2.電源的功率和效率。
⑴功率：①電源的功率(電源的總功率)PE=EI
②電源的輸出功率P出=UI
③電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I 2r
⑵電源的效率：
(最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路)
電源的輸出功率
，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為
。
目的要求
復(fù)習(xí)閉合電路的歐姆定律及其應(yīng)用。
知識(shí)要點(diǎn)
1.主要物理量。
研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U，前兩個(gè)是常量，后三個(gè)是變量。閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：
(1)E=U外+U內(nèi)
(2)
(I、R間關(guān)系)
(3)U=E-Ir(U、I間關(guān)系)
(4)
(U、R間關(guān)系)
從(3)式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)(I = 0)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)(有微弱電流)。當(dāng)外電路短路時(shí)(R = 0，因而U = 0)電流最大為Im=E/r(一般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞)。
4.電路中有關(guān)電容器的計(jì)算。
⑴電容器跟與它并聯(lián)的用電器的電壓相等。
⑵在計(jì)算出電容器的帶電量后，必須同時(shí)判定兩板的極性，并標(biāo)在圖上。
⑶在充放電時(shí)，電容器兩根引線上的電流方向總是相同的，所以要根據(jù)正極板電荷變化情況來(lái)判斷電流方向。
⑷如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量的差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過(guò)每根引線的電荷量等于始末狀態(tài)電容器電荷量之和。
例題分析
例1：已知如圖，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，則接入電路后這三只電阻的實(shí)際功率之比為_________。
解：本題解法很多，注意靈活、巧妙。經(jīng)過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)三只電阻的電流關(guān)系最簡(jiǎn)單：電流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3；還可以發(fā)現(xiàn)左面兩只電阻并聯(lián)后總阻值為2Ω，因此電壓之比是U1∶U2∶U3=1∶1∶2；在此基礎(chǔ)上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6
例2：已知如圖，兩只燈泡L1、L2分別標(biāo)有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑動(dòng)變阻器R，將它們連接后接入220V的電路中，要求兩燈泡都正常發(fā)光，并使整個(gè)電路消耗的總功率最小，應(yīng)使用下面哪個(gè)電路？
A.
B.
C.
D.
解：A、C兩圖中燈泡不能正常發(fā)光。B、D中兩燈泡都能正常發(fā)光，它們的特點(diǎn)是左右兩部分的電流、電壓都相同，因此消耗的電功率一定相等。可以直接看出：B圖總功率為200W，D圖總功率為320W，所以選B。
例3：實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)某種金屬氧化物制成的均勻棒中的電流I跟電壓U之間遵循I =kU 3的規(guī)律，其中U表示棒兩端的電勢(shì)差，k=0.02A/V3。現(xiàn)將該棒與一個(gè)可變電阻器R串聯(lián)在一起后，接在一個(gè)內(nèi)阻可以忽略不計(jì)，電動(dòng)勢(shì)為6.0V的電源上。求：⑴當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時(shí)，電路中的電流為0.16A？⑵當(dāng)串聯(lián)的可變電阻器阻值R多大時(shí)，棒上消耗的電功率是電阻R上消耗電功率的1/5？
解：畫出示意圖如右。
⑴由I =kU 3和I=0.16A，可求得棒兩端電壓為2V，因此變阻器兩端電壓為4V，由歐姆定律得阻值為25Ω。
⑵由于棒和變阻器是串聯(lián)關(guān)系，電流相等，電壓跟功率成正比，棒兩端電壓為1V，由I =kU3得電流為0.02A，變阻器兩端電壓為5V，因此電阻為250Ω。
例4：左圖為分壓器接法電路圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)，變阻器總電阻為r。閉合電鍵S后，負(fù)載電阻R兩端的電壓U隨變阻器本身a、b兩點(diǎn)間的阻值Rx變化的圖線應(yīng)最接近于右圖中的哪條實(shí)線？
A.① B.② C.③ D.④
解：當(dāng)Rx增大時(shí)，左半部分總電阻增大，右半部分電阻減小，所以R兩端的電壓U應(yīng)增大，排除④；如果沒有并聯(lián)R，電壓均勻增大，圖線將是②；實(shí)際上并聯(lián)了R，對(duì)應(yīng)于同一個(gè)Rx值，左半部分分得的電壓將比原來(lái)小了，所以③正確，選C。
例5：已知如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：
A.增大R1 B.增大R2
C.增大R3 D.減小R1
解：由于穩(wěn)定后電容器相當(dāng)于斷路，因此R3上無(wú)電流，電容器相當(dāng)于和R2并聯(lián)。只有增大R2或減小R1才能增大電容器C兩端的電壓，從而增大其帶電量。改變R3不能改變電容器的帶電量。因此選BD。
例6：已知如圖，R1=30Ω，R2=15Ω，R3=20Ω，AB間電壓U=6V，A端為正C=2μF，為使電容器帶電量達(dá)到Q =2×10- 6C，應(yīng)將R4的阻值調(diào)節(jié)到多大？
