第九講恒定電流與電路考試要求內容基本要求略高要求較高要求歐姆定律掌握電流、電阻、電壓等概念及其之間的關系 運用歐姆定律計算并解答問題電阻定律掌握電阻定律運用電阻定律進行計算電阻的串、并聯掌握電阻的串并聯關系，串聯電路的分壓作用，并聯電路的分流作用閉合電路的歐姆定律認識電源的電動勢和內電阻，掌握閉合電路歐姆定律運用閉合電路歐姆定律分析問題與歐姆定律相結合，分析動態問題電功率、焦耳定律認識電功率，掌握焦耳定律掌握串聯、并聯電路的功率分配，計算電功率常用傳感器的工作原理認識常用傳感器的工作原理知識點睛知識點1 基本概念和規律1電流（1）恒定電場：由穩定分布的電荷所產生的穩定的電場，稱為恒定電場. 靜電場中的電勢、電勢差及其與電場強度的關系等，在恒定電場中同樣適用.（2）恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流.（3）電流的強弱程度用物理量電流表示.若用表示電流、表示在時間內通過導體橫截面的電荷量，則，為通過導體某橫截面的電荷量跟通過這些電荷量所用時間的比值，.單位：國際單位制中，電流的單位為安培，簡稱安，符號為，.（4）電流的微觀表達式：對于金屬導體有，其中為單位體積內的自由電子個數，為導線的橫截面積，為自由電子的定向移動速率，約，遠小于電子熱運動的平均速率，更小于電場的傳播速率，這個公式只適用于金屬導體（5）形成電流的條件：導體兩端具有電壓且存在可自由移動的電荷（6）電流的方向：規定正電荷定向移動的方向為電流的方向在外電路，從電源正極（高電勢點）流向電源負極（低電勢點）；在內電路，從電源負極（低電勢點）流向電源正極（高電勢點）2電動勢（1）電源：從能量轉化角度來看，電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置.（2）電動勢電動勢是表征電源把其他形式的能轉化為電能本領大小的物理量. 電動勢定義為，其中表示移送電荷時非靜電力所做的功. 電動勢在數值上等于非靜電力把的正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功. 電動勢的數值等于電源沒有接入外電路時電源兩端的電壓，也等于電源接入外電路時電路中內外電壓之和，即. 把電壓表直接接在電源兩端，只有當電壓表的電阻非常大時，電流非常小，電源內電壓非常接近于零，此時測出的電壓才近似地等于電源電動勢的數值（3）電源的內阻：電源內部的電阻稱為電源的內阻3部分電路歐姆定律（1）電阻表示導體對電流的阻礙作用. 單位：歐姆，簡稱歐，符號，.（2）部分電路歐姆定律：導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比適用于部分導體或部分電路. 適用于金屬導體和電解液，不適用于氣體導電；適用于純電阻電路，不適用于非純電阻電路. 應用歐姆定律須注意一一對應性 （3）伏安特性曲線：通過導體中的電流跟加在兩端的電壓的關系圖如圖所示，縱坐標表示電流、橫坐標表示電壓，圖線1、2是兩個導體的伏安特性曲線4串并聯電路（1）串聯電路的特點電流：電壓：電阻：電壓分配：功率分配：（2）并聯電路的特點電流：電壓：電阻：電流分配：功率分配：（3）電壓表和電流表電流表內阻，滿偏電流. 電流表滿偏時，兩端電壓.給電流表串聯電阻改裝成電壓表，并聯電阻改裝成電流表,5電功、電功率、電熱（1）電功：電功是電流所做的功，實質是電場力做的功，對純電阻用電器：電功對非純電阻用電器：電功只能是（2）電功率：單位時間內電流做的功叫電功率，對純電阻用電器：對非純電阻用電器：（3）電熱和焦耳定律焦耳定律：對純電阻用電器：對非純電阻用電器：發熱功率：單位時間內的發熱量稱為發熱功率，.6電阻定律（1）電阻定律：同種材料的導體，其電阻與它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導體電阻與構成它的材料有關. ，其中，是材料的電阻率（2）電阻率：純金屬的電阻率一般較小，合金的電阻率一般較大材料的電阻率一般隨溫度的變化而變化. 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可制成電阻溫度計；有些合金（如錳鋼合金和鎳銅合金）的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可制成標準電阻.