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文檔簡介
1、第二章恒定電流第1節電源和電流1電源的作用是使電路兩端維持一定的電勢差,從而使電路中保持持續的電流2導線中的電場是沿導線切線方向的恒定電場,在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關系,在恒定電場中同樣適用3形成電流的條件(1)電路中存在自由電荷;(2)電路兩端存在持續的電勢差4電流的方向:規定正電荷定向移動的方向為電流方向(1)在金屬導體中,電流方向與自由電荷(電子)的定向移動方向相反;在電解液中,電流方向與正離子定向移動方向相同,與負離子定向移動方向相反(2)恒定電流:方向和大小都不隨時間變化的電流5設金屬導體的橫截面積為S,單位體積內的自由電子數為n,自由電子定向移動速度為v,那么在
2、時間t內通過某一橫截面積的自由電子數為nSvt;若電子的電荷量為e,那么在時間t內,通過某一橫截面積的電荷量為enSvt;若導體中的電流為I,則電子定向移動的速率為.6下列說法中正確的是()A導體中只要電荷運動就形成電流B在國際單位制中,電流的單位是AC電流有方向,它是一個矢量D任何物體,只要其兩端電勢差不為零,就有電流存在答案B解析自由電荷定向移動才形成電流,故選項A錯誤形成電流的條件是導體兩端保持有一定的電勢差,且必須是導體,故選項D錯誤電流有方向,但它是標量,故選項C錯誤正確選項為B.7以下說法中正確的是()A只要有可以自由移動的電荷,就存在持續電流B金屬導體內的持續電流是自由電子在導體
3、內的電場力作用下形成的C單位時間內通過導體截面的電荷量越多,導體中的電流越大D在金屬導體內當自由電子定向移動時,它們的熱運動就消失了答案BC解析自由電子在電場力作用下才定向移動,定向移動時熱運動也同時進行【概念規律練】知識點一導線中的電場1導線中恒定電場的建立過程:在電源正、負極之間接入導線后,_使得導體中的電荷積累,從而產生_,合電場逐漸趨于與導線_,當不再有新的(更多)電荷積累,最后合電場與導線處處_,且不再變化,導線中電荷沿電場(導線)移動形成_,運動電荷的分布不隨時間改變,形成一種_平衡,這兩種電荷形成的合電場叫_答案電源的靜電場附加電場平行平行恒定電流動態恒定電場解析導線中的電場是兩
4、部分電場共同貢獻的結果首先電源電場使電子沿導線移動,并向導線某一側聚集,從而產生附加電場當兩個電場達到動態平衡時,導線內只存在和導線平行的電場線,即形成恒定電場2關于導線中的電場,下列說法正確的是()A導線內的電場線可以與導線相交B導線內的電場E是由電源電場E0和導線側面堆積的電荷形成的電場E疊加的結果C導線側面堆積電荷分布是穩定的,故導線處于靜電平衡狀態D導線中的電場是靜電場的一種答案B解析導線內的電場線與導線是平行的,故A錯;導線中的電場是電源電場和導線側面的堆積電荷形成的電場疊加而成的,故B對;導線內電場不為零,不是靜電平衡狀態,導線中的電場是恒定電場,并非靜電場的一種,故C、D錯知識點
5、二電流3關于電流的方向,下列描述正確的是()A規定正電荷定向移動的方向為電流的方向B規定自由電荷定向移動的方向為電流的方向C在金屬導體中,自由電子定向移動的方向為電流的反方向D在電解液中,由于正、負離子的電荷量相等,定向移動的方向相反,故無電流答案AC解析規定正電荷定向移動的方向為電流的方向,故A對,B錯;金屬導體中定向移動的是自由電子,電子帶負電,故電子運動的方向與電流的方向相反,C對;在電解液中,正、負離子的電荷量相等,定向移動的方向相反,但有電流,電流的大小等于正、負離子電荷量的絕對值之和與時間的比值,D錯點評(1) 導體內電荷的無規則運動與電荷的定向移動不是一回事,導體兩端存在電勢差時
6、,導體內的電荷才會定向移動,但電荷的無規則運動是不需要條件的(2)電流是描述電流強弱的物理量,它有方向,但是個標量4某電解池中,若在2 s內各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子通過某橫截面,那么通過這個截面的電流是()A0 B0.8 A C1.6 A D3.2 A答案D解析電荷的定向移動形成電流,但正、負電荷同時向相反方向定向移動時,通過某截面的電荷量應是兩者絕對值的和故由題意可知,電流由正、負離子定向運動形成,則在2 s內通過某橫截面的總電荷量應為q1.6×1019×2×1.0×1019 C1.6×
7、;1019×1×2.0×1019 C6.4 C由電流的定義式知:I A3.2 A點評電流的大小等于單位時間內通過導體橫截面的電荷量,正電荷定向移動形成的電流與負電荷定向移動形成的電流是等效的,只不過負電荷定向移動形成的電流的方向與負電荷定向移動的方向相反而已知識點三電流的微觀表達式5導體中電流I的表達式為InqSv,其中S為導體的橫截面積,n為導體每單位體積內的自由電荷數,q為每個自由電荷所帶的電荷量,v是()A導體運動的速率B電流傳導的速率C電子熱運動的速率D自由電荷定向移動的速率答案D解析從微觀上看,電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電荷量
