湖北省襄阳市襄城区襄樊四中2016届新人教版选修3-1《第2章 恒定电流》单元测试卷【解析版】
高中物理人教版选修3-1第二章 恒定电流1
第二章 恒定电流第1节 导体中的电场和电流图 2.1-4导线与电源连通后,导线内很快形成了沿导线切线方向的恒定电场情感态度价值观方面的考虑:质疑的习惯P42本书用q = It ,而非t Q I P42【例题1】 有一条横截面积S =1 mm2的铜导线,通过的电流I =1 A 。
已知铜的密度ρ= 8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M =6.4×10-2 kg/mol ,阿佛加德罗常数N =6.62×1023 mol -1,电子的电量e =-1.6×10-19 C 。
求铜导线中自由电子定向运动的速率。
解 ……图2.1-5导线左端的自由电子经过时间t 到达右端取一段导线(图2.1-5),自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为t ,则这段导线的长度为vt 、体积为vtS 、质量为ρvtS 。
这段导线中的原子数为NM vtS n ρ=……这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等,也等于n 。
由于时间t 内这些电子全部通过右端横截面,因此通过横截面的电荷量是 q = ne =N M vtSρ e……研究宏观量与微观量的联系时,这是极常用的一种方法。
例:2006年广东省的一道高考题(2)风力发电是一种环保的电能获取方式。
设计每台风力发电机的功率为40 kW 。
实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%,空气的密度是1.29 kg/m3,当地水平风速约为10 m/s 。
问风力发电机的叶片长度为多少才能满足设计要求? 原教材也有涉及,但放在“思考与讨论”里了,而且没有深入分析。
第2节 电动势原教材没有明确地说什么是电动势。
本书的考虑:强调科学思想――做功与能量变化的关系。
“非静电力”是什么?用摩擦起电“制造”宏观电源的例子。
q W E =的定义不要求学生复述。
P44生活中的电池。
电池的“容量”――如“1400 mA • h ”、“记忆效应”。
第3节 欧姆定律P46第一个小标题“欧姆定律”,演示、定律、单位,可以不讲,简单复习。
人教版 高中物理 选修 3-1 第二章 恒定电流 电流 电阻 电功及电功率 基础知识部分
第八章 恒定电流第1讲 电流 电阻 电功及电功率一、欧姆定律 1.电流(1)定义:自由电荷的定向移动形成电流. (2)方向:规定为正电荷定向移动的方向. (3)三个公式 ①定义式:I =qt;②微观式:I =neSv ;其中n 为导体中单位体积内自由电荷的个数,e 为每个自由电荷的电荷量,S 为导体的横截面积,v 为自由电荷定向移动的速率. ③I =U R .2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比,跟导体的电阻R 成反比. (2)公式:I =UR.(3)适用条件:适用于金属和电解液导电,适用于纯电阻电路. 二、电阻定律 1.电阻(1)定义式:R =UI.(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R 越大,阻碍作用越大. 2.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 =ρlS .3.电阻率(1)计算式:ρ=R Sl.(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性. (3)电阻率与温度的关系金属:电阻率随温度升高而增大; 半导体:电阻率随温度升高而减小. 一些合金:几乎不受温度的影响. 三、电功率、焦耳定律 1.电功(1)定义:导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力做的功称为电功. (2)公式:W =qU =IUt .(3)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程. 2.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的快慢. (2)公式:P =Wt =IU .3.焦耳定律(1)电热:电流流过一段导体时产生的热量.(2)计算式:Q =I 2Rt . 4.热功率(1)定义:单位时间内的发热量. (2)表达式:P =Qt =I 2R .思考判断(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以,电流是矢量.( ) (2)根据I =qt,可知I 与q 成正比.( )(3)电流I 随时间t 变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.( ) (4)由R =UI 知,导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比.( )(5)由ρ=RSl 知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比.( )(6)公式W =U 2R t =I 2Rt 可适用于所有电路.( )答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×考点一 电流的概念及表达式三个电流表达式的比较绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )A .电流大小为ve 2πr ,电流方向为顺时针B .电流大小为ver ,电流方向为顺时针C .电流大小为ve 2πr ,电流方向为逆时针D .电流大小为ver ,电流方向为逆时针答案 C解析 电子做圆周运动的周期T =2πrv,由I =e T 得I =ve2πr,电流的方向与电子运动方向相反,故为逆时针.2.(2017·重庆模拟)某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6 C 的正离子和9 C 的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是( )A .0.25 A 顺流而下B .0.05 A 顺流而下C .0.25 A 逆流而上D .0.05 A 逆流而上解析:选D 在1 min 内通过横截面的总电荷量应为q =6 C -9 C =-3 C ,所以电流I =|q |t =0.05 A ,方向与河水的流动方向相反,即电流的方向为逆流而上,D 正确.考点二 对电阻定律的理解和应用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,电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关,电阻率是描述导体材料导电性能好坏的物理量,与导体长度、横截面积无关. (2)导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小. (3)导体的电阻、电阻率均与温度有关. 2.公式R =ρl S 与R =UI的比较比较项目R =ρlSR =U I意义电阻的决定式电阻的定义式理解说明导体的电阻由ρ、l 、S 决定,即与l 成正比,与S 成反比 提供了一种测量电阻的方法(伏安法),不能认为R 与U 成正比,与I 成反比适用范围只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体3.(2015·安徽理综,17)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.mv 22eL B.mv 2Sn e C .Ρnev D.ρev SL解析 欧姆定律I =U R ,电流的微观表达式I =neSv ,电阻定律R =ρLS ,则金属棒内场强大小为E =U L =IRL =ρnev ,故C 正确.答案 C4.(多选)对于常温下一根阻值为R 的金属电阻丝,下列说法正确的是( ) A .常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10RB .常温下,若将电阻丝从中点对折,电阻变为R4C .加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U ,则在任意状态下的UI的值不变D .若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,这种现象称为超导现象 解析:选BD 常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则截面积变为原来的110,根据电阻定律R =ρlS ,A 错误;常温下,若将电阻丝从中点对折,长度为原来的一半,面积为原来的2倍,则电阻变为R4,B 正确;电阻丝随着温度变化阻值会发生变化,C 错误;根据超导现象知,D 正确.考点三 部分电路欧姆定律及伏安特性曲线1.欧姆定律的“二同”(1)同体性:指I 、U 、R 三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体; (2)同时性:指U 和I 必须是导体上同一时刻的电压和电流. 2.对伏安特性曲线的理解(1)图甲中,图线a 、b 表示线性元件,图乙中,图线c 、d 表示非线性元件.