13版高中物理《課時講練通》第二章 階段復習課（人教版選修3-1）

1、第二章 階段復習課,一、電路的基本規(guī)律1．電流(1)形成電流的條件①要有能自由移動的電荷。②導體兩端存在電勢差。,(2)定義通過導體某截面的電荷量q跟通過這些電荷量所用的時間的比值，定義式為 。,(3)定義式 的理解及注意事項 是電流的定義式，電流與電量無正比關系，電流與時間也無反比關系?！半娏吭酱箅娏髟酱蟆薄皶r間越長電流越小”等這些說法都是錯誤的。在應用 計算時注意：①各個物理量的

2、單位都用國際制單位。②電量q與時間t要對應。③q只代入電量的絕對值。電解液中正、負離子定向移動的方向雖然相反，但正、負離子定向移動形成的電流方向是相同的，q為正離子總電荷量和負離子總電荷量的絕對值之和。,(4)方向物理學中規(guī)定正電荷定向移動方向為電流的方向,與負電荷定向移動的方向相反。在外電路中,電流由電源正極流向負極;在電源內部,電流由電源的負極流向正極。,2.電動勢(1)電源通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置。

3、(2)電源的電動勢E表征電源把其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量。在數值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓；閉合電路中等于內電壓與外電壓之和，即E=U外+U內。,(3)電源內阻r電流通過內電路時也受阻礙作用，阻礙的強弱用內阻表示。(4)電源給定后一般認為E、r不變，但電池用久后，E會減小(但不會很明顯)，r會增大。,(5)電動勢和電壓的區(qū)別和聯系注意：電壓(電勢差)有正、負值之分，而電動勢只有正值。,3

4、.部分電路歐姆定律(1)內容：導體中的電流強度跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比，即 。(2)歐姆定律適用于金屬導體和電解質溶液，即純電阻電路。對氣體導電不適用，應用時U、I、R三個物理量要對應同一段電路。,(3)導體的伏安特性曲線①研究部分電路歐姆定律時，因U是自變量，I為因變量，故常畫I -U圖像，如圖所示。圖線的斜率為電阻R的倒數，由兩電阻的I -U圖線可以比較兩電阻的大小。由于R1的斜率大于R2的斜

5、率，則有R2>R1。,②對導體的伏安特性的理解a.I-U圖線不同于U-I圖線。I-U圖線為導體的伏安特性曲線，表示電流I隨電壓U的變化規(guī)律，橫軸表示U，為自變量，縱軸表示I，為因變量。b.對I -U圖像或U -I圖像進行分析比較時，要先仔細辨認縱軸與橫軸各代表什么，以及由此對應的圖像上任意一點與坐標原點連線的斜率的具體意義，如圖甲中R2R1。,c.I-U圖線是曲線時，導體電阻 即電阻等于圖線上點(Un，In)與

6、坐標原點連線的斜率的倒數，而不等于該點切線斜率的倒數，如圖所示。,4.電路的串聯和并聯,5.電表的改裝,二、焦耳定律 電阻定律1.電功和電功率(1)電功W=IUt是電功的定義式，適用于任何一段電路上電功的計算；對純電阻電路，電功(2)電功率電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端電壓U的乘積，即P=IU，該式適用于任何一段電路上電功率的計算，表示電流做功的快慢；對純電阻電路，電功率,2.焦耳定律(1)內容

7、電流通過導體產生的熱量(又稱電熱)跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。(2)表達式Q=I2Rt(3)熱功率P熱=I2R，表示電流通過電阻時發(fā)熱的快慢。,3.電功和電熱的關系(1)對純電阻電路，電流做功消耗的電能全部轉化為內能，電功等于電熱 電功率等于熱功率(2)對非純電阻電路，電流做功消耗的電能大于轉化為內能的電能，即W>Q。電功W=IUt ，電熱Q=I2R

