的橫截面積，v為

定向移動的速度)．二、電阻、電阻率、電阻定律neSv自由電荷數(shù)自由電荷基礎(chǔ)知識梳理(2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了作用的大小，R越大，阻礙作用

，反之

．(3)半導(dǎo)體和超導(dǎo)①半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于

和之間，而且電阻隨溫度的增加而

的材料．半導(dǎo)體有

特性、

特性和摻入雜質(zhì)導(dǎo)電性能增強的特性．導(dǎo)體對電流的阻礙越強越弱導(dǎo)體熱敏光敏絕緣體減小基礎(chǔ)知識梳理②超導(dǎo)現(xiàn)象：有些物質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，其電阻

的現(xiàn)象．③轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度．如鉛的轉(zhuǎn)變溫度TC＝7.0K.2．電阻定律(1)內(nèi)容：溫度不變時，導(dǎo)體的電阻跟它的長度成

，跟它的橫截面積成

．突然降為零反比正比基礎(chǔ)知識梳理(2)公式：R＝(3)電阻率橫截面積S無關(guān)，由物體的材料決定，且與溫度有關(guān)．①計算公式：ρ＝與物體的長度l、②物理意義：反映了材料對電流的

作用．阻礙基礎(chǔ)知識梳理③與溫度的關(guān)系：有些材料(如金屬)的電阻率隨溫度的升高而增大；有些材料(如絕緣體、半導(dǎo)體)的電阻率隨溫度升高而減??；也有些材料(如錳銅、康銅)的電阻率幾乎不受溫度的影響．基礎(chǔ)知識梳理三、部分電路的歐姆定律1.內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的

成正比，跟導(dǎo)體的

成反比．3．適用范圍(1)

導(dǎo)電和

導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用)．(2)

電路(不含電動機、電解槽等的電路)．電壓電阻金屬電解液純電阻基礎(chǔ)知識梳理4．導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)I－U圖線以

為縱軸、

為橫軸畫出導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線．如圖10－1－1所示．圖10－1－1電壓電流基礎(chǔ)知識梳理(2)比較電阻的大小>基礎(chǔ)知識梳理特別提示：對于有些純電阻元件在溫度發(fā)生變化時，電阻值也隨之改變，它的U－I或I－U圖象不再是直線．基礎(chǔ)知識梳理四、電功、電熱和電功率1．電功(1)實質(zhì)：電流做功的實質(zhì)是

對電荷做功．電場力對電荷做正功，電荷的

減小，

轉(zhuǎn)化為其他形式的能．電場力電勢能電勢能基礎(chǔ)知識梳理(2)公式：W＝qU＝UIt，這是計算電功普遍適用的公式．2．電熱(1)定義：電流流過一段導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量．(2)公式：Q＝