(2)I -U 图象中图线上某点与O 点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故 R a <R b (如图甲所示).(3)图线c 的电阻减小,图线d 的电阻增大(如图乙所示).(4)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻.如图乙所示,R 0=U 0I 0.例1.(多选)小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示,P 为图线上一点,PN 为图线在P 点的切线,PQ 为U 轴的垂线,PM 为I 轴的垂线,则下列说法中正确的是( )A .随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2C .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2-I 1D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积大小解析 由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是R =UI ,由图线不难看出,随电压的增大,电流的增加变得越发缓慢(I -U 图线的斜率逐渐减小),电阻变大,故A 、B 正确,C 错误;小灯泡的功率P =UI ,所以D 正确.答案 ABD变式训练1. 某一导体的伏安特性曲线如图中AB (曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是( ) A .B 点的电阻为12 Ω B .B 点的电阻为40 ΩC .工作状态从A 变化到B 时,导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD .工作状态从A 变化到B 时,导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω解析:选B.根据电阻的定义式可以求出A 、B 两点的电阻分别为R A =30.1 Ω=30 Ω,R B =60.15Ω=40 Ω,所以ΔR =R B -R A =10 Ω,故B 对,A 、C 、D 错. 变式训练2.(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 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伏安特性曲线如图所示.图像上A 点与原点的连线与横轴成α角,A 点的切线与横轴成β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 βC .在A 点,白炽灯的电功率可表示为U 0I 0D .在A 点,白炽灯的电阻可表示为U 0I 0解析:选CD 白炽灯的电阻随电压的增大而增大,A 错误;在A 点,白炽灯的电阻可表示为U 0I 0,不能表示为tan β或tan α,故B 错误,D 正确;在A 点,白炽灯的功率可表示为U 0I 0,C 正确. 方法技巧伏安特性曲线问题的处理方法(1)首先分清是I -U 图线还是U -I 图线.(2)对线性元件:R =U I =ΔU ΔI ;对非线性元件R =U I ≠ΔUΔI ,即非线性元件的电阻不等于U -I图象某点切线的斜率.(3)在电路问题分析时,I -U (或U -I )图象中的电流、电压信息是解题的关键,要将电路中的电子元件和图象有机结合.考点四 电功、电热、电功率和热功率纯电阻电路与非纯电阻电路的比较(1)用电器在额定电压下正常工作,用电器的实际功率等于额定功率,即P实=P额.(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压,用电器的实际功率不一定等于额定功率,若U实>U额,则P实>P额,用电器可能被烧坏.(3)正常工作的电动机是非纯电阻元件,电动机因故障或其他原因不转动时,相当于一个纯电阻元件.例2.有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2 V的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流I1=0.4 A;若把电动机接入U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流I2=1.0 A.求:(1)电动机正常工作时的输出功率多大?(2)如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?解析(1)U1=0.2 V时,电动机不转,此时电动机为纯电阻,故电动机线圈内阻r=U1I1=0.20.4Ω=0.5 ΩU2=2.0 V时,电动机正常工作,此时电动机为非纯电阻,则由电功率与热功率的定义式得P电=U2I2=2.0×1.0 W=2 WP热=I22r=1.02×0.5 W=0.5 W所以由能量守恒定律可知,电动机的输出功率P出=P电-P热=2 W-0.5 W=1.5 W(2)此时若电动机突然被卡住,则电动机成为纯电阻,其热功率 P 热′=U 22r =2.020.5 W =8 W答案 (1)1.5 W (2)8 W变式训练3.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数,不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶,则( )自重 40 kg 额定电压 48 V 载重 75 kg 额定电流 12 A 最大行驶速度20 km/h额定输出功率350 WA.C .该车获得的牵引力为104 N D .该车受到的阻力为63 N解析:选AD.由于U =48 V ,I =12 A ,则P =IU =576 W ,故选项A 正确;因P 入=P 出+I 2r ,r =576-350122Ω=11372 Ω,故选项B 错;由P 出=Fv =F f v ,F =F f =63 N ,故选项C 错,D 正确.变式训练4.在如图所示电路中,电源电动势为12 V ,电源内阻为1.0 Ω,电路中的电阻R 0为1.5 Ω,小型直流电动机M 的内阻为0.5 Ω.闭合开关S 后,电动机转动,电流表的示数为2.0 A .则以下判断中正确的是( )A .电动机的输出功率为14 WB .电动机两端的电压为7.0 VC .电动机的发热功率为4.0 WD .电源输出的电功率为24 W解析:选B.由部分电路欧姆定律知电阻R 0两端电压为U =IR 0=3.0 V ,电源内电压为U 内=Ir =2.0 V ,所以电动机两端电压为U 机=E -U -U 内=7.0 V ,B 对;电动机的发热功率和总功率分别为P 热=I 2r 1=2 W 、P 总=U 机I =14 W ,C 错;电动机的输出功率为P 出=P总-P 热=12 W ,A 错;电源的输出功率为P =U 端I =20 W ,D 错.1.(多选)下列说法正确的是( )A .据R =UI 可知,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍B .不考虑温度对阻值的影响,通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C .据ρ=RS l可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比,与导体的长度l 成反比D .导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关解析:选BD.R =U I是电阻的定义式,导体电阻由导体自身性质决定,与U 、I 无关,当导体两端电压U 加倍时,导体内的电流I 也加倍,但比值R 仍不变,A 错误、B 正确;ρ=RS l是导体电阻率的定义式,导体的电阻率由材料和温度决定,与R 、S 、l 无关,C 错误、D 正确.2. (多选)如图所示,图线1、2、3分别表示导体A 、B 、C 的伏安特性曲线,其中导体C 为一非线性电阻,当三导体串联接在电压恒为6 V 的直流电源两端时,它们的电阻分别为R 1、R 2、R 3,则下列说法正确的是( )A .此时流过三导体的电流均为1 AB .R 1∶R 2∶R 3=1∶3∶2C .若将三导体串联后改接在3 V 的直流电源上,则三导体的阻值之比不变D .若将三导体并联后接在3 V 的直流电源上,则通过它们的电流之比为I 1∶I 2∶I 3= 3∶2∶1解析 由题中I -U 图线可知,R 1=1 Ω、R 2=3 Ω、R 3的电阻随两端所加电压变大而变小,当这三导体串联接在电压恒为6 V 的直流电源两端时,其电流相等,为1 A ,R 1、R 2、R 3两端电压分别为1 V 、3 V 、2 V ,总和为6 V ,故选项A 、B 正确;因导体C 为一非线性电阻,电阻随两端所加电压变小而变大,故选项C 错误;从题中图线可得,选项D 错误. 答案 AB3.欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体型的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a 、b 、c ,且a >b >c .电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是( )解析:选A.根据电阻定律R =ρl S 可知R A =ρc ab ,R B =ρb ac ,R C =ρa bc ,R D =ρa bc,结合a >b >c 可得:R C =R D >R B >R A ,故R A 最小,A 正确.4. 