13版高中物理《課時(shí)講練通》第二章 階段復(fù)習(xí)課（人教版選修3-1）

1、第二章 階段復(fù)習(xí)課,一、電路的基本規(guī)律1．電流(1)形成電流的條件①要有能自由移動(dòng)的電荷。②導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差。,(2)定義通過(guò)導(dǎo)體某截面的電荷量q跟通過(guò)這些電荷量所用的時(shí)間的比值，定義式為 。,(3)定義式 的理解及注意事項(xiàng) 是電流的定義式，電流與電量無(wú)正比關(guān)系，電流與時(shí)間也無(wú)反比關(guān)系?！半娏吭酱箅娏髟酱蟆薄皶r(shí)間越長(zhǎng)電流越小”等這些說(shuō)法都是錯(cuò)誤的。在應(yīng)用 計(jì)算時(shí)注意：①各個(gè)物理量的

2、單位都用國(guó)際制單位。②電量q與時(shí)間t要對(duì)應(yīng)。③q只代入電量的絕對(duì)值。電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，q為正離子總電荷量和負(fù)離子總電荷量的絕對(duì)值之和。,(4)方向物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞯姆较?與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。在外電路中,電流由電源正極流向負(fù)極;在電源內(nèi)部,電流由電源的負(fù)極流向正極。,2.電動(dòng)勢(shì)(1)電源通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

3、(2)電源的電動(dòng)勢(shì)E表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量。在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓；閉合電路中等于內(nèi)電壓與外電壓之和，即E=U外+U內(nèi)。,(3)電源內(nèi)阻r電流通過(guò)內(nèi)電路時(shí)也受阻礙作用，阻礙的強(qiáng)弱用內(nèi)阻表示。(4)電源給定后一般認(rèn)為E、r不變，但電池用久后，E會(huì)減小(但不會(huì)很明顯)，r會(huì)增大。,(5)電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別和聯(lián)系注意：電壓(電勢(shì)差)有正、負(fù)值之分，而電動(dòng)勢(shì)只有正值。,3

4、.部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，即 。(2)歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液，即純電阻電路。對(duì)氣體導(dǎo)電不適用，應(yīng)用時(shí)U、I、R三個(gè)物理量要對(duì)應(yīng)同一段電路。,(3)導(dǎo)體的伏安特性曲線①研究部分電路歐姆定律時(shí)，因U是自變量，I為因變量，故常畫(huà)I -U圖像，如圖所示。圖線的斜率為電阻R的倒數(shù)，由兩電阻的I -U圖線可以比較兩電阻的大小。由于R1的斜率大于R2的斜

5、率，則有R2>R1。,②對(duì)導(dǎo)體的伏安特性的理解a.I-U圖線不同于U-I圖線。I-U圖線為導(dǎo)體的伏安特性曲線，表示電流I隨電壓U的變化規(guī)律，橫軸表示U，為自變量，縱軸表示I，為因變量。b.對(duì)I -U圖像或U -I圖像進(jìn)行分析比較時(shí)，要先仔細(xì)辨認(rèn)縱軸與橫軸各代表什么，以及由此對(duì)應(yīng)的圖像上任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的具體意義，如圖甲中R2R1。,c.I-U圖線是曲線時(shí)，導(dǎo)體電阻 即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un，In)與

6、坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)，如圖所示。,4.電路的串聯(lián)和并聯(lián),5.電表的改裝,二、焦耳定律 電阻定律1.電功和電功率(1)電功W=IUt是電功的定義式，適用于任何一段電路上電功的計(jì)算；對(duì)純電阻電路，電功(2)電功率電流在一段電路上做功的功率P等于電流I與這段電路兩端電壓U的乘積，即P=IU，該式適用于任何一段電路上電功率的計(jì)算，表示電流做功的快慢；對(duì)純電阻電路，電功率,2.焦耳定律(1)內(nèi)容

7、電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量(又稱電熱)跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。(2)表達(dá)式Q=I2Rt(3)熱功率P熱=I2R，表示電流通過(guò)電阻時(shí)發(fā)熱的快慢。,3.電功和電熱的關(guān)系(1)對(duì)純電阻電路，電流做功消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電功等于電熱 電功率等于熱功率(2)對(duì)非純電阻電路，電流做功消耗的電能大于轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電能，即W>Q。電功W=IUt ，電熱Q=I2R

