【物理】2018届二轮复习 恒定电流 学案（全国通用） (1) 13页

考点大纲 要求 考纲解读 ‎1.欧姆定律 Ⅱ ‎1.电路中的电流、电压、电功和电功率的计算常与交流电、电磁感应等部分知识结合考查．‎ ‎2.部分电路的欧姆定律与闭合电路的欧姆定律是电学中的基本规律，以这两个定律为中心展开的串并联电路、闭合电路的动态分析、含电容电路分析等也时常出现在选择题中.‎ ‎2.电阻定律 ‎ Ⅰ ‎ ‎3.电阻的串联、并联 Ⅰ ‎4.电源的电动势和内阻 Ⅱ ‎5.闭合电路的欧姆定律 Ⅱ ‎6.电功率、焦耳定律 Ⅰ 纵观近几年高考试题，预测2017年物理高考试题还会 ‎1、非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．‎ ‎2、应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．‎ ‎3、通过对电路的动态分 析、电路故障的检测，来考查学生对基本概念、规律的理解和掌握．‎ 考向01 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律及电功率 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 理解欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的内容，并会利用进行相关的计算与判断；会用导体的伏安特性曲线I－U图象及U－I图象解决有关问题；能计算非纯电阻电路中的电功、电功率、电热．‎ ‎（2）命题规律 非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现． ‎ 案例1．（多选）【2016·江苏卷】如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有： （ ）‎ A．路端电压为10 V B．电源的总功率为10 W C．a、b间电压的大小为5 V D．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 A ‎【答案】AC ‎【方法技巧】重点是掌握闭合电路的欧姆定律，注意电路的连接方式，a、b间用导线连接后，外电路的连接发生改变。‎ 案例2． 【2015·安徽·17】3．一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流、自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为： （ ）‎ A． B． C．ρnev D．‎ ‎【答案】C ‎【解析】，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。‎ ‎【规律总结】考查公式组合，公式组合在高中物理的考察是很多的，哪几个容易组合出题，要总结出来，记在心里，当看到类似的的题时，就联想它们 案例3．【2014·上海卷】‎ 将阻值随温度升高而减小的热敏电阻Ⅰ和Ⅱ串联，接在不计内阻的稳压电源两端。开始时Ⅰ和Ⅱ阻值相等，保持Ⅰ温度不变，冷却或加热Ⅱ，则Ⅱ的电功率在： （ ）‎ ‎（A）加热时变大，冷却时变小 （B）加热时变小，冷却时变大 ‎（C）加热或冷却时都变小 （D）加热或冷却时都变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎2．讲基础 ‎（1）电阻定律 ‎①电阻的定义式：‎ ‎②电阻定律：‎ ‎③电阻率 物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性．‎ 电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小；‎ ‎（2）部分电路欧姆定律 ‎①公式：‎ ‎②适用条件：适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路．‎ ‎（3）电功、电热、电功率 ‎①电功的公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)；电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程．‎ ‎②电功率公式： P=IU(适用于任何电路)．‎ ‎（4）焦耳定律 ‎ ①公式：Q=I2Rt.‎ ‎②热功率：P=I2R.‎ ‎3．讲典例 案例1．图示电路中，电源为恒流源，能始终提供大小恒定的电流．R0为定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，则下列表示电压表示数U、电路总功率P随电流表示数I变化的关系图线中，可能正确的是： （ ）‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题考查并联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，要抓住电源是恒流源，关键是得出U与I和P与I的表达式，利用数学知识分析判断它们之间的关系．‎ ‎【趁热打铁】直流电动机在生产、生活中有着广泛的应用。如图所示，一直流电动机 M 和电 灯 L 并联之后接在直流电源上，电动机内阻r1=0.5Ω ，电灯灯丝电阻 R=9Ω（阻值认为保持不变），电源电动势 E=12V，内阻r2=1Ω 开关 S闭合，电动机正常工作时，电压表读数为 9V 。求：‎ ‎ （1）流过电源的电流。 （2）流过电动机的电流。 （3）电动机对外输出的机械功率。‎ ‎【答案】（1）3A．（2）2A．（3）16W．‎ ‎【解析】‎ ‎（1）流过电源的电流 ‎（2）流过电灯的电流：；流过电动机的电流IM=I-IL=2A；‎ ‎（3）电动机对外输出的机械功率 ‎【名师点睛】此题是考查了全电路的欧姆定律及电功率的计算；关键是知道电动机是非纯电阻，不满足欧姆定律，所以求解电动机两端的电压和电流要通过电灯和电源来求解；电动机输入的总功率等于内阻上消耗的热功率与输出的机械功率之和.‎ 案例2．‎ 粗细均匀的金属环上ABCD四点把周长分成四等分，如图所示，当AB两点接入电路时，圆环消耗的电功率为P; 当A、D点接入电路中时，圆环消耗的电功率为（电源内阻不计）： （ ）‎ A．