(焦耳定律)．(3)本質(zhì)：電熱是電流做功的過程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能多少的量度．I2Rt基礎(chǔ)知識梳理3．電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率．UI基礎(chǔ)知識梳理(3)額定功率和實際功率額定電壓、額定功率是用電器的重要參數(shù)，分別表示用電器正常工作電壓和在正常電壓下用電器的功率．例：“220V,40W”的白熾燈．基礎(chǔ)知識梳理①用電器在額定電壓下工作，用電器的實際功率等于額定功率，即P實＝P額．②用電器的工作電壓不一定等于額定電壓，用電器的實際功率不一定等于額定功率．基礎(chǔ)知識梳理五、串、并聯(lián)電路的特點基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理特別提示：(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任一電阻；并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任一支路的電阻．(2)不論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，其中任意一個電阻變大(或變小)時，總電阻變大(或變小)．一、電流的微觀表達式如圖10－1－2所示，AD表示粗細均勻的一段導(dǎo)體l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷所帶的電荷量為q.課堂互動講練圖10－1－2課堂互動講練AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)：N＝nlS總電荷量Q＝Nq＝nlSq所有這些電荷都通過橫截面D所需要的由此可見，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中自由電荷的密度、電荷量、定向移動速度，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)．課堂互動講練1．由I＝nqSv可以看出，導(dǎo)體橫截面積越大的位置定向移動的速率越?。?．公式I＝nqSv是由I＝推導(dǎo)出來的，適合于從微觀出發(fā)研究電流的形成，其中n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)．特別提醒1．根據(jù)經(jīng)典理論，金屬導(dǎo)體中電流的微觀表達式為I＝nvSe，其中n為金屬導(dǎo)體中每單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)，v為導(dǎo)體中自由電子沿導(dǎo)體定向移動的速率，S為導(dǎo)體的橫截面積，e為自由電子的電荷量，如圖10－1－3所示，兩段長度和材料完全相同、各自粗細均勻的金屬導(dǎo)線ab、bc，圓橫截面的半徑之比為rab∶rbc＝1∶4，串聯(lián)后加上電壓U，則兩導(dǎo)線內(nèi)的自由電子定向移動的速率之比為vab∶vbc＝________.課堂互動講練即時應(yīng)用課堂互動講練解析：因兩段串聯(lián)，通過兩棒的電流相等，又I＝neSv，故neπrab2vab＝neπrbc2vbc，得vab∶vbc＝16∶1.答案：16∶1課堂互動講練二、電功與電熱1．W＝IUt適用于計算任何一段電路上的電功．P＝IU適用于計算任何一段電路上消耗的電功率．2．Q＝I2Rt，只用于計算電熱．課堂互動講練3．對純電阻電路來說，由于電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用，即課堂互動講練4．在非純電阻電路中，總電能中的一部分轉(zhuǎn)化為熱能，另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電熱仍用Q＝I2Rt計算．這時，W總＝IUt>Q＝I2Rt，同理P總>P熱．總之：從能量的轉(zhuǎn)化和守恒可以看出，電功等于電路中電能轉(zhuǎn)化為其他各種形式能量的總和，而電熱僅是轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能，二者不同．課堂互動講練2．不要認為有電動機的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動機不轉(zhuǎn)時，該電路為純電阻電路．特別提醒2.有一內(nèi)阻為4.4Ω的電解槽和一盞標(biāo)有“110V,60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端，燈泡正常發(fā)光，則(

)課堂互動講練即時應(yīng)用課堂互動講練A．電解槽消耗的電功率為120WB．電解槽的發(fā)熱功率為60WC．電解槽消耗的電功率為60WD．電路消耗的總功率為60W解析：選C.燈泡能正常發(fā)光，說明電解槽和燈泡均分得110V電壓，且干路電流I課堂互動講練課堂互動講練三、小量程電流表G(表頭)的改裝課堂互動講練課堂互動講練當(dāng)電流表和電壓表不能看成理想的電表時，電流表看成一個小電阻，電壓表看成一個大電阻．特別提醒3.如果兩個電流表的滿偏電流Ig均為3mA，內(nèi)阻Rg均為100Ω，欲將其改裝成量程分別為3V和15V的電壓表，則：課堂互動講練即時應(yīng)用課堂互動講練(1)分別串聯(lián)的電阻R1和R2有多大？(2)將改裝后的電壓表串聯(lián)后測電路中電阻的電壓時，指針的偏角θ1和θ2有何關(guān)系，示數(shù)U1和U2有何關(guān)系？如果并聯(lián)呢？課堂互動講練解析：(1)Ug＝IgRg＝3×10－3×100V＝0.3V，改裝成3V電壓表時應(yīng)串聯(lián)的電阻課堂互動講練(2)將兩只電壓表串聯(lián)后測電壓，即如圖所示連接，因流過表頭的電流相同，故偏角θ1＝θ2，而電壓表內(nèi)阻之間的關(guān)系為RV1/RV2＝1/5，故電壓表示數(shù)之比也為U1∶U2＝1∶5.課堂互動講練如果并聯(lián)，則流過兩個電流表的電流不同，故偏角不同，且θ1＝5θ2，但電壓(即示數(shù))相同，即U1＝U2.答案：(1)900Ω

4900Ω

(2)θ1＝θ2，U1∶U2＝1∶5θ1＝5θ2，U1＝U2高頻考點例析題型一電阻定律的應(yīng)用例1兩根完全相同的金屬祼導(dǎo)線A和B，如果把導(dǎo)線A均勻拉長到原來的2倍，電阻為R′A，導(dǎo)線B對折后絞合起來，電阻為R′B，然后分別加上相同的電壓，求：(1)它們的電阻之比；(2)相同時間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比．高頻考點例析【解析】