8、t；電功率P=IU，熱功率P熱=I2R。,4.電阻定律和電阻率(1)電阻定律同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)表達(dá)式 式中的ρ叫做材料的電阻率，它是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，其大小與材料的長(zhǎng)短、粗細(xì)無(wú)關(guān)，是由材料本身的性質(zhì)決定的，還與溫度有關(guān)。,(3)不同材料的電阻率與溫度的關(guān)系不同，金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大；半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫

9、度的升高而減小；還有些材料的電阻率幾乎不受溫度的影響(如錳銅合金、鎳銅合金等)。電阻率的單位：歐·米(Ω·m)。,5.兩種電路的比較,三、閉合電路歐姆定律1.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)外電路的電阻之和成反比。(2)公式： (3)適用范圍：純電阻電路。(4)路端電壓：電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓：U=E-Ir。,2.電源的U-I圖像及其應(yīng)用閉合電路中的U-I

10、圖像，由路端電壓U=E-Ir，知U是I的一次函數(shù)，為一條不過(guò)原點(diǎn)的在U、I軸上均有截距的直線。由圖可知：,(1)路端電壓U隨I的增大而減小。(2)在I=0(開(kāi)路)時(shí)，縱軸上截距等于電源電動(dòng)勢(shì)。(3)在U=0(短路)時(shí)，橫軸上截距表示短路電流。(4)圖像的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)阻，一般地 (5)圖像上任一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的U、I的比值為此時(shí)外電路的電阻R，,3.解決閉合電路問(wèn)題的一般步驟(1)分析電路特點(diǎn)認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系

11、,特別要注意電壓表測(cè)量哪一部分的電壓，電流表測(cè)量哪個(gè)用電器的電流。(2)求干路中的電流若各電阻值和電動(dòng)勢(shì)都已知，可用閉合電路歐姆定律直接求出；也可以利用各支路的電流之和來(lái)求。(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流。,4.含電容器的閉合電路問(wèn)題的處理思路(1)電路穩(wěn)定時(shí)電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容器處電路看做是斷路，畫(huà)等效電路時(shí)，可以先把它去

12、掉。(2)若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上，求出電容器兩端的電壓，根據(jù)Q=CU計(jì)算。(3)電路穩(wěn)定時(shí)電容器所在支路上電阻兩端無(wú)電壓,該電阻相當(dāng)于導(dǎo)線。,(4)當(dāng)電容器與電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩端的電壓與并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。(5)電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電，如果電容器兩端的電壓升高，電容器將充電，反之電容器將放電。通過(guò)與電容器串聯(lián)的電阻的電量等于電容器帶電量的變化量。,5.測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)

13、和內(nèi)阻的方法根據(jù)閉合電路歐姆定律,其方法有:,(1)如圖甲所示,改變滑動(dòng)變阻器的阻值,從電流表、電壓表中讀出幾組I和U值,由U=E-Ir可得: (2)為減小誤差,至少測(cè)出六組U和I值,且變化范圍要大些,然后在U -I圖中描點(diǎn)作圖,由圖線縱截距和斜率找出 如圖乙。,【易錯(cuò)警示】易錯(cuò)點(diǎn)1 誤認(rèn)為電源的電動(dòng)勢(shì)就是電源兩端的電壓。分析：只有在開(kāi)路電路中電源兩端的電壓才等于電源的電動(dòng)勢(shì)，但也不能由此得出電動(dòng)勢(shì)就

14、是電源兩端的電壓。電動(dòng)勢(shì)是反映電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，電壓是電路中兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值，反映了電勢(shì)變化的多少。,易錯(cuò)點(diǎn)2 由 誤認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與其兩端的電壓成正比，與通過(guò)它的電流成反比。分析：某導(dǎo)體的電阻僅由導(dǎo)體本身決定，與其兩端的電壓及通過(guò)它的電流無(wú)關(guān)， 僅是電阻的定義式，不是決定式。,易錯(cuò)點(diǎn)3 誤認(rèn)為含電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路。分析：含有電動(dòng)機(jī)的電路中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為非純電阻電路，電動(dòng)

