恒定電流專題復習

1、恒定電流專題復習1.電流電流的定義式： 決定式：I電流的 微觀表達式I=nqvS注意：在電解液導電時，是正負離子向相反方向定向移動形成電流，在用公式Iqt計算電流強度時應引起注意。例1在10 s內(nèi)通過電解槽某一橫截面向右遷移的正離子所帶的電量為2 C，向左遷移的負離子所帶的電量為3 C求電解槽中電流強度的大小。解：電解槽中電流強度的大小應為IA0.5 A例2 來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強度為1mA的細柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是均勻的

2、，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1n2=_。L4L質(zhì)子源v1 v2解：按定義，由于各處電流相同，設這段長度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個，則由。而2.電阻定律導體的電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比。（1）是反映材料導電性能的物理量，叫材料的電阻率（反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導線的性質(zhì)）。單位是m。（2）純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。材料的電阻率與溫度有關系： 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（鉑較明顯，可用于做溫度計）；合金錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標準電阻。半導體的電阻率隨溫度的升高

3、而減?。崦綦娮琛⒐饷綦娮瑁?。有些物質(zhì)當溫度接近0 K時，電阻率突然減小到零這種現(xiàn)象叫超導現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導現(xiàn)象的物體叫超導體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度叫超導材料的轉(zhuǎn)變溫度TC。例3.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm，bc=5 cm，當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流強度為1 A，若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為（A）A.4 AB.2 A C.AD.A例4.如圖所示，兩段材料相同、長度相等、但橫截面積不等的導體接在電路中，總電壓為U，則.（D）通過兩段導體的電流相等兩段導體內(nèi)的自由電子定向移動的平均速率不同細導體兩端的電壓U1大于粗導體兩端的電壓U2細

4、導體內(nèi)的電場強度大于粗導體內(nèi)的電場強度A.B. C.D.例5.家用電熱滅蚊器電熱部分的主要器件是PCT元件，PCT元件是由鈦酸鋇等導體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度t的關系如圖所示.由于這種特性，PCT元件具有發(fā)熱、控溫雙重功能.對此，以下判斷中正確的是(AD)A.通電后，其電功率先增大后減小 B.通電后，其電功率先減小后增大C.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1或t2不變D.當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1至t2間的某一值不變3.歐姆定律（適用于金屬導體和電解液，不適用于氣體導電）。例5實驗室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個圖象來表示：A. B. C

5、. D.I I I Io U o U o U o U 4.電功和電熱（1）對純電阻而言，電功等于電熱：W=Q=UIt=I 2R t=（2）對非純電阻電路（如電動機和電解槽），由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時轉(zhuǎn)化為機械能或化學能等其它能，所以電功必然大于電熱：W>Q，這時電功只能用W=UIt計算，電熱只能用Q=I 2Rt計算，兩式不能通用。例6某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉(zhuǎn)動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉(zhuǎn)，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？解：電動機不轉(zhuǎn)時可視為為純電阻，由歐姆定律得，這個電阻可認為是不變的。電動機正

6、常轉(zhuǎn)動時，輸入的電功率為P電=U2I2=36W，內(nèi)部消耗的熱功率P熱=5W，所以機械功率P=31W5電動勢（1）物理意義：反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領大小的物理量（2）大?。旱扔陔娐分型ㄟ^1 C電量時電源所提供的電能的數(shù)值，等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓，在閉合電路中等于內(nèi)外電路上電勢降落之和EU外U內(nèi)6閉合電路的歐姆定律閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比：I常用表達式還有：EIRIrUU和UEIr7路端電壓U隨外電阻R變化的討論電源的電動勢和內(nèi)電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的：