8、、定向移動速率,還與導體的橫截面積有關,故選D.電荷的定向移動形成電流,這個定向移動的速率就是電流微觀表達式InqSv中的v.6有一橫截面積為S的銅導線,流經其中的電流為I,設每單位體積的導線中有n個自由電子,每個自由電子的電荷量為q,此時電子定向移動的速率為v,則在t時間內,通過導體橫截面的自由電子數目可表示為()AnvSt Bnvt C. D.答案AC解析此題考查對電流公式Iq/t的理解及電流的微觀表達式InqvS的理解在t時間內,以速度v移動的電子在銅導線中經過的長度為vt,由于銅導線的橫截面積為S,則在t時間內,電子經過的導線體積為vtS.又由于單位體積的導線中有n個自由電子,在t時間
9、內,通過導線橫截面的自由電子數目可表示為nvSt,故A正確由于流經導線的電流為I,則在t時間內,流經導線的電荷量為It,而電子的電荷量為q,則t時間內通過導線橫截面的自由電子數目可表示為,故C也正確點評電流的微觀表達式InqSv,S為導體的橫截面積,v為導體中自由電荷沿導體定向移動的速率,n為導體單位體積內的自由電荷數,從微觀看,電流決定于導體中自由電荷的密度、電荷定向移動的速度,還與導體的橫截面積有關【方法技巧練】用等效法求解電流7半徑為R的橡膠圓環均勻帶正電,總電荷量為Q,現使圓環繞垂直環所在平面且通過圓心的軸以角速度勻速轉動,則由環產生的等效電流判斷正確的是()A若不變而使電荷量Q變為原
10、來的2倍,則等效電流也將變為原來的2倍B若電荷量Q不變而使變為原來的2倍,則等效電流也將變為原來的2倍C若使、Q不變,將橡膠環拉伸,使環半徑增大,等效電流將變大D若使、Q不變,將橡膠環拉伸,使環半徑增大,等效電流將變小答案AB解析截取圓環的任一橫截面S,如右圖所示,在橡膠圓環運動一周的時間T內,通過這個橫截面的電荷量為Q,則有I又T,所以I由上式可知,選項A、B正確8電子繞核運動可等效為一環形電流,設氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動,用e表示電子的電荷量,則其等效電流為多大?答案解析等效電流為電子沿圓周持續運動時產生的每經一個周期,通過圓周某點的電荷量為e.電子運動的周期T2r/v
11、,由Iq/t得Ie/Tve/(2r)方法點撥電荷的運動可以等效為電流,計算中可以選取一定時間(一般選一個周期),此時間內通過截面的電荷量與時間的比值即為等效電流1關于電流的說法中正確的是()A根據Iq/t,可知I與q成正比B如果在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量相等,則導體中的電流是恒定電流C電流有方向,電流是矢量D電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位答案D解析依據電流的定義式可知,電流與q、t皆無關,顯然選項A是錯誤的雖然電流是標量,但是卻有方向,因此在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量雖然相等,但如果方向變化,電流也不是恒定電流,所以,選項B也是錯誤的電流是標量,故選項C也
12、不對2下列有關電源的電路中,導線內部的電場強度的說法中正確的是()A導線內部的電場就是電源所形成的電場B在靜電平衡時,導體內部的場強為零,而導體外部的場強不為零,所以導體內部的電場不是穩定的C因為導體處于電源的電場中,所以導體內部的場強處處為零D導線內的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的,導體內的電荷處于平衡狀態,電荷分布是穩定的,電場也是穩定的答案D解析導線內部的電場是電源和導線堆積電荷所形成的兩部分電場的矢量和,穩定后不同于靜電平衡(內部場強處處為零),而是場強大小恒定,方向與導線切線一致,是一種動態的平衡,故A、B、C錯3關于電源的作用,下列說法正確的是()A電源的作用是
13、能為電路持續地提供自由電荷B電源的作用是能直接釋放電能C電源的作用就是保持導體兩端的電壓,使電路中有持續的電流D電源的作用就是使自由電荷運動起來答案BC解析電源的作用是能直接釋放電能,就是保持導體兩端的電壓,使電路中有持續的電流,選項B、C正確4關于電流的方向,下列說法中正確的是()A電源供電的外部電路中,電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B電源內部,電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相同D電容器充電時,電流從負極板流出,流入正極板答案AD解析在電源的外部電路中,電流從正極流向負極,在電源的內部,電流從負極流向正極,電源正極電勢高于負極電勢,所
