物理第八章 恒定電流 21 電路的基本概念與規(guī)律

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1、第第2121講電路的基本概念與規(guī)律講電路的基本概念與規(guī)律-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電源和電流1.電源的作用:給用電器兩端提供持續(xù)的。2.電流(1)定義:描述電流強(qiáng)弱的物理量,其大小等于通過(guò)導(dǎo)體橫截面的與通過(guò)這些電荷量所用的比值。定義式:。(2)電流是標(biāo)量,為研究問(wèn)題方便,規(guī)定定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在外電路中電流由電源極到極,在內(nèi)電路中電流由電源極到極。電壓電荷量時(shí)間正電荷正 負(fù)負(fù) 正-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.在示波管中,2s內(nèi)有61013個(gè)電子通過(guò)橫截面積大小未知的電子槍,則示波管中電流大小為()A.4.810-6AB.310-

2、13AC.9.610-6AD.無(wú)法確定A-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.掃描隧道顯微鏡(STM)是根據(jù)量子力學(xué)原理中的隧道效應(yīng)設(shè)計(jì)成的,當(dāng)原子尺度的探針針尖在不到一個(gè)納米的高度上掃描樣品時(shí),在針尖與樣品之間加一大小在2mV2V之間的電壓,針尖與樣品之間產(chǎn)生隧道效應(yīng)而有電子逸出,形成隧道電流,電流I隨針尖與樣品間的距離r的增大而指數(shù)減小(如圖甲所示),當(dāng)探針沿物質(zhì)表面按給定高度勻速掃描時(shí),因樣品表面原子的凹凸不平,使探針與物質(zhì)表面間的距離不斷發(fā)生改變,從而引起隧道電流隨時(shí)間不斷發(fā)生改變,這種變化便反映了樣品表面原子水平的凹凸形態(tài),如果在某次掃描中隧道電流如圖乙所示,那么

3、樣品表面可能是下圖中的()-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升答案:A解析:由于隧道電流I隨針尖與樣品間的距離r的增大而指數(shù)減小,距離越小,電流越大,如題圖乙所示的隧道電流,說(shuō)明樣品表面可能如圖A。-7-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.形成電流的條件:(1)導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷。(2)導(dǎo)體兩端存在電壓。2. 是電流的定義式,I與q、t無(wú)關(guān)。-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升歐姆定律與I-U圖象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。2.表達(dá)式:。3.適用范圍:金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,不適用于氣體導(dǎo)電或半導(dǎo)體元件。

4、電壓電阻-9-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升4.導(dǎo)體的伏安特性曲線導(dǎo)體中的電流隨導(dǎo)體兩端電壓變化的圖線。對(duì)于線性元件,伏安特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線,直線斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于 ,如圖甲所示。對(duì)于非線性元件,伏安特性曲線是彎曲的,曲線在某點(diǎn)的切線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上不等于電阻;的斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻,如圖乙所示,導(dǎo)體的電阻隨電流的增大而減小;當(dāng)I=I0時(shí),電阻該點(diǎn)與原點(diǎn)O的連線-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升B-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-12-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.小燈泡通電后其電流I隨所加

5、電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點(diǎn),PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()C解析:在I-U圖象中,圖線上的點(diǎn)與O點(diǎn)連線的斜率表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓電流下電阻的倒數(shù),圖象中圖線的斜率逐漸減小,電阻逐漸增大,A正確;對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電壓為U1,電流為I2,根據(jù)歐姆定律可知,小燈泡的電阻應(yīng)為,B正確、C錯(cuò)誤;其工作功率為P=U1I2,即為圖中矩形PQOM所圍的面積,D正確。-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.導(dǎo)體的伏安特性曲線是反映導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)的重要圖象,根據(jù)它可以計(jì)算某一電壓時(shí)的電阻、功率,定性分析電阻隨電壓的變化情況等。對(duì)于線性

6、元件,伏安特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線,直線斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻。對(duì)于非線性元件,伏安特性曲線是彎曲的,曲線在某點(diǎn)的切線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上不等于電阻。該點(diǎn)與原點(diǎn)O的連線的斜率的倒數(shù),數(shù)值上等于電阻。-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升串聯(lián)電路和并聯(lián)電路1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路特點(diǎn)I=I1+I2+In U1+U2+Un R1R2Rn R1R2Rn -15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.電壓表、電流表的改裝 -16-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.如圖所示,甲、乙兩電路都是由一個(gè)靈敏電流表G和一個(gè)變阻器R組成的,下列說(shuō)法正確的是()A.

7、甲表是電流表,R增大時(shí)量程增大B.甲表是電壓表,R增大時(shí)量程不變C.乙表是電壓表,R增大時(shí)量程增大D.乙表是電流表,R增大時(shí)量程減小C解析:甲表是電流表,當(dāng)R增大時(shí)量程減小;乙表是電壓表,當(dāng)R增大時(shí)量程增大,故選項(xiàng)C正確。-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,電流表A1(03A)和A2(00.6A)由兩個(gè)相同的電流計(jì)改裝而成,現(xiàn)將這兩個(gè)電流表并聯(lián)后接入電路中。閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,下列說(shuō)法正確的是()A.A1、A2的讀數(shù)之比為15B.A1、A2的讀數(shù)之比為11C.A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為15D.A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為11D解析:圖中的A1、A

