1、高考物理恒定电流知识网络复习教案恒定电流恒定电流是高中物理电学的重点内容，占有很重要的地位。该部分知识可分为两大部分：第一部分以部分电路欧姆定律为中心，包括了六个基本物理量（电压、电流、电阻、电功、电功率、电热）、三条定律（部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律）、电路若干基本规律（串联、并联电路的规律）；第二部分以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电动势概念，闭合电路中的电流，路端电压，以及闭合电路中能量的转化等。另外，本单元知识与学生实验结合紧密，因而往往通过实验考查该部分知识的运用情况。本章及相关内容知识网络恒定电流闭和电路部分电路外电路欧姆定律ODINGL规律基本概念电源三条定律ODINGL焦
2、耳定律、电功、电功率电源功率电阻定律ODINGL串、并联电路特点电动势能量守恒各种方法ODINGL物理量分配规律电阻测量ODINGL意义测量专题一 部分电路 【考点透析】一、本专题考点：电流、欧姆定律，电阻和电阻定律，电阻的串、并联，串联电路的分压作用，并联电路的分流作用，电功，电功率、串联、并联电路的功率分配是类要求，电阻率与温度的关系，半导体及其应用，超导现象，超导的研究和应用是类要求。高考的考查方向主要是实验和电路的计算，侧重点在于知识的运用。二、理解和掌握的内容1几点说明这部分知识的重点在于用电势的观点分析电路和对电功，电功率和焦耳定律的理解和应用，而串、并联电路的电流、电压和功率分配
3、由于在初中时已经渗透，此处不是高考的重点内容。欧姆定律的适用范围是纯电阻电路，也可以说成是线性元件。要善于用能量守恒的观点研究电路中的能量关系。例如，在非纯电阻电路中，消耗的电能除转化为内能外，还要转化为机械能、化学能等，但总能量是不变的。做描述小灯泡的伏安特性曲线的实验时要采用电流表的外接法。2难点释疑在用公式Iq/t计算电流强度时，很多学生把“单位时间内通过导体横截面的电量”错误地理解为“单位时间内通过导体单位横截面积的电量”，从而认为在时间和电量相同的情况下，导线越细，电流越大。这是受到了公式I=nqsv的影响。也有的同学在计算电解槽中的电流时，只把正电荷通过某一横截面的电量做为计算电流
4、的总电量，从而造成了答题的失误。电阻率反映了材料的导电性能，的大小与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率随温度的升高而减小。要注意电功和电热、电功率和热功率的区别。电流做功的实质是电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小，电势能转化为其它形式的能。因此，电功W=qU=UIt和电功率P=W/t=UI是计算电功和电功率普遍适用的公式。当电流通过电阻时，计算电阻发热的焦耳定律Q=I2Rt和计算热功率的P=I2R也是普遍适用的公式，但是，只有在纯电阻电路中，电功和电热以及电功率和热功率才相等，否则，电功要大于电热，电功率也要大于热功率。 【例题精析】 例1 一只“220V、100W
5、”的灯泡，用欧姆表测量它的电阻应该是（）A等于484B大于484 C小于484D无法确定解析：灯泡的电阻是指其中金属灯丝的电阻，由于金属的电阻率随温度的升高而增大，因此正常发光时，灯丝的电阻一定比它在不工作时的电阻值要大。故答案是C。思考拓宽：通常给定的电阻由于温度的变化幅度不大，我们一般都按固定电阻去处理，如绝大部分电路的分析，我们都不考虑由于通电升温造成的电阻变化。但是在温度变化范围很大时，比如白炽灯正常工作与常温下，再认为某一电阻（特别是纯金属的电阻丝）的阻值不发生变化，那就不合适了。例如：一个标有“220V 60W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220V的过程中，电压U和电流I的
6、关系可用图线表示，在图101中给出的四个图线中，符合实际的只有图。例2 微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转。当加在电动机两端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，求吸尘器的效率为多少？分析：解答该题时，先要明确用电器是否是纯电阻电路。当加0.3V电压时，它消耗的电能全部转化为内能，此时电动机为纯电阻电路；当加2.0V电压时，电动机运转，有机械能输出，此时电动机为非纯电阻电路，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和。转化的内能由焦耳定律计算。解析：当加上0.3V电压时，电动机不转，可求得电动机内阻： R=U1/I1=0.3