8、t；電功率P=IU，熱功率P熱=I2R。,4.電阻定律和電阻率(1)電阻定律同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成它的材料有關。(2)表達式 式中的ρ叫做材料的電阻率，它是反映材料導電性能好壞的物理量，其大小與材料的長短、粗細無關，是由材料本身的性質決定的，還與溫度有關。,(3)不同材料的電阻率與溫度的關系不同，金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大；半導體材料的電阻率隨溫

9、度的升高而減小；還有些材料的電阻率幾乎不受溫度的影響(如錳銅合金、鎳銅合金等)。電阻率的單位：歐·米(Ω·m)。,5.兩種電路的比較,三、閉合電路歐姆定律1.閉合電路歐姆定律(1)內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內外電路的電阻之和成反比。(2)公式： (3)適用范圍：純電阻電路。(4)路端電壓：電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓：U=E-Ir。,2.電源的U-I圖像及其應用閉合電路中的U-I

10、圖像，由路端電壓U=E-Ir，知U是I的一次函數，為一條不過原點的在U、I軸上均有截距的直線。由圖可知：,(1)路端電壓U隨I的增大而減小。(2)在I=0(開路)時，縱軸上截距等于電源電動勢。(3)在U=0(短路)時，橫軸上截距表示短路電流。(4)圖像的斜率的絕對值為電源的內阻，一般地 (5)圖像上任一點對應的U、I的比值為此時外電路的電阻R，,3.解決閉合電路問題的一般步驟(1)分析電路特點認清各元件之間的串、并聯關系

11、,特別要注意電壓表測量哪一部分的電壓，電流表測量哪個用電器的電流。(2)求干路中的電流若各電阻值和電動勢都已知，可用閉合電路歐姆定律直接求出；也可以利用各支路的電流之和來求。(3)應用閉合電路歐姆定律解決問題時，應根據部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯特點求出部分電路的電壓和電流。,4.含電容器的閉合電路問題的處理思路(1)電路穩(wěn)定時電容器在電路中就相當于一個阻值無限大的元件，在電容器處電路看做是斷路，畫等效電路時，可以先把它去

12、掉。(2)若要求電容器所帶電荷量時，可在相應的位置補上，求出電容器兩端的電壓，根據Q=CU計算。(3)電路穩(wěn)定時電容器所在支路上電阻兩端無電壓,該電阻相當于導線。,(4)當電容器與電阻并聯后接入電路時，電容器兩端的電壓與并聯電阻兩端的電壓相等。(5)電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充、放電，如果電容器兩端的電壓升高，電容器將充電，反之電容器將放電。通過與電容器串聯的電阻的電量等于電容器帶電量的變化量。,5.測電源的電動勢

13、和內阻的方法根據閉合電路歐姆定律,其方法有:,(1)如圖甲所示,改變滑動變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組I和U值,由U=E-Ir可得: (2)為減小誤差,至少測出六組U和I值,且變化范圍要大些,然后在U -I圖中描點作圖,由圖線縱截距和斜率找出 如圖乙。,【易錯警示】易錯點1 誤認為電源的電動勢就是電源兩端的電壓。分析：只有在開路電路中電源兩端的電壓才等于電源的電動勢，但也不能由此得出電動勢就

14、是電源兩端的電壓。電動勢是反映電源將其他形式能轉化為電能本領的物理量，電壓是電路中兩點間電勢的差值，反映了電勢變化的多少。,易錯點2 由 誤認為導體的電阻與其兩端的電壓成正比，與通過它的電流成反比。分析：某導體的電阻僅由導體本身決定，與其兩端的電壓及通過它的電流無關， 僅是電阻的定義式，不是決定式。,易錯點3 誤認為含電動機的電路一定是非純電阻電路。分析：含有電動機的電路中，當電動機轉動時為非純電阻電路，電動

