1、第4讲 恒定电流 4.1 电路分析例题精讲【例1】 如图所示的电路中，电阻，稳恒电压，则电流表的读数为_A，电流表的读数为_A。【答案】 ，【例2】 甲、乙两地相距，两地间架设两条电阻都是的导线。当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表读数为，电流表的读数为，则发生短路处距甲地多远？【答案】【例3】 在如图所示电路中，电源电压保持不变。闭合开关，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，四个电表的示数都发生了变化，电表的示数分别用和表示，电表示数变化量的大小分别用和表示，下列选项正确的是A不变，不变 B不变，变大C变大，不变D滑动变阻器的滑片向下滑动时，变小，变大，不变【答案】 AC【例
2、4】 如图所示，电源两端电压不变，电阻的阻值为。闭合开关，当滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的示数为，电压表的示数为。当滑动变阻器的滑片位于点时，电压表的示数为，电压表的示数为。 则电阻的阻值是 。【解析】 当闭合开关，滑片位于点时当闭合开关，滑片位点时 根据 【答案】 84.2 电流知识点睛1电流在马路上行驶的汽车如果不遵守交通秩序，强行超车，闯红灯，那么就可能造成交通事故，阻止车辆的正常前进如左图，如果大家遵守交通规则，车行就会畅通，如右图一样流动起来，形成滚滚的车流，所以“流”的关键是按照规则定向移动起来。 电荷的定向移动形成电流。这里的电荷可以是正电荷，也可以是负电荷。 规定正电荷定向
3、移动的方向为电流的方向。若电流是自由电子的定向移动形成的（例如金属导体），则电流的方向与自由电子移动的方向相反。既然电荷的定向移动形成了电流，那电荷为什么会定向移动，有什么样的机理吗？我们这里用类比水流的形成，帮助大家理解电流的形成。如图所示回答下面的问题。【想一想】 水流为什么会流动？ 如过和里面的水面相平水会流动吗？ 没有水，会有水流吗？* 经过观察发现由于杯里的水位比杯里的水位高，即有高度差水会发生流动。 当两个水面相同时，水将静止，不会形成水流。 显然不能，巧妇难为无米之炊！（没有原料）通过以上问题我们知道决定水流的条件分别是水、高度差、线路闭合。那么电流形成的条件相应的是自由移动的电
4、荷，而电荷要想移动就要受到电场力的作用，有电场力就会有电场，有电场就有电势差即电压。电路要闭合。* 形成电流的条件：电荷；导体两端存在电压；电路闭合。我们知道了电流的产生条件，那怎么描述电流的大小呢？这里我们还是对比水流来找到答案，描述水流大小我们用水流量在单位时间内通过导体横截面积的水的体积，同理电流大小就是单位时间内通过导体横截面积的电荷量。 如果用表示电流、表示在时间内通过导体横截面的电荷量，则有。电流的单位是安培，符号是。大小和方向都不随时间变化的电流叫恒定电流。对于电解质的电流求法，我们可以按着定义，只要把单位时间内通过横截面积的“正、负”电荷的绝对值加起来即可，方向与正电荷方向相同
5、。2恒定电场导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又补充进来，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。这种稳定分布的电场称为恒定电场。在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，因此它的基本性质与静电场相同3电流的微观本质如图所示，是一段长度为的均匀圆柱形导体，其两端加一定的电压后，自由电荷沿导体定向移动的速度为。设导体的横截面积为，每单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为，则有：导体中的自由电荷数，总电荷量所有这些电荷都通过横截面需要的时间因此，导体中的电流从微观角度来看，电流决定于导体中单位体积内的自
6、由电荷数、电荷量、定向移动的速度和导体的横截面积。三种易混淆的“速度” 在时金属中自由电子的平均热运动速度的大小约为这个数量级。 以直径铜为例，当通过电流时电子的定向移动速度约为（加电场后移动起来的速度）。 平常说的“电”的传播速度（即当开关闭合瞬间电灯似乎马上就会亮起来）不是导体中电子的定向移动的速度，而是电场的传播速度它是以光速即。例题精讲【例5】 关于电流的方向，下列说法中正确的是A金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向B在电解液中有可以自由移动的正离子和负离子，所以电流方向不能确定C不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时