7、/0.3=1.0当加上2V的电压时，电动机正常工作，此时，输入功率P=U2I2=2.00.8W=1.6W此时，电动机的发热功率为P=I22R=0.821W=0.64 W因此，电动机的效率为（PP）/P（1.60.64）/1.660% 【能力提升】 知识与技能 1一只普通的实用照明白炽灯正常发光时，通过它的电流强度与下列哪一个值较为接近？（） A20AB2AC0.2AD0.02A 2神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为髓鞘是由多层类脂物质髓质累积而成，具有很大电阻。经实验测得髓质的电阻率=8106m,其中生物体中某段髓质神经纤维可看作高20cm，半径4cm的圆柱体，当在
8、其两端加上电压U100V时，该神经产生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流是（） A0.31AB0.62AC0.5AD0.43A 3如图102所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的24户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等。停电时，用欧姆表测得A、B间的电阻为R；供电后，各家电器同时使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，如图所示，则计算该幢居民楼的总功率可以用的公式是（） API2RBPU2/R CPIUDPUI-I2R 4超导材料电阻率为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90K的高温超导材料，利用超导材料零电阻的性质，可实
9、现无损耗输电，现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4，它提供给电器的电功率为40kW，电压为800V。如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（） A1KwB1.6103kWC1.6kWD10kW 两个电阻R1，R2并联在电路中，欲使这两个电阻消耗的电功率相等，可行的办法是（ ） A用一个阻值为2的电阻与R2串联 B用一个阻值为6的电阻与R2串联 C用一个阻值为6的电阻与R1串联 D用一个阻值为2的电阻与R1串联 .能力与素质 6某实验小组用三只相同的小灯泡，连接如图103所示电路，研究串并联电路特点，实验中观察到的现象是（ ） AK2断
10、开，K1与a连接，三只灯泡都熄灭 BK2断开，K1与b连接，三只灯泡亮度相同 CK2闭合，K1与a连接，三只灯泡都发光，L1、L2亮度相同 DK2闭和，K1与b连接，三只灯泡都发光，L3亮度小于L2的亮度 7如图104电路中，电阻R1、R2、R3的阻值都是1，R4、R5的阻值都是0.5，ab端输入电压U6V。当cd端接电压表时，其读数是V。 8小灯泡的伏安特性曲线如图105所示中的AB段曲线所示。由图可知，灯丝的电阻因温度的影响改变了。 9某大楼安装了一台升降机，该升降机在电压为380V的电动机带动下以1m/s的恒定速度沿竖直方向上升，电动机的最大输出功率为9.1kW。不载人时测得电动机中的电
11、流为5A，若载人时升降机的速率和不载人时相同，则这台升降机载10人时，电动机的输出功率为kW，这台升降机可同时乘载的最多人数为人（设人的平均质量为60kg,g=10m/s2，电动机的内阻和一切摩擦不计）。【拓展研究】10.一台国产XQB3013型全自动洗衣机说明书中所列的主要技术数据如下表，试根据表中提供的数据计算：额定电压220V额定频率50Hz额定洗衣、脱水功率360W额定洗衣、脱水容量3kg整机质量33kg外形尺寸（长宽高）(540550920)mm2 （1）这台洗衣机在额定电压下洗衣或脱水时，通过洗衣机的电流强度是多大？ （2）如洗衣、脱水的累计时间为40min，则洗衣机耗电多少？专题
12、二 闭合电路欧姆定律 【考点透析】 一、本专题考点： 电源的电动势和内电阻，闭合电路的欧姆定律，路端电压是类要求，高考中考查的主要形式有动态电路的分析和与电磁感应知识相联系的题目分析等。二、理解和掌握的内容1 几点说明（1）合电路欧姆定律的表达式可以有：/（r）、和1，但第一个公式仅适用于纯电阻电路，后两个公式才适用于任何电路。（2）在测电源的电动势和内阻的实验中，安培表必须在支路上。本实验还可以用电阻箱和电流表或电阻箱和电压表代替滑动变阻器、电流表和电压表。处理实验数据时均可使用公式法或图象法。（3）要能区分电动势、电势差和电压的区别。电源的电动势等于从负极搬运单位正电荷至正极时，电源所做的
