四川省2019高考物理复习全辑第2讲恒定电流讲与练(选修3_1,含解析).doc
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1、1恒定电流李仕才选修 3-1第 2讲 恒定电流考试内容及要求知识内容学考要求2015.10考题2016.4考题2016.10考题2017.4考题2017.11考题2018.4考题2018.6考题电源和电流 b 3 1电动势 b欧姆定律、U I图象及 I U图象c串联电路和并联电路 c焦耳定律 c 10 12 11 12 5 17导体的电阻 c 9 13闭合电路的欧姆定律 c多用电表的原理 a一、电源和电流1电源:通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置2电流(1)定义:通过导体横截面的电荷量 q跟通过这些电荷量所用时间 t的比值叫做电流(2)定义式: I .qt(3)方向:规定正电荷定
2、向移动的方向为电流方向(4)电流为标量(5)单位:安培,符号是 A,1 A1 C/s.2例 1 某根导线中的电流为 1.6 A,则在 0.5 s内通过这根导线某一横截面的电荷量为 ( )A0.8 C B1.2 CC0.8 K D1.2 K答案 A解析 由 I 得 q It1.60.5 C0.8 C,A 选项正确qt二、电动势1大小: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公式:如果移送电荷 q时非静电力所做的功为 W,那么电动势 E表示为 E .Wq3单位:伏特,符号是 V.4决定因素:由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,跟外电路无关例 2 (2
3、017湖州市期末)如图 1所示为两节某品牌的不同型号的干电池,其上均标有“1.5 V”字样,下列说法中,正确的是( )图 1A两种型号的电池都有内阻而且一定相同B两种型号的电池储存的能量一定一样多C “1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为 1.5 VD “1.5 V”表示电池供电时每通过 1 C的电荷,有 1.5 J的化学能转化为电能答案 D解析 由题意可知,两个电池的电动势相同,都是 1.5 V,但是大小不一样,所以内阻和容量不一定一样,所以 A、B 选项错误;供电时正负极之间的电压为电路的路端电压,因为电源有内阻存在,所以路端电压不等于电动势,所以 C选项错误;电动势表征电源把其他
4、形式的能转化为电能本领的大小,定义式是 E ,即每通过 1 C的电荷,非静电力把 1 J其W非q他形式的能转化为电能,所以 D选项正确三、欧姆定律、 U I图象及 I U图象1欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压 U成正比,跟导体的电阻 R成反比3(2)表达式: I .UR(3)适用范围:适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路),而对气体导电、半导体导电不适用2导体的电阻R ,反映导体对电流的阻碍作用UIR取决于电阻本身的性质,与 U、 I无关3导体的 U I图象和 I U图象图线内容 I U图线(伏安特性曲线)U I图线斜率 图线上的点与坐标原点连线的
5、斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件非线性元件电阻随 U的增大而增大 电阻随 I的增大而减小例 3 如图 2是某导体的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )图 2A导体的电阻是 1.0 B导体的电阻是 0.04 C导体的电阻是 25 D当通过导体的电流是 0.1 A时,导体两端的电压是 0.5 V答案 C解析 由 R 或通过 I U图象的斜率计算得导体的电阻 R25 , R不变, U与 I成正比,UI当通过导体的电流是 0.1 A时,导体两端的电压 U0.125 V2.5 V,故选项 C正确,4A、B、D 错误四、串联电路和并联电路1串联电路和并联电路的规律
