2012《金榜奪冠》物理一輪第八章第一單元第1課時(shí).ppt

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第一單元電路的基本概念第1課時(shí)電路的基本概念,選修3-1第八章電路,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)一電流,1．電流：電荷的________移動(dòng)形成電流，人為規(guī)定________定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍?．形成電流的兩個(gè)條件(1)要有能________的電荷；(2)導(dǎo)體兩端必須存在________．,3．電流強(qiáng)度：通過導(dǎo)體橫截面的________跟通過這些電荷量所用的______的比值叫電流強(qiáng)度，簡稱電流．即I＝________.電流的微觀表達(dá)式：I＝________.式中n是金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)，e是電子的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電子的定向移動(dòng)速率．,答案：1．定向正電荷2．(1)自由移動(dòng)(2)電壓3．電荷量q時(shí)間tneSv,要點(diǎn)深化,1．兩個(gè)電流公式的理解(1)定義式：I＝q/t，q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的有效電荷量。該式求出的是電流的平均值．(2)微觀表達(dá)式：I＝nqSv.式中n是金屬導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)，e是電子的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電子的定向移動(dòng)速率(既不是熱運(yùn)動(dòng)的速率，也不是電場(chǎng)傳導(dǎo)速率，即光速)．電子熱運(yùn)動(dòng)的速率為105m/s，電子定向移動(dòng)的速率為10－4m/s，電場(chǎng)傳導(dǎo)速率為3108m/s.,2．電解液導(dǎo)電時(shí)對(duì)電流的計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)同時(shí)通過橫截面的陰離子陽離子要加起來，算電流；而單位時(shí)間內(nèi)同時(shí)到達(dá)陰極陽極同樣多離子時(shí)，卻不需要加起來，就是說只要算一半．例如，在電解液中，若2s內(nèi)到達(dá)陽極的負(fù)離子和到達(dá)陰極的正離子的電量均為0.5C，則通過電解液的電流取單方的電荷量除以時(shí)間，為0.25A．若2s內(nèi)通過某一橫截面的正離子和負(fù)離子的電量均為0.5C，則通過電解液的電流取雙方的電荷量之和除以時(shí)間，為0.5A.,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)二電阻,1．電阻(1)定義：電阻等于加在導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流的________．(2)定義式：R＝________，單位：________，國際符號(hào)：Ω.(3)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了______________的大小，R越大，阻礙作用越強(qiáng)．(4)半導(dǎo)體和超導(dǎo)體①半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于__________之間的材料．半導(dǎo)體有_______、_______和摻入雜質(zhì)導(dǎo)電性能增強(qiáng)的特性．,②超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到某一溫度時(shí)，____________的現(xiàn)象．③轉(zhuǎn)變溫度：導(dǎo)體由普通狀態(tài)向________轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度．2．電阻定律(1)內(nèi)容：在溫度不變時(shí)，均勻?qū)w的電阻R跟它的__________成正比，跟它的______________成反比．(2)公式：R＝____________________.(3)電阻率ρ①計(jì)算公式：ρ＝，它是材料本身的電學(xué)性質(zhì)，由導(dǎo)體的__________決定且與__________有關(guān)，而與______________和____________都無關(guān)．