13、功。它表征电源把其他形式的能转化为电能的本领。电势差表示导体两点间把单位正电荷从一点移到另一点时，电场力所做的功。而电压实际上就是电势差，它表示电路中两点间单位正电荷从一点移到另一点时，电流所做的功，也就是电能转化为其他形式的能的过程，电流做功实际上是电场力移动电荷做功。上面所述的问题弄清楚了，对于电源的路端电压、内电压与电动势的区别也就不容易搞错了。电源的路端电压是指电源加在外电路两端的电压，是指电场力把单位正电荷从正极经外电路移到负极所做的功。电源的电动势对一个固定电源来说是不变的，而电源的路端电压都是随外电路的负载而变化的。它的变化规律服从全电路欧姆定律。它的数学表达式为UEIr，其中I
14、r为电源的内电压，也叫内压降。它的物理过程虽然也发生在电源两端，但与电动势的意义不同，它是由电场力所引起的，在电源内部起着消耗电能的作用。对一个固定的电源来说，它的内阻r一般认为是不变的，但通过电源的电流是随外电路而变化的，因此内电压也是一个随外电路而变化的量。2难点释疑（1）电源的电动势是描述电源把其它形式的能转化为电能的本领的。例如，E1.5V，是指电路闭合后，电源通过电流时，每通过1c电量，干电池就把1.5J的化学能转化为电能。（2）要会用定律分析动态电路，判断电表示数的变化或者灯的亮暗的变化。判断时要注意，对整个电路来讲，任一电阻增大或减小，全电路的总电阻都跟着增大或减小。分析电流时要
15、注意，先分析干路上的电流变化，再分析支路上的电流变化；先分析固定电阻的电流变化，再分析可变电阻的电流变化。（3）要善于用能量的观点分析电路：电源的总功率为PEI，输出功率为P1UI（电路为纯电阻电路时，还可以写成P1I2R）电源内部的损耗功率为PI2r，电源的效率为U/E，对纯电阻电路而言，内外电阻相等时，电源的输出功率最大，此时电源的效率为50%。 【例题精析】 例1 如右图106所示，闭合电键S并调节滑动变阻器滑片P的位置，使A、B、C三灯亮度相同，若继续将P向下移动，则三灯亮度变化情况为（） AA灯变亮BB灯变亮 CA灯最亮 DC灯最亮 解析：当滑片向下移动时，根据外电阻的变化，由I/（
16、R+r），确定各部分电流，电压变化，进一步判定各灯消耗的功率情况。具体思路是： 当滑片向下移动时 RR总IUBIBIC PAPBPC由于PI2R，三灯的功率相同时，IAIC ，可得RCRA，当滑片向下移动后，ICIAIBIA。因此PCPA，故选A、D。思考拓宽：由电键的开合或变阻器电阻的变化而引起电灯泡亮度的变化或电表读数的变化是典型的“局部电路的变化”“整个电路中各部分电流、电压的变化”问题。此类问题应明确各用电器或电表所对应的电流、电压的基础上，按局部（R的变化）全局（I总U端的变化）局部（U分I分的变化）逻辑思维进行分析推论。 例2 如图107所示，电源的电动势为E，内阻r=2，定值电阻
17、R10.5，求：（1）当滑动变阻器的阻值R2为多大时，电阻R1消耗的功率最大？（2）当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？（3）当变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？ 解析：电阻R1消耗的功率P1I12R1，仅由I1决定。变阻器消耗的功率最大，可以将R1视作电源的内阻，即R2R1r时，变阻器有最大功率。电源的最大输出功率与上面分析类似。 （1）定值电阻R1消耗的电功率P1I12R1E2R1/（R1R2r）2，可见当变阻器R20时，R1的消耗功率最大。 （2）将电阻R1等效到电源内部，则当变阻器阻值R2R1r0.522.5时，变阻器消耗功率最大。 （3）将R1R2r.即R2=r-R
18、1=（2-0.5）=1.5时,电源有最大输出功率。 思考拓宽：本题在分析第二问时，是将电阻R1“等效”到电源内部再进行处理的，这种电路的等效变换在电路的分析中运用得非常广泛。例如：在图108中，当电阻R=R0r/（R0+r）时，滑动变阻器消耗的功率最大，也是把R0看成了电源，但是，这里一定要注意，在研究可变电阻的功率时，可以把固定电阻看成电源，但研究固定电阻的功率时，绝对不可以把固定电阻看成电源。 同学们可以试着用等效的思想，将虚线框内的部分看成一个等效电源来分析下面的两个题目。 1用如图109所示电路测电池电动势和内阻的实验中，以下说法不正确的是（ ） A因为电流表有内阻而分流，使电压表的测