14、以A正確,B錯誤電子帶負電,電子運動形成的電流方向與電子運動的方向相反,C錯誤電容器充電時,電子流入負極板,所以電流從負極板流出,流入正極板5關于電流,下列說法中正確的是()A通過導體截面的電荷量越多,電流越大B電子運動速率越大,電流越大C單位時間內通過導線橫截面的電荷量越多,導體中的電流就越大D因為電流有方向,所以電流是矢量答案C解析由I知q大,I不一定大,還要看t的大小,故A錯由InqSv知,電子運動的速率v大,電流不一定大,電流還與n、S有關,另外電子無規則熱運動速度很大,不能形成電流,故B錯單位時間通過導線橫截面的電荷量越多,電流越大,C對電流雖有方向但不是矢量,因合成遵循代數法則,故
15、D錯6計數器因射線照射,內部氣體電離,在時間t內有n個二價正離子到達陰極,有2n個電子到達陽極,則計數器中的電流為()A0 B2ne/t C3ne/t D4ne/t答案D解析I,故選D.7北京正負離子對撞機的儲存環是周長為240 m的近似圓形軌道當環中的電流為10 mA時,若電子的速率為十分之一光速則在整個環中運行的電子數目為()A5×1011 個 B5×1019 個C1.0×1013 個 D1.0×103 個答案A解析由公式I,qNe,t得I,N5×1011個8有甲、乙兩個由同種金屬材料制成的導體,甲的橫截面積是乙的兩倍,而單位時間內通過導體
16、橫截面的電荷量,乙是甲的兩倍,以下說法中正確的是()A甲、乙兩導體的電流相同B乙導體的電流是甲導體的兩倍C乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的兩倍D甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相等答案B9示波管中,電子槍兩秒內發射了6×1013個電子,則示波管中電流強度的大小為()A9.6×106 A B3×1013 AC4.8×106 A D3×106 A答案C10如圖1所示,電解池內有一價離子的電解液,時間t內通過溶液內截面S的正離子數是n1,負離子數是n2,設元電荷為e,以下解釋中正確的是()圖1A正離子定向移動形成電流方向從AB,負離子
17、定向移動形成電流方向從BAB溶液內正負離子向相反方向移動,電流抵消C溶液內電流方向從A到B,電流ID溶液內電流方向從A到B,電流I 答案D解析正電荷定向移動方向就是電流方向,負電荷定向移動的反方向也是電流方向,有正、負電荷反向經過同一截面時,I公式中q應該是正、負電荷電荷量絕對值之和故I,電流方向由A指向B,故選項D正確11一電子沿一圓周順時針高速轉動,周期為1010 s,則等效電流為_ A,方向為_方向(填“順時針”或者“逆時針”)答案1.6×109逆時針解析電流方向的規定是正電荷移動的方向,與負電荷移動的方向相反根據電流的定義I1.6×109 A.12在某次閃電中,持續
18、時間為0.5 s,所形成的平均電流為6.0×104 A,若閃電過程中電荷以0.5 A的電流通過電燈,試求該次閃電產生的電流可供電燈照明時間為多少?答案6×104 s解析該次閃電過程中產生的電荷量為qI1t16.0×104×0.5 C3×104 C,若流過電燈,可供照明的時間t2 s6×104 s第2節電動勢1在不同的電源中,非靜電力做功的本領也不相同,把一定數量的正電荷在電源內部從負極搬運到正極,非靜電力做功越多,電荷的電勢能增加得就越多;非靜電力做的功越少,則電荷的電勢能增加得就越少物理學中用電動勢表明電源的這種特性2電動勢在數值上
19、等于非靜電力把單位正電荷在電源內從負極移送到正極所做的功3在電源內部非靜電力移送電荷做的功W與被移送電荷的電荷量q的比值,叫做電源的電動勢它的單位是伏特,用V表示電動勢由電源中非靜電力的特性決定,跟電源的體積無關,跟外電路無關4蓄電池的電動勢是2 V,說明電池內非靜電力每移動1 C的正電荷做功2_J,其電勢能增加(填“增加”或“減小”),是化學能轉化為電能的過程5關于電源與電路,下列說法正確的是()A外電路中電流由電源正極流向負極,內電路中電流也由電源正極流向負極B外電路中電流由電源正極流向負極,內電路中電流由電源負極流向正極C外電路中電場力對電荷做正功,內電路中電場力對電荷也做正功D外電路中
