专题01 恒定电流基础 高考物理恒定电流专题突破(解析版)2020年高考物理
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1、专题01 恒定电流基础【重点知识梳理】一、电流的微观解释1电流的微观表达式图2(1)建立微观模型:如图2所示,粗细均匀的一段导体长为l,横截面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,当导体两端加上一定的电压时,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.(2)在时间t内有长度lvt的自由电荷全部通过了截面D.(3)这些电荷的总电荷量为QnvtSq.(4)电流的表达式:InqSv.(5)结论:从微观上看,电流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定2与电流有关的三种速率的比较名称电荷定向移动速率电流的传导速率电荷无规则热运动速率概念自由电荷沿某一
2、方向运动的速率电场的传播速率自由电荷做无规则运动的速率速率大小金属导体中约为105 m/s等于光速3108 m/s约为105 m/s二、对电阻、电阻率的理解1电阻与电阻率的区别(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量(2)导体电阻与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小(3)金属的电阻率随温度的升高而增大2电阻的定义式和决定式对比公式RR适用条件适用于任何纯电阻导体只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液字母含义U:导体两端的电压I:通过导体的电流:材料电阻率l:沿电流方向导体的长度S:垂直电流方向导体的横截面
3、积公式含义反映了导体对电流的阻碍作用,不能说RU、RR的决定式,R由、l、S共同决定3.应用电阻定律的解题技巧R是电阻的决定式,对于同一段导体,l与S往往是相关联的,分析求解时应全面考虑三、欧姆定律及伏安特性曲线的应用1欧姆定律(1)公式I,是电流的决定式,I正比于电压,反比于电阻(2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一段导体(3)适用范围:适用于金属、电解液等纯电阻电路对于气体导电,含有电动机、电解槽等非纯电阻电路不适用2对伏安特性曲线的理解(如图4甲、乙所示)图4(1)图线a、e、d、f表示线性元件,b、c表示非线性元件(2)在图甲中,斜率表示电阻的大小,斜率越大,电阻越大,
4、RaRe.在图乙中,斜率表示电阻倒数的大小斜率越大,电阻越小,RdQI2Rt,同理P总P热【高频考点突破】考点一 电流定义式的应用如图所示的电解液接入电路后,在t s内有n1个一价正离子通过溶液内截面S,有n2个二价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,则以下关于通过该截面电流的说法正确的是A当n1=n2时,电流大小为零B当n1n2时,电流方向由A指向B,电流C当n1n2时,电流方向由B指向A,电流D电流方向由A指向B,电流【答案】D【解析】由题意可知,流过溶液截面上的电荷量,则电流,方向与正电荷的定向移动方向相同,故选D。考点二 电流微观表达式有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设
5、每单位体积的导线中有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速率为v,则在t时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为AnvSt Bnvt C. D.【答案】AC考点三 电阻定义式及其电阻率一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36 W与36V,若把灯泡接到输出电压为18V的电源两端,则灯泡消耗的功率()A等于36 W B小于36 W,大于9 WC等于9 W D小于9 W【答案】B【解析】若电阻阻值不变,电压变成一半,功率将变成9W,但金属的电阻率随着温度的降低而减小,所以电功率会比9W稍大,选B考点四 电路串并联求解电流电压(2008年宁夏)一个T型电路如图所示,电路中的电
6、, .另有一测试电源,电动势 为100V,内阻忽略不计。则A当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40B当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40C当ab两端接通测试电源时, cd两端的电压为80 VD当cd两端接通测试电源时, ab两端的电压为80 V【答案】AC 考点五 惠斯通电桥【2013年安徽】用图示的电路可以测量电阻的阻值。图中Rx是待测电阻,R0是定值电阻,是灵敏度很高的电流表,MN是一段均匀的电阻丝。闭合开关,改变滑动头P的位置,当通过电流表的电流为零时,测得MP= l1,PN= l2,则Rx的阻值为ABCD【答案】:C 【解析】:当通过电流表的电流为零时,说明电流表两端连的电势相等
7、,所以R0两端电压与MP两端电压相等(设为U1),Rx两端电压与PN两端电压相等(设为U2)。根据串联电路的分压原理有:=,=,再电阻定律R=有=根据以上三式可得:=求得:Rx=,选项C正确。考点六 非纯电阻用电器电路的相关计算(2012年四川)四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现有供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一。某地要把河水抽高20 m,进入蓄水池,用一台电动机通过传动效率为80%的皮带,带动效率为60%的离心水泵工作。工作电压为380 V,此时输入电动机的电功率为19 kW,电动机的内阻为0.4 。已知水的密度为1103 kg/m3,重力加速度
8、取10 m/s2。求:(1)电动机内阻消耗的热功率;(2)将蓄水池蓄入864 m3的水需要的时间(不计进、出水口的水流速度)。【答案】(1)1103 W (2)2104 s【解析】(1)设电动机的电功率为P,则PUI设电动机内阻r上消耗的热功率为Pr,则PrI2r代入数据解得Pr1103 W(2)设蓄水总质量为M,所用抽水时间为t.已知抽水高度为h,容积为V,水的密度为,则MV设质量为M的河水增加的重力势能为Ep,则 EpMgh设电动机的输出功率为P0,则 P0PPr根据能量守恒定律得P0t60%80%Ep代入数据解得t2104 s考点七 用电器的U-I图像的应用(多选)我国已经禁止销售100
9、 W及以上的白炽灯,以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的UI图象如图6所示。图象上A点与原点的连线与横轴成角,A点的切线与横轴成角,则()A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点,白炽灯的电阻可表示为tan C.在A点,白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点,白炽灯的电阻可表示为【答案】CD【解析】对于非线性元件,阻值随着U的变化而变化,所得U-I图像为曲线,图像的某点切线斜率不表示此时的电阻,用该点的横纵坐标利用欧姆定律求电阻。所以选择CD。+网【专题突破练习】1如图所示是静电除尘器示意图,A接高压电源正极,B接高压电源的负极,AB之间有很强的电场,空气被电离为电子
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