19、量值小于真实值 B因为电压表有内阻而分流，使电流表的测量值小于真实值 C实验中得到的电动势小于真实值 D实验中得到的电池内阻的值小于真实值 答案：A 2用如图1010所示的电路（R1、R2已知）测定一个电源的电动势E和内阻r，由于没有考虑电流表的内阻，因而测量结果是（ ） AE偏大，r偏小 BE偏小，r偏大 CE准确，r偏大 DE准确，r偏小 答案：C 【能力提升】 .知识与技能 1.一盏电灯,直接接在恒定的电源上,其功率为100W,若将这盏灯先接上一段很长的导线后,再接在同一电源上,在导线上损失的功率为9W,那么此时电灯实际消耗的功率将( ) A.等于91W B.小于91W C.大于91W
20、D.条件不足,无法确定 2.将阻值相等的两段金属丝R1和R2串联后接在一个不计内阻恒压电源上,设R1温度不变,对R2加热或冷却,则R2的电功率变化说法正确的是( ) A.加热变大,冷却变小 B.加热变小,冷却变大 C.加热、冷却都变小 D.加热、冷却都变大 3如图1011所示的电路中，电源电阻不可忽略，已知R1=10，R2=8，当电键置于1时，安培表读数为0.2A;当电键置于2时,安培表的读数可能为( ) A0.19A B0.22A C0.25A D0.28A 4在如图1012所示电路中，当变阻器R3的滑动触头向b端移动时，（） A电压表示数变大，电流表示数变小 B电压表示数变小，电流表示数变
21、大 C电压表示数变大，电流表示数变大 D电压表示数变小，电流表示数变小 5如图1013所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线，若A、B横坐标为1/A。那么AB线段表示的功率等于（ ） A1W B3W C2W D2.5W .能力与素质 6如图1014电路中，电池电动势为E，内阻为r，当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是（ ） AU1变大，U2变小BU1变大，U2变大 CU1变小，U2变小DU1变小，U2变大 7某太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为
22、40mA若将该电池与一阻值为20的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（ ） A0.10VB0.20VC0.30VD0.40V 8在如图1015所示的电路中，R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当R5的滑动触头向图中a端移动时（） AI变大，U变小BI变大，U变大 CI变小，U变大 DI变小，U变小 9一个蓄电池输出电压为12V，若输出的电能为4.3106J，则它放出的电量为C。【拓展研究】10.手电筒的两节干电池，已经用了很长时间，灯光只能发出微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表示数很接近3V，
23、再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟能正常工作，下列说法中正确的是（ ） A这两节干电池的电动势减小了很多 B这两节干电池的内电阻减小了很多 C这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡额定电压小 D这台电子钟正常工作时电流一定比小灯泡正常工作时电流小专题三电路的分析和计算 【考点透析】 一、本专题考点： 欧姆定律，电阻的串并联，路端电压等有关电路的分析和计算是类要求，要能够分析清楚电路的结构，会正确画出等效电路图，并进行计算，电路出现故障时，会尽快查找出故障原因并给予排除。二、理解和掌握的内容 1几点说明 （1）电路中某两点间电压为零，可以是两个原因造成的：第一个是电流为零的局部断路情况
24、。如与电容器相连的电阻，在电路稳定时，电阻两端电压为零。第二是电阻为零的短路情况，如用导线相连的两点间电压为零。（2）电路的故障有两种：第一种是断路故障，其表现为电源的电压不为零而电流强度为零。第二种是短路故障，其表现为电路中的某段电路中电流通过，但这段电路两端的电压为零。2难点释疑 （1）对含有电容器的电路进行分析要慎重，电容器是一种储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于断路元件，简化电路时可以去掉它。（2）寻找电路故障可以用以下两种方法：第一种是仪器检测法。判断断路故障可以用电压表先与电源并联，若有电压时，再逐段与