15、機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)為純電阻電路。易錯(cuò)點(diǎn)4 誤認(rèn)為電功就是電熱。分析：首先兩者概念不同，電功指電流做的功，電熱指電流通過(guò)電阻時(shí)產(chǎn)生的熱量；其次兩者不一定相等，在純電阻電路中，電功等于電熱，在非純電阻電路中，電功大于電熱。,易錯(cuò)點(diǎn)5 誤認(rèn)為閉合電路中路端電壓越大，電源的輸出功率越大。分析：電源的輸出功率由此得出當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大。,一、電路的動(dòng)態(tài)分析方法1.分析思路按照“局部→整體→局部”的順序，先根據(jù)局部電阻變化判斷

16、總電阻的變化，再根據(jù)閉合電路歐姆定律判斷總電流及路端電壓的變化，然后根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)判定局部電壓、電流的變化情況。,2.分析步驟(1)由部分電阻的變化推斷出外電路總電阻R總的變化情況。(2)根據(jù)I=E/(R+r),判斷閉合電路干路電流的變化情況。(3)依據(jù)U=E-Ir,判斷路端電壓的變化情況。(4)把外電路分成兩部分：電阻不變的電路和電阻發(fā)生變化的電路。(5)判斷電阻沒(méi)有發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況。(

17、6)應(yīng)用串并聯(lián)電路的知識(shí)再判斷電阻發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況。然后以此類推。,【典例1】(2012·上海高考)直流電路如圖所示，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電源的( )A.總功率一定減小B.效率一定增大C.內(nèi)部損耗功率一定減小D.輸出功率一定先增大后減小,【解析】選A、B、C。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變大，整個(gè)回路的電流變小，內(nèi)部損耗的功率P=I2r一定減

18、小，C正確；總功率P=EI一定減小，A正確；而內(nèi)電壓降低，外電壓升高，電源的效率 增大，B正確；當(dāng)內(nèi)電阻等于外電阻時(shí)，輸出功率最大，此題中無(wú)法知道內(nèi)外電阻的關(guān)系，因此D不對(duì)。,【變式訓(xùn)練】(2012·銀川高二檢測(cè))在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，C為電容器，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器。開(kāi)關(guān)閉合后，燈泡L能發(fā)光，把滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)一點(diǎn)，下列判斷正確的是( )A.R0上

19、有自右向左的電流 B.電容器C的電荷量將減小C.燈泡L亮度變暗 D.燈泡L亮度不變,【解析】選C。把滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)一點(diǎn)，電阻變大，通過(guò)電源的電流減小，燈泡L亮度變暗，C對(duì),D錯(cuò)。電源的內(nèi)電壓減小，路端電壓增大，則電容器C兩端的電壓增大，由Q=CU可知，電容器C的電荷量將增大，B錯(cuò)；R0上有自左向右的電流，A錯(cuò)。,二、閉合電路的功率1.幾種功率的計(jì)算方法(1)電源的總功率PE=EI=P出+

20、Pr(2)電源的輸出功率P出=UI①若為純電阻電路，電源的輸出功率還可以用 計(jì)算。②在純電阻電路中，電源的輸出功率隨外電阻的變化而變化的規(guī)律：,電源的輸出功率為可知：當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，且當(dāng)R＞r時(shí)，隨著R的增大,輸出功率減??；當(dāng)R＜r時(shí)，隨著R的減小,輸出功率減小。(3)電源內(nèi)部消耗的功率,2.效率的計(jì)算(1)求電源的效率時(shí)， 其中P輸出指的

21、是電源的輸出功率，即外電路的總功率P出；P總指電源的總功率PE?？梢?jiàn)當(dāng)R增大時(shí)，效率增大。當(dāng)R=r時(shí)，即電源有最大輸出功率時(shí)，其效率僅為50%，因此要把最大輸出功率和最大效率區(qū)別開(kāi)。(2)求電動(dòng)機(jī)的效率時(shí)，P出指的是電動(dòng)機(jī)的輸出功率，即輸出的機(jī)械功率；P總指電動(dòng)機(jī)的總功率，即電動(dòng)機(jī)的輸入功率P總=UI。,【典例2】(2012·濟(jì)南高二檢測(cè))電路如圖甲所示，乙中圖線是電路中電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖像，滑動(dòng)

22、變阻器的最大阻值為15 Ω，定值電阻R0＝3 Ω。(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大，最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值為多少？,【解析】(1)由圖乙可看出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為：E＝20 V，r＝7.5 Ω由題圖甲分析知道，當(dāng)R＝0時(shí)，R0消耗的功率最大，最大值為 (2)當(dāng)r＝R＋R0時(shí)，即R＝4.5 Ω時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值為答案：(1)0 10.9 W