7、（1）外電路的電阻增大時，I減小，路端電壓升高；（2）外電路斷開時，R，路端電壓UE；（3）外電路短路時，R0，U0，I（短路電流），短路電流由電源電動勢和內(nèi)阻共同決定，由于r一般很小，短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災8路端電壓與電流的關系閉合電路歐姆定律可變形為UEIr，E和r可認為是不變的，由此可以作出電源的路端電壓U與總電流I的關系圖線，如圖1021所示依據(jù)公式或圖線可知：（1）路端電壓隨總電流的增大而減小（2）電流為零時，即外電路斷路時的路端電壓等于電源電動勢E在圖象中，UI圖象在縱軸上的截距表示電源的電動勢（3）路端電壓為零時，即外電路短路時的電流I圖線斜率絕對值在數(shù)值

8、上等于內(nèi)電阻R1R2R3R4E r例7以右圖電路為例：試分析當滑動變阻器的滑片向左滑動過程中各電阻中電流、電壓如何變化.解析：滑動變阻器的滑片向左滑動過程中，R1增大，總電阻一定增大；由，I一定減?。挥蒛=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定減小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定減小。變式： 如圖所示，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為U1和U2，下列說法中正確的是 V2V1L1L2L3PA.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，L

9、1、L2變亮C.U1<U2D.U1>U2解：滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡L1、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。U1減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，所以U1的變化量大于 U2的變化量，選BD。2AR1R21S例8 如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略已知定值電阻R1=10，R2=8當電鍵S接位置1時，電流表的示數(shù)為0.20A那么當電鍵S接位置2時，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19A電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為2V，

10、所以電鍵接2后路端電壓低于2V，因此電流一定小于0.25A所以只能選C。例9將電阻R1和R2分別接到同一電池組的兩極時消耗的電功率相同電池組向兩個電阻供電時的電流分別是I1和I2，電池組內(nèi)阻消耗的功率分別是P1和P2，電池組的效率分別是1和2，電阻兩端的電壓分別是U1和U2若已知電流I1I2，則有AR1R2 BU1U2C12 DP1P2【解析】 根據(jù)題畫出電源及電阻R1、R2的UI圖象，由圖象不難得出R1R2，U1U2，由P內(nèi)I2r知，P1P2，12，選項C正確9閉合電路中的幾種電功率閉合電路的歐姆定律就是能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律在閉合電路中的反映由EUU可得EIUIUI或EItUItUIt（1

11、）電源的總功率：o RP出PmrPEI（2）電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2r（3）電源的輸出功率：P出P總P內(nèi)EII2rUI若外電路為純電阻電路，還有電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為。（4）電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路）E rR2R1例10已知如圖，E =6V，r =4，R1=2，R2的變化范圍是010。求：電源的最大輸出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解：R2=2時，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W；R1是定植電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時R1上消耗的功率最大為2W；把

12、R1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6，所以，當R2=6時，R2上消耗的功率最大為1.5W。Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im例11 如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號的定值電阻的伏安特性曲線若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0，則這只定值電阻的阻值為_。現(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時是_W。解：由圖象可知蓄電池的電動勢為20V，由斜率關系知外電阻阻值為6。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2，因此輸出功率最大為50W。10同種電池的串聯(lián)n個相同的電池

13、同向串聯(lián)時，設每個電池的電動勢為Ei，內(nèi)電阻為ri，則串聯(lián)電池組的總電動勢EnEi，總內(nèi)阻rnri串聯(lián)電池組一般可以提高輸出的電壓，但要注意電流不要超過每個電池能承受的最大電流例12如圖10217所示，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻r0.5 ，“8 V，16 W”的燈泡恰好能正常發(fā)光，電動機M繞組的電阻R01 ，求：（1）路端電壓；（2）電源的總功率；（3）電動機的輸出功率【解析】 該題為非純電阻電路設干路總電流為I，則810I×0.5得I4 A，故P總EI40 W又ILA2 A，故IMIIL2 A，PM總8×2 W1 W，PM出1 W22×1 W12 W例13如圖1