25、电路并联；若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。判断短路故障时也可以用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路；若电压表示数不为零，则该电路不被短路或不完全被短路。第二种是假设法。已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；推理结果若与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路；直到找出发生故障的所有可能为止。（3）黑盒子中的元件连接问题是电学中非常棘手的内容，它的特点是给出一个未知系统的测试结果，要求确定系
26、统的内部结构。解决这类问题时要注意运用电路的规律猜想、论证、修改，一步步完善。可以按以下基本程序进行分析：第一步，将电阻为零、电压为零的接线柱短接；第二步，在电压最大的两接线柱间接电池，或根据测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配；第三步，划出电阻数目最多的两接线柱之间的部分电路。然后一步步画出全电路。最后，画出最简电路。 【例题精析】 例1如图1016所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（ ） A增大R1 B减小R1 C增大R2 D减小R2 解析：灯泡变暗，表示灯泡消耗的功率减小，欲使灯泡的功率较小，应使灯泡两端的电压降低。C处相当于电路断路。据欧姆定律可以判断出：要减小U
27、，一定增大R1，或减小R2，故本题正确选项为A、D。 思考与拓宽：本题是一个电路动态变化题，考查学生运用欧姆定律和串并联电路的特点进行推理、判断的能力。本题也可以利用极端假设法进行解答或验证，因为题中对R1、R2的数值未作具体限制，若假设R2减小一直趋近于零时，即R2被短路，显然灯泡不亮；当R2不变，R1增大到无限大时，相当于外电路断路，灯泡也不亮，显而易见，A、D正确。解答这类问题的一般方法为：首先，分析电路中的器件、电表连接、确定电路结构情况；其次，根据动态变化的原因，分析电路结构特点；最后，根据电路结构特点和题设条件，运用欧姆定律和串并联电路的特点进行推理、判断各部分相应物理量（所求）的
28、变化情况。 例2 如图1017所示，电灯L标有“4V，1W”，滑动变阻器R总电阻为50。当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A。由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数为0.5A,电压表示数为10V,如导线完好,电路中各处接触良好,试问发生的故障是短路还是断路?发生在何处? 解析:电路发生故障后,电流表读数增大,路端电压U=U2=I2R2也增大,因此外电路总电阻增大,一定在外电路某处发生断路。由于电流表有读数,R2不可能断路,电压表也有读数,滑动变阻器不可能断路,只可能灯L发生断路。 思考与拓宽：根据题中条件也可以计算： （1）发生故障前,滑动变阻器接入电路
29、的阻值为多大?（20） （2）电源的电动势和内电阻为多大?（E=12.5V,r=5） 【能力提升】 .知识与技能1如图1018所示为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。现发现电路中没有电流。为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V，由此可知（ ） Aab间电路通，cd间电路不通 Bab间电路不通，bc间电路通 Cab间电路不通，bc间电路不通 Dbc间电路不通，cd间电路通 2如图1019所示电路中，灯L1发光，而灯L2、L3均不发光，理想电流表A1有示数，理想电流表A2无示数，假设只有一处出现故障，则故障可能是( ) A灯L1断路 B灯L3断路 C灯L2短路 D灯L3短路 3如图1020所示电路中，由于某一电阻断路，致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断路时要大，则这个电路中断路的电阻( ) A可能是R1 B可能是R2 C可能是R3 D一定是R4 4如图1021所示的电路中，电源的电动势为E，内阻不计，电容器电容为C，电阻R1：R2：R3：R4=3：2：1：1，电键K断开，今将K闭合，由K闭合到电路稳定的过程中通过R3的电量是( ) AEC/5 B2EC/5 C3EC/5 DEC 5如图1022所示
