2012届高考物理第一轮能力提升复习：恒定电流
详细内容
第七章 恒定电流
1.本章主要是对电路中的基本概念、规律的掌握，各种电路的实际应用和各种物理量的测量。
2.本章要求学生尝试识别常见的电路元件、知道各种电表的使用及了解其工作原理、熟悉各物理量的意义和它们间的关系、会分析各种电路的连接方法、了解常见的门电路和集成电路。
3.本章是每年高考中必考内容之一，常以实验题形式出现，是考查考生分析、推理、创新思维能力的有效知识载体。
第一课时 欧姆定律 电功和电功率
【教学要求】
1．认识电流，知道电流的各种计算方法。
2．理解欧姆定律、知道电功电功率的概念，并能进行有关计算。
【知识再现】
一、 电流
1．电流：电荷的 移动形成电流．人为规定 定向移动的方向为电流的方向。
2．电流的形成条件：
①要有能 的电荷。
②导体两端必须有 。
3．电流强度：通过导体横截面的 跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流强度，简称电流．即I=q/t
二、电阻、电阻定律
1．电阻：表示导体对 作用大小的物理量．其定义式为R 。
电阻与电压和电流强度无关．
2．电阻定律：在温度不变的情况下，导体的电阻跟它的 成正比，跟它的 成反比，其表达式为R= 。
3．电阻率：反映 的物理量，其特点是随温度的改变而变化，材料不同，电阻率一般不同。
4．半导体与超导体：有些材料，它们的导电性能介于 和 之间，且电阻随温度的升高而减小，这种材料称为 。有些材料，当它的温度降到 附近时，电阻突然变为零，这种现象叫 ．能够发生超导现象的物质称为 。材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的 。
三、部分电路欧姆定律
1．部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的 成正比，跟它的 成反比．其表达式为I= 。
2．欧姆定律的适用范围： 、 (对气体导电不适用)和 (不含电动机及电解槽的电路)．
3．导体的伏安特性：导体中的电流I和电压U的关系可以用图线表示．用纵坐标表示 、横坐标表示 ，画出的I一U图线叫做导体的伏安特性曲线。
伏安特性曲线为直线的元件叫做 元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫做 元件(如气体、半导体二极管等)。
四、电功和电热
1．电功：W＝ ＝ 。
2．电热：计算公式Q＝ ，此关系式又称为焦耳定律．
3．电功和电热的关系：在纯电阻电路中，W＝Q；在非纯电阻电路中，W>Q．
王、电功率和热功率
1．电功率，单位时间内电流所做的功，即P＝ 。此式适用于一切电路．
2．热功率：单位时间内电阻产生的热量，即PQ＝
2．（07重庆卷）.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 Ω,电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了（ ） 3. （07苏北五市调研）按照经典的电子理论，电子在金属中运动的情形是这样的：在外加电场的作用下，自由电子发生定向运动，便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞，将动能交给金属离子，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开始加速运动（可看作匀加速运动），经加速运动一段距离后，再与金属离子发生碰撞。电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程，用 表示。电子运动的平均速度用 表示，导体单位体积内自由电子的数量为n，电子的质量为 ，电子的电荷量为 ，电流的表达式I=nes 。 答案:1．D 2．B
知识点一电流概念的理解
电流定义式为I=q/t，微观量表达式为：I=mesv．
【应用1】在如图所示的电解池中，测得在5 s内共有7．5 C正电荷和7．5 C的负电荷通过电解池的竖直截面OO′，则电路中电流表指示的读数应为( )
A．0 B． 1．5 A C．3 A D． 7．5 A
导示:由电流强度的基本概念可知：如果对某一截面S，从左方通过的电荷量为正电荷q，而从右方通过的电荷量为负电荷一q，那么通过截面的电荷量应为2q，如果从两个相反方向同时穿过截面的电荷都是正电荷时，那么总电荷量是它们电荷量值相减。综合以上信息求解：
电解液导电与金属导体导电不同。金属导体中的自由电荷只有自由电子，而电解液中的自由电荷是正、负离子，应用I＝q／t计算时，Q应是同一时间内正、负两种离子通过某横截面积的电荷量的绝对值之和。这是应用I＝Qt的关键。
知识点二电伏安性曲线
电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如图中a，b所示．直线的斜率等于电阻的倒数，斜率大的电阻小。电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中曲线c所示．曲线c的斜率随电压的增大逐渐增大，说明导体c的电阻随电压的升高而减小．