如图所示,把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后,灯泡都正常发光,且两个电路的总功率相等.则下列对这两个电路中的U 甲、U 乙、R 甲、R 乙之间的关系的说法正确的是 ( )A .U 甲>2U 乙B .U 甲=2U 乙C .R 甲=4R 乙D .R 甲=2R 乙解析 设灯泡的电阻为R ,正常发光时电流为I ,电压为U ,由于两个电路的总功率相等,P =U 甲I =U 乙·2I ,得U 甲=2U 乙;又由U 甲=2U +IR 甲,U 乙=U +2IR 乙,得R 甲=4R 乙,故正确答案为B 、C .答案 BC5. (多选)在如图甲所示的电路中,L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S 闭合时,电路中的总电流为0.25 A ,则此时( )A.L 1上的电压为L 2上电压的2倍B.L 1消耗的电功率为0.75 WC.L 2的电阻为12 ΩD.L 1、L 2消耗的电功率的比值大于4∶1解析:选BD.电路中的总电流为0.25 A ,L 1中电流为0.25 A ,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V ,L 1消耗的电功率为P 1=U 1I 1=0.75 W ,B 正确;根据并联电路规律,L 2中电流为0.125 A ,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V ,L 1的电压大约为L 2电压的10倍,A 错误;由欧姆定律,L 2的电阻为R 2=U 2I 2=0.30.125Ω=2.4 Ω,C 错误;L2消耗的电功率为P2=U2I2=0.3×0.125 W=0.037 5 W,L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1,D正确.。
高中物理人教版选修3-1第二章 恒定电流2
第二章恒定电流知识要点:一、电场:1、了解电荷间的相互作用,会计算真空中两个点电荷之间的作用力:F k q q r=122·2、了解电场的概念,理解电场强度和电场线的概念,掌握电场强度的定义式及单位:EFq=,单位:N C/3、了解电势差的概念:UWq=,单位:11V J C=。
会计算点电荷在电场力作用下,从电场中一点移到另一点电场力做的功:W Uq=。
4、理解电容器的电容的概念,掌握电容的定义式:CQU=,单位:11F C V=。
了解常用电容器。
5、了解静电的危害和应用。
二、恒定电流:1、了解产生电流的条件,掌握电流强度的概念。
2、掌握电阻和电阻率的概念,掌握欧姆定律和电阻定律:RLS =ρ3、掌握电功和电功率的概念,掌握焦耳定律。
4、理解串联和并联电路的特点,掌握串联电路和并联电路中电阻、电压、电流和功率分配的关系,会解简单的混联电路问题。
5、了解电动势的概念,掌握闭合电路的欧姆定律:IR r=+ε。
会用其分析、解答同种电池的串联问题。
6、会用伏安法和多用表测量电阻。
1、电路分析:这里所说的电路分析是指电路中各用电器的连接方式的分析和电路中电表的示数分析。
(1)在进行电路计算时,首先要对电路结构进行分析,搞清楚组成电路的各元件之间的连接关系,基本方法是:先对电路作电势分析,把电路中的各个结点编号取各,电势相同的点用相同符号,再把原电路图改画,从最简单清楚的电路开始,由电源正极出发,把各个元件及结点符号顺序画出,回到电源负极,并把处理过的元件及时划掉,逐步把所有元件画在代表不同电势的符号之间。
例:如图的所示电路中,电阻R1=6Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,R4=12Ω,求外电路的总电阻。
分析:先将各结点标出符号,R4R2右端与电源正极等电势,用相同符号a ,其它结点用b 、c ……改画电路时,先把最容易看清的部分R1,R3画出如图(1);R2是连在结点a 与b 之间,再将R2画出,如图(2);最后一个元件R4是连在a 与c 之间,再将R4画在电路中,如图(3),这样全部元件都处理完了。
最新人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》知识归纳
本章知识结构
知识整合
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2r R R E U P P r I P IU P IE P R U R I P IU P IUt qU W r R E I R U I S l R q W E S l R I U R IR U q W U e v S n nSve I t q I ηηρρ。
2015-2016 新课标人教版,选修3-1第二章 恒定电流 教学分析 课件(27张)
A A B A
A
R1
A B A
R2
B
1
2
3
A
B
让学生在解决问题的探究过程中学习新知识
甲
A
乙
A R1 A
丙
R2
A
B
A
B
A
B
A
R1 R2
2 1
3 B
A
教学分析(七)
把习题教学的体验跟 物理知识的构建结合起来
——关于欧姆表的教学
例题 图中电源的电动势1.5 V,内阻0.5Ω,电流表满偏电流 10mA,电流表电阻7.5Ω,A、B为接线柱。
103测定金属的电阻率(螺旋测微器的使用) 104描绘小灯泡的伏安特性曲线 105把电流表改装成电压表 106测定电源的电动势和内阻 107多用电表的使用 108示波器的使用 (3-2交流电) 109传感器的使用(3-2传感器)
10
教 学 建 议
教学分析
实验微格交流
教学分析(一)
先认识电源、电动势基本概念,再逐步学 习相关物理规律 先学习部分电路,再学习闭合电路 先解决对知识的正确理解,再引导对知识 进行应用(如设计多用表等) 既达成结果性目标,又关注体验性目标
1课时
课程标准的要求
1.观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电 路中的作用。 2.初步了解多用电表的原理。通过实际操作学会使用多用 电表。 3.通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律。 4.知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律。 , 5.测量电源的电动势和内阻。 6.知道焦耳定律,了解焦耳定律在生活、生产中的应用。 7.通过实验,观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路 的基本原理以及在自动控制中的应用。 8.初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路以及元器 件研究的发展情况。
高中物理选修3-1第二章《恒定电流》导学手册(含答案)
选修3-1第二章恒定电流第1节电源和电流一、启疑导学1 •什么是电源?电源的作用是什么?2. 产生电流的条件是什么?如何定义电流强度?3. 如何推导出电流强度的微观表达式l=n qvS。
二、典型例题【例1】如图验电器A带负电,验电器B不带电,用导体棒连接A、B的瞬间,下列叙述中错误的是()A、有瞬时电流形成,方向由A至U BB、A、B两端的电势不相等C、导体棒内的电场强度不等于零D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动【例2】关于电流,下列说法中正确的是()A •通过导体横截面的电荷量越多,电流越大B .电子运动速率越大,电流越大C •单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大D•因为电流有方向,所以电流是矢量【例3】某电解池,如果在1s钟内共有5X1018个二价正离子和1. 0X1019个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是()A. 0AB. 0.8AC. 1.6AD. 3.2A【例4】设金属导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动速度为v,那么在时间t内通过某一横截面积的自由电子数为_____________ ;若电子的电量为e,那么在时间t内,通过某一横截面积的电量为_________ ;若导体中的电流I,则电子定向移动的速率为 ______ 。
三、变式拓展【例5】氢原子的核外只有一个电子,设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动.已知电子电量为e,运动速率为v.求电子绕核运动的等效电流多大?四、反馈巩固1金属导体满足下面哪一个条件,就产生恒定电流:()A •导体有能自由移动的电荷;B .导体两端有电势差;C .导体被置于电场中;D .导体两端存在着恒定的电压 .2 •关于电流,下列说法中哪些是正确的()A .通电导线中自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B .金属导线中电子运动的速率越大,导线中的电流就越大C .电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向D .国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位 安培”是基本单位3. 有一横截面积为S 的铜导线,通过其中的电流强度为I ,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为 e ,此时电子的定向移动速度为 ▼,在厶t 时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为( )A . nvS A tB . nv A tC . I △ t/eD . I △ t/se4.在显像管的电子枪中, 从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S.电流为I 的电子束。