(1)某導(dǎo)體形狀改變后，由于質(zhì)量不變，則總體積不變、電阻率不變，當(dāng)長度l和橫截面積S變化時，應(yīng)用V＝Sl來確定S、l在形變前后的關(guān)系，分別用電阻定律即可求出l、S變化前后的電阻關(guān)系．一根給定的導(dǎo)線體積不變，若均勻拉長B導(dǎo)線原長為l，橫截面積為S，電阻為R，則高頻考點例析高頻考點例析向是利用不變量U和已知量R、t)，由題意知：UA＝UB，tA＝tB，則qA∶qB＝R′B∶R′A＝1∶16.【答案】

(1)16∶1

(2)1∶16高頻考點例析【規(guī)律總結(jié)】

利用電阻定律分析問題時，往往要抓住導(dǎo)體的總體積不變這一關(guān)鍵條件，而分析長度變化時，注意導(dǎo)體的橫截面的變化，最終分析長度和橫截面積比值的變化．1．如圖10－1－4所示，厚薄均勻的矩形金屬片，邊長ab＝10cm，bc＝5cm，當(dāng)A與B之間接入的電壓為U時，電流為1A，若C與D間接入的電壓為U時，其電流為(

)A．4A

B．2AC．0.5AD．0.25A高頻考點例析變式訓(xùn)練圖10－1－4高頻考點例析高頻考點例析題型二串、并聯(lián)電路的計算例2在如圖10－1－5所示的電路中，電阻R1、R2、R3的阻值均為2Ω，電流表內(nèi)阻不計，在B、C兩點間加上6V的電壓時，電流表的讀數(shù)為(

)A．0B．1AC．1.5AD．2A圖10－1－5高頻考點例析【解析】在B、C兩點間加上6V的電壓時，R2與R3并聯(lián)，然后與R1串聯(lián)，電流表的示數(shù)是流過電阻R2的電流大小．計算電阻相等，所以電流表示數(shù)為1A，B正確．

【答案】

B高頻考點例析【易誤警示】如果不清楚電路結(jié)構(gòu)，那就不能判斷電流表的電流來源，本題容易錯誤地認為電流流過R1、R3而電流表中沒有電流，誤選A；或者誤認為電流表的電流是流過R1、R3的電流，誤選C.這都是由于對電路結(jié)構(gòu)分析不夠而造成的．高頻考點例析2．如圖10－1－6所示的電路中，輸入電壓UAB＝200V，可變電阻的總阻值R0＝150Ω，允許通過的電流為4A，求(1)當(dāng)輸出端a、b開路時Uab的值；(2)當(dāng)輸出端接入R＝40Ω的負載時，Uab的可能變化范圍．高頻考點例析圖10－1－6高頻考點例析解析：(1)當(dāng)ab端開路時，相當(dāng)于接一理想電壓表(RV＝∞)，Uab＝UAB＝200V.(2)當(dāng)滑動觸頭向下方移動時，在下半部分電流強度達到臨界狀態(tài)即為4A時，下半高頻考點例析當(dāng)滑動觸頭向上方移動，在上半部分電流強度達到臨界狀態(tài)即為4A時，上方部分的電阻R上＝(50－40)Ω＝10Ω，此時Uab＝答案：(1)200V

(2)57.1V≤Uab≤160V有一個直流電動機，把它接入0.2V電壓的電路中，電動機不轉(zhuǎn)，測得流過電動機的電流是0.4A；若把電動機接入2.0V電壓的電路中，電動機正常工作，工作電流是1.0A．求電動機正常工作時的輸出功率是多大？如果在電動機正常工作時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，電動機的發(fā)熱功率是多大？高頻考點例析題型三非純電阻電路中功率的計算例3高頻考點例析【思路點撥】此題是非純電阻電路的計算問題，處理這類問題時，要善于從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度尋找突破口，利用“電功＝電熱＋其他能量”的關(guān)系求解．高頻考點例析【解析】當(dāng)電動機接入電壓為