2020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 7.1電動(dòng)勢(shì)　歐姆定律學(xué)案

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1、第 1 課時(shí)　 電動(dòng)勢(shì)　歐姆定律 基礎(chǔ)知識(shí)歸納 1.導(dǎo)線中的電場(chǎng) (1)形成因素：是由電源、導(dǎo)線等電路元件　所積累的電荷　共同形成的. (2)方向：導(dǎo)線與電源連通后，導(dǎo)線內(nèi)很快形成了沿導(dǎo)線方向的　恒定電場(chǎng)　. (3)性質(zhì)：導(dǎo)線中恒定電場(chǎng)的性質(zhì)與靜電場(chǎng)的性質(zhì)　不同　. 2.電流 (1)導(dǎo)體形成電流的條件：①要有自由電荷；②導(dǎo)體兩端形成電壓. (2)電流定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量跟這些電荷量所用時(shí)間的　比值　叫電流. (3)電流的宏觀表達(dá)式：　I＝　，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流. (4)電流是標(biāo)量但有方向，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?或與負(fù)電荷定向

2、移動(dòng)的方向相反).單位：A， 1 A＝　103　mA＝　106　μA. (5)電流的微觀表達(dá)式：　I＝nqvS　，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)自由電荷電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率. 說(shuō)明：導(dǎo)體中三種速率：定向移動(dòng)速率非常小，約10－5 m/s；無(wú)規(guī)律的熱運(yùn)動(dòng)速率較大， 約105 m/s；電場(chǎng)傳播速率非常大，為3×108 m/s. 3.電動(dòng)勢(shì) (1)電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置； (2)電源電動(dòng)勢(shì)是表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小的物理量； (3)電源電動(dòng)勢(shì)E在數(shù)值上等于非靜電力把1 C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送

3、到正極所做的功，即　E＝W/q??； (4)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān). 4.部分電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比. (2)公式 ：　I＝　. (3)適用條件：　金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電　.對(duì)氣體導(dǎo)電和晶體管導(dǎo)電不適用. (4)圖象 注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別：對(duì)于電阻一定的導(dǎo)體，圖中兩圖都是過(guò)原點(diǎn)的直線，I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，U-I圖象的斜率表示電阻.當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí)，電阻的伏安特性曲線不再是過(guò)原點(diǎn)的直線，但部分電路的歐姆定律還是適用. 重點(diǎn)難點(diǎn)突破 一、公式I＝q/t和I

4、＝nqSv的理解 I＝q/t是電流的定義式，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流.注意：在電解液導(dǎo)電時(shí)，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，q應(yīng)是兩種電荷的電荷量絕對(duì)值之和，電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向. I＝nqvS是電流的微觀表達(dá)式(n為單位體積內(nèi)的自由電荷個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電荷的定向移動(dòng)速率，約10－5 m/s). 二、電動(dòng)勢(shì)和電壓的關(guān)系 電動(dòng)勢(shì)和電壓這兩個(gè)物理量盡管有著相同的單位，而且都是描述電路中能量轉(zhuǎn)化的物理量，但在能量轉(zhuǎn)化方式上和決定因素上有本質(zhì)的區(qū)別： 1.電壓表示電場(chǎng)力做功(UAB＝)，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)；電源電動(dòng)勢(shì)表示非靜電力做功

5、(E＝)，是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng). 2.決定因素不同：電壓由電源和導(dǎo)體的連接方式?jīng)Q定；電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決定，與所接的外電路無(wú)關(guān). 三、伏安特性曲線及其應(yīng)用 1.伏安特性曲線 電阻恒定不變的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是直線，如右圖中a、b兩直線所示，具有這種伏安特性曲線的電學(xué)元件叫線性元件，直線的斜率等于電阻的倒數(shù).電阻因外界條件變化而變化的導(dǎo)體，它的伏安特性曲線是曲線，如圖中c所示，這類電學(xué)元件叫非線性元件，導(dǎo)體c的電阻隨電壓升高而減小. 2.利用伏安特性曲線的斜率求電阻時(shí)，不能用直線的傾角的正切來(lái)求，原因是物理圖象坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度是可以表示不同大小的電壓或電流，而應(yīng)用R

6、＝求電阻. 3.一般金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，其伏安特性如下圖所示. 由于金屬導(dǎo)體是純電阻，所以歐姆定律仍然適用，伏安特性曲線上某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的比值，即曲線的割線斜率表示了導(dǎo)體的電阻(圖甲)或?qū)w的電阻的倒數(shù)(圖乙). 典例精析 1.公式I＝q/t和I ＝nqvS的理解和應(yīng)用 【例1】來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子電荷e＝1.60×10－19 C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為　　　　.假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和

7、4L的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2，則n1∶n2＝　　　　. 【解析】按定義，I＝，所以＝＝6.25×1015 由于各處電流相同，設(shè)這段長(zhǎng)度為l，其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè)，則由I＝和t＝得I＝，所以n∝.而v2＝2as，所以v∝，所以＝ 【答案】6.25×1015；2∶1 【思維提升】解決本題的關(guān)鍵是：(1)正確把握電流強(qiáng)度的概念 I＝q/t和q＝ne. (2)善于將運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)和電流強(qiáng)度的定義式巧妙整合，靈活運(yùn)用. 【拓展1】試研究長(zhǎng)度為l、橫截面積為S，單位體積自由電子數(shù)為n的均勻?qū)w中電流的流動(dòng)，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生，在