高中物理第二章 恒定电流人教版选修3-1
第二章恒定电流教学目标:1.理解电流的概念2.掌握部分电路欧姆定律,理解导体的伏安特性曲线3.理解电阻和电阻定律4.知道电阻率与温度的关系本讲重点:1.欧姆定律2.电阻定律本讲难点:欧姆定律和电阻定律的应用考点点拨:1.电流2.欧姆定律3.电阻定律4.导体的伏安特性曲线第一课时一、考点扫描(一)知识整合1.电流:(1)电荷的移动形成电流,电流的方向规定为。
负电荷的定向移动方向与电流方向(2)定义:。
(3)公式:单位有:换算关系是:2.电阻:(1)定义:(2)公式:R= (3)单位:符号表示:3.电阻率ρ:反映材料的性能物理量,国际单位:符号:4.欧姆定律:(1)内容:导体中的电流I跟导体两端电压U成比,跟它的电阻成__ 比。
(2)公式:I= (3)适用范围:5.电阻定律:(1)内容:在温度一定的情况下,导体的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
(2)公式:R= 式中的ρ为导体的电阻率(3)注意R是导体本身属性:跟导体两端电压和通过电流_______。
(二)重难点阐释 1.电流对于金属导体有I=nqvS (n 为单位体积内的自由电子个数,S 为导线的横截面积,v 为自由电子的定向移动速率,约10 -5m/s ,远小于电子热运动的平均速率105m/s ,更小于电场的传播速率3×108m/s ),这个公式只适用于金属导体,千万不要到处套用。
注意:在电解液导电时,是正负离子向相反方向定向移动形成电流,在用公式I=q /t 计算电流强度时应引起注意。
2.欧姆定律R UI =(适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电)。
电阻的伏安特性曲线:注意I-U 曲线和U-I 曲线的区别。
还要注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。
3.电阻定律导体的电阻R 跟它的长度l 成正比,跟它的横截面积S 成反比。
s l R ρ=(1)ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率(反映该材料的性质,不是每根具体的导线的性质)。
高中物理人教版选修3-1第二章 恒定电流3
第二章 恒定电流★教学目标:1.知识目标通过例题的讲解,使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解,并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。
2.能力目标在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上,能够分析和解决一些实际问题。
3.物理方法教育目标通过复习,培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力,学习一定的研究问题的科学方法。
★复习重点:物理概念的深刻含义、对物理概念的综合性运用★教学方法:复习提问,讲练结合,学案导学★教具投影片(或小黑板),学案★教学过程一、复习回顾基础知识(投影复习提纲,可以印发提纲,要求学生课下预习完成)(一)基本概念:1、电流:(1)电荷的 定向 移动形成电流,电流的方向规定为 正电荷的移动方向 。
负电荷的定向移动方向与电流方向 相反(2)定义: 通过导体横截面积的电量q 跟通过这些电荷量所用的时间t 的比值称为电流。
(3)公式: I=q/t 单位有: A ,mA ,μA 换算关系是: 1A=103mA=106μA2、电动势(E ):(1)物理意义:电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。
(2)定义:将电荷量为q 的电荷从电源的一极移动到另一极,非静电力所作的功W 与电荷量q 的比值,叫做电源的电动势。
(3)公式:q WE ,单位:V (4)电源的电动势等于电源没有接入电路时 电源两极间的电压3、电阻:(1)定义: 导体对电流的阻碍作用(2)公式:R= U/I (3)单位: 欧姆 符号表示: Ω4、电阻率ρ反映材料的性能物理量,国际单位:欧姆米 符号: Ω5、电功:(1)定义:在电路中,导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动而形成电流,此过程中电场力对自由电荷所做的功叫电功。
(2)公式:W= UIt 单位: 焦耳 符号: J6、电功率:(1)定义:电流所做的功跟完成这些功所需时间的比值叫做电功率。
(2)公式:P= UI 单位: 瓦特 符号: W7、电源的功率和效率:(1)功率:①电源的功率(电源的总功率)PE= EI ②电源的输出功率P 出= UI ③电源内部消耗的功率Pr= I2r(2)电源的效率:r R R E U EI UI P P E +====η(最后一个等号只适用于纯电阻电路)(二)基本规律:8、欧姆定律:(1)内容:导体中的电流I 跟导体两端电压U 成 正 比,跟它的电阻成 反 比。
人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流测定电池的电动势和内阻
(精心整理,诚意制作)【知识概要】1.图一的实验原理:_______________,测出________、________的两组数据,就可以列出两个关于_________,_________的方程,解出电动势和内阻。
器材:_________、_________、_____________。
2.图二的实验原理:________________,测出________、________的两组数据,就可以列出两个关于___________,___________的方程,解出电动势和内阻。
器材:_________、_________。
3.图三的实验原理:_________________,测出________、________的两组数据,就可以列出两个关于__________,__________的方程,解出电动势和内阻。
器材:_________、_________。
【课堂例题】【例1】()在测定电池的电动势和内电阻的实验中,待测电池、开关和导线,配合下列哪组仪器,可以达到实验目的。
A.一只电流表和一个电阻箱 B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电压表和一个电阻箱 D.一只电流表和一个滑动变阻器图三图二图一【例2】如图所示为根据实验数据画出的路端电压U随电流I变化的图,由图线可知,该电池的电动势E= V,电池的内电阻r= 。
1【例3】图a所示电路测量电池组的电动势E和内阻r,根据实验数据绘出I~R图线如图b所示,其中R为电阻箱读数,I为电流表读数,不计电流表内阻,由此可以得到:E= V,r= Ω。
【巩固训练】1.在用伏安法测电池电动势和内阻的实验中,一位同学记录了6组数据(如下表)。
A(1)根据数据选定下列供选用仪器,并按本实验要求:电流表量程选_____A,电压表量程选______V。
滑动变阻器选___________Ω。
①干电池(E=1.5V);②直流电流表(O~0.60A档,内阻O.1Ω),(O~3.00A档,内阻为O.02Ω);③直流电压表(O~3.00V档,内阻5kΩ),(O~15.0V档,内阻为25kΩ);④滑动变阻器(O~10Ω),允许最大电流为1.00A);⑤滑动变阻器(O~1000Ω,允许最大电流0.60A);⑥开关一个,导线若干。
人教版高中物理选修3-1第2章《恒定电流》章末总结.docx
高中物理学习材料桑水制作学案15 第2章恒定电流章末总结1、电流:电荷的定向移动,定义I= ;微观式,方向:2、电压:由恒定电场形成,定义qWU=;计算式U= ,产生电流的条件之一。
3、电阻:导体对电流的阻碍作用,定义:R= ;计算式SlRρ=,温度↑,金属ρ↑。
4、电动势:反映非静电力做功本领的物理量,定义式E= ,只与电源本身性质有关。
5、电功:电场力驱动电荷定向运动,W= ,电势能↓,转化为其它形式的能。
6、电功率:电流做功的快慢,P=1、串联电路证明:ΛΛ++=21RRR:2、并联电路证明:ΛΛ++=21111RRR:3、控制电路4、纯电阻电路电功完全转化为电热5、非纯电阻电路电功等于电热 + 其他形式的能6、逻辑电路“与”门、“或”门、“非”门1、电阻定律:R= (适用条件:)2、焦耳定律:Q= (适用条件:)3、欧姆定律:部分电路I= 闭合电路I= (适用条件:)4、路端电压:U= U-I图像:纵轴截距为,横轴截距为,A线斜率为,B线斜率为,A、B线交点为。
1、描绘小灯泡的伏安特性曲线(附:安培表的内外接法、控制电路、仪器的选择)2、测定金属丝的电阻率(附:读数位数、游标卡尺、千分尺、控制电路、仪器选择)3、练习使用多用表(附:电流表、电压表的改装、改盘、校准)4、测定电池的电动势和内阻(附:控制电路、仪器的选择、公式法、图像法)1、在如图左所示的电路中。