（3）電阻定律反映了導體的電阻跟哪些因素有關，要注意，當導體為長方體時，電阻的長度是沿電流方向的長方體長度，而跟電流方向垂直的面積才是橫截面積7閉合電路歐姆定律（1）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、外電路的電阻之和成反比表達式：，常用表達式還有：（電源的電動勢等于內外電路電勢降落之和），（路端電壓表達式），適用條件：純電阻電路（2）路端電壓：電源外電路兩端的電壓，它也等于電源接入外電路時電源兩端的電壓當外電阻增大時，電流減小，路端電壓增大當外電阻減小時，電流變大，路端電壓減小外電路斷路時，路端電壓等于電源的電動勢，即. 外電路短路時，路端電壓等于零，即路端電壓與總電流的關系：由可知，當總電流變大時，路端電壓減小電流為零時（外電路斷路），路端電壓等于電源的電動勢；電流為時（外電路短路），路端電壓為零路端電壓與總電流間的關系，常用圖線表示，如圖所示8簡單邏輯電路（1）最基本的門電路是：與門、或門、非門（2）“與”門：如果一個事件的幾個條件都滿足后，該事件才能發生，這種關系叫做“與”邏輯關系.具有“與”邏輯關系的電路稱為“與”門電路，簡稱“與”門.（3）“或”門：如果幾個條件中，只要有一個條件得到滿足，某事件就會發生，這種關系叫做“或”邏輯關系. 具有“或”邏輯關系的電路叫做“或”門.（4）“非”門：輸入狀態和輸出狀態呈相反的邏輯關系叫做“非”邏輯. 具有“非”邏輯關系的電路叫做“非”門. “與”門的符號 “或”門的符號 “非”門的符號9傳感器（1）傳感器：能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷的元件（2）傳感器的優點：把非電學量轉換為電學量，很方便地進行測量、傳輸、處理和控制（3）工作原理：非電學量敏感元件轉換器件轉換電路電學量（4）常用元器件光敏電阻：光敏電阻在暗環境下電阻值很大，強光照射下電阻值很小作用：光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量熱敏電阻：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯作用：半導體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器霍爾元件：霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉換為電壓這個電學量（4）傳感器的應用力傳感器的應用電子秤聲傳感器的應用話筒溫度傳感器的應用電熨斗，電飯鍋，測溫儀光傳感器的應用鼠標器，火災報警器例題精講基礎題【例1】 （2009廣東高考理科基礎）導體的電阻是導體本身的一種性質，對于同種材料的導體，下列表述正確的是（ ）A橫截面積一定，電阻與導體的長度成正比B長度一定，電阻與導體的橫截面積成正比C電壓一定，電阻與通過導體的電流成正比D電流一定，電阻與導體兩端的電壓成反比【例2】 關于電動勢的下列說法中正確的是（ ）A對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢越大B電動勢越大，說明非靜電力在電源內部從負極向正極移動的單位電荷量做功越多C電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同D在電源內部把正電荷從負極移動到正極，非靜電力做功，電能增加【例3】 將電阻為的電阻接在電壓為的電源兩端，則描述其電壓、電阻及流過電阻的電流三者關系的圖線，如圖所示，這些圖線中哪些是正確的（ ）【例4】 （2008重慶高考）某同學設計了一個轉向燈電路（如圖），其中為指示燈，、分別為左、右轉向燈，S為單刀雙擲開關，為電源. 當S置于位置1時，以下判斷正確的是（ ）A. 的功率小于額定功率B. 亮，其功率等于額定功率C. 亮，其功率等于額定功率D. 含支路的總功率較另一支路的大【例5】 （2009西城二模）利用超導材料零電阻的性質，可實現無損耗輸電. 現有一直流電路，輸送端電壓為，輸送的總功率為，輸電線的總電阻為. 如果用超導電纜替代原來的輸電線，保持輸送端電壓和輸送功率不變. 