7、与负电荷定向移动的方向相同【答案】 C【例6】 如图所示的电解池接入电路后，在秒内有个价正离子和个价负离子通过液体内截面。设为元电荷，下列说法中正确的是A当时电流强度为零B当时，电流方向从，电流强度C当时，电流方向从，电流强度D电流方向从，电流强度【解析】 在电解池中，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反的方向运动形成电流。所以电流，方向从。【答案】 D【例7】 有一条横截面积的铜导线，通过的电流。已知铜的密度，铜的摩尔质量，阿伏伽德罗常数，电子的电量。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。【解析】 设自由电子在导线内定向移动的速率是
8、。取一段导线，自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间为、则这段导线的长度为，体积为、质量为。这段导线中的原子数为。由于导线中每个铜原子贡献一个自由电子，所以这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等，也等于。因为时间内这些电子全部通过右端横截面，因此通过横截面的电荷量是。把这个式子带入，得，从中解出，。带入数值后得，。【答案】【例8】 电子绕核运动可以等效为一环形电流。氢原子中，设电子以速度在半径为的轨道上运动，用表示电子的电荷量，则其等效电流为_。【解析】 氢原子核外只有一个电子，每秒钟电子绕核转动的圈数。电流为每秒钟通过某横截面的电荷量，所以等效电流。【答案】4.3 电阻知识点睛1电阻
9、电阻定义为导体两端的电压与导体中电流的比值，即。电阻的单位是欧姆，符号是。电阻是导体本身的性质，与是否有电流通过无关。所以“导体的电阻与电压成正比、与电流成反比”这样的说法是错误的。2电阻定律实验表明，同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与它的横截面积成反比，即。其中比例系数与导体的材料有关，是表征材料导电能力的物理量，称为导体的电阻率。有些材料（如金属）的电阻率会随温度的升高而增大，我们可以利用这些材料制作电阻温度计，有些材料（如绝缘体、半导体）的电阻率会随温度的升高而减小，也有一些材料（如锰铜、镍铜）的电阻率几乎不受温度的影响。3部分电路的欧姆定律导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟导
10、体的电阻成反比，即。、必须对应着同一段电路。只适用于纯电阻电路。用纵坐标表示电流，横坐标表示电压，这样画出的图象叫做导体的伏安特性曲线。图线斜率的物理意义是什么呢？我们把伏安特性曲线是直线的电学元件叫做线性元件。例题精讲【例9】 关于电阻率，下列说法正确的是A电阻率与导体的长度和横截面积有关B电阻率大的导体，其电阻一定大C电阻率表征了导体材料导电能力的强弱D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计【答案】 C【例10】 如图所示，长方形薄片金属板，边长为，边长为，端点、接入电路和端点、接入电路时的电阻之比为A BC D【解析】 设金属板厚度为，当端点、接入电路时，导体长为，
11、横截面积为，所以。同理，当端点、接入电路时，故。【答案】 D【例11】 一根圆柱状导体加上某一电压后，导体中电流为。若将导体均匀拉长，使横截面半径变为原来的一半，再加上该电压，求此时的电流。【解析】 设原来导体长为，截面半径为，则横截面积。导体被拉长后，横截面积。导线体积不变，所以导体长度变为。导体后来的电阻，所以电流。【答案】【例12】 将阻值为的均匀电阻丝绕成一闭合圆环，在圆环上取为固定点，为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图所示。要使、间的电阻先后为和，则对应的角应分别是_和_。【答案】 ，或【例13】 一个标有“”的白炽灯泡，加上的电压由逐渐增大到，在此过程中，电压和电流的关系如图所示，