20、電場力對電荷做正功,內電路中非靜電力對電荷做正功答案BD解析電路中電流是由正電荷的定向移動形成的,外電路中,正電荷在導線中電場的作用下,從高電勢端向低電勢端運動,即從電源正極向電源負極運動,此過程電場力對電荷做正功根據穩定電流的閉合性和電荷守恒定律,在內電路中,正電荷只能從電源負極向正極運動,即電流從電源負極流向正極,此過程中,電荷運動方向與電場力的方向相反,電場力對電荷做負功. 要使正電荷從電源負極移向電源正極,必須有除電場力以外的非靜電力做功,使其他形式的能轉化為電荷的電勢能,所以B、D正確【概念規律練】知識點一電動勢的概念1關于電動勢,下列說法中正確的是()A在電源內部把正電荷從負極移到
21、正極,非靜電力做功,電能增加B對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做功越多,電動勢就越大C電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把單位正電荷從負極向正極移送做功越多D電動勢越大,說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移送電荷量越多答案AC解析電源是將其他形式的能轉化為電能的裝置,在電源內部把正電荷從負極移到正極,非靜電力做功,電能就增加,因此選項A正確電動勢是反映電源內部其他形式的能轉化為電能的本領大小的物理量,電動勢在數值上等于移送單位正電荷做的功,不能說電動勢越大,非靜電力做功越多,也不能說電動勢越大,被移送的電荷量越多,所以選項C正確點評電動勢反映電源把其他形式的能轉化為電能的本領,在數值
22、上等于把單位正電荷從電源負極移送到正極時,非靜電力所做的功2關于電源的電動勢,下列說法正確的是()A在某電池的電路中每通過2 C的電荷量,電池提供的電能是4 J,那么這個電池的電動勢是0.5 VB電源的電動勢越大,電源所提供的電能就越多C電源接入電路后,其兩端的電壓越大,電源的電動勢也越大D無論電源接入何種電路,其電動勢是不變的答案D解析由電動勢的定義可知,當通過單位電荷時轉化的電能為2 J,即電源的電動勢為2 V,故A錯誤;電源所能提供的電能與電動勢無關,它是由電源中貯存的可轉化能量的多少決定的,故B錯誤;電源的電動勢與外電路無關,故C錯誤知識點二電動勢E的理解和計算3有關電壓與電動勢的說法
23、中正確的是()A電壓與電動勢的單位都是伏特,所以電動勢與電壓是同一物理量的不同叫法B電動勢是電源兩極間的電壓C電動勢公式E中W與電壓U中的W是一樣的,都是電場力做的功D電動勢是反映電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量答案D解析電壓與電動勢是兩個不同的概念,其中電動勢公式E中W是非靜電力做的功,而電壓U中W則是電場力做的功,電動勢的大小等于電路內、外電壓之和點評電動勢E.W表示正電荷從負極移到正極所消耗的化學能(或其他形式的能),E表示移動單位正電荷消耗的化學能(或其他形式的能),反映電源把其他形式的能轉化為電能的本領電勢差U.W表示正電荷在電場力作用下從一點移到另一點所消耗的電勢能,U
24、表示移動單位正電荷消耗的電勢能,反映把電勢能轉化為其他形式能的本領4由六節干電池(每節的電動勢為1.5 V)串聯組成的電池組,對一電阻供電電路中的電流為2 A,在10 s內電源做功為180 J,則電池組的電動勢為多少?從計算結果中你能得到什么啟示?答案9 V串聯電池組的總電動勢等于各電池的電動勢之和解析由E及qIt得E V9 V1.5×6 V故可得出,串聯電池組的總電動勢等于各電池的電動勢之和知識點三內外電路中的能量轉化5鉛蓄電池的電動勢為2 V,一節干電池的電動勢為1.5 V,將鉛蓄電池和干電池分別接入電路,兩個電路中的電流分別為0.1 A和0.2 A試求兩個電路都工作20 s時間
25、,電源所消耗的化學能分別為_和_,_把化學能轉化為電能的本領更大答案4 J6 J鉛蓄電池解析對于鉛蓄電池的電路,20 s時間內通過的電荷量為q1I1t2 C,對于干電池的電路,20 s時間內通過的電荷量為q2I2t4 C.由電動勢的定義式E得電源消耗的化學能分別為W1q1E14 J,W2q2E26 J.因為E1>E2,故鉛蓄電池把化學能轉化為電能的本領更大6將電動勢為3.0 V的電源接入電路中,測得電源兩極間的電壓為2.4 V當電路中有6 C的電荷流過時,求:(1)有多少其他形式的能轉化為電能;(2)外電路中有多少電能轉化為其他形式的能;(3)內電路中有多少電能轉化為其他形式的能答案(1
26、)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J解析由電動勢的定義可知,在電源內部非靜電力每移送1 C電荷,有3 J其他形式的能轉化為電能也可認為在電源中,非靜電力移送電荷做多少功,就有多少其他形式的能轉化為電能;在電路中,靜電力移送電荷做多少功,就有多少電能轉化為其他形式的能(1)WEq3×6 J18 J,電源中共有18 J其他形式的能轉化為電能(2)W1U1q2.4×6 J14.4 J,外電路中共有14.4 J電能轉化為其他形式的能(3)內電壓U2EU13 V2.4 V0.6 V,所以W2U2q0.6×6 J3.6 J,內電路中共有3.6 J電能轉化為其他形式的能