23、 (2)4.5 Ω 13.3 W,【變式訓(xùn)練】如圖所示，直流電動(dòng)機(jī)和電爐并聯(lián)后接在直流電路中，電源的內(nèi)阻r＝1 Ω，電爐的電阻R1＝19 Ω，電動(dòng)機(jī)繞線的電阻R2＝2 Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電源內(nèi)電路消耗的熱功率P＝25 W；當(dāng)S閉合時(shí)，干路中的電流I＝12.6 A。求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)E；(2)S閉合后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。,【解析】(1)S斷開(kāi)時(shí)，由 得：由閉合電路歐姆定律得：E＝I0(R1＋r

24、)＝5×(19＋1) V＝100 V。,(2)S閉合后，內(nèi)電壓U1＝Ir＝12.6×1 V＝12.6 V故電路的路端電壓：U2＝E-U1＝(100-12.6) V＝87.4 V。通過(guò)電爐的電流：通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流：I2＝I-I1＝(12.6－4.6) A＝8.0 A。電動(dòng)機(jī)消耗的熱功率：P1＝I22R2＝8.02×2 W＝128 W。,輸送給電動(dòng)機(jī)的電功率：P2＝U2I2＝87.4×8

25、.0 W＝699.2 W。故電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：P3＝P2－P1＝(699.2－128) W＝571.2 W。答案：(1)100 V (2)571.2 W,三、分析電路故障的方法1.故障特點(diǎn)(1)斷路特點(diǎn):電路中發(fā)生斷路,表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流強(qiáng)度為零。若外電路中無(wú)用電器的任意兩點(diǎn)間電壓不為零,則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn),而這兩點(diǎn)與電源連接部分無(wú)斷點(diǎn)。(2)短路特點(diǎn):電路中發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過(guò)電路而電壓為零。,2

26、.故障的分析方法這類題目要從已知條件出發(fā),進(jìn)行嚴(yán)密地推理,找出故障的原因。具體有兩種方法:(1)儀器檢測(cè)法①斷點(diǎn)故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表指針偏轉(zhuǎn),則該段電路中有斷點(diǎn)。②短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,則該電路被短路。若電壓表示數(shù)不為零,則該電路沒(méi)有被短路或不完全被短路。,(2)假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障,尋求故障發(fā)生在何處時(shí),可將整個(gè)

27、電路劃分為若干部分,然后假設(shè)某部分電路發(fā)生故障,運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理,推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合,則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合,則故障可能發(fā)生在這部分電路。用此方法,直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。,【典例3】如圖所示的電路中,閉合開(kāi)關(guān)S后,燈L1、L2都能發(fā)光。后來(lái)由于某種故障使燈L2突然變亮(未燒壞),電壓表的讀數(shù)增大,由此可推斷,這故障可能是( )A.電阻R1斷路

28、 B.電阻R2短路C.燈L1兩接線柱間短路 D.電阻R2斷路,【解析】選D。根據(jù)題設(shè)條件,電路中的某種故障產(chǎn)生兩個(gè)后果:一是燈L2突然變亮;二是電壓表的讀數(shù)增大。只有符合這兩個(gè)條件的故障才是可能的故障。因?yàn)殡妷罕淼淖x數(shù)增大,所以路端電壓增大,電源內(nèi)阻上的電壓減小,說(shuō)明總電流減小,電路總電阻增大。若電阻R1斷路,會(huì)導(dǎo)致總電阻增大,總電流減小,而此時(shí)燈L2兩端電壓會(huì)減小,致使燈L2變暗,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤

29、；若電阻R2短路,燈L2將不亮,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若燈L1被短路，電路總電阻減小，不符合題意，電阻R2斷路，電路總電阻增大，L2變亮，選項(xiàng)D正確。,【變式訓(xùn)練】某同學(xué)用伏安法測(cè)小燈泡的電阻時(shí)，誤將電流表和電壓表接成如圖所示的電路，接通電源后，可能出現(xiàn)的情況是( )A.電流表燒壞 B.電壓表燒壞C.小燈泡燒壞 D.小燈泡不亮,【解析】選D。電壓表