14、0219所示，電阻R34 ，電表為理想表開始時R1、R2、R3中都有電流通過，電壓表示數(shù)為2 V，電流表示數(shù)為0.75 A后來三個電阻中有一個發(fā)生斷路，使電壓表示數(shù)變?yōu)?.2 V，電流表示數(shù)變?yōu)?.8 A（1）哪個電阻斷路？（2）求電阻R1、R2的阻值各為多少？（3）電源電動勢和內(nèi)阻各為多少？（1）由于電流表A、電壓表V的示數(shù)都不為零，所以斷路的電阻為R1（2）R1斷后，電壓表V的示數(shù)即為R2兩端電壓所以 R24 R1斷路前R2兩端電壓U2I2R20.75×4 V3 VR3兩端電壓U3U2U1（32） V1 V由串聯(lián)電阻的分壓特點所以 R1×4 8 通過R1、R3的電流 I

15、1A0.25 A（3）R1斷路前EU2（I1I2）r0.75×4（0.750.25）rR1斷路后EU2I2r3.20.8r聯(lián)立以上兩式得E4 V，r1 例14如圖10220所示，變阻器R2的最大電阻是10 ，R35 ，電源的內(nèi)電阻r1 ，當電鍵S閉合，變阻器的滑片在中點位置時，電源的總功率為16 W，電源的輸出功率為12 W此時電燈R1正常發(fā)光，求：（1）電燈阻值R1是多少?（設R1阻值恒不變）（2）當電鍵S斷開時，要使電燈正常工作，應使變阻器的電阻改變多少?（1）電源內(nèi)阻消耗的功率P內(nèi)P總P出4 W電源I2 A外電路總電阻為 6 由串、并聯(lián)知識得 R12.5 （2）S斷開時，要使電

16、燈R1正常發(fā)光，電流仍為I1A0.8 A由閉合電路歐姆定律得：I1即0.8所以R26.5 故變阻器改變了1.5 例15如圖所示為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、b與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個電阻。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得b、d兩點間以及a、c兩點間的電壓均為220V。由此可知：（A）ab間電路通，cd間電路不通（B）ab間電路不通，bc間電路通（C）ab間電路通，bc間電路不通（D）bc間電路不通，cd間電路通解析：由于用交流電壓表測得b、d兩點間為220V，這說明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通

17、；由于用交流電壓表測得a、c兩點間為220V，這說明cd間電路是通的，ab間電路不通或bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項C、D正確。1、電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示，圖中u為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應狀態(tài)下電源的效率分別為、。由圖可知、的值分別為A.、 B.、 C.、 D.、【答案】D【解析】電源效率，E為電源的總電壓（即電動勢），根據(jù)圖象可知Ua=、Ub=，所以選項D正確。2在圖中所示的電路中，電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為3

18、個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如下圖所示當開關閉合后，下列判斷正確的是（ ）A燈泡L1的電阻為12B通過燈泡L1的電流為通過 燈泡L2電流的2倍C燈泡L1消耗的電功率為0.75WD燈泡L2消耗的電功率為0.30W3法拉第曾提出一種利用河流發(fā)電的設想，并進行了實驗研究。實驗裝置的示意圖可用題23圖表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d。水流速度處處相同，大小為v，方向水平。金屬板與水流方向平行。地磁場磁感應強度的豎直分量為B，水的電阻率為，水面上方有一阻值為R的電阻通過絕緣導線和電建K連接到兩金屬板上。忽略邊緣效應，求：（1）該發(fā)電裝置的電動勢

19、；（2）通過電阻R的電流強度；（3）電阻R消耗的電功率【答案】（1）Bdv （2） （3）【解析】（1）由法拉第電磁感應定律，有EBdv（2）兩板間河水的電阻r=由閉合電路歐姆定律，有I=（3）由電功率公式，P=I2R得P=4(2011北京)（1）用如圖1所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關K和兩個部件S、T。請根據(jù)下列步驟完成電阻測量:旋動部件_，使指針對準電流的"0"刻線。將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×l00"的位置。將插入"十"、""插孔的表筆短接，旋動部件_，使指針對準電阻的_ (填"0刻線&q