27、也可由能量守恒求出:W2WW13.6 J.點評非靜電力只在電源內部對電荷做功,將其他形式的能轉化為電能,但靜電力在整個閉合電路上都要做功,將電能轉化為其他形式的能,不能只認為靜電力只在外電路做功因電源有內阻,在內電路上部分電能轉化為內能,這要通過靜電力做功來實現轉化【方法技巧練】實際問題中有關電動勢問題的分析方法7電池容量就是電池放電時輸出的總電荷量,某蓄電池標有“15 A·h”的字樣,則表示()A該電池在工作1 h 后達到的電流為15 AB該電池在工作15 h 后達到的電流為15 AC電池以1.5 A 的電流工作,可用10 hD電池以15 A 的電流工作,可用15 h答案C解析此字
28、樣在很多充電電池上都有標注,它表示電池的蓄存電荷量的情況,通過它我們可以知道電池在一定的放電電流下使用的時間,放電電流為1.5 A時,15 A·h1.5 A×10 h,故C項正確8如圖1所示的是兩個電池外殼的說明文字圖中所述進口電池的電動勢是_ V;所述國產電池最多可放出_ mAh的電荷量,若電池平均工作電流為0.03 A,則最多可使用_ h圖中還提供了哪些信息:_.圖1答案1.260020充電時間及充電電流等解析進口電池的電動勢是1.2 V,國產電池最多可放出600 mAh的電荷量由t20 h知最多可使用20 h圖中還提供了充電時間及充電電流等方法總結電池的參數有電動勢、
29、內阻,還有電池的容量等當電源放電時,滿足qIt.另外對于電池的銘牌,要從上面獲得相關的信息,如電動勢、電池容量等1關于電源,下列說法中正確的是()A當電池用舊之后,電源的電動勢減小,內阻增大B當電池用舊之后,電源電動勢和內阻都不變C當電池用舊之后,電動勢基本不變,內阻增大D以上說法都不對答案C解析電池用舊之后,電動勢不變,但是內電阻變的很大2關于電源電動勢,下面說法不正確的是()A電源兩極間電壓總等于電動勢B電動勢越大的電源,將其他能轉化為電能的本領越大C電路接通后,電源的電壓小于它的電動勢D電動勢只由電源性質決定,與外電路無關答案A3關于電源的說法正確的是()A電源外部存在著由正極指向負極的
30、電場,內部存在著由負極指向正極的電場B在電源外部電路中,負電荷靠電場力由電源的負極流向正極C在電源內部電路中,正電荷靠非靜電力由電源的負極流向正極D在電池中,靠化學作用使化學能轉化為電勢能答案BCD解析無論電源內部還是外部電場都是由正極指向負極,故A錯在外部電路中,負電荷靠電場力由負極流向正極,而內部電路中,正電荷由負極流向正極,因電場力與移動方向相反,故必有非靜電力作用在電荷上才能使其由負極流向正極,在電池中,靠化學作用使化學能轉化為電勢能,故B、C、D正確4關于電動勢E,下列說法中正確的是()A電動勢E的大小,與非靜電力做的功W的大小成正比,與移送電荷量q的大小成反比B電動勢E是由電源本身
31、決定的,跟電源的體積和外電路均無關C電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位都是伏特,故三者本質上一樣D電動勢E是表征電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量答案BD解析電源的電動勢只與電源本身性質有關,與電源的體積和外電路無關,盡管E,但E與W和q無關,A錯,B對;由電動勢以及電壓的物理意義可知C錯,D對5. 如圖2所示是常用在電子手表和小型儀表中的鋅汞電池,它的電動勢約為1.2 V,這表示()圖2A電路通過1 C的電荷量,電源把1.2 J其他形式的能轉化為電能B電源在每秒內把1.2 J其他形式的能轉化為電能C該電源比電動勢為1.5 V的干電池做功少D該電源與電動勢為1.5 V的干電池相比,通過1
32、 C電荷量時其他形式的能轉化為電能的量少答案AD6以下有關電動勢的說法中正確的是()A電源的電動勢跟電源內非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比B電動勢的單位跟電壓的單位一致,所以電動勢就是電源兩極間的電壓C非靜電力做的功越多,電動勢就越大DE只是電動勢的定義式而非決定式,電動勢的大小是由電源內非靜電力的特性決定的答案D解析電動勢與電壓的單位雖然相同,但它不是電源兩極間的電壓,二者不是一個概念E,E與W及q無關7一臺發電機用0.5 A電流向外輸電,在1 min內將180 J的機械能轉化為電能,則發電機的電動勢為()A6 V B360 V C120 V D12 V答案A 解析qItE V6