15、機不轉時為純電阻電路。易錯點4 誤認為電功就是電熱。分析：首先兩者概念不同，電功指電流做的功，電熱指電流通過電阻時產生的熱量；其次兩者不一定相等，在純電阻電路中，電功等于電熱，在非純電阻電路中，電功大于電熱。,易錯點5 誤認為閉合電路中路端電壓越大，電源的輸出功率越大。分析：電源的輸出功率由此得出當R=r時，電源的輸出功率最大。,一、電路的動態(tài)分析方法1.分析思路按照“局部→整體→局部”的順序，先根據局部電阻變化判斷

16、總電阻的變化，再根據閉合電路歐姆定律判斷總電流及路端電壓的變化，然后根據串并聯電路特點判定局部電壓、電流的變化情況。,2.分析步驟(1)由部分電阻的變化推斷出外電路總電阻R總的變化情況。(2)根據I=E/(R+r),判斷閉合電路干路電流的變化情況。(3)依據U=E-Ir,判斷路端電壓的變化情況。(4)把外電路分成兩部分：電阻不變的電路和電阻發(fā)生變化的電路。(5)判斷電阻沒有發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況。(

17、6)應用串并聯電路的知識再判斷電阻發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況。然后以此類推。,【典例1】(2012·上海高考)直流電路如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的( )A.總功率一定減小B.效率一定增大C.內部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小,【解析】選A、B、C。當滑動變阻器的滑片P向右移動時，接入電路的電阻變大，整個回路的電流變小，內部損耗的功率P=I2r一定減

18、小，C正確；總功率P=EI一定減小，A正確；而內電壓降低，外電壓升高，電源的效率 增大，B正確；當內電阻等于外電阻時，輸出功率最大，此題中無法知道內外電阻的關系，因此D不對。,【變式訓練】(2012·銀川高二檢測)在如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內阻為r，C為電容器，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。開關閉合后，燈泡L能發(fā)光，把滑動變阻器的滑片向右移動一點，下列判斷正確的是( )A.R0上

19、有自右向左的電流 B.電容器C的電荷量將減小C.燈泡L亮度變暗 D.燈泡L亮度不變,【解析】選C。把滑動變阻器的滑片向右移動一點，電阻變大，通過電源的電流減小，燈泡L亮度變暗，C對,D錯。電源的內電壓減小，路端電壓增大，則電容器C兩端的電壓增大，由Q=CU可知，電容器C的電荷量將增大，B錯；R0上有自左向右的電流，A錯。,二、閉合電路的功率1.幾種功率的計算方法(1)電源的總功率PE=EI=P出+

20、Pr(2)電源的輸出功率P出=UI①若為純電阻電路，電源的輸出功率還可以用 計算。②在純電阻電路中，電源的輸出功率隨外電阻的變化而變化的規(guī)律：,電源的輸出功率為可知：當R=r時，電源的輸出功率最大，且當R＞r時，隨著R的增大,輸出功率減??；當R＜r時，隨著R的減小,輸出功率減小。(3)電源內部消耗的功率,2.效率的計算(1)求電源的效率時， 其中P輸出指的

21、是電源的輸出功率，即外電路的總功率P出；P總指電源的總功率PE。可見當R增大時，效率增大。當R=r時，即電源有最大輸出功率時，其效率僅為50%，因此要把最大輸出功率和最大效率區(qū)別開。(2)求電動機的效率時，P出指的是電動機的輸出功率，即輸出的機械功率；P總指電動機的總功率，即電動機的輸入功率P總=UI。,【典例2】(2012·濟南高二檢測)電路如圖甲所示，乙中圖線是電路中電源的路端電壓隨電流變化的關系圖像，滑動

22、變阻器的最大阻值為15 Ω，定值電阻R0＝3 Ω。(1)當R為何值時，R0消耗的功率最大，最大值為多少？(2)當R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？,【解析】(1)由圖乙可看出電源的電動勢和內阻分別為：E＝20 V，r＝7.5 Ω由題圖甲分析知道，當R＝0時，R0消耗的功率最大，最大值為 (2)當r＝R＋R0時，即R＝4.5 Ω時，電源的輸出功率最大，最大值為答案：(1)0 10.9 W