【应用2】如图甲为某一热敏电阻(电阻随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I―U关系曲线图。在图乙所示的电路中，电源电压恒为9 V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1＝250Ω，由热敏电阻的I一U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V，电阻R2的阻值为 Ω。
导示: 流过电阻R1的电流为I1=U/R1=36mA，则流过R2和热敏电阻的电流为34mA，由热敏电阻的I一U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为5.3V，电阻R2两端的电压为3.7V，所以R2=U2/I2=109Ω。
知识点三电功电热的计算
1．纯电阻电路：如果电流通过某个电路时、它所消耗的电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁、白炽灯，这种电路叫做纯电阻电路．在纯电阻电路中：电能全部转化为内能，电功和电热相等，电功率和热功率相等．
2．非纯电阻电路：如果电流通过某个电路时，是以转化为内能以外的其他形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免内能损失．如电动机、电解槽、给蓄电池充电等，这种电路叫做非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电路消耗的电能W＝UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能；另一部分转化为内能Q＝I2Rt．此时有W＝UIt＝E其它+Q，故UIt> I2Rt．此时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算．
【应用3】(08诸城期中)某同学在实验中将一直流动机接到6V的直流电源上，闭合开关，发现电动机不转，立即断开开关。为查出原因，他将电动机、电流表、阻值为5 的电阻串联后接到原来的电源上，闭合开关后，电动机并没有转动，这时电流表读数为1A，检查发现电动机的轴被卡住了。排除故障后，将电动机重新接到6V的直流电源上带动负载转动，测得电动机做机械功的功率为5W，求此时通过电动机线圈的电流为多大？
导示:设电动机线圈电阻为 ，5 的电阻为 ，
则检查故障时
电动机线圈阻值 =6 － =6 －5 =1
设电动机转动时通过线圈的电流为
代入数据解得
类型一电路的等效简化
【例1】(07江苏大市调测试题) 如图所示，电源电动势为E，内阻为r．当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P位于中点位置时，三个小灯泡L1、L2、L3都正常发光，且亮度相同，则（ ）
A．三个灯泡的额定功率相同
B．三个灯泡的额定电压相同
C．三个灯泡的电阻按从大到小排列是L1、L3、L2
D．当滑片P稍微向左滑动，灯L1和L3变暗，灯L2变亮
导示: 三个灯泡L1、L2、L3都正常发光时，亮度相同，说明三个灯泡的额定功率相同。简化电路如图所示，L1两端电压最大，说明它的电阻最大。L2的电流比L3大，说明L3的电阻比L2大。当滑片P稍微向左滑动，电路总电阻增大，路端电压变大，L1变亮，L2变暗，L3变亮。故选AC。
本题中，首先要作出等效电路图，才能对电路进行分析。作等效电路图的常用方法有：直观法、结点元件跨接法等等，同学们应进行反复练习，以提高自己这方面的能力。
类型二恒定电路与电场综合问题
【例2】如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间距离 。电源电动势 ，内电阻 ，电阻 。闭合开关S。待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度 竖直向上射入板间。若小球带电量为 ，质量为 ，不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源输出功率是多大？（取 ）
导示：设q恰能到达A极、两极电压为Up，则
1．(07江苏大市调测试题) 一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U的关系图象如图（a）所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，三个用电器消耗的电功率相同，现将它们连接成如图（b）所示的电路，仍接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的大小关系是（ ）
A．P1=4P2 B．P1>4P2 C．PD>P2 D．PD
A.35.8 W B.43.2 W
C.48.2 W D.76.8 W
请证明金属导体的电阻率 = 。
3. 证明：导体中电流强度的微观表达式为：I=nes
根据电阻定律：R =
根据欧姆定律：R =
自由程内，电子在加速电场作用下，速度从0增加到 ，由动能定理：qU =
又由于 ，可得出电阻率 的表达式为： =