P/4 B．P C．4P/ 3 D．3P ‎【答案】C ‎【解析】‎ 设电源的电动势为E，金属环每一等分的电阻为R，则当A、B点接入电路中时总电阻R1=R 当A、D点接入电路中时总电阻；由功率公式，U=E得到P2：P1=R1：R2=4：3，‎ 又P1=P得到  ，故选C．‎ ‎【名师点睛】本题是串并联电路知识与电功率的综合，关键之处在于搞清楚电路的结构，应用比例法研究两种情况功率关系。‎ ‎【趁热打铁】在电源电压不变的情况下，为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍，下列措施最可行的是： （ ）‎ A．剪去一半的电阻丝  B．并联一根相同的电阻丝 C．串联一根相同的电阻丝  D．将原电阻丝对折后接入电路 ‎【答案】B ‎【名师点睛】电阻定律：‎ ‎(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．‎ ‎(2)表达式：R＝ρ．‎ ‎4．讲方法 ‎（1）导体的伏安特性曲线 ‎①线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律．‎ ‎②非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用于欧姆定律．‎ ‎③I－U图象中的点表示“状态”点，该点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，切线的斜率不是电阻的倒数。‎ ‎（2）电功、电热、电功率和热功率 ‎①电功是电能转化为其他形式能（内能、机械能、化学能等）的量度；电热是电能转化为内能的量度．‎ 计算电功时用公式W＝IUt，计算电热时用公式Q＝I2Rt.‎ ‎②从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W≥Q、UIt≥I2Rt.‎ 纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W＝Q.计算时可任选一公式： ‎ 非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有W>Q.电功只能用公式W＝UIt来计算，焦耳热只能用公式Q＝I2Rt来计算．对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用．‎ ‎③处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】如图所示，电源电动势E=8V，内阻为r=0．5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R=1．5Ω．求：‎ ‎（1）通过电动机的电流；‎ ‎（2）电源的输出功率；‎ ‎（3）电动机的输出功率。‎ ‎【错因】没有注意到这是一个非纯电阻路。‎ ‎【答案】（1）1A；（2）7．5W；（3）3W ‎【名师点睛】此题考查了电功率及闭合电路欧姆定律的应用；注意电动机是非纯电阻电路，输出功率等于输入功率与热功率之差；要注意功率公式的适用条件。‎ 考向02 电路的基本规律 闭合电路欧姆定律 ‎1.讲高考 ‎（1）考纲要求 熟练掌握串、并联电路的特点，并能分析、计算；理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．‎ ‎（2）命题规律 应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析，稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．‎ 案例1．【2016·北京卷】某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻，他们提出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确，最不可取的一组器材是： （ ）‎ A．一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B．一个伏特表和多个定值电阻 C．一个安培表和一个电阻箱 D．两个安培表和一个滑动变阻器 ‎【答案】D ‎【方法技巧】对于闭合回路欧姆定律的应用，一定要注意公式形式的变通，如本题中，，‎ ‎，结合给出的仪器所测量的值，选择或者变通相对应的公式。‎ 案例2． 【2014·天津卷】如图所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略。平行板电容器C的极板水平放置。闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动。 如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是： （ ）‎ A．增大R1的阻值 B．增大R２的阻值 C．增大两板间的距离　　　　　　　　　D．断开电键S ‎【答案】B ‎【解析】以油滴为研究对象进行受力分析可知，油滴静止不动，所受电场力与重力平衡，即，现欲使油滴仍能处于平衡状态，则保证电场强度不发生变化即可，R1的电压不变即可，题中R2没有电流通过，故改变R2时对电路工作状态无影响，所以选项B正确、A错误；而增大两板间距离时，电场强度减小，油滴下落，所以选项C错误；断开电键S时，电容器与可变电阻构成闭合回路，电容器放电，油滴下落，所以选项D错误；‎ ‎2．讲基础 ‎（1）串、并联电路的特点 ‎①特点对比 串联 并联 电流 I＝I1＝I2＝…＝In I＝I1＋I2＋…＋In 电压 U＝U1＋U2＋…＋Un U＝U1＝U2＝…＝Un 电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn ＝＋＋…＋ ‎②几个常用的推论 串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．‎ 并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．‎ 无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．