解：由于R1 和R2串聯(lián)分壓，可知R1兩端電壓一定為4V，由電容器的電容知：為使C的帶電量為2×10-6C，其兩端電壓必須為1V，所以R3的電壓可以為3V或5V。因此R4應(yīng)調(diào)節(jié)到20Ω或4Ω。兩次電容器上極板分別帶負(fù)電和正電。
還可以得出：當(dāng)R4由20Ω逐漸減小的到4Ω的全過(guò)程中，通過(guò)圖中P點(diǎn)的電荷量應(yīng)該是4×10-6C，電流方向?yàn)橄蛳?/u>。
3.對(duì)復(fù)雜電路分析，一般情況下用等勢(shì)點(diǎn)法比較方便簡(jiǎn)潔。
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⑴凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢(shì)必相等(包括用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn))。21世紀(jì)教育網(wǎng)
⑵在外電路，沿著電流方向電勢(shì)降低。
⑶凡接在同樣兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。
⑷不加聲明的情況下，不考慮電表對(duì)電路的影響。
2.公式選取的靈活性。21世紀(jì)教育網(wǎng)
⑴計(jì)算電流，除了用
外，還經(jīng)常用并聯(lián)電路總電流和分電流的關(guān)系：I=I1+I221世紀(jì)教育網(wǎng)
⑵計(jì)算電壓，除了用U=IR外，還經(jīng)常用串聯(lián)電路總電壓和分電壓的關(guān)系：U=U1+U221世紀(jì)教育網(wǎng)
⑶計(jì)算電功率，無(wú)論串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)，總功率都等于各電阻功率之和：P=P1+P221世紀(jì)教育網(wǎng)
對(duì)純電阻，電功率的計(jì)算有多種方法：P=UI=I 2R=
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以上公式I=I1+I2、U=U1+U2和P=P1+P2既可用于純電阻電路，也可用于非純電阻電路。既可以用于恒定電流，也可以用于交變電流。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)
復(fù)習(xí)串、并聯(lián)和混聯(lián)電路的規(guī)律。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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知識(shí)要點(diǎn)21世紀(jì)教育網(wǎng)
1.應(yīng)用歐姆定律須注意對(duì)應(yīng)性。21世紀(jì)教育網(wǎng)
選定研究對(duì)象電阻R后，I必須是通過(guò)這只電阻R的電流，U必須是這只電阻R兩端的電壓。該公式只能直接用于純電阻電路，不能直接用于含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等用電器的電路。21世紀(jì)教育網(wǎng)
4.電功和電熱21世紀(jì)教育網(wǎng)
電功就是電場(chǎng)力做的功，因此是W=UIt；由焦耳定律，電熱Q=I2Rt。其微觀解釋是：電流通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)，自由電子在加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中頻繁與正離子相碰，使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，而電子速率減小，可以認(rèn)為自由電子只以某一速率定向移動(dòng)，電能沒有轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，只轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。21世紀(jì)教育網(wǎng)
⑴對(duì)純電阻而言，電功等于電熱：W=Q=UIt=I 2R t=
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⑵對(duì)非純電阻電路(如電動(dòng)機(jī)和電解槽)，由于電能除了轉(zhuǎn)化為電熱以外還同時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或化學(xué)能等其它能，所以電功必然大于電熱：W>Q，這時(shí)電功只能用W=UIt計(jì)算，電熱只能用Q=I 2Rt計(jì)算，兩式不能通用。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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例題分析21世紀(jì)教育網(wǎng)
例1：實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來(lái)表示：21世紀(jì)教育網(wǎng)
解：燈絲在通電后一定會(huì)發(fā)熱，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)才會(huì)發(fā)出可見光，這時(shí)溫度能達(dá)到很高，因此必須考慮到燈絲的電阻將隨溫度的變化而變化。隨著電壓的升高，電流增大，燈絲的電功率將會(huì)增大，溫度升高，電阻率也將隨之增大，電阻增大，。U越大I-U曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)于原點(diǎn)連線的斜率必然越小，選A。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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例2：下圖所列的4個(gè)圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾電燈在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U 2之間的函數(shù)關(guān)系的是以下哪個(gè)圖象21世紀(jì)教育網(wǎng)
A.