20、uot;或"刻線")。將兩表筆分別與侍測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小。為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按_的順序避行操作，再完成讀數(shù)測量。A將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×1k"的位置 B將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋"×10"的位置C將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準答案：（1）S T 0刻線 ADC5（2011全國理綜）.（5分）為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學設計了如圖所示的電路。圖中A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分

21、別是單刀雙擲開關和單刀開關，E是電池。完成下列實驗步驟中的填空：（1）將S撥向接點1，接通S1，調(diào)節(jié)_,使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置，記下此時_的讀數(shù)I；（2）然后將S撥向接點2，調(diào)節(jié)_,使_,記下此時RN的讀數(shù)；（3）多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的_,此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值。解析：（1）R0、標準電流表A0；（2）RN，標準電流表A0的示數(shù)為I；（3）平均值6（2011天津）（4）某同學測量阻值約為25k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A電流表（量程100 A，內(nèi)阻約為 2 k）；B電流表（量程500 A，內(nèi)阻約為300 ）；C電壓表（量程15 V，內(nèi)阻約為100 k）；D電壓表（量程

22、50 V，內(nèi)阻約為500 k）；E直流電源（20 V，允許最大電流1 A）；F滑動變阻器（最大阻值1 k，額定功率1 W）；G電鍵和導線若干。電流表應選 ，電壓表應選 。（填字母代號）該同學正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題： ； ?！窘馕觥浚弘妼W實驗選擇儀器的一般步驟如下： 根據(jù)量程選擇電流表和電壓表，不能超過表的量程，不能量程太大導致表的讀數(shù)偏小； 根據(jù)題中關鍵語句，如精確測量，從零開始連續(xù)可調(diào)等等選擇分壓電路亦或是限流電路；分壓電路滑動變阻器選擇小阻值，限流電路滑動變阻器選擇大阻值； 選擇電流表的內(nèi)外接

23、法，一般的原則是“大內(nèi)偏大，小外偏小”；也可以根據(jù)與之間的關系來判斷，當>時，采用電流表的外接法，反之選擇電流表內(nèi)接法。（1）本題中，待測電阻Rx的阻值約為25k，直流電源電動勢為20V，經(jīng)粗略計算電路中最大的電流約為，所以電流表選擇B；雖然電壓表C的量程不足，但是相比起來電壓表D的量程超過太多，讀數(shù)偏小，所以電壓表選擇C表。（2）根據(jù)本題解析的第、兩條原則可知電路圖的問題為：電流表應采用內(nèi)接的方法；滑動變阻器應采用分壓器方式的接法 。22（2011浙江）.（10分）在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”試驗中，為了探究3根材料未知，橫截面積均為S=0.20mm2的金屬絲a、b、c的電

24、阻率，采用如圖所示的實驗電路，M為金屬絲c的左端點，O為金屬絲a的右端點，P是金屬絲上可移動的接觸點。在實驗過程中，電流表讀數(shù)始終。電壓表讀數(shù)隨OP間距離x 的變化如下表：x/mm600700 8009001000120014001600180020002100220023002400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75（1）繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線；（2）求出金屬絲的電阻率，并進行比較。22.答案：（1）如圖所示；（2）電阻率的允許范圍： ：通過計算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠大于金屬絲b的

25、電阻率。解析：（1）以OP間距離x為橫軸，以電壓表讀數(shù)U為縱軸，描點、連線繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線。（2）根據(jù)電阻定律可得。通過計算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠大于金屬絲b的電阻率。（2）在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有：小電珠（2.5V，0.6W），滑動變阻器，多用電表，電流表，學生電源，開關，導線若干。粗測小電珠的電阻，應選擇多用電表_倍率的電阻檔（請?zhí)顚憽皒1”、“x10”或“x100”）；調(diào)零后，將表筆分別與小電珠的兩極連接，示數(shù)如圖16，結果為_ 實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖17完成實物圖18中的連線。開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片P置于_端。為使小電珠亮度增加，P應由中點向_端滑動。下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)，為了獲得更準確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點_ _間多測幾組數(shù)據(jù)（請?zhí)顚憽癮b” “bc”