那么節約的電功率為（ ）ABCD中檔題【例6】 （2008寧夏高考）一個型電路如圖所示，電路中的電阻，另有一測試電源，電動勢為，內阻忽略不計則（ ）A當端短路時，之間的等效電阻是B當端短路時，之間的等效電阻是C當兩端接通測試電源時，兩端的電壓為D當兩端接通測試電源時，兩端的電壓為【例7】 （2009年高考全國2理綜）如圖為測量某電源電動勢和內阻時得到的圖線用此電源與三個阻值均為的電阻連接成電路，測得路端電壓為則該電路可能為（ ）【例8】 某商場安裝了一臺傾角為的自動扶梯，該扶梯在電壓為的電動機帶動下以的恒定速度向斜上方移動，電動機的最大輸出功率為，不載人時測得電動機中的電流為，若載人時扶梯的移動速率和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的最多人數為_（設人的平均質量為,取）【例9】 2008年1月下旬以來，我國南方遭遇50年未遇的雨雪冰凍災害新華網長沙1月26日電，馬路上的冰層堅硬如鐵、光滑如玻璃，高壓輸電線覆冰后有成人大腿般粗，為清除高壓輸電線上的凌冰，有人設計了這樣的融冰思路：利用電流的熱效應除冰若在正常供電時，高壓線上輸電電壓為，電流為，熱損耗功率為，除冰時，輸電線上的熱損耗功率需變為，則除冰時（認為輸電功率和輸電線電阻不變）（ ）A輸電電流為B輸電電流為C輸電電壓為D輸電電壓為知識點睛知識點2 常見問題1. 電源的各種功率與效率（1）電路中各種功率及其關系：電源的總功率，電源的內耗功率，電源的輸出功率，這三者之間的關系為（2）電源的最大輸出功率設外電路總電阻為，內阻為，電源電動勢為，則電源的輸出功率為與的關系可用如圖所示的圖象定性地表示由圖象可知，對應于電源的非最大輸出功率可以有兩個不同的外電阻和，由圖象還可知：當時，增大，則增大；當時，增大，則減小；當時，最大，此時（3）電源的效率：電源的輸出功率與總功率的比值.，當路端電壓增大時，電源效率增大當整個電路為純電阻電路時，可見，外電路的總電阻越大，電源效率越高.最大時，并不大，要注意區分電源輸出功率與效率這兩個概念2. 簡化電路（1）原則：除去無電流支路；合并電勢相等的點；理想導線任意長短；將理想電流表視為短路，理想電壓表視為斷路；在電壓穩定時，將電容器視為斷路；接地點視為電勢為零的點，各個接地點認為是同一個點.（2）方法：電流分支法；等勢點法.3電路的動態分析（1）程序法：按照電阻變化所引起的變化來一步一步分析，根據歐姆定律、串并聯電路的關系等來分析，適當的時候使用一些解題技巧，如“并同串反”等.（2）極限法（3）特殊值法4電路故障分析（1）電路故障一般指的是發生短路或斷路，常見的情況有導線斷了、電阻器內部斷路、燈泡斷絲、接觸不良等現象（2）儀器檢測：斷路的表現是電流為零而電壓不為零，可以用電壓表測量某兩點間的電壓，若電壓不為零，說明這兩點與電源的連接完好，斷路處應在該兩點之間，采用此法逐步縮小范圍就可以找到斷路點；短路的表現是電流不為零而電壓為零，用電壓表測量某兩點間電壓，如電壓為零，說明這兩點之間發生了短路（3）考題一般以選擇題形式出現，可以采用排除法進行分析，即針對選項，假設故障在此，運用規律進行正向推理，看推理結果與題中描述的現象是否相符另外，可以針對故障現象進行逆向推理找出故障發生處，這種做法難度較大，但對訓練思維有利.5含電容器的直流電路問題（1）在電路穩定的情況下，含有電容器的支路中沒有電流，視為斷路，該支路中其他電阻兩端不存在電勢差，相當于一段導線，此時電容器兩端的電壓等于支路兩端的電壓.由于電路穩定時，電容器兩極板間形成勻強電場，因而可以和帶電粒子在板間的運動結合起來（2）在電路不穩定時電容器要進行充、放電，含電容器的支路中就存在電流弄清楚電路結構，確定電容器兩極板間電壓及電壓的變化，就可以計算出電容器的帶電荷量或帶電荷量的變化 例題精講基礎題【例10】 （2008廣東高考）電動勢為、內阻為的電源與定值電阻、及滑動變阻器連接成如圖所示的電路，當滑動變阻器的觸頭由中點滑向端時，下列說法正確的是（）A電壓表和電流表讀數都增大B電壓表和電流表讀數都減小C電壓表讀數增大，電流表讀數減小D電壓表讀數減小，電流表讀數增大【例11】 如圖所示，已知，開關原來處于斷開狀態，下列說法正確的是（ ）A開關閉合穩定后，電流表的讀數為B開關閉合穩定后，電壓表的讀數為C開關閉合后經過一段時間，再將開關迅速斷開，則通過的電荷量為D以上說法都不對中檔題【例12】 如圖所示，直流發電機的電動勢，內阻，外電阻，虛線框內的電路是由只完全相同的電熱器所組成的電熱器組，每只電熱器的額定電壓為，額定功率為，其他電阻不計，不考慮電熱器電阻隨溫度的變化，求分別接通幾只電熱器時，（1）實際使用的電熱器均能正常工作；（2）發電機的輸出功率最大；（3）電熱器組加熱物體最快；（4）中消耗電能最大【例13】 如圖所示，直流電動機串聯在直流電路中，其軸與圓盤中心相連，圓盤半徑為，一皮帶繞過圓盤邊緣，兩端通過彈簧測力計拉緊，開關斷開時，電壓表的讀數為；開關接通后，使兩彈簧測力計的讀數差保持為，這時電流表的讀數為，電壓表的讀數為，測速計測得圓盤的角速度為.