L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图右所示,当开关S闭合后,电流表示数为0.25 A.则此时 ( )A.L1的电压为L2电压的2倍B.L1消耗的电功率为0. 75 WC.L2的电阻为12 ΩD.L1、L2消耗的电功率的比直大于4 : l2、如图1所示,电源内阻r=1 Ω,电炉B电阻R=19 Ω,电解槽A电阻r′=0.5 Ω。
当S1闭合、S2断开时,电炉消耗功率为684 W;S1、S2都闭合时电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看做不变)。
人教版高中物理选修3-1第2章 恒定电流练习
人教版高中物理选修3--1第2章恒定电流练习含答案人教选修3—1第二章恒定电流1、下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法中正确的是() A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时,导体内部的场强为零,而导体外部的场强不为零,所以导体内部的电场不是稳定的C.因为导体处于电源的电场中,所以导体内部的场强处处为零D.导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,导体内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的2、(双选)对于电动势的定义式E=Wq的理解,正确的是()A.E与W成正比B.E与q成反比C.E的大小与W、q无关D.W表示非静电力做的功3、关于电流和电阻,下列说法中正确的是()A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B.金属导体温度升高时,由于自由电子的热运动加速,所以电流增大C.由R=UI可知,I一定时,导体的电阻R与U成正比,U一定时,导体的电阻R与I成反比D.对给定的导体,比值UI是个定值,反映了导体本身的性质4、三个阻值都是6 Ω的电阻可以用不同的方法连接起来,如图所示的四个图中等效电阻(即总电阻)等于4 Ω的是()A B C D5、(双选)不考虑温度对电阻的影响,对一个“220 V40 W”的灯泡,下列说法正确的是()A.接在110 V的电路中时的功率为20 WB.接在110 V的电路中时的功率为10 WC.接在440 V的电路中时的功率为160 WD.接在220 V的电路中时的功率为40 W6、下列关于电阻率的说法正确的是()A.电阻率与导体的长度有关B.电阻率与导体的横截面积有关C.电阻率表征了材料导电能力的强弱,由导体的材料决定,而与温度无关D.电阻率表征了材料导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关7、一个闭合电路是由电池供电的,外电路是纯电阻时,以下说法正确的是() A.当外电阻增大时,路端电压增大B.当外电阻减小时,路端电压增大C.当外电阻减小时,电路中的电流减小D.电池的内阻越小,外电阻变化时,路端电压的变化越大8、(双选)下列操作正确的是()A.用多用电表测电压时,要将红表笔接高电势点B.用多用电表测电流时,应将多用电表串联接入电路C.用多用电表测电阻时,要选择合适挡位,使表头指针偏转角度尽可能大D.用多用电表测电阻时,待测电阻可以与外电路的电源相连接*9、电池容量就是电池放电时输出的总电荷量,某蓄电池标有“15 A·h”的字样,则表示()A.该电池在工作1 h 后达到的电流为15 AB.该电池在工作15 h 后达到的电流为15 AC.电池以1.5 A 的电流工作,可用10 hD.电池以15 A 的电流工作,可用15 h*10、某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中的描点如图,分别用R a、R b、R c、R d代表电阻的阻值,则()A.R a>R d B.R d>R aC.R c>R b D.R b>R c*11、两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压稳定于12 V的直流电源上,有人把一个内阻不是远大于R1或R2的电压表接在R1两端,如图所示,电压表的示数为8 V,如果把此表改接在R2两端,则电压表的示数将()A.小于4 V B.等于4 VC.大于4 V,小于8 V D.等于或大于8 V12、已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?13、将一恒定电压U0加在电阻R两端,测得通过R的电流为I0,更换电阻R 为2R后,电流减少了0.9 A,如果更换成阻值为3R的电阻,通过的电流变为多少?14、如图甲为一测量电解质溶液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解质溶液时,且P、Q加上电压后,其U-I图象如图乙所示,当U=10 V时,求电解质溶液的电阻率ρ。
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第二章、恒定电流第一节、导体中的电场和电流(1课时)一、教学目标(一)知识与技能1.让学生明确电源在直流电路中的作用,理解导线中的恒定电场的建立2.知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量--- 电流3.从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系。
(二)过程与方法通过类比和分析使学生对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。
(三)情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养学生将物理知识应用于生活的生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理学问题。
三、重点与难点:重点:理解电源的形成过程及电流的产生。
难点:电源作用的道理,区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。
四、教学过程(一)先对本章的知识体系及意图作简要的概述(二)新课讲述----第一节、导体中的电场和电流1.电源:先分析课本图2。
1-1说明该装置只能产生瞬间电流(从电势差入手)【问题】如何使电路中有持续电流(让学生回答—电源)类比:(把电源的作用与抽水机进行类比)如图 2— 1,水池A、B 的水面有一定的高度差,若在 A、B 之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动,从水池 A 运动到水池B。
A、 B 之间的高度差很快消失,在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流。
教师提问:怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢让学生回答:可在A、B之间连接一台抽水机,将水池 B中的水抽到水池 A 中,这样可保持A、 B之间的高度差,从而使水管中有源源不断的水流。
归纳:电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。
(从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置)2.导线中的电场:结合课本图2。
1-4 分析导线中的电场的分布情况。
导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果,其一是电源正、负极产生的电场,可将该电场分解为两个方向:沿导线方向的分量使自由电子沿导线作定向移动,形成电流;垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集,从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。
人教版高中物理选修3-1第二章《恒定电流》检测题(含答案)
《恒定电流》检测题一、单选题1.有一个额定电压为220伏的电炉,想把它接在110伏的电路上,而不改变电炉的功率,办法是A.把电炉的电阻丝截去一半B.把电炉的电阻丝截成相等的两段,再并联起来C.用另一根和它相同的电阻丝串联D.用另一根和它相同的电阻丝并联2.在如图所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r,各电表都看做理想表。
闭合开关,滑动变阻器滑片P向右移动,若以、、、分别表示电压表V1、V2、V3和电流表A的示数变化的大小,则下述结论正确的是()A.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别是变大、变大、变小、变大B.电压表V1、V2、V3和电流表A的示数分别是变大、变小、变大、变小C.、、均变小D.3.如图所示电路,在平行金属板M,N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子(重力不计)以水平速度v0射入电场并打在N板的O点.改变R1或R2的阻值,粒子仍以v射入电场,则()A.该粒子带正电B.减少R1,粒子将打在O点左侧C.减少R2,粒子将打在O点左侧D .增大R 1,粒子在板间运动时间不变4.在如图所示电路中,闭合电键S ,当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示,电表示数变化量的绝对值分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示.下列说法正确的是( )A . 不变, 变大B . 变大,不变 C .变大,变大 D .ΔU 1=ΔU 25.一只“220 V、100 W”的灯泡工作时电阻为484 Ω,拿一只同样的灯泡来测量它不工作时的电阻,下列说法中正确的是( )A .小于484 ΩB .大于484 ΩC .等于484 ΩD .无法确定6.如下图的电路中,当滑动变阻器的滑动头向下滑动时,A 、B 两灯亮度的变化情况为( )A .A 灯和B 灯都变亮 B .A 灯和B 灯都变暗C .A 灯变亮,B 灯变暗D .A 灯变暗,B 灯变亮7.发光二极管简称为LED ,它被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。