8、2并聯(lián),表頭的電壓相等,電流相等,指針偏轉(zhuǎn)的角度相同,所以A1、A2的指針偏轉(zhuǎn)角度之比為11,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;量程不同的電流表讀數(shù)不同,電流表A1的量程為3A,A2的量程為0.6A,當(dāng)偏轉(zhuǎn)角相同時(shí),A1、A2的讀數(shù)之比為5 1,所以選項(xiàng)A、選項(xiàng)B錯(cuò)誤。-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升串、并聯(lián)電路的幾個(gè)常用結(jié)論1.當(dāng)n個(gè)等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時(shí),R串=nR0,2.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻,并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個(gè)電阻。3.在電路中,某個(gè)電阻增大(或減小),則總電阻增大(或減小)。4.某電路中無(wú)論電阻怎樣連接,該電路消耗的總電功率始終等于各個(gè)

9、電阻消耗的電功率之和。-19-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升導(dǎo)體的電阻1.電阻定律:同種材料的導(dǎo)體,其電阻跟它的成正比,與它的成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的有關(guān)。表達(dá)式為:2.電阻率:比例系數(shù)叫作材料的電阻率,反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性,與導(dǎo)體的材料有關(guān),與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積無(wú)關(guān)。(1)物理意義:反映導(dǎo)體的,是導(dǎo)體材料本身的屬性;(2)電阻率與溫度的關(guān)系:金屬的電阻率隨溫度升高而;半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而。一些合金幾乎不受的影響。長(zhǎng)度橫截面積材料導(dǎo)電性能增大減小溫度-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,還研究了電

10、阻定律。有一個(gè)長(zhǎng)方體金屬電阻,材料分布均勻,邊長(zhǎng)分別為a、b、c,且abc。電流沿以下方向流過(guò)該金屬電阻,其中電阻阻值最小的是()A-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.某個(gè)由導(dǎo)電介質(zhì)制成的電阻截面如圖所示,導(dǎo)電介質(zhì)的電阻率為,制成內(nèi)外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分),半徑為a、電阻不計(jì)的球形電極被嵌入導(dǎo)電介質(zhì)的球心成為一個(gè)引出電極,在導(dǎo)電介質(zhì)的外層球殼上鍍上一層電阻不計(jì)的金屬膜成為另外一個(gè)電極,設(shè)該電阻的阻值為R。下面給出R的四個(gè)表達(dá)式中只有一個(gè)是合理的,你可能不會(huì)求解R,但是你可以通過(guò)一定的物理分析,對(duì)下列表達(dá)式的合理性做出判斷。根據(jù)你的判斷,R的合理表

11、達(dá)式應(yīng)為()B-22-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升解析:根據(jù),從單位上看,分子應(yīng)是長(zhǎng)度單位,而分母應(yīng)是面積單位,只有A、B單位符合,C、D錯(cuò)誤;再代入特殊值,若b=a,球殼無(wú)限薄,此時(shí)電阻為0,因此只有B正確。-23-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電阻的大小與電阻兩端電壓、通過(guò)電阻的電流大小無(wú)關(guān),電阻大小只與電阻的材料、電阻的長(zhǎng)度和電阻的橫截面積有關(guān)。兩個(gè)公式對(duì)比:-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升電功與電熱1.電功(1)定義:電流在一段電路上做的功,其大小等于電路消耗的電能。(2)公式:W=。(3)適用范圍:。2.電功率(1)定義:

12、單位時(shí)間內(nèi)電流在一段電路上做的功。(2)公式:P=。(3)適用范圍:。(4)額定功率:用電器在電壓下工作時(shí)的功率。(5)實(shí)際功率:用電器在電壓下工作時(shí)的功率。Uit 任何電路UI 任何電路額定實(shí)際-25-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.電熱(1)定義:電流I通過(guò)有電阻R的導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量。(2)公式:根據(jù)焦耳定律有Q=。4.熱功率(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量。(2)公式:P=。I2Rt I2R -26-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.右圖中的路燈為太陽(yáng)能路燈,每只路燈的光伏電池板有效采光面積約0.3m2。晴天時(shí)電池板上每平方米每小時(shí)接收到的太陽(yáng)輻射能

13、約為3106J。如果每天等效日照時(shí)間約為6h,光電池一天產(chǎn)生的電能可供30W的路燈工作8h。光電池的光電轉(zhuǎn)換效率約為()A.4.8%B.9.6%C.16%D.44%C-27-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.如圖所示,電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中,已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)M線圈的電阻相等,開(kāi)關(guān)閉合后,電動(dòng)機(jī)正常工作,設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)兩端的電壓分別為U1和U2;經(jīng)過(guò)時(shí)間t,電流通過(guò)電阻R做的功為W1,產(chǎn)生的熱量為Q1;電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)M做的功為W2,產(chǎn)生的熱量為Q2,則有()A.U1=U2,Q1Q2B.W1W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1U2,Q1=Q2B解析:電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián),流過(guò)兩用電器的電流相同。電阻R跟電動(dòng)機(jī)M線圈的電阻相等,則由焦耳定律可知兩者產(chǎn)生的熱量相等,則Q1=Q2。電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)為非純電阻用電器,消耗的電能絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,所以電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)M做的功要大于電流通過(guò)電阻R做的功,W1IR,則U1U額,則P實(shí)P額,用電器可能被燒壞。