,②物理意義：它是一個(gè)反映材料對(duì)____________的物理量，在數(shù)值上等于用這種材料制成的長度為__________、橫截面積為________的導(dǎo)線的電阻值．,答案：1．(1)比值(2)歐姆(3)導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用(4)①導(dǎo)體和絕緣體熱敏特性光敏特性②電阻減小為零③超導(dǎo)狀態(tài)2．(1)長度l橫截面積S(2)(3)①材料溫度長度l橫截面積S②電流阻礙作用1m1m2,要點(diǎn)深化,電阻率與溫度的關(guān)系各種材料的電阻率都隨溫度而變化．純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大(應(yīng)用：可制成電阻溫度計(jì))；半導(dǎo)體和電介質(zhì)的電阻率隨溫度的升高而減小，且半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化較大(應(yīng)用：可制成熱敏電阻)；有些材料(如錳銅合金、鎳銅合金)的電阻率幾乎不受溫度的影響(應(yīng)用：可制成標(biāo)準(zhǔn)電阻)．當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零，成為超導(dǎo)體．,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)三歐姆定律,1．歐姆定律：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．其表達(dá)式為I＝________.2．歐姆定律的適用范圍：________、__________(不適用氣體導(dǎo)電)和__________(不含電動(dòng)機(jī)及電解槽的電路)．3．導(dǎo)體的伏安特性曲線：用縱軸表示電流I，用橫軸表示電壓U，畫出I－U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線．伏安特性曲線為直線的元件叫做線性元件，伏安特性曲線不是直線的元件叫做非線性元件(如半導(dǎo)體二極管)．,答案：1．電壓電阻2．金屬導(dǎo)電電解液導(dǎo)電純電阻電路,要點(diǎn)深化,伏安特性曲線的深化理解電阻恒定不變的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是直線．如下圖甲所示的IU圖線中，斜率k＝1/R＝tan，故R1＞R2；又如圖乙所示的UI圖線中，斜率k＝R＝tan，故R2＞R1.在如圖丙所示的IU圖線中，隨電壓的增大，曲線的斜率k逐漸增大，說明導(dǎo)體的電阻隨電壓的升高而減小，這是由于電阻隨導(dǎo)體溫度的升高而減小的緣故．,,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)四焦耳定律,1．電功和電熱(1)電功：W＝______＝________.(2)電熱：計(jì)算公式Q＝________.此關(guān)系式又稱為焦耳定律．(3)電功和電熱的關(guān)系在純電阻電路中，W＝Q，在非純電阻電路中，W______Q.2．電功率和熱功率(1)電功率：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，即P＝________.此式適用于一切電路．(2)熱功率：單位時(shí)間內(nèi)電阻產(chǎn)生的熱量．即P熱＝______.,答案：1．(1)qUUIt(2)I2Rt(3)＞2．(1)UI(2)I2R,要點(diǎn)深化,1．關(guān)于額定功率和實(shí)際功率對(duì)用電器而言，電功率有額定功率和實(shí)際功率．用電器正常工作時(shí)兩端所需的電壓為額定電壓．在這個(gè)條件下用電器消耗的功率即實(shí)際功率等于額定功率，流經(jīng)它的電流等于額定電流．用電器在實(shí)際工作時(shí)，如果它兩端的電壓不是額定電壓，則它消耗的功率就不是額定功率，即實(shí)際功率不等于額定功率．為了使用電器能正常工作，可以從滿足它的電壓或電流兩個(gè)方面去考慮．利用串聯(lián)分壓或并聯(lián)分流的規(guī)律，依靠用電器和其他部分的電阻的恰當(dāng)調(diào)配來實(shí)現(xiàn)．,2．電功(電功率)和電熱(熱功率)的區(qū)別根據(jù)能量轉(zhuǎn)化形式不同，用電器有純電阻和非純電阻兩種．(1)常見的純電阻用電器有：電爐、白熾燈、電飯鍋、電烙鐵等．在純電阻電路中，電流通過用電器做功將電能全部轉(zhuǎn)化為熱能．所以電功等于電熱．即W＝Q，且有W＝Q＝I2Rt＝t＝UIt＝Pt，P＝UI＝I2R＝.,(2)常見的非純電阻用電器有：電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)機(jī)、蓄電池、電解槽等．