高中物理恒定电流考点详细总结分析及经典例题.doc
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1、.L 4L质子源v1 v2高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题第一节 电源和电流1.电流 电流的定义式: 决定式:I RUtqI电流的 微观表达式 I=nqvS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 qt 计算电流强度时应引起注意。1 在 10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为 2 C,向左迁移的负离子所带的电量为 3 C求电解槽中电流强度的大小。2 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=1.6010-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子
2、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n1 和 n2,则 n1n 2=_。第二节 电阻定律在温度不变时,导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比,即 R= .SlA.在公式 R= 中,l、S 是导体的几何特征量,比例系数 (电阻率)是由导体的物理特性决定的.不同的导体,它们的电阻率不相同.B.对于金属导体,它们的电阻率一般都与温度有关,温度升高时电阻率增大,导体的电阻也随之增大.电阻定律是在温度不变的条件下总结出来的物理规律,因此也只有在温度不变的条件下才能适用.温度变化时,就要考
3、虑温度对电阻率的影响.注意物理规律的适用范围,不能随意把物理规律应用到它所适用的范围之外去,这是非常重要的.根据一定条件下总结出来的物理规律作出某些推论,其正确性也必须通过实践(实验)来检验.C.有人根据欧姆定律 I= 推导出公式 R= ,从而错误地认为导体的电阻跟导体两端RUI的电压成正比,跟通过导体的电流强度成反比.对于这一错误推论,可以从两个方面来分析:第一,电阻是由导体的自由结构特性决定的,与导体两端是否有电压、有多大的电压、导体中是否有电流通过、有多大电流通过没有直接关系,加在导体上的电压大,通过的电流也大,导体的温度会升高,导体的电阻会有所变化,但这只是间接影响,而没有直接关系;第
4、二,伏安法测电阻,是根据欧姆定律,用电压表测出电阻两端的电压,用安培表测出通过电阻的电流,由公式 R= 计算出IU电阻值,这是测量电阻的一种方法.D.半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,电阻随温度的升高而减小的材料.改变半导体的温度,使半导体受到光照,在半导体中加入其他微量杂质等,可使半导体的导电性能发生显著变化,正是因为这种特性,使它在现代科学技术中发挥了重要作用.E.超导现象:当温度降低到绝对零度(0K)附近时,某些材料(金属、合金、化合物)的电阻率突然减小到零.这种现象叫做超导现象.处于这种状态的导体,叫做超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度(记为 TC).目前高温超
5、导体的研究已在世界范围内形成热潮,这一研究的目标是实现得到在室温条件下工作的超导材料,以使之广泛应用.例 1 关于电阻率,下列说法正确的是( )A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它制作标准电阻解析 本题涉及到的知识,在教材中都有相当简洁、明确的说明,都是必须了解的基本知识,认真阅读教材,就可知道选项 B、C、D 都是正确的.例 2 下列说法中正确的是( )A.由 R=U
6、/I 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比B.由 I=U/R 可知,通过导体的电流强度跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻成反比C.导体的电阻率由导体本身的物理条件决定,任何物理变化都不能改变导体的电阻率D.欧姆定律 I=U/R,不仅适用于金属导体的导电情况,对于别的电路也适用.解析 由电阻定律知,导体的电阻是由本身的物理条件决定的,与加在它两端的电压和通过它的电流无关.所以 A 错.导体的电阻率是由导体的材料决定的,与温度有关.温度发生变化,电阻率也会改变,所以 C 错.部分电路欧姆定律只适用于电阻电路,不一定适合于一切电路,所以 D 错.故正确答案为 B.【难题巧解点
7、拨】例 1 一只标有“220V 60W”的白炽灯泡,加上的电压 U 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.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是( )解析 由电阻的定义式 R= 知:在 UI 图线上,某一点的纵坐标 U 和该点的横坐标II 的比值 U/I 就对应着电阻值 R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到 220V 时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大.A 图线表示 U/I 为一定值,说明电阻不变,不符要求;C 图线上各点的 U/I 值随U 的增大而减小,也不符合实际;D 图线中 U
8、/I 的值开始随 U 的增大而增大,后来随 U 的增大而减小,也不符合实际;只有 B 图线中 U/I 的值随 U 的增大而变化,符合实际.此答案应.选 A、C、D.评注 要从题目中挖掘出电压由零逐渐增大到 220V 的含义,即热功率增大,白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大.不要认为白炽灯钨丝的电阻是固定不变的,这是这道题解答的关键地方.例 2 下图是 a、b 两个导体的 I-U 图象:(1)在 a、b 两个导体加上相同的电压时,通过它们的电流强度 IAI B= .(2)在 a、b 两个导体中通过相等的电流时,加在它们两端的电压 UAU B= .(3)a、b 两个导体的电阻 RAR B= .解
9、析 本题给出的是 I-U 图象,纵轴表示通过导体的电流,横轴表示加在导体两端的电压.(1)加在 a、b 两端的电压相等时,通过它们的电流比为= = =BAI30tan6/1(2)通过 a、b 的电流相等时,a、b 两端的电压比为= = =BAUcot/3(3)由(1)或(2)都可以推导出 a、b 两个导体的电阻比为=BAR11.电功和电功率(1)电功是电流通过一段电路时,电能转化为其他形式能(电场能、机械能、化学能或内能等)的量度。(2)W= qU=UIt 是电功的普适式,P= UI 是电功率的普适式,适用于任何电路。2.焦耳定律和热功率(1)电热则是电流通过导体时,电能转化为内能的量度.(2
10、)Q=I 2Rt 是电热的计算式,可以计算任何电路中电流 I 通过电阻 R 时在 t 时间内产生的热量(电热) ;P=I 2R 是热功率的计算式,3.电功和电热(1)在纯电阻电路中: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。 这时电能全部转化为内能,电功等于电热,即 W=UIt=I2Rt= tRU.同理 P=UI=I2R= U.(2)在非纯电阻电路中:电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的,发热不是目的,而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等. 这时电路消耗的电能,即 W=UIt 分为两部分,一大部分转化为其他形式的能(例如
11、电流通过电动机,电动机转动,电能转化为机械能) ;另一小部分不可避免地转化为电热Q=I2R t(电枢的电阻生热). 这里 W=UIt 不再等于 Q=I2Rt,应该是 W=E 其他 Q.(3)电功和电热是两个不同的物理量,只有在纯电阻电路中,电功才等于电热,W=Q=UIt=I 2R t= U2;在非纯电阻电路中,电功大于电热,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 1 一台电动机,线圈电阻为 0.4,当它两端所加电压为 220 V 时,通过的电流是 5A 问:(1)电动机的输入功率多大?(2)电动机每分钟消耗电能多少?(3)电动机每分钟产生的电热多
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