6、串联 并联电路电流 I I1 I2 In I I1 I2 In电压 U U1 U2 Un U U1 U2 Un电阻 R R1 R2 Rn 1R 1R1 1R2 1Rn电压、电流分配规律 IUR U1R1 U2R2 UnRnIR I1R1 I2R2 InRn U2.电表的改装(1)表头在电路中相当于一个电阻,其满偏电流、满偏电压和表头内阻满足关系: Ug IgRg.(2)电压表和电流表的电路结构(如图 3所示)图 3(3)电压表的分压原理: U Ug UR Ig(Rg R), R .URIg U UgIg(4)电流表的分流原理: I Ig IR, R .IgRgIR IgRgI Ig例 4 (2
7、017绍兴市期中)如图 4所示,有三个电阻,已知 R1 R2 R3136,则电路工作时,电压 U1 U2为( )5图 4A16B19C13D12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为并联部分两端电压,由电阻关系知 R23 R1, R36 R1, R2与 R3并联总电阻 R23 2 R1,根据串联电路电3R16R13R1 6R1压分配规律有 U1 U2 R1 R2312.例 5 (2017衢州市月考)有两个相同的电流表,允许通过的最大电流(满偏电流)为 Ig1 mA,表头电阻 Rg30 ,若改装成一个量程为 3 V的电压表和一个量程为 0.6
8、A的电流表,应分别( )A串联一个 2 990 的电阻和并联一个 0.15 的电阻B并联一个 2 990 的电阻和串联一个 0.15 的电阻C串联一个 2 970 的电阻和并联一个 0.05 的电阻D并联一个 2 970 的电阻和串联一个 0.05 的电阻答案 C解析 若改装成一个量程为 3 V的电压表需串联一个分压电阻,由 U Ig(R Rg)得,所串联分压电阻阻值 R Rg 30 2 970 ;若改装成一个量程为 0.6 AUIg 3110 3的电流表需并联一个分流电阻,由 IgRg( I Ig)R得,所并联的分流电阻 R IgRgI Ig0.05 ,故选项 C正确1.010 3300.6
9、 0.001五、焦耳定律1电功 电功率(1)电功定义:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积公式: W IUt.(2)电功率定义:单位时间内电流所做的功公式: P IU.Wt2焦耳定律6(1)焦耳定律内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比公式: Q I2Rt.(2)热功率定义:单位时间内产生的电热公式: P 热 I2R.Qt3 P UI、 P 热 I2R的区别、联系和适用范围(1)一切电路中计算电功率均可使用 P UI,计算热功率均可使用 P 热 I2R.(2)在纯电阻电路中,电功率等于热功率,即 UI I2R,
10、可得 U IR,即欧姆定律成立,此时UI I2R .U2R(3)在非纯电阻电路中,电功率大于热功率,即 UI I2R,可得 U IR,故欧姆定律不成立此时 P 电 UI , P 热 I2R .U2R U2R例 6 (2017丽水、衢州、湖州三地市 9月质检)某学校响应国家节能减排的号召,在屋顶安装光伏电池板,如图 5所示,在晴天时每块标准光伏组件输出的电功率约为 200 W该学校共有 60个班级,教室内的用电器相关信息如下表格所示,若当地每天等效晴天光照时间 6 h,为了确保学校教室可以正常供电,安装的标准光伏组件至少需要( )图 5用电器 日光灯 风扇 多媒体额定功率/W 40 40 1 0
11、00数量 24 6 1平均每日工作时间/h 8 6 4A.156块 B300 块C656 块 D1 200 块答案 C解析 一个教室每日用电 E1(0.042480.0466114) kWh13.12 kWh60个班级每日用电7E60 E16013.12 kWh787.2 kW一块光伏组件每日提供电能 E20.26 kWh1.2 kWh则所需光伏组件数为 656 块,选项 C正确EE2 787.21.2例 7 (2018浙江“五校联考 ”第一次考试)电动玩具汽车的直流电动机电阻一定,当加上0.3 V电压时,通过的电流为 0.3 A,此时电动机没有转动当加上 3 V电压时,电流为 1 A,这时电