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新人教版选修3-1《第2章恒定电流》2015年单元测试卷(湖北省襄阳市襄城区襄樊四中)一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分.其中1-8题,每题只有一个选项正确;9-12题,每题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.)1.如图所示的滑动变阻器中,a、b、c、d是它的四个接线柱,P是滑动触片.现将滑动变阻器接入电路中,并要求滑动触片P向接线柱c移动时,电路中的电流增大,则接入电路中的接线柱可能是()A.a和b B.a和c C.b和c D.b和d2.将粗细均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去,再均匀拉长至L,导线电阻变为()A.B.C.D.nR3.有一只电压表,它的内阻是100Ω,量程为0.2V,现要改装成量程为10A的电流表,电压表上应()A.并联0.002Ω的电阻B.并联0.02Ω的电阻C.并联50Ω的电阻D.串联4 900Ω的电阻4.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该电阻组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的电阻分别是()A.4 W,0.5ΩB.6 W,1ΩC.4 W,1ΩD.2 W,0.5Ω5.电源的电动势为E=30V,内阻为r=1Ω,将它与一只“6V,12W”的灯泡和一台电阻为2Ω的小电动机串联组成闭合电路.当灯泡正常发光时,若不计摩擦,电动机输出机械功率与输入电功率之比约为()A.82% B.67% C.91% D.60%6.在如图所示电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P,断开哪个开关后P会向下运动()A.S1B.S2C.S3D.S47.如图所示电路中,电源内阻不能忽略,当变阻器R的滑片P向下移动时,电路中的电压表、和电流表的示数变化情况是()A.示数变大,示数变小,示数变小,R2消耗功率减小B.示数变小,示数变大,示数变小,R1消耗功率增大C.示数变大,示数变小,示数变大,电源消耗的总功率增大D.示数变小,示数变大,示数变大,电源消耗的总功率减小8.在一块微安表G两端并联一个电阻R,就改装成了一块电流表.今将该表与一标准电流表串联后去测电流,发现该表的示数总比标准表的示数小,修正的方法为()A.在R上并联一个小电阻B.在R上并联一个大电阻C.将R的阻值变大些 D.将R的阻值变小些9.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是()A.加5V电压时,导体的电阻约是5ΩB.加11V电压时,导体的电阻约是1.4ΩC.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小10.某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中,用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30V,然后又将这样的西红柿电池10个串联成电池组(n个相同电池串联时,总电动势为nE,内电阻为nr),与一个额定电压为1.5V、额定功率为1W的小灯泡相连接,小灯泡不发光,量得小灯泡两端的电压为0.3V,对此现象的解说各同学不一,其中摘录如下,其中说法正确的是()A.西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压,小灯泡已烧毁B.小灯泡的实际功率小于0.04W,太小了C.西红柿电池组输出的电功率太小D.西红柿电池组的内阻太大11.两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆,串联后接在某一直流电源两端,如图所示.已知杆a的质量小于杆b的质量,杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量,杆a 的电阻大于杆b的电阻,假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子).当电流达到稳恒时,若a、b内存在电场,则该电场可视为均匀电场.下面结论中正确的是()A.两杆内的电场强度都等于零B.两杆内的电场强度都不等于零,且a内的场强大于b内的场强C.无法确定两杆内载流子定向移动的速度大小关系D.两杆内载流子定向运动的速度一定相等12.如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3,理想电流表A示数变化量的绝对值为△I,则()A.A的示数减小 B.△U1大于△U2C.△U3与△I的比值等于R+r D.电源的输出功率一定增大二、实验题(本大题共3小题,共16分,把答案直接填在题中横线上或按题目要求作答.)13.用20分度的游标卡尺测量一个物体的长度,得到图1所示,读数为cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图2中读出金属丝的直径为mm.14.如图所示,0~3A挡电流表读数A,0~15V电压表的读数为V.15.有一个小灯泡上标有“6V,0.1A”字样,现要测量该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材供选用:A.电压表(0~3V,内阻2kΩ);B.电压表(0~10V,内阻3.0kΩ);C.电流表(0~0.3A,内阻2.0Ω);D.电流表(0~0.6A,内阻1.5Ω);E.滑动变阻器(30Ω,2A);F.滑动变阻器(100Ω,0.5A);G.学生电源(直流9V),开关,导线.(1)实验中所用电压表,电流表,滑动变阻器.(填所选仪器前面的字母)(2)画出实验电路图,要求电压从0开始测量.三、计算、论述题(本大题共4小题,共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)16.某个家庭有“220V44W”电烙铁一只,“220V100W”灯泡一只,“220V25W”灯泡两只,“220V 10W”灯泡两只,“220V280W”电熨斗一只.若所有电器都正常工作,每个用电器平均每天使用2h,每度电收费0.6元,一个月(按30天计算)需交电费多少?(假定用电器的电阻都是恒定不变的)17.受动画片《四驱兄弟》的影响,越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车.某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图象如图所示.(1)求该电池的电动势E和内阻r;(2)求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R(纯电阻);(3)由图象可以看出,同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2,即对应两个不同的外电阻(纯电阻)R1、R2,试确定r、R1、R2三者间的关系.18.许多微电子产品上都会用到干电池,电池用旧后电动势和内阻都会有变化.一般新电池的电动势为1.5V,旧电池也有1.4V,电动势减少很小,但旧电池的内阻却增大很多(约10Ω或更多).假设某同学手上有四个电池,其中有新电池也有旧电池.新电池新电池电动势1.5V、内阻约0.5Ω,旧电池电动势设为1.4V,内阻10Ω.(1)若该同学有三个旧电池和一个新电池,且串联使用,外电阻为10Ω,试求此时的路端电压.(2)若该同学有三个新电池和一个旧电池,且串联使用,外阻仍为10Ω,试求路端电压.19.一电路如图所示,电源电动势E=28V,内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω,R2=R4=4Ω,R3=8Ω,C为平行板电容器,其电容C=3.0pF,虚线到两极板距离相等,极板长L=0.20m,两极板的间距d=1.0×10﹣2m.(1)若开关S处于断开状态,则当其闭合后,求流过R4的总电量为多少?(2)若开关S断开时,有一带电微粒沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的电场中,刚好沿虚线匀速运动,问:当开关S闭合后,此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中,能否从C的电场中射出?(要求写出计算和分析过程,g取10m/s2)附加题:20.