在非純電阻電路中，電流做功將絕大部分電能變成其他形式的能(如機(jī)械能、化學(xué)能等)，而只將一小部分電能變成熱能．所以電功大于電熱，即W>Q，此時(shí)計(jì)算電功只能用W＝UIt＝Pt來計(jì)算，計(jì)算電熱只能用Q＝I2Rt來計(jì)算，電功率只能用P＝UI＝來計(jì)算，熱功率只能用P熱＝I2R來計(jì)算．還要注意：①對(duì)于非純電阻電路，歐姆定律不再成立．②不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該電路仍為純電阻電路，歐姆定律仍然適用．,基礎(chǔ)回顧,考點(diǎn)五串聯(lián)電路和并聯(lián)電路,1．串聯(lián)電路特點(diǎn)(1)電路等效總電阻：R＝__________________；(2)各點(diǎn)的電流強(qiáng)度：I＝__________________；(3)電路兩端的總電壓：U＝________________；(4)各導(dǎo)體電壓分配(分壓原理)：__________________；(5)各導(dǎo)體功率分配：__________________.,2．并聯(lián)電路特點(diǎn)(1)電路電阻關(guān)系＝＋＋…＋；(2)電路的總電流：I＝____________________；(3)電路兩端的總電壓：______________________；(4)各支路電流分配(分流原理)：________________________________________________________________________；(5)各支路功率分配：________________________.,答案：1．(1)R1＋R2＋…＋Rn(2)I1＝I2＝…＝In(3)U1＋U2＋…＋Un,2．(2)I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n(3)U1＝U2＝…＝Un(4)I1R1＝I2R2＝…＝InRn(5)P1R1＝P2R2＝…＝PnRn,要點(diǎn)深化,1．電路的識(shí)別是進(jìn)行電路計(jì)算的基礎(chǔ)和前提電路計(jì)算問題，是以路況分析為基礎(chǔ)的．通俗講，就是要首先懂得識(shí)別電路，認(rèn)清各元件的連接關(guān)系．現(xiàn)階段所研究的電路都有著直接的串、并聯(lián)關(guān)系(當(dāng)然，橋式電路不在此列，中學(xué)階段不作要求)，但是這種串、并聯(lián)關(guān)系往往不具直觀性．為此，就需要通過各種等效方法以及輔助手段來簡化電路，畫出等效電路圖，讓串、并聯(lián)關(guān)系清晰可見，以便作進(jìn)一步計(jì)算．(1)識(shí)別電路的基本法則①頭尾依次相接是串聯(lián)；或者說通過同一個(gè)電流的各個(gè)器件是串聯(lián)．②頭接頭，尾接尾是并聯(lián)；或者說出現(xiàn)同一個(gè)電流的分和合的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電路是并聯(lián)．,(2)識(shí)別電路常用的方法①電流追蹤法：從電源正極出發(fā)，順著電流的走向(若電路無電源，可假定一個(gè)走向)，繞外電路一周至電源的負(fù)極，依照“通過同一個(gè)電流的各器件是串聯(lián)”，“出現(xiàn)同一個(gè)電流的分和合的兩節(jié)點(diǎn)間的電路是并聯(lián)”的規(guī)律去分析電路．②電勢(shì)比較法：從高電勢(shì)點(diǎn)出發(fā)，循著電勢(shì)降低的方向，比較各點(diǎn)電勢(shì)的高低．注意查找等勢(shì)點(diǎn)，把所有電勢(shì)相等的點(diǎn)合并為一點(diǎn)．幾個(gè)器件兩端的電勢(shì)分別相等則為并聯(lián)；同一支路，電勢(shì)高低不同則為串聯(lián)．,(3)識(shí)別電路的輔助手段①對(duì)電表進(jìn)行處理：理想電壓表內(nèi)阻無限大，視作斷路可拆除．理想電流表內(nèi)阻趨于零，視作短路可用導(dǎo)線短接．如果是非理想電表，則要將電壓表和電流表作為用電器看待，分別視作可讀出電壓值的電阻RV和可讀出電流值的電阻RA.②對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行處理：連接導(dǎo)線如果無特別聲明可認(rèn)為電阻為零，導(dǎo)線兩端等勢(shì)，導(dǎo)線連接起來的點(diǎn)視為同一點(diǎn)．因此導(dǎo)線可根據(jù)需要延長或縮短一點(diǎn)，元件位置可在同一導(dǎo)線上任意移動(dòng)．③對(duì)含電容器的支路進(jìn)行處理：在直流電路中有電容器的支路是不會(huì)有穩(wěn)定電流通過的，視為斷路．凡與電容器串聯(lián)的電阻兩端等勢(shì)，可視作同一點(diǎn)．,④對(duì)接地點(diǎn)的處理：當(dāng)只有一點(diǎn)接地時(shí)，只表示該點(diǎn)為零電勢(shì)點(diǎn)，對(duì)電路連接無影響．