8、導(dǎo)體內(nèi)移動(dòng)的自由電子(－e)受勻強(qiáng)電場(chǎng)作用而加速，和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)進(jìn)行邊向前移動(dòng)，可以認(rèn)為阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv(k是常數(shù)). (1)電場(chǎng)力和碰撞的阻力相平衡時(shí)，導(dǎo)體中電子的速率v成為一定值，這時(shí)v為　B　. A. B. C. D. (2)設(shè)自由電子在導(dǎo)體中以一定速率v運(yùn)動(dòng)時(shí)，該導(dǎo)體中所流過(guò)的電流是. (3)該導(dǎo)體電阻的大小為 (用k、l、n、S、e表示). 【解析】 據(jù)題意可得kv＝eE，其中E＝，因此v＝.據(jù)電流微觀表達(dá)式I＝neSv，可得I＝，再由歐姆

9、定律可知R＝＝ 2.電源電動(dòng)勢(shì)的理解 【例2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)，以下說(shuō)法正確的是(　　) A.電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極板間的電壓 B.由電動(dòng)勢(shì)E＝可知電動(dòng)勢(shì)E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無(wú)關(guān)，由電源本身決定 C.1號(hào)干電池比5號(hào)干電池大，但是電動(dòng)勢(shì)相等，內(nèi)電阻相同 D.電動(dòng)勢(shì)的大小隨外電路的電阻增大而增大 【解析】電動(dòng)勢(shì)由電源本身的性質(zhì)決定，與W、q無(wú)關(guān)，與所接的外電路無(wú)關(guān)，所以B對(duì)，D錯(cuò).1號(hào)干電池和5號(hào)干電池電動(dòng)勢(shì)相等，但內(nèi)電阻不同，所以C錯(cuò).由電源電動(dòng)勢(shì)的本質(zhì)知A正確. 【答案】AB 【思維提

10、升】應(yīng)正確理解電源電動(dòng)勢(shì)的物理意義和決定因素. 【拓展2】關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)和電壓，以下說(shuō)法正確的是( A ) A.在某電路中每通過(guò)20 C的電荷量，電池提供的電能是30 J，那么這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)是1.5 V B.電源內(nèi)，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，其電源電動(dòng)勢(shì)一定越大 C.電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓 D.電動(dòng)勢(shì)公式E＝中的“W”和電壓公式U＝中的“W”是一樣的，都是電場(chǎng)力做的功 3.伏安特性曲線的理解和應(yīng)用 【例3】如圖所示為電阻R1和R2的伏安特性曲線， 并且把第一象限分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域.現(xiàn)把R1和R2并聯(lián)在電路中，消耗的電功率分別用P1和P2表示；并聯(lián)的總電阻設(shè)為R

11、.下列關(guān)于P1與P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應(yīng)該在的區(qū)域的說(shuō)法，正確的是(　　) A.特性曲線在Ⅰ區(qū)，P1

12、②用縱坐標(biāo)表示電壓U，橫坐標(biāo)表示電流I，畫(huà)出的U-I關(guān)系圖線，它的斜率為電阻.一定要看清圖象的坐標(biāo). 【拓展3】一個(gè)用半導(dǎo)體材料制成的電阻器D，其電流I隨它兩端的電壓U的關(guān)系圖象如圖(a)所示，將它與兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻R1、R2并聯(lián)后接在電壓恒為U的電源上，如圖(b)所示，三個(gè)用電器消耗的電功率均為P.現(xiàn)將它們連接成如圖(c)所示的電路，仍然接在該電源的兩端，設(shè)電阻器D和電阻R1、R2消耗的電功率分別為PD、P1、P2，它們之間的大小關(guān)系有( C ) A.P1＝4P2 B.PD＝P/9 C.P1＜4P2 D.PD

13、＞P2 易錯(cuò)門(mén)診 【例4】如圖所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體： (1)兩導(dǎo)體的電阻的大小R1＝　　　 Ω，R2＝　　　Ω； (2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí)，電壓之比U1∶U2＝　　　??； (3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1∶I2＝　　　　. 【錯(cuò)解】(1)因?yàn)樵贗-U圖象中R＝1/k＝cot θ，所以R1＝ Ω，R2＝ Ω 【錯(cuò)因】上述錯(cuò)誤的原因，沒(méi)有弄清楚圖象的物理意義. 【正解】(1)在I-U圖象中R＝1/k＝ΔU/ΔI，所以R1＝2 Ω，R2＝ Ω (2)由歐姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，所以U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1 (3) 由歐姆定律得I1＝U1/R1，I2＝U2/R2，由于U1＝U2，所以I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3 【答案】(1)2 Ω； Ω　(2)3∶1　(3)1∶3 【思維提升】應(yīng)用圖象的斜率求對(duì)應(yīng)的物理量，這是圖象法討論問(wèn)題的方法之一，但應(yīng)注意坐標(biāo)軸的物理意義.在用斜率求解時(shí)ΔU、ΔI是用坐標(biāo)軸上的數(shù)值算出的，與坐標(biāo)軸的標(biāo)度的選取無(wú)關(guān)，而角度只有在兩坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度相同時(shí)才等于實(shí)際角的大小，從本圖中量出的角度大小沒(méi)有實(shí)際意義.