如图1所示,真空室中电极K发出的电子(初速不计)经过U0=1000V的加速电场后,由小孔S沿两水平金属板A、B间的中心线射入.A、B板长l=0.20m,相距d=0.020m,加在A、B两板间的电压u随时间t变化的u﹣t图线如图2所示.设A、B间的电场可看作是均匀的,且两板外无电场.在每个电子通过电场区域的极短时间内,电场可视作恒定的.两板右侧放一记录圆筒,筒在左侧边缘与极板右端距离b=0.15m,筒绕其竖直轴匀速转动,周期T=0.20s,筒的周长s=0.20m,筒能接收到通过A、B板的全部电子.(1)以t=0时(见图2,此时u=0)电子打到圆筒记录纸上的点作为xy坐标系的原点,并取y轴竖直向上.试计算电子打到记录纸上的最高点的y坐标和x坐标.(不计重力作用)(2)在给出的坐标纸(图3)上定量地画出电子打到记录纸上的点形成的图线.新人教版选修3-1《第2章恒定电流》2015年单元测试卷(湖北省襄阳市襄城区襄樊四中)参考答案与试题解析一、选择题(本大题共12小题,每小题4分,共48分.其中1-8题,每题只有一个选项正确;9-12题,每题有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分.)1.如图所示的滑动变阻器中,a、b、c、d是它的四个接线柱,P是滑动触片.现将滑动变阻器接入电路中,并要求滑动触片P向接线柱c移动时,电路中的电流增大,则接入电路中的接线柱可能是()A.a和b B.a和c C.b和c D.b和d【考点】欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】滑片P向接线柱c移动时,电路中电流减小,根据欧姆定律,知电阻增大,由电阻定律R=ρ,知导线的长度如何变化.【解答】解:P向接线柱c移动时,电路中电流增大,说明电阻减小,接入电路的电阻丝变短,故连入电路的接线柱为a和c或a和d,故只有B正确.故选:B【点评】解决本题的关键知道电阻定律R=ρ,知道电阻的大小和导线的长度和横截面积有关.2.将粗细均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去,再均匀拉长至L,导线电阻变为()A.B.C.D.nR【考点】电阻定律.【专题】恒定电流专题.【分析】根据电阻定律公式R=列式判断即可.【解答】解:将粗细均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去,再均匀拉长至L,其体积减小了,变为(1﹣),故横截面积变为;根据电阻定律公式R=,电阻与横截面积成反比,故电阻变为原来的倍,即;【点评】本题关键抓住电阻定律公式R=列式判断,要明确固体分子间隙小,无论怎样变形,体积不变.3.有一只电压表,它的内阻是100Ω,量程为0.2V,现要改装成量程为10A的电流表,电压表上应()A.并联0.002Ω的电阻B.并联0.02Ω的电阻C.并联50Ω的电阻D.串联4 900Ω的电阻【考点】把电流表改装成电压表.【专题】实验题.【分析】把电表改装成电流表应并联一个分流电阻,应用并联电路特点与欧姆定律可以求出并联电阻阻值.【解答】解:电表的满偏电流为:I g===0.002A,把它改装成量程为10A的电流表需要并联一个分流电阻,并联电阻阻值为:R==≈0.02Ω;故选:B.【点评】本题考查了电流表的改装,把电表改装成电流表应并联一个分流电阻,知道电流表的改装原理、应用并联电路特点与欧姆定律即可正确解题.4.如图所示,直线a为某电源的路端电压随电流的变化图线,直线b为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线,用该电源和该电阻组成的闭合电路,电源的输出功率和电源的电阻分别是()A.4 W,0.5ΩB.6 W,1ΩC.4 W,1ΩD.2 W,0.5Ω【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】由a图线纵轴截距得到电源的电动势,斜率得到内阻,由b图的斜率求得电阻R的阻值,两交点即为二者构成一闭合回路时工作电压与工作电流,可求输出功率P出.【解答】解:由a图线纵截距知:电源的电动势为E=3V由横截距知电源短路电流为I0=6A电源的内阻r==Ω=0.5Ω由交点坐标知工作电压为U=2v,工作电流为I=2A则输出功率为P出=UI=2×2=4W【点评】本题关键要理解电源的U﹣I线与电阻的伏安特性曲线的交点的物理意义,知道交点表示该电源与电阻组合时的工作状态.5.电源的电动势为E=30V,内阻为r=1Ω,将它与一只“6V,12W”的灯泡和一台电阻为2Ω的小电动机串联组成闭合电路.当灯泡正常发光时,若不计摩擦,电动机输出机械功率与输入电功率之比约为()A.82% B.67% C.91% D.60%【考点】电功、电功率.【专题】恒定电流专题.【分析】根据小灯泡刚好正常发光,求解出电流;根据闭合电路欧姆定律求解出电动机两端的电压,由P=UI求得总功率;再根据P出=UI﹣I2r求解电动机的输出功率;则可求得输出功率与总功率的比值.【解答】解:小灯泡刚好正常发光,故电流为:I=;根据闭合电路欧姆定律,电动机两端的电压:U=E﹣IR﹣U L=30﹣2×1﹣6=22V;电动机的总功率P=UI=22×2=44W;电动机输出的功率为:P出=UI﹣I2r=22×2﹣22×2=36W;故比值为:==82%;故选:A.【点评】本题关键明确含电机电路是非纯电阻电路,小灯泡是纯电阻,根据小灯泡正常发光求电流,根据闭合电路欧姆定律求解电机电压,根据能量守恒定律求解电机的输出功率6.在如图所示电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P,断开哪个开关后P会向下运动()A.S1B.S2C.S3D.S4【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】由电路图可知,当开关全闭合时,R2、R4串联后接入电源两端;R1及R2为等势体,相当于导线,电容器两端的电压等于R3两端的电压;带电油滴受重力和电场力平衡,故电场力应向上,若使P向下运动,重力不变,故可知电场力的变化,由F=Eq可知场强E的变化,由U=Ed可得出电容器两端电压的变化,分析各开关断开后电路的变化可得出符合条件的选项.【解答】解:A、断开S1,R1断路,而R2接通,故仍可使C接入R3两端,故P不会运动,故A错误;B、断开S2,C直接接到电源两端,C两端电压增大,故E增大,电场力增大,油滴向上,故B错误;C、断开S3,电源断开,C通过R3放电,电压减小,粒子向下运动,故C正确;D、断开S4,电容器被断开,不会产生充放电现象,故粒子受力不变,油滴不会运动,故D错误;故选:C.【点评】解决本题的关键在于看懂电路图,并能明确电路稳定后,电容器相当于断路,与之相连的电阻可看作导线处理.7.如图所示电路中,电源内阻不能忽略,当变阻器R的滑片P向下移动时,电路中的电压表、和电流表的示数变化情况是()A.示数变大,示数变小,示数变小,R2消耗功率减小B.示数变小,示数变大,示数变小,R1消耗功率增大C.示数变大,示数变小,示数变大,电源消耗的总功率增大D.示数变小,示数变大,示数变大,电源消耗的总功率减小【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】当变阻器R的滑片向下移动时,R减小,R与R2并联的阻值减小,外电路总电阻减小,干路电流I增大,由欧姆定律分析电压表V1和V2的变化,以及电阻R2的电压变化,由干路电流和R2电流的变化,分析电流表示数的变化.【解答】解:当变阻器R的滑片向下移动时,R减小,R与R2并联的阻值减小,外电路总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律可知,干路电流I增大.电压表V2的示数U2=E﹣Ir,电压表V1的示数U1=IR2,I增大,U2减小,U1增大.电阻R2的电压U2=E﹣I(R1+r),I增大,U2减小,流过R2的电流I2减小,则电流表的示数I A=I﹣I2,I A增大.故选:C【点评】本题电路中典型的问题:电路中动态变化分析问题,一般按照“部分→整体→部分”思路分析.8.在一块微安表G两端并联一个电阻R,就改装成了一块电流表.今将该表与一标准电流表串联后去测电流,发现该表的示数总比标准表的示数小,修正的方法为()A.在R上并联一个小电阻B.在R上并联一个大电阻C.将R的阻值变大些 D.将R的阻值变小些【考点】把电流表改装成电压表.【专题】实验题.【分析】电流表示数偏小,说明所并联电阻的分流太大,则分流电阻阻值偏小.让分流电阻变的稍大些即可.【解答】解:电流表示数偏小,说明所并联电阻的分流太大,则分流电阻阻值偏小.让分流电阻变的稍大些即可,故C正确,D错误;在原分流电阻上再并联一个适当的小电阻或者并联适当的大电阻,都会使其并联值稍小,分流稍大,不可以.故AB错误.故选:C.【点评】考查的电流表的改装原理,明确分流与电阻成反比,电阻大,分流小,反之电阻小则分流大.9.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是()A.加5V电压时,导体的电阻约是5ΩB.加11V电压时,导体的电阻约是1.4ΩC.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小【考点】欧姆定律;闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】I﹣U图象描述物体的电流随电压的变化;由各点的坐标可求得导体的电阻;由图象的斜率的变化可明确电阻的变化.