如果有兩點(diǎn)(或兩點(diǎn)以上)接地，視為同一點(diǎn)．還要指出的是：在改畫等效電路圖時(shí)，可先在原電路圖上用字母標(biāo)出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的名稱，以便將各元件在改畫的等效電路上“對(duì)號(hào)入座”，跨接在相應(yīng)的兩點(diǎn)上．2．并聯(lián)電路的幾個(gè)重要結(jié)論(1)并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)支路電阻；(2)并聯(lián)電路中，當(dāng)某一支路電阻增大(其余支路電阻不變)，電路的總電阻增大；(3)并聯(lián)的兩電阻阻值之和一定，當(dāng)阻值相等時(shí)，并聯(lián)總電阻最大．,,,題型一電阻定律及歐姆定律的應(yīng)用,應(yīng)用電阻定律解答同一根導(dǎo)線拉伸后電阻的變化時(shí)，一要抓住導(dǎo)體的體積不變確定好長度和面積；二是利用電阻定律的公式列式對(duì)照進(jìn)行判斷，三是利用歐姆定律的公式判斷電流或電壓的變化．,把一根粗細(xì)均勻的電阻絲對(duì)折起來，作為一根電阻絲使用，若保持所加的電壓不變，則()A．電阻變?yōu)樵瓉淼?倍B．電阻變?yōu)樵瓉淼腃．電流變?yōu)樵瓉淼?倍D．電流變?yōu)樵瓉淼?解析：對(duì)折后，長度l′＝，面積S′＝2S，根據(jù)電阻定律得：R＝和R′＝ρ，由此可知對(duì)折后的電阻等于原來的.根據(jù)歐姆定律I＝可知：電壓相同時(shí)，電流與電阻成反比，故電流變?yōu)樵瓉淼?倍．答案：BC,題型訓(xùn)練,1．家庭用久的一個(gè)電燈泡的鎢絲突然斷了，在閉合開關(guān)的情況下輕輕搖擺電燈泡會(huì)使鎢絲重新架搭接通，發(fā)現(xiàn)亮度比原來更亮，這是由于()A．架搭后鎢絲的長度比原來變短，使電壓變大，功率變大B．架搭后鎢絲的長度比原來變長，使電壓變大，功率變大C．架搭后鎢絲的長度比原來變短，使電流變大，功率變大D．架搭后鎢絲的長度比原來變長，使電流變大，功率變大,解析：鎢絲用久由于熱升華而使某個(gè)地方的截面變小，到一定程度就會(huì)熔斷，總長度就比原來的短，架搭上鎢絲的長度自然要比原來正常時(shí)短，電阻也變得較?。捎诩彝ビ秒姷拿考秒娖鞯碾妷罕３?20V不變，故流過鎢絲的電流變大，功率變大，亮度比原來更亮．答案：C,,題型二電路故障問題的分析方法,電路故障一般有斷路和短路兩類，在解題時(shí)正確的分析方法是：由題目已知信息判定電路正常的部分，找出電路中故障的位置，確定故障類型(斷路或短路)，由推出的結(jié)論驗(yàn)證．,用電壓表檢查下圖所示電路中的故障，合上開關(guān)S后，測(cè)得Uad＝5.0V，Uac＝5.0V，Uab＝0V，Ubd＝5.0V，則此故障可能是()A．L斷路B．R斷路C．R′斷路D．S斷路,解析：Uad＝5.0V，說明開關(guān)連接完好，在ad之外出現(xiàn)斷路；Uac＝5.0V，說明電燈L也連接完好，在R至R′間出現(xiàn)斷路；Uab＝0V，說明R′間出現(xiàn)斷路；由Ubd＝5.0V，證明滑動(dòng)變阻器R是連接完好的，故選C.答案：C,點(diǎn)評(píng)：故障特點(diǎn)與故障的分析方法(1)故障特點(diǎn)：①斷路特點(diǎn)：電路中某一部分發(fā)生斷路，表現(xiàn)為電源電壓不為零，而電流強(qiáng)度為零．②短路特點(diǎn)：電路中某一部分發(fā)生短路表現(xiàn)為有電流通過電路而該電路兩端電壓為零．(2)故障的分析方法——電壓表檢測(cè)法①斷路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時(shí)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路中有斷路．②短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時(shí)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路被短路．,題型訓(xùn)練,2.右圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個(gè)電阻，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測(cè)得b、d兩點(diǎn)間及a、c兩點(diǎn)間電壓均為220V，由此可知(),A．a(chǎn)b間電路通，cd間電路不通B．a(chǎn)b間電路不通，bc間電路通C．a(chǎn)b間電路通，bc間電路不通D．