33、V.8隨著中國電信業的發展,國產手機在手機市場上已經有相當大的市場份額如圖3所示是中國科健股份有限公司生產的一塊手機電池外殼上的文字說明,由此可知該電池的電動勢、待機狀態下的平均工作電流分別是()圖3A4.2 V14.58 mA B4.2 V700 mAC3.7 V14.58 mA D3.7 V700 mA答案C解析這是日常生活中常見的手機電池標注的信息,一般情況下,我們都不會注意這些,其實這上面的信息很全面,它清楚地標明了電池的充電量為700 mA·h,待機時間為48 h,由此可知待機狀態下的平均工作電流I14.58 mA.這是一塊標準電壓為3.7 V的電池,這說明它在工作時能提供
34、的電壓,即電動勢為3.7 V故正確選項為C.9某品牌的MP3使用的電源是一節7號干電池,當它正常工作時,工作電流為0.3 A某同學在使用該MP3時,若他用了10 s,則這段時間內電池將多少化學能轉化為電能?答案4.5 J解析已知工作電流I0.3 A,10 s時間內通過導體橫截面的電荷量qIt0.3×10 C3 C.7號干電池電動勢為1.5 V則根據能量守恒定律,電池將化學能轉化為電能的量等于非靜電力移動正電荷所做的功:WqE3×1.5 J4.5 J.10鉛蓄電池是太陽能供電系統的重要器件,它的主要功能是把太陽能電池板發的電能及時儲存在電瓶內,以供用電設備使用某太陽能電池板給
35、一電動勢為15 V的鉛蓄電池充電時的電流為4 A,充電10小時充滿該鉛蓄電池儲存了多少電能?答案2.16×106 J解析10小時通過的電荷量:qIt.非靜電力做功:WqEItE.所以鉛蓄電池儲存的電能E電WItE2.16×106 J.第3節歐姆定律1對給定的導體,保持不變,對不同的導體,一般不同,比值反映了導體對電流的阻礙作用,叫做電阻,用R表示導體的電阻取決于導體本身的性質,與導體兩端的電壓和通過導體的電流無關2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,用公式表示為I,這個規律叫歐姆定律,其適用于金屬導體導電和電解液導電3在直角坐標系中,縱坐標表示電流,橫坐
36、標表示電壓,這樣畫出的IU圖象叫導體的伏安特性曲線在溫度沒有顯著變化時,金屬導體的電阻幾乎是恒定的,它的伏安特性曲線是通過坐標原點的傾斜直線,具有這種伏安特性的電學元件叫做線性元件歐姆定律對氣態導體和半導體元件并不適用,在這種情況下電流與電壓不成正比,這類電學元件叫非線性元件,它們的伏安特性曲線不是直線對電阻一定的導體,UI圖和IU圖兩種圖線都是過原點的傾斜直線,但UI圖象的斜率表示電阻對于電阻隨溫度變化的導體(半導體),是過原點的曲線4根據歐姆定律,下列說法中正確的是()A從關系式UIR可知,導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定B從關系式RU/I可知,導體的電阻跟導體兩端的電
37、壓成正比,跟導體中的電流成反比C從關系式IU/R可知,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D從關系式RU/I可知,對一個確定的導體來說,所加的電壓跟通過導體的電流的比值是一定值答案CD解析UIR和I的意義不同,可以說I由U和R共同決定,但不能說U由I和R共同決定,因為電流產生的條件是導體兩端存在電勢差,故A錯,C對;可以利用R計算導體的電阻,但R與U和I無關故B錯,D對正確選項為C、D.5. 甲、乙兩個電阻,它們的伏安特性曲線畫在一個坐標系中如圖1所示,則()圖1A甲的電阻是乙的電阻的1/3B把兩個電阻兩端加上相同的電壓,通過甲的電流是通過乙的兩倍C欲使有相同的電流通過兩個電
38、阻,加在乙兩端的電壓是加在甲兩端電壓的3倍D甲的電阻是乙的電阻的2倍答案AC【概念規律練】知識點一歐姆定律1由歐姆定律I導出UIR和R,下列敘述中正確的是()A導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比B導體的電阻由導體本身的性質決定,跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關C對確定的導體,其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值D一定的電流流過導體,電阻越大,其電壓降越大答案BCD解析導體的電阻是由導體自身的性質決定的,與所加的電壓和通過的電流無關當R一定時,才有IU,故A錯,B、C、D正確2某電壓表的量程是015 V,一導體兩端電壓為1.6 V時,通過的電流為2 mA.現
39、在若給此導體通以20 mA電流,能否用這個電壓表去測量導體兩端的電壓?答案不能解析已知:U11.6 V,I12 mA,所以R 800 .當導體通以電流I220 mA時,加在導體兩端的電壓U2I2·R20×103×800 V16 V.由計算可知,此時導體兩端的電壓超出電壓表量程,所以不能用這個電壓表測量導體兩端的電壓點評在應用歐姆定律解答實際的問題時,要特別注意公式中三個量I、U、R,這三個量具有“同一性”和“同時性”的特性知識點二導體的伏安特性曲線3. 如圖2所示的圖象所對應的兩個導體:圖2(1)電阻關系R1R2為_;(2)若兩個導體中的電流相等(不為零)時,電壓