【解答】解:A、加5V的电压时,电流为1.0A,则由欧姆定律可知,R===5Ω;故A正确;B、加11V的电压时,电流约为1.5A,则可得电阻为:R′==7.3Ω;故B错误;C、由图可知,随电压的增大,图象的斜率减小,则可知导体的电阻越来越大,故C错误;D、随着电压的减小,导体的电阻减小;故D正确;故选:AD.【点评】本题考查欧姆定律的应用;注意伏安特性曲线的性质,能从图象中得出电阻的变化.10.某课外活动小组将锌片和铜片插入一个西红柿中,用电压表测量到铜片与锌片间电压为0.30V,然后又将这样的西红柿电池10个串联成电池组(n个相同电池串联时,总电动势为nE,内电阻为nr),与一个额定电压为1.5V、额定功率为1W的小灯泡相连接,小灯泡不发光,量得小灯泡两端的电压为0.3V,对此现象的解说各同学不一,其中摘录如下,其中说法正确的是()A.西红柿电池组的电动势大于小灯泡的额定电压,小灯泡已烧毁B.小灯泡的实际功率小于0.04W,太小了C.西红柿电池组输出的电功率太小D.西红柿电池组的内阻太大【考点】电功、电功率.【专题】恒定电流专题.【分析】小灯泡不发光,说明西红柿串联电池组给灯泡提供的电流和电压小于额定电流和额定电压,根据闭合电路欧姆定律分析,电池组的内阻远大于小灯泡的电阻,灯泡的电压过小,电池组输出的电功率太小,不足以使灯泡发光.【解答】解:A、由题可知,小灯泡两端的电压为0.3V,小于灯泡的额定电压1.5V,灯泡不可能烧毁.故A错误.B、由于未知电池组内阻,故无法求出灯泡的实际功率;故B错误;C、灯泡不发光,流过灯泡的电流远小于灯泡的额定电流,10个西红柿电池串联成电池组电动势约为3V,串联内阻增大,根据欧姆定律可知,由于电池组的内阻远大于小灯泡的电阻,灯泡分担的电压太小.则输出功率太小;故CD正确.故选:CD【点评】本题考查理论联系实际的能力,要善于抓住题干中有用信息进行分析、判断、推理.11.两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆,串联后接在某一直流电源两端,如图所示.已知杆a的质量小于杆b的质量,杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量,杆a 的电阻大于杆b的电阻,假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子).当电流达到稳恒时,若a、b内存在电场,则该电场可视为均匀电场.下面结论中正确的是()A.两杆内的电场强度都等于零B.两杆内的电场强度都不等于零,且a内的场强大于b内的场强C.无法确定两杆内载流子定向移动的速度大小关系D.两杆内载流子定向运动的速度一定相等【考点】匀强电场中电势差和电场强度的关系.【专题】电场力与电势的性质专题.【分析】两杆内都建立电场,场强不为零,根据E=和U=IR分析场强的大小;根据电流的微观表达式I=nqvS,分析载流子定向移动速率关系【解答】解:A、B:ab串联接在电源的两端,两杆内部都存在恒定电场,近似看成匀强电场,则场强为E=,又U=IR,得E=,d、I相等,得E∝R,杆a的电阻大于杆b的电阻,则a内的场强大于b内的场强.故A错误,B正确;C、根据电流的表达式I=nevS,又单位体积内载流子数目n=N A•,m是质量,M是摩尔质量,N A是阿伏伽德罗常数,V是体积,则得:I=.由题意,S、V、e、N A相等,串联时电流I相等,已知杆a的质量小于杆b的质量,杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量,由上式不能确定载流子定向移动速度v的大小,故C正确,D错误故选:BC【点评】解决本题关键要掌握场强与电压的关系式E=,欧姆定律U=IR,以及电流的微观表达式I=nevS12.如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r.将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△U1、△U2、△U3,理想电流表A示数变化量的绝对值为△I,则()A.A的示数减小 B.△U1大于△U2C.△U3与△I的比值等于R+r D.电源的输出功率一定增大【考点】闭合电路的欧姆定律.【专题】恒定电流专题.【分析】理想电压表内阻无穷大,相当于断路.理想电流表内阻为零,相当短路.分析电路的连接关系,根据欧姆定律分析.根据电源的输出功率分析功率的变化.【解答】解:A、据题理想电压表内阻无穷大,相当于断路.理想电流表内阻为零,相当短路,所以R与变阻器串联,电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压.当滑动变阻器滑片向下滑动时,接入电路的电阻减小,电路中电流增大,则A的示数增大,故A错误;B、根据闭合电路欧姆定律得:U2=E﹣Ir,则得:=r;=R,据题:R>r,则>,故△V1大于△V2.故B正确.C、根据闭合电路欧姆定律得:U3=E﹣I(R+r),则得:=R+r>r,则△V3与△I的比值大于r,故C正确;D、当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,故当滑动变阻器滑片向下滑动时,外电阻越来越接近内阻,故输出功率一定增大;故D正确;故选:BCD.【点评】本题是电路的动态分析问题,关键要搞清电路的结构,明确电表各测量哪部分电路的电压或电流,根据闭合电路欧姆定律进行分析.二、实验题(本大题共3小题,共16分,把答案直接填在题中横线上或按题目要求作答.)13.用20分度的游标卡尺测量一个物体的长度,得到图1所示,读数为10.030cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径,从图2中读出金属丝的直径为0.517mm.【考点】刻度尺、游标卡尺的使用;螺旋测微器的使用.【分析】解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.【解答】解:1、游标卡尺的主尺读数为100mm,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为6×0.05mm=0.30mm,所以最终读数为:100mm+0.30mm=100.30mm=10.030cm.2、螺旋测微器的固定刻度为0.5mm,可动刻度为1.7×0.01mm=0.017mm,所以最终读数为0.5mm+0.017mm=0.517mm.故答案为:10.030,0.517【点评】对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理,要能正确使用这些基本仪器进行有关测量.14.如图所示,0~3A挡电流表读数 1.75A,0~15V电压表的读数为10.7V.【考点】多用电表的原理及其使用.【专题】恒定电流专题.【分析】根据量程确定最小分度,即可根据指针的位置确定读数;注意明确最小分度为1的需要估读.【解答】解:0~3A挡时最小分度为0.1A,则指针所指示数为:1.75A;0~15V电压表的最小分度为0.5V,则读数为:10.7V;故答案为:1.75,10.7【点评】本题考查电表的读数问题,要注意读数的位数问题,左图中最小分度为0.1,因此需要估读一位;而右图中最小分度为0.5,则不需要估读.15.有一个小灯泡上标有“6V,0.1A”字样,现要测量该灯泡的伏安特性曲线,有下列器材供选用:A.电压表(0~3V,内阻2kΩ);B.电压表(0~10V,内阻3.0kΩ);C.电流表(0~0.3A,内阻2.0Ω);D.电流表(0~0.6A,内阻1.5Ω);E.滑动变阻器(30Ω,2A);F.滑动变阻器(100Ω,0.5A);G.学生电源(直流9V),开关,导线.(1)实验中所用电压表B,电流表C,滑动变阻器E.(填所选仪器前面的字母)(2)画出实验电路图,要求电压从0开始测量.【考点】描绘小电珠的伏安特性曲线.【专题】实验题;恒定电流专题.【分析】(1)器材的选取需精确、安全,根据灯泡的额定电流选择合适的电流表,从测量误差的角度出发选择合适的滑动变阻器.(2)由于灯泡的电压和电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法,根据灯泡电阻的大小确定电流表的内外接.【解答】解:(1)灯泡的额定电流为0.1A,电流表应选C;灯泡额定电压为6V,电压表应选B;为方便实验操作,滑动变阻器应选E.(2)因为灯泡的电压和电流需从零开始测起,则滑动变阻器采用分压式接法.灯泡的电阻大约为R===60Ω=7.6Ω,远小于电压表的内阻3kΩ,属于小电阻,所以电流表采用外接法,实验原理图如下;故答案为:(1)B C E;(2)【点评】解决本题的关键掌握器材选取的原则,以及知道滑动变阻器分压式和限流式接法的区别,以及电流表内外接的区别.三、计算、论述题(本大题共4小题,共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.)16.某个家庭有“220V44W”电烙铁一只,“220V100W”灯泡一只,“220V25W”灯泡两只,“220V 10W”灯泡两只,“220V280W”电熨斗一只.若所有电器都正常工作,每个用电器平均每天使用2h,每度电收费0.6元,一个月(按30天计算)需交电费多少?(假定用电器的电阻都是恒定不变的)【考点】电功、电功率.【专题】恒定电流专题.【分析】求出所有电器的电功率之和,再由W=PT可求得消耗的总电量,则可求得需要交的电费.【解答】解:全部用电器的额定功率之和为:P额=(44+100+2×25+2×10+280)W=494W,30天累计用电时间为t=30×2h=60h,30天实际消耗的电能为:W=P实×t=0.494×60kW•h=29.64kW•h,一个月需交电费为:29.64×0.6元=17.8元.答:需交电费17.8元.。