bc間電路不通，cd間電路通,解析：電路中無電流即I＝0時(shí)，任何電阻兩端均無電壓；若電路中僅有一處斷路，則哪里斷，橫跨斷路處任兩點(diǎn)間的電壓均是電源電壓，由題意，bd間電壓220V，說明斷路必在bd之間；ac之間電壓為220V，說明斷路點(diǎn)又必在ac間．兩者共同區(qū)域是bc.答案：CD,,題型三電功率的理解及焦耳定律的應(yīng)用,電功是電路中電場(chǎng)力對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷所做的功，通過W＝UIt來求解；而電熱是電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量，用Q＝I2Rt來求解．在純電阻電路中，W＝Q，即消耗多少電能就轉(zhuǎn)化為多少內(nèi)能；在非純電阻電路中，W＞Q，消耗的電能除一部分轉(zhuǎn)化為熱能外，另一部分轉(zhuǎn)化為其它形式的能，即W＝Q＋E其它．,用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路研究微型電動(dòng)機(jī)的性能．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I1＝0.5A和U1＝2.0V；重新調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻R使電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I2＝2.0A和U2＝24V．則(),A．微型電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝4.0ΩB．微型電動(dòng)機(jī)內(nèi)線圈電阻為R線＝12ΩC．電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝48WD．電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出的機(jī)械功率為P機(jī)＝32W,解析：當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電路為純電阻電路．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為非純電阻電路．電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為P＝I2U2＝2.024W＝48W電動(dòng)機(jī)線圈發(fā)熱的功率P線＝IR線＝2.024.0W＝16W根據(jù)能量守恒，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)＝P－P線＝32W.答案：AD,題型訓(xùn)練,3.,3.某直流電動(dòng)機(jī)提升重物的裝置如右圖所示，重物的質(zhì)量m＝50kg，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓U＝110V，不計(jì)各處摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.90m/s的恒定速度向上提升重物時(shí)，電路中的電流I＝5A，試求電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R線．,解析：電動(dòng)機(jī)消耗的總功率為：P＝IU＝5110W＝550W電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率：P機(jī)＝mgv＝50100.90W＝450W根據(jù)能量守恒，電動(dòng)機(jī)線圈發(fā)熱的功率：P線＝P－P機(jī)＝100W根據(jù)P線＝I2R線，代入數(shù)據(jù)可解得：R線＝4.0Ω答案：4.0Ω,,,,警示只管理論不管實(shí)際而出錯(cuò),在電源電壓不變的情況下，為使正常工作的電熱器在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加一倍，下列措施可行的是()A．把電熱器中的電熱絲剪去一半，只留下一半接入使用B．把電熱器中的電熱絲剪去，只留接入使用C．再找另一條與電熱器中相同的電熱絲并聯(lián)在一起使用D．再找另一條與電熱器中相同的電熱絲串聯(lián)在一起使用,錯(cuò)解：根據(jù)可知，Q∝1/R，因U不變，故只要使電阻減小為原來的一半即可．故選項(xiàng)A、C正確．,分析糾錯(cuò)：本題解答忽略了每根電阻絲都有一定的額定功率這一隱含條件．將電阻絲剪去一半后，其額定功率減小一半，雖然這樣做在理論上滿足使熱量增加一倍的要求，但由于此時(shí)電阻絲實(shí)際功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它所能承受的額定功率，因此電阻絲將被燒壞．故只能選C.答案：C,祝,您,學(xué)業(yè)有成,