B.
C.
D.21世紀(jì)教育網(wǎng)
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解：此圖象描述P隨U 2變化的規(guī)律，由功率表達(dá)式知：
，U越大，電阻越大，圖象上對(duì)應(yīng)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率越小。選C。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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例3：某一電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電壓U1=10V時(shí)帶不動(dòng)負(fù)載，因此不轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)電流為I1=2A。當(dāng)電壓為U2=36V時(shí)能帶動(dòng)負(fù)載正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)電流為I2=1A。求這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率是多大？21世紀(jì)教育網(wǎng)
解：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)可視為為純電阻，由歐姆定律得，
，這個(gè)電阻可認(rèn)為是不變的。電動(dòng)機(jī)正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸入的電功率為P電=U2I2=36W，內(nèi)部消耗的熱功率P熱=
=5W，所以機(jī)械功率P=31W21世紀(jì)教育網(wǎng)
由這道例題可知：電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)電流較大，容易被燒壞；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電流反而較小。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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例4：來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電流強(qiáng)度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。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=_______。21世紀(jì)教育網(wǎng)
解：按定義，
，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
。而
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3.歐姆定律21世紀(jì)教育網(wǎng)
(適用于金屬導(dǎo)體和電解液，不適用于氣體導(dǎo)電)。21世紀(jì)教育網(wǎng)
電阻的伏安特性曲線：注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意：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。21世紀(jì)教育網(wǎng)
2.電阻定律21世紀(jì)教育網(wǎng)
導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比，跟它的橫截面積S成反比。
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⑴ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率(反映該材料的性質(zhì)，不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì))。單位是Ωžm。21世紀(jì)教育網(wǎng)
⑵純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。21世紀(jì)教育網(wǎng)
⑶材料的電阻率與溫度有關(guān)系：21世紀(jì)教育網(wǎng)
①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大(可以理解為溫度升高時(shí)金屬原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，對(duì)自由電子的定向移動(dòng)的阻礙增大。)鉑較明顯，可用于做溫度計(jì)；錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不隨溫度而變，可用于做標(biāo)準(zhǔn)電阻。21世紀(jì)教育網(wǎng)
②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小(可以理解為半導(dǎo)體靠自由電子和空穴導(dǎo)電，溫度升高時(shí)半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量增大，導(dǎo)電能力提高)。21世紀(jì)教育網(wǎng)
③有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0 K時(shí)，電阻率突然減小到零--這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體。材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度TC。我國(guó)科學(xué)家在1989年把TC提高到130K�，F(xiàn)在科學(xué)家們正努力做到室溫超導(dǎo)。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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目的要求21世紀(jì)教育網(wǎng)
復(fù)習(xí)電流的概念、電阻定律、歐姆定律21世紀(jì)教育網(wǎng)
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知識(shí)要點(diǎn)21世紀(jì)教育網(wǎng)
1.電流21世紀(jì)教育網(wǎng)
電流的定義式：
，適用于任何電荷的定向移動(dòng)形成的電流。21世紀(jì)教育網(wǎng)
對(duì)于金屬導(dǎo)體有I=nqvS(n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)線的橫截面積，v為自由電子的定向移動(dòng)速率，約10 -5m/s，遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s，更小于電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s)，這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體，千萬(wàn)不要到處套用。21世紀(jì)教育網(wǎng)
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