12、动机正常工作则( )A电动机的电阻是 3 B电动机正常工作时的发热功率是 3 WC电动机正常工作时消耗的电功率是 4 WD电动机正常工作时的机械功率是 2 W答案 D解析 电动机线圈电阻 R 1 U1I1正常工作时发热功率 P 热 I2R1 W, P 总 UI3 W,输出的机械功率 P(31) W2 W,选项 D正确六、导体的电阻1电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻 R跟它的长度 l成正比,与它的横截面积 S成反比;导体电阻还与导体的材料有关(2)表达式: R .lS(3)表达式 R 与 R 的区别UI lSR 是电阻的定义式, R与 U、 I无关UIR 是电阻的决定式, R与 、 l
13、、 S有关lS2电阻率 :反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性,与导体的材料有关,与导体的长度、横截面积无关,一般材料的电阻率与温度有关金属的电阻率随温度的升高而增大,半导体电阻率随温度升高而减小;某些合金的电阻率几乎不随温度变化;当温度降到足够低时,某些材料的电阻率突然减到零,成为超导体例 8 下列叙述正确的是( )A长度、横截面积都相同的导体,电阻一定相同B电阻率只是一个比例常数,没有单位8C将长为 l的导线从中间分开,其中长为 的导线电阻和电阻率均为原来的l2 12D将长为 l的导线均匀拉长为 2l,则电阻变为原来的 4倍答案 D解析 由 R 知材料不同的导体,即使长度、横截面积都相
14、同,电阻也可能不相同,选lS项 A错误;电阻率有单位,它的国际单位是 m,选项 B错误;电阻率由导体的材料决定,与长度无关,选项 C错误;导线长度由 l变为 2l,则横截面积变为原来的 ,由 R 知12 lS电阻变为原来的 4倍,选项 D正确例 9 (2016浙江 10月学考 9)一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口管中盐水柱长为 40 cm时测得电阻为 R,若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同现将管中盐水柱均匀拉长到 50 cm(盐水体积不变,仍充满橡胶管)则盐水柱电阻变为( )A. R B. R45 54C. R D. R1625 2516答案 D解析 由于盐水柱
15、总体积不变,设 40 cm长时的横截面积为 S.则长度变为 50 cm后,横截面积 S S,根据电阻定律 R ,得 R R,选项 D正确45 lS 2516七、闭合电路的欧姆定律1内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比2表达式:(1) I ,此式适用于纯电阻电路ER r(2)E U U 内 适用于任意电路U E Ir适用于任意电路3路端电压与外电阻的关系(1)当 外 电 阻 R增 大 时 , I减 小 , 内 电 压 减 小 , 路 端 电 压 U增 大 当 外 电 路 断 开 时 , I 0, U E.(2)当外电阻 R减小时, I增大,内电压增大,路端电压 U减小
16、当电源两端短路时,外电阻 R0, I , U0.Er4路端电压 U与电流 I的关系(1)关系式 U E Ir(2)U I图象是一条直线,纵截距为电动势,横截距为短路电流(纵坐标从 0开始变化时),直线的斜率的绝对值等于电源的内阻,如图 6所示9图 6例 10 (2017嘉兴市学考模拟 )许多人造卫星都用太阳能电池供电,太阳能电池由许多片电池板组成某电池板不接负载时的电压是 600 mV,短路电流是 30 mA.则以下结论错误的是( )A这块电池板的内阻是 2 B这块电池板的内阻是 20 C这块电池板的电动势为 600 mVD太阳能电池是把太阳能转化为电能答案 A解析 当不接负载时, I0, U
17、 E600 mV,C 正确;短路时 R0, E I 短 r, r 20 EI短,A 错误,B 正确;太阳能电池是把太阳能转化为电能,D 正确例 11 (2017浙江学考模拟 )如图 7所示为两个独立电路 A和 B的路端电压 U与其总电流I的关系图线,则下列判断错误的是( )图 7A路端电压都为 U1时,它们的外电阻相等B电流都为 I1时,两电源内电压相等C电路 A的电源电动势大于电路 B的电源电动势D A中电源的内阻大于 B中电源的内阻答案 B解析 在路端电压与总电流的关系图线( U I图线)中,图线在 U轴上的截距表示电源电动势 E,图线斜率的绝对值表示电源的内阻,可见 EAEB, rArB
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