40、之比U1U2為_;(3)若兩個導體的電壓相等(不為零)時,電流之比I1I2為_答案(1)31(2)31(3)13解析(1)因為在IU圖象中,電阻等于斜率的倒數,即R,所以R1 2 R2 ,故R1R22()31.(2)由歐姆定律得U1I1R1,U2I2R2,由于I1I2,則U1U2R1R231.(3)由歐姆定律得I1,I2,由于U1U2,則I1I2R2R113.點評對IU圖象或UI圖象進行分析比較時,要先仔細辨認縱軸與橫軸各代表什么,以及由此對應的圖象上任意一點與坐標原點連線的斜率的具體意義如下圖甲中,R2<R1;而在圖乙中R2>R1.4. 某導體中的電流隨其兩端電壓的變化,如圖3所
41、示,則下列說法中正確的是()圖3A加5 V電壓時,導體的電阻約是5 B加11 V電壓時,導體的電阻約是1.4 C由圖可知,隨著電壓的增大,導體的電阻不斷減小D由圖可知,隨著電壓的減小,導體的電阻不斷減小答案AD解析對某些導電器材,其伏安特性曲線不是直線,但曲線上某一點的值仍表示該點所對應的電阻值本題中給出的導體在加5 V電壓時,值為5,所以此時電阻為5 ;當電壓增大時,值增大,即電阻增大,綜合判斷可知B、C項錯誤【方法技巧練】一、歐姆定律的應用技巧5若加在某導體兩端的電壓變為原來的3/5時,導體中的電流減小了0.4 A如果所加電壓變為原來的2倍,則導體中的電流多大?答案2.0 A解析解法一由歐
42、姆定律得:R,所以I01.0 A又因為R所以I22I02.0 A解法二由R得I01.0 A又R,其中U22U0U0所以I2I0I22I02.0 A解法三畫出導體的IU圖象,如右圖所示,設原來導體兩端的電壓為U0時,導體中的電流為I0.當U時,II00.4 A當U2U0時,電流為I2由圖知所以I01.0 A,I22I02.0 A6某電路兩端電壓保持不變,當電路電阻為20 時,其電流強度為0.3 A,電阻增加到30 時,其電路中的電流強度要減小多少?電路兩端的電壓為多大?答案0.1 A6 V解析電路兩端電壓不變,根據歐姆定律I得,I0.1 AU20×0.3 V6 V.方法總結運用歐姆定律
43、,應注意U、R和I三者是在同一段電路同一時刻的三個物理量由I可得:,因此在電阻不變的情況下可用比例式求解二、小燈泡的伏安特性曲線的描繪方法7在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中,使用的小燈泡的規格為“6 V3 W”,其他供選擇的器材有:A電壓表(量程6 V,內阻20 k)B電壓表(量程20 V,內阻60 k) C電流表(量程3 A,內阻0.2 )D電流表(量程0.6 A,內阻1 )E滑動變阻器R1(01 000 ,0.5 A)F滑動變阻器R2(020 ,2 A)G學生電源E(68 V)H開關S及導線若干實驗中要求電壓表示數在06 V范圍內變化,讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對應的電流
44、值I,以便繪出伏安特性曲線在上述器材中,電壓表應選用_,電流表應選用_,變阻器應選用_,并畫出實驗原理圖答案V1A2R2電路圖見解析圖解析小燈泡為“6 V3 W”,額定電壓為6 V,額定電流為0.5 A,即允許通過小燈泡的電流最大不超過0.5 A,最大電壓不超過6 V在選擇電壓表和電流表時,本著安全、精確的原則,安全原則即量程要大于所測電流或電壓值;精確原則是量程要盡量小,量程越小測量越精確故電流表應選A2,電壓表應選V1.滑動變阻器選取時要本著安全、夠用、調節方便的原則,“安全”即流過滑動變阻器的最大電流(I)應小于允許通過的最大電流;“調節方便”即變阻器的總電阻應接近小燈泡的電阻本實驗中小
45、燈泡在正常工作時的電阻R燈 12 ,故應選用R2.連接電路時,變阻器采用分壓式接法;電流表采用外接法實驗原理圖如圖所示點評電學實驗是歷年來高考考查的熱點之一,電學實驗器材的選取,應本著安全、精確、調節方便的原則本題中講述的選取方法很簡便,且容易理解,同學們應注意領悟、掌握1有甲、乙兩導體,甲的電阻是乙的一半,而單位時間內通過導體乙橫截面的電荷量是甲的兩倍,則以下說法中正確的是()A甲、乙兩導體中的電流相同B乙導體中的電流是甲導體的2倍C甲、乙兩導體兩端的電壓相同D乙導體兩端的電壓是甲的2倍答案B解析由電流的定義式I可知乙的電流是甲的兩倍由I得UIR,可知乙兩端的電壓是甲兩端電壓的4倍,所以A、
