高中物理恒定电流知识点详细总结及经典例题 第一节 电源和电流 1.电流 电流的定义式： I= q t 决定式：I＝ 电流的 微观表达式 I=nqvS 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。 1． 在 10 s 内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为 2 C，向左迁移的负离 子所带的电量为 3 C．求电解槽中电流强度的大小。 2． 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为 800kV 的直线加速器加速，形成 电流强度为 1mA 的细柱形质子流。已知质子电荷 e=1.60×10-19C。这束质子流每秒打到靶上 的质子数为_________。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质 子源相距 L 和 4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为 n1 和 v1 v2 n2，则 n1∶n2=_______。 质子源 L 第二节 电阻定律 4L l 在温度不变时，导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积成反比，即 R=ρ S . l A.在公式 R=ρ S 中，l、S 是导体的几何特征量，比例系数 ρ(电阻率)是由导体的物 理特性决定的.不同的导体，它们的电阻率不相同. B.对于金属导体，它们的电阻率一般都与温度有关，温度升高时电阻率增大，导体的 电阻也随之增大.电阻定律是在温度不变的条件下总结出来的物理规律，因此也只有在温度 不变的条件下才能适用.温度变化时，就要考虑温度对电阻率的影响. 注意物理规律的适用范围，不能随意把物理规律应用到它所适用的范围之外去 ，这是 非常重要的.根据一定条件下总结出来的物理规律作出某些推论，其正确性也必须通过实践 (实验)来检验. U U C.有人根据欧姆定律 I= R 推导出公式 R= I ，从而错误地认为导体的电阻跟导 体两端的电压成正比，跟通过导体的电流强度成反比. 对于这一错误推论，可以从两个方面来分析：第一，电阻是由导体的自由结构特性决 定的，与导体两端是否有电压、有多大的电压、导体中是否有电流通过、有多大电流通过 没有直接关系，加在导体上的电压大，通过的电流也大，导体的温度会升高，导体的电阻 会有所变化，但这只是间接影响，而没有直接关系；第二，伏安法测电阻，是根据欧姆定 U 律，用电压表测出电阻两端的电压，用安培表测出通过电阻的电流，由公式 R= I 计算 出电阻值，这是测量电阻的一种方法. D.半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻随温度的升高而减小的材料 .改变半 导体的温度，使半导体受到光照，在半导体中加入其他微量杂质等，可使半导体的导电性 能发生显著变化，正是因为这种特性，使它在现代科学技术中发挥了重要作用. E.超导现象：当温度降低到绝对零度(0K)附近时，某些材料(金属、合金、化合物)的 电阻率突然减小到零.这种现象叫做超导现象.处于这种状态的导体，叫做超导体. 材料由正常状态转变为超导状态的温度叫做转变温度(记为 TC).目前高温超导体的研究 已在世界范围内形成热潮，这一研究的目标是实现得到在室温条件下工作的超导材料，以 使之广泛应用. 例 1 关于电阻率，下列说法正确的是( ) A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好 B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大 C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变 为零 D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它制作标准电阻 解析 本题涉及到的知识，在教材中都有相当简洁、明确的说明，都是必须了解的基 本知识，认真阅读教材，就可知道选项 B、C、D 都是正确的. 例 2 下列说法中正确的是( ) A.由 R=U/I 可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 B.由 I=U/R 可知，通过导体的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比 C.导体的电阻率由导体本身的物理条件决定，任何物理变化都不能改变导体的电阻率 D.欧姆定律 I=U/R，不仅适用于金属导体的导电情况，对于别的电路也适用. 解析 由电阻定律知，导体的电阻是由本身的物理条件决定的，与加在它两端的电压 和通过它的电流无关.所以 A 错. 导体的电阻率是由导体的材料决定的，与温度有关.温度发生变化，电阻率也会改变， 所以 C 错. 部分电路欧姆定律只适用于电阻电路，不一定适合于一切电路，所以 D 错. 故正确答案为 B. 【难题巧解点拨】 例 1 一只标有“220V 60W”的白炽灯泡，加上的电压 U 由零逐渐增大到 220V.在此 过程中，电压 U 和电流 I 的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中，肯定不符合实际 的是( ) U 解析 由电阻的定义式 R= I 知：在 U—I 图线上，某一点的纵坐标 U 和该点的横坐 标 I 的比值 U/I 就对应着电阻值 R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白 炽灯上加的电压从零逐渐增大到 220V 时，钨丝由红变到白炽，灯丝的温度不断升高，电 阻将不断增大.A 图线表示 U/I 为一定值，说明电阻不变，不符要求；C 图线上各点的 U/I 值随 U 的增大而减小，也不符合实际；D 图线中 U/I 的值开始随 U 的增大而增大，后来随 U 的增大而减小，也不符合实际；只有 B 图线中 U/I 的值随 U 的增大而变化，符合实际.此 答案应选 A、C、D. 评注 要从题目中挖掘出电压由零逐渐增大到 220V 的含义，即热功率增大，白炽灯 钨丝的电阻会随温度的升高而增大.不要认为白炽灯钨丝的电阻是固定不变的，这是这道题 解答的关键地方. 例 2 下图是 a、b 两个导体的 I-U 图象： (1)在 a、b 两个导体加上相同的电压时，通过它们的电流强度 IA∶IB= . (2)在 a、b 两个导体中通过相等的电流时，加在它们两端的电压 UA∶UB= . (3)a、b 两个导体的电阻 RA∶RB= . 解析 本题给出的是 I-U 图象，纵轴表示通过导体的电流，横轴表示加在导体两端的电 压.(1)加在 a、b 两端的电压相等时，通过它们的电流比为 IA IB √3 tan 60 ° 3 = = = 1/√ 3 tan 30 ° 1 (2)通过 a、b 的电流相等时，a、b 两端的电压比为 UA UB = 1/√ 3 cot 60 ° 1 = = cot 30 ° 3 √3 (3)由(1)或(2)都可以推导出 a、b 两个导体的电阻比为 RA RB = 1 3 1.电功和电功率 （1）电功是电流通过一段电路时，电能转化为其他形式能（电场能、机械能、化学 能或内能等）的量度。 （2）W= qU=UIt 是电功的普适式，P= UI 是电功率的普适式，适用于任何电路。 2.焦耳定律和热功率 （1）电热则是电流通过导体时，电能转化为内能的量度. （2）Q=I2Rt 是电热的计算式，可以计算任何电路中电流 I 通过电阻 R 时在 t 时间内 产生的热量（电热）；P=I2R 是热功率的计算式， 3.电功和电热 （1）在纯电阻电路中：电流通过用电器以发热为目的，例如电炉、电熨斗、电饭锅 ， U2 t 电烙铁、白炽灯泡等。这时电能全部转化为内能，电功等于电热，即 W=UIt=I2Rt= R . U2 同理 P=UI=I2R= R . （2）在非纯电阻电路中：电流通过用电器是以转化为内能以外的形式的能为目的， 发热不是目的，而是难以避免的内能损失。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯 等.这时电路消耗的电能，即 W=UIt 分为两部分，一大部分转化为其他形式的能（例如电 流通过电动机，电动机转动，电能转化为机械能）；另一小部分不可避免地转化为电热 Q=I2R t（电枢的电阻生热）.这里 W=UIt 不再等于 Q=I2Rt，应该是 W=E 其他＋Q. （3）电功和电热是两个不同的物理量，只有在纯电阻电路中，电功才等于电热 ， U2 W=Q=UIt=I 2R t= R t ； 在 非 纯 电 阻 电 路 中 ， 电 功 大 于 电 热 ， W>Q ， 这 时 电 功 只 能 用 W