23、 (2)4.5 Ω 13.3 W,【變式訓練】如圖所示，直流電動機和電爐并聯后接在直流電路中，電源的內阻r＝1 Ω，電爐的電阻R1＝19 Ω，電動機繞線的電阻R2＝2 Ω，當開關S斷開時，電源內電路消耗的熱功率P＝25 W；當S閉合時，干路中的電流I＝12.6 A。求：(1)電源的電動勢E；(2)S閉合后電動機的機械功率。,【解析】(1)S斷開時，由 得：由閉合電路歐姆定律得：E＝I0(R1＋r

24、)＝5×(19＋1) V＝100 V。,(2)S閉合后，內電壓U1＝Ir＝12.6×1 V＝12.6 V故電路的路端電壓：U2＝E-U1＝(100-12.6) V＝87.4 V。通過電爐的電流：通過電動機的電流：I2＝I-I1＝(12.6－4.6) A＝8.0 A。電動機消耗的熱功率：P1＝I22R2＝8.02×2 W＝128 W。,輸送給電動機的電功率：P2＝U2I2＝87.4×8

25、.0 W＝699.2 W。故電動機的機械功率：P3＝P2－P1＝(699.2－128) W＝571.2 W。答案：(1)100 V (2)571.2 W,三、分析電路故障的方法1.故障特點(1)斷路特點:電路中發(fā)生斷路,表現為電源電壓不為零而電流強度為零。若外電路中無用電器的任意兩點間電壓不為零,則這兩點間有斷點,而這兩點與電源連接部分無斷點。(2)短路特點:電路中發(fā)生短路,表現為有電流通過電路而電壓為零。,2

26、.故障的分析方法這類題目要從已知條件出發(fā),進行嚴密地推理,找出故障的原因。具體有兩種方法:(1)儀器檢測法①斷點故障的判斷:用電壓表與電源并聯,若有電壓,再逐段與電路并聯,若電壓表指針偏轉,則該段電路中有斷點。②短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯,若有電壓,再逐段與電路并聯,若電壓表示數為零,則該電路被短路。若電壓表示數不為零,則該電路沒有被短路或不完全被短路。,(2)假設法已知電路發(fā)生某種故障,尋求故障發(fā)生在何處時,可將整個

27、電路劃分為若干部分,然后假設某部分電路發(fā)生故障,運用歐姆定律進行正向推理,推理結果若與題述物理現象不符合,則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結果與題述物理現象符合,則故障可能發(fā)生在這部分電路。用此方法,直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。,【典例3】如圖所示的電路中,閉合開關S后,燈L1、L2都能發(fā)光。后來由于某種故障使燈L2突然變亮(未燒壞),電壓表的讀數增大,由此可推斷,這故障可能是( )A.電阻R1斷路

28、 B.電阻R2短路C.燈L1兩接線柱間短路 D.電阻R2斷路,【解析】選D。根據題設條件,電路中的某種故障產生兩個后果:一是燈L2突然變亮;二是電壓表的讀數增大。只有符合這兩個條件的故障才是可能的故障。因為電壓表的讀數增大,所以路端電壓增大,電源內阻上的電壓減小,說明總電流減小,電路總電阻增大。若電阻R1斷路,會導致總電阻增大,總電流減小,而此時燈L2兩端電壓會減小,致使燈L2變暗,故選項A錯誤

29、；若電阻R2短路,燈L2將不亮,選項B錯誤；若燈L1被短路，電路總電阻減小，不符合題意，電阻R2斷路，電路總電阻增大，L2變亮，選項D正確。,【變式訓練】某同學用伏安法測小燈泡的電阻時，誤將電流表和電壓表接成如圖所示的電路，接通電源后，可能出現的情況是( )A.電流表燒壞 B.電壓表燒壞C.小燈泡燒壞 D.小燈泡不亮,【解析】選D。電壓表