46、C、D錯誤2. 一個阻值為R的電阻兩端加上電壓U后,通過導體截面的電荷量q與通電時間t的圖象如圖4所示此圖線的斜率(即tan )等于()圖4AU BRC. D.答案C解析在qt圖上斜率表示電流I,而由歐姆定律知I,故選項C正確3. 如圖5所示為四只電阻的伏安特性曲線,四只電阻并聯起來使用時,通過各個電阻的電流分別是I1、I2、I3、I4,則其大小順序為()圖5AI2>I4>I3>I1BI4>I3>I2>I1CI1I2I3I4DI1>I2>I3>I4答案D解析由IU圖象可知,R1<R2<R3<R4,四只電阻并聯時,U1U2U
47、3U4,由I得I1>I2>I3>I4.4某同學做三種導電元件的導電性實驗,他根據所測量的數據分別繪制了三種元件的IU圖象,如圖6所示,則下述判斷正確的是()圖6A只有乙圖正確B甲、丙圖的曲線肯定是偶然誤差太大C甲、丙不遵從歐姆定律,肯定不可能D甲、乙、丙三個圖象都可能正確,并不一定有較大誤差答案D解析由于三種導電元件可能是線性的,也可能是非線性的,故其IU圖象可能是直線,也可能是曲線,故D正確5已知用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍,加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半,那么通過A和B的電流IA和IB的關系是()AIA2IB BIACIAIB DIA答案D解析由I得:IAI
48、BUARBUBRA14即IAIB,應選D.6. 如圖7是電阻R的IU圖線,圖中45°,由此得出()圖7A通過電阻的電流與兩端電壓成正比B電阻R0.5 C因IU圖線的斜率表示電阻的倒數,故Rcot 1.0 D在R兩端加6.0 V電壓時,每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C答案AD解析由于IU圖線為一直線,所以A正確由于R所以R2 ,故B不對由于兩坐標單位不同,不能用公式Rcot 1.0 來計算,故C不對當U6 V時,I3 A,每秒通過電阻橫截面的電荷量由qIt可知是3.0 C,故D對7電路中有一段導體,給它加上3 V的電壓時,通過它的電流為2 mA,可知這段導體的電阻為_ ;如果給它
49、兩端加2 V的電壓,則通過它的電流為_ mA;如果在它兩端不加電壓,它的電阻為_ .答案1 5001.331 500解析由歐姆定律I得R 1 500 導體的電阻不隨所加的電壓變化,并與是否通電無關,所以當U2 V時,I A1.33×103 A1.33 mA,在不加電壓時,電阻仍為1 500 .8有兩段導體,其電阻分別為R1和R2,當R1兩端的電壓是R2兩端電壓的時,通過R1的電流是通過R2電流的3倍,求兩段導體的電阻之比答案解析設R2兩端的電壓為U,通過R2的電流為I,則R1兩端的電壓為U,通過R1的電流為3I,由歐姆定律知R,所以.9某同學在做測定小燈泡功率的實驗中得到如下表所示的
50、幾組U和I的數據:編號12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在圖8中畫出IU圖象(2)從圖象上可以看出,當功率逐漸增大時,燈絲電阻的變化情況是_(3)這表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而_圖8答案(1)IU圖象見解析圖(2)開始時不變,后來增大(3)增大解析在圖中畫出圖象如圖所示,曲線開始呈直線狀說明開始電阻幾乎不變,后來逐漸靠近U軸說明電阻增大10用圖9中所給的實驗器材測量一個“12 V5 W”的小燈泡在不同電壓下的功率,其中電流表有3 A、0.6 A兩擋,
51、內阻可忽略,電壓表有15 V、3 V兩擋,內阻很大,對電路無影響測量時要求加在燈泡兩端的電壓可持續地從0 V調到12 V.圖9圖10(1)按要求在實物圖上連線(其中部分線路已經連好)(2)某次測量時電流表的指針位置如圖10所示,其讀數為_ A.答案(1)如圖所示(2)0.36或解析對于“12 V5 W”的小燈泡其額定電流大約是I A<0.6 A,電流表的量程應選0 A0.6 A,電壓表的量程應選015 V根據測量要求,電壓連續地從0 V調到12 V應接成分壓電路,而不應接成限流電路又因為電流表內阻可忽略,電壓表內阻很大對電路無影響,電流表內接或外接都可以第4節串聯電路和并聯電路1串聯電路的基本特點是:(1)電路中各處電流相等,即I1I2I3In.(2)總電壓等于各部分電路電壓之和,即UU1U2Un.(3)總電阻等于各部分電路電阻之和,即RR1R2Rn.2并聯電路的基本特點是:(1)各電阻兩端的電壓相等,即U1U2U3Un.(2)總電流等于各支路電流之和,即II1I2In.(3)總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和,即.3電
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