12、其中肯定不符合的是 【答案】 ACD【例14】 如图所示滑动变阻器的示意图，下列说法中正确的是：A和串联接入电路时，向右移动电流增大B和串联接入电路时，向右移动电流增大C和串联接入电路时，向右移动电流减小D和串联接入电路时，向右移动电流减小E和串联接入电路时，向右移动电流不变【答案】 BDE 【例15】 如图为某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是A加的电压时，导体的电阻约为B加的电压时，导体的电阻约为C由图可知，随电压的增大，导体的电阻不断减小D由图可知，随电压的增大，导体的电阻不断增大【答案】 AD【例16】 如图所示的伏安特性图线中， 电阻之比； 若两个导体中电流相等（不为零）时，电压之
13、比； 若两个导体的电压相等时，电流之比为。【解析】 明确图象的物理意义，在图象中，电阻的大小等于图线斜率的倒数. ，即. 由欧姆定律，对两个不同的导体，相同，故. 由欧姆定律，对两个不同的导体，相同，故.【答案】 4.4 电源知识点睛1电源我们知道，如果图甲的和的水面相平没有高度差，水就不会再流动了，如果用一个抽水机把里面的水持续不断的抽到里面，即抽水机对水做正功，水被抬高，电能转化成了重力势能，又形成了高度差，这样水就会持续不断的流起来了。再看图乙，电源外部，电子在静电场的作用下从负极运动了正极，其电势能由高变低。电子进入电源内部后，要使电子从正极向负极移动，电源就一定对电子做功使电子从正极
14、移动到负极，其能量转化是电源的化学能转化成电势能，使电子电势能重新抬高类似于“抽水机”，这样就能得到稳定的电流了。 在不同的电源中，电源对电子做功的本领往往不同，使电荷的电势能增加程度的也不同。电学中用电动势来表明电源的这种特性。在电源内部的电路中，自由电荷移动的方向与静电力方向相反，所以移动电荷的力不再是静电力，叫做非静电力。非静电力做功，将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电势能。*老师也可按如下的讲法：有、两个导体，分别带正、负电荷，它们的周围存在着电场。如果在它们之间连接一条导线，导线中的自由电子便会在静电力的作用下定向移动，失去电子，得到电子（如图甲）。这种情况下，两导体会很快达到静
15、电平衡，导线中的电流只是瞬时的。如果在、之间连接一个装置，它能源源不断地把经过导线流到的电子取走，补充给，使、始终保持一定数量的正、负电荷，这样电路中就能保持持续的电流。能把电子从搬运到的装置就是电源。 图甲 图乙*在电池中，非静电力是化学作用，在发电机中，非静电力是电磁作用。2电动势 定义：电动势在数值上等于非静电力把的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 定义式： 单位：伏特，符号是。 3电源的内阻电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，用表示。电动势和内阻同为电源的重要参数，都是由电源本身决定的。例题精讲【例17】 关于电源的电动势，下列说法中正确的有A电源的
16、电动势与外电路的组成有关B电动势越大的电源，将电能转化为其他形式的能的本领越大C电动势大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移动单位正电荷做功越多D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同E在电源内部把正电荷从负极移动到正极，非静电力做正功，电荷的电势能增加【答案】 CE【例18】 干电池的电动势为，这表示A电路中每通过的电量，电源把的化学能转化为电能B干电池在内将的化学能转化为电能C干电池中非静电力将的正电荷，从电池的负极移到正极做功为D干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为的蓄电池强【答案】 AC【例19】 铅蓄电池的电动势为，一节干电池的电动势为，将铅蓄电池和干电池分别接入电路中，两个电路中的电流分别为和。试求两个电路都工作的时间，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？【答案】 铅蓄电池消耗的化学能是，干电池消耗的化学能是；铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。【例20】 一台发电机用电流向外输电，在内将的机械能转化为电能，则发电机的电动势为多大？【答案】55第三级（上）第4讲提高-尖子-目标教师版
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