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
10、和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I（电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为NA，一昼夜时间为t）。【答案】 【解析】根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。，。2.半径为a的金属球远离其它一切物体，通过阻值为R的电阻与大地相连。电子束从远处射向小球，各物理量达稳定状态后每秒钟有n个电子以速度v不断地落到球上，电子的质量为m，电荷量为e，那么以下结
11、论正确的是A小球的电势为-neRB通过电阻的电流为ne，且从金属球流向大地C电阻上的电熟功率为P=，小球所带电荷量是不为零的一个定值D金属球单位时间内释放的热量为Q=【答案】AD【解析】因为通过电阻的电流为ne，从大地流向金属球，所以电阻两端的电压为U=neR，小球的电势为=neR，所以A正确，B错误。电阻的发热功率为P=I2R=(ne)2R，所以C错误。D、金属球单位时间的发热量(非弹性碰撞、电流等因素)为，所以D正确。3、一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121 ，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是()A大于121 B小于121 C等于121 D无法判断【答案】B【解析】金属的电阻率随着
12、温度的升高而增大，随着温度的降低而减小，故B选项正确4、某粗细均匀的金属导线的电阻率为，电阻为R，现将它均匀拉长到长度为原来的2倍，在温度不变的情况下，则该导线的电阻率和电阻分别变为： （ ）A和4R B和16R C4和4R D16和16R【答案】A【解析】由于材料未变，则电阻率不变，将导线均匀拉长一倍，由于体积不变，则横截面积变为原来的二分之一，根据电阻定律知电阻变为原来的4倍故A正确，BCD错误故选：A5、(2009年上海)图示电路中，R112W，R26W，滑动变阻器R3上标有“20W，2A”字样，理想电压表的量程有0-3V和0-15V两档，理想电流表的量程有0-0.6A和0-3A两档。闭
13、合电键S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A；继续向右移动滑片P到另一位置，电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，则此时电流表示数为_A，该电源的电动势为_V。【答案】0.15，7.56、如图所示，图线分别表示导体ABC的伏安特性曲线，其中导体B为一非线性电阻，它们的电阻分别为、，则下列说法正确的是A导体A的电阻大于导体C电阻B导体B电阻随电压增加而变大C当它们串联接在电压恒为6 V直流电源两端时，流过三导体的电流均为1 AD当它们串联接在电压恒为6 V直流电源两端时，它们的电阻之比:=1:2:3【答案】CD【解析】根据可知，直线的
14、斜率的倒数等于电阻，故导体A的电阻小于导体C电阻，选项A错误；导体B电阻随电压增加而变小，选项B错误；当它们串联接在电压恒为6 V直流电源两端时，由图线可知，三个电阻的电流相等，电压之和等于6 V，由图线可知，三个电阻两端的电压分别为1 V、2 V、3 V，流过三导体的电流均为1 A，此时它们的电阻之比等于电压之比，即R1:R2:R3=1:2:3，选项CD正确。故选CD。7、在研究微型电动机的性能时，应用如图3所示的实验电路。当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5 A和2.0 V。重新调节R使电动机恢复正常运转，此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24.0
15、 V。则这台电动机正常运转时输出功率为()图3A.32 W B.44 W C.47 W D.48 W【答案】A【解析】电动机不转时相当于一个发热的纯电阻，根据通过电动机的电流为0.5 A、电压为2 V，可算出电动机内阻r4 。电动机正常工作时，消耗的功率UI48 W，内阻发热消耗的功率为I2r16 W，则输出功率为UII2r32 W。8、（多选）汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图为汽车启动原理图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为；电动机启动时电流表读数为。若电源电动势为，内阻为，电动机内阻为，电流表内阻不计，则电动机启动时： （ ）A车灯的电压为B通过电动机的电流为C电动机的电
16、动率为D电动机输出的机械功率为【答案】AD【解析】当电动机未启动时，此时则车灯的电阻为：当电动机启动后：，由于电动机和车灯并联，故车灯的电压为，即选项A正确；则此时通过车灯的电流为，故通过电动机的电流为：，故选项B错误；此时电动机的功率为：，故选项C错误；此时电动机输出的功率为：，故选项D正确。9、如图9所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风，下列说法正确的是()A.若S1、S2闭合，则电吹风吹冷风B.电热丝的电阻为55 C.电动机工作时输出的机械功率为880 WD.
17、当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J【答案】BD10、如图所示电路中，S闭合，已知电容C=2F，电源电动势E=12V，内阻不计，R1=1，R2=2，R3=6，R4=3，则电容器极板a所带的电荷量为（）A-810-6CB410-6CC-410-6C D810-6C【答案】D【解析】由闭合电路欧姆定律，R1，R2支路电流I1=E/( R1+R2)=4A，R3，R4支路电流I2=E/( R3+R4)=4/3A，取B点电势为零，则C点电势为C= I1 R2=8VD点电势为D= I2 R4=4V两极板电势差U=C-D=4V电容器极板a所带的电荷量为Q=CU=810-6C，选项D正确。【五
18、年高考实战】【16年北京】（1）热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图1为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知，这种热敏电阻在温度上升时导电能力_（选填“增强”或“减弱”）；相对金属热电阻而言，热敏电阻对温度变化的影响更_（选填“敏感”或“不敏感”）。【答案】（1）增强；敏感【16年新课标2】阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1,；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为A B C D【答案】C【解析】当开关S断开时，电路图如图所示：根据电路结构，电容两端电压
19、为，由电容的定义式，可得当开关时S闭合根据电路结构，电容两端电压为，由电容的定义式，可得【15年上海】重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束，其束流强度为1.210-5A，则在1s内发射的重离子个数为（e=1.610-19C）A3.01012B1.51013C7.51013D3.751014【答案】B【解析】 设1s内发射的重离子个数为n，则1s内发射的电荷量q=5ne，由电流定义式可知：解得：，故B正确，A、C、D错误。【15年安徽】一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为。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Lv+SA B C D 【答案】C【解析】根据电流的微观表达式、欧姆定律、电阻定律及电势差与电场强度的关系可得金属棒内的电场强度大小，故答案为C13