‎ 无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．‎ ‎（2）闭合电路欧姆定律 ‎①公式：（只适用于纯电阻电路）；（适用于所有的电路）‎ ‎②路端电压U与电流I的关系式：U＝E－Ir.‎ ‎③U－I图象如图所示．‎ 当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势 图线的斜率的绝对值为电源的内阻．‎ ‎3．讲典例 案例1． 如图所示，闭合开关S后，A灯与B灯均发光，当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，以下说法中正确的是： （ ）‎ ‎ ‎ A．A灯变暗 B．B灯变亮 C．电源的输出功率可能减小 D．电源的总功率增大 ‎【答案】C ‎【名师点睛】在分析电路动态变化时，一般是根据局部电路变化（滑动变阻器，传感器电阻）推导整体电路总电阻、总电流的变化，然后根据闭合回路欧姆定律推导所需电阻的电压和电流的变化（或者电流表，电压表示数变化），也就是从局部→整体→局部 ‎【趁热打铁】（多选）如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射光强度减小时，R3阻值增大，则： （ ）‎ A．电压表的示数增大 B．R2中电流增大 ‎ C．小灯泡的功率减小 D．电路的路端电压升高 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ 由图可知，L与R3串联后与R2并联，再与R1串联；当光照减弱时，光敏电阻的阻值增大，电路中总电阻增大，总电流减小，由U=E-Ir可知，路端电压增大；因电流减小，则R1两端的电压减小；并联部分电压增大，R2中电流增大，流过灯泡的电流减小；故灯泡的功率减小；故A错误，BCD正确；故选：BCD。‎ ‎【名师点睛】闭合电路的动态分析问题一般按外电路、内电路再外电路的分析思路进行；分析内电路主要根据总电流及内阻分析内压，而外电路较为复杂，要注意灵活应用电路的性质。‎ 案例2．电源和一个水平放置的平行板电容器、二个变阻器R1、R2和定值电阻R3组成如图所示的电路。当把变阻器R1、R2调到某个值时，闭合开关S，电容器中的一个带电液滴恰好处于静止状态。当再进行其他相关操作时（只改变其中的一个），以下判断正确的是： （ ）‎ A．将R1的阻值增大时，液滴将向下运动 B．将R2的阻值增大时，液滴仍保持静止状态 C．断开开关S，电容器上的带电荷量将减为零 D．把电容器的上极板向上平移少许，电容器的电荷量将减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】解决电容器的动态分析问题关键抓住不变量．若电容器与电源断开，电量保持不变；若电容器始终与电源相连，电容器两端间的电势差保持不变.同时牢记在此问题中常用的三个基本公式：；和。‎ ‎【趁热打铁】如图所示，U=10V，电阻R1=4Ω，R2=6Ω，电容C=30μF ‎。（1）闭合开关S，电路稳定后，求通过R1的电流强度；（2）然后断开S，求这以后流过R1的电量是多少？‎ ‎【答案】（1）1A；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）S闭合，电路稳定后（即电容器充电完毕）即为R1与R2的串联电路，所以通过R1的流为，此时电容C与R2并联，两极间电压U1=IR2=1×6=6V，且上板带电荷。‎ ‎（2）断开S后，由于U=10V，所以继续给电容器充电至极板电压U2=U=10V，仍是上板带正电，流过R1的电量等于继续给电容器的充电电量，所以 ‎【名师点睛】解决本题的关键理清电路，判断电容器与谁并联，通过Q=CU进行求解．（1）闭合开关S，待电路稳定后，两电阻串联，根据欧姆定律求出电路中的电流大小；（2）电键闭合时，C1与电阻R2并联，根据Q=CU求出电容器C1的电量，此时电容器C2两端的电压为0．电键S断开，两电容都与电源并联，根据Q=CU求出两电容器的电量，从而求出断开S后流过电阻R1的电量．‎ ‎4．讲方法 ‎（1）电路中的功率关系：‎ ‎①P总＝EI＝P内＋P外＝I2r＋UI.‎ ‎②当R外＝r时，电源有最大输出功率．‎ ‎（2）电路的动态分析：‎ ‎①分析直流电路的动态问题时，一般按照“局部→整体→局部”的思路进行．‎ ‎②先分析电路结构未发生变化的支路，再分析电路结构发生变化的支路．‎ ‎（3）电路故障问题的分析 ‎①故障特点：(1)断路特点；短路特点。．‎ ‎②检查方法：电压表检测；电流表检测；欧姆表检测；假设法：将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理。‎ ‎（4）两种U－I图线的比较与应用 ‎①电源的伏安特性曲线是一条斜率为负值的直线，反映的是电源的特征：纵轴上的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻．‎ ‎②电阻的伏安特性曲线是一条过原点的直线，斜率表示电阻的大小．‎ ‎③分析图象问题时，一定要明确图线的含义，即要确定两坐标轴表示的物理意义．‎ ‎④对闭合电路的U－I图象，图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率；纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻．‎ ‎5．讲易错 ‎【题目】（多选）如图电路，C为电容器的电容，D为理想二极管（具有单向导通作用），电流表、电压表均为理想表．闭合开关S至电路稳定后，调节滑动变阻器滑片P向左移动一小段距离，结果发现电压表V1的示数改变量大小为△U1，电压表V2的示数改变量大小为△U2，电流表A的示数改变量大小为△I，则下列判断正确的有： （ ）‎ A．的值变大 B．的值变大 C．的值不变，且始终等于电源内阻r D．滑片向左移动的过程中，电容器所带的电荷量要不断减少 ‎【错因】要特别注意二极管的单向导电性 ‎【名师点睛】闭合电路欧姆定律的动态分析类题目，一般可按外电路-内电路-外电路的分析思路进行分析，在分析时应注意结合闭合电路欧姆定律及串并联电路的性质；由电路图先明确电路的结构，再根据滑动变阻器的移动明确电阻的变化；由闭合电路欧姆定律可知电路电流的变化，则可分析内电压、路端电压及各部分电压的变化。‎