求：（1）電動機的輸出功率、效率各為多少?（2）拉緊皮帶使電動機停轉片刻，此時電壓表、電流表的讀數各為多少?電動機的輸入功率為多大?【例14】 如圖所示，直線為某一直流電源的總功率隨電流的變化圖象，拋物線為同一直流電源內部熱功率隨電流變化的圖象若電路中的電流為，那么段表示的功率為 ，若此時的外電路是純電阻電路，那么，外電路的阻值大小為 .【例15】 小燈泡通電后其電流隨所加電壓變化的圖線如圖所示，為圖線上一點，為圖線的切線，為軸的垂線，為軸的垂線則下列說法中正確的是（ ）A. 隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B. 對應點，小燈泡的電阻為C. 對應點，小燈泡的電阻為D. 對應點，小燈泡的功率為圖中矩形所圍的面積【例16】 （東城區2008屆期末考試）在如圖所示的圖象中，直線為某一電源的路端電壓與電流的關系圖象，直線為某一電阻的伏安特性曲線. 用該電源直接與電阻相連組成閉合電路. 由圖象可知（ ）A電源的電動勢為，內阻為B電阻的阻值為C電源的輸出功率為D電源的效率為【例17】 如圖所示，直線為電源的路端電壓與電流的關系圖象，直線為電源的路端電壓與電流的關系圖象，直線為一個電阻的兩端電壓與電流關系的圖象. 將這個電阻分別接到、兩電源上，那么（ ）A. 接到電源上，電源的效率較高B. 接到電源上，電源的輸出功率較大C. 接到電源上，電源的輸出功率較大，但電源效率較低D. 接到電源上，電阻的發熱功率和電源的效率都較高【例18】 如右圖所示電路中，閉合電鍵，燈正常發光，由于電路出現故障，突然發現燈變亮，燈變暗，電流表的讀數變小，根據分析，發生的故障可能是（ ）A. 斷路 B. 斷路C. 短路 D. 短路家庭作業1 在下圖中，能正確表示出線性元件的伏安特性曲線的是（）2 （2008溫州市十校聯考）如圖所示，圖中的四個電表均為理想電表，當滑動變阻器滑動觸點向右端移動時，下面說法中正確是（ ）A. 伏特表的讀數減小，安培表的讀數增大B. 伏特表的讀數增大，安培表的讀數減小C. 伏特表的讀數減小，安培表的讀數增大D. 伏特表的讀數增大，安培表的讀數減小3 如圖所示電路中，閉合開關S后，燈和燈都正常發光，后來由于某種故障燈的突然變亮，電壓表示數增加由此推斷，這故障可能是（）A燈的燈絲燒斷B電阻斷路C電阻短路D電容器被短路4 如圖所示，直線為電源的路端電壓與干路電流的關系圖象，直線是電阻的兩端電壓與電流的關系圖象，用該電源與該電阻組成閉合電路，則電源的輸出功率 ，電源的效率 月測備選1 下圖所列的4個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率與電壓平方之間的函數關系的是以下哪個圖象（ ） 2 如圖所示，兩個截面不同、長度相同的均勻銅棒接在電路中，兩端的電壓為，則（ ）A通過兩棒的電流強度不相等B兩棒中的自由電子定向移動的平均速率不同C兩棒內的電場強度不同，細棒內的場強大于粗棒內的場強D細棒的電壓大于粗棒的電壓3 如圖所示，開關閉合后，白熾燈均不亮，用電壓表測量各段的電壓. 結果是：，.已知電路中只有一處開路，則下面判斷正確的是（ ）A. 燈斷 B. 燈斷 C. 電阻斷 D. 電源斷4 （海淀區2008屆期末考試）如圖所示電路中，電源內阻不能忽略，兩個電壓表均為理想電表. 當滑動變阻器的滑動觸頭移動時，關于兩個電壓表與的示數，下列判斷正確的是（ ）A. 向移動，示數增大，的示數減小B. 向移動，示數增大，的示數減小C. 向移動，示數改變量的絕對值小于示數改變量的絕對值D. 向移動，示數改變量的絕對值大于示數改變量的絕對值對物質結構的探索幾千年來，人類對物質結構的探索，只是在近兩三百年里，特別是近百年里才進入科學階段，得出了物質最小構成單位是原子的科學論斷。300年前，俄國科學家門捷列夫從已發現的元素中發現了規律性，制成了元素周期表，預測了未發現的元素的特性。從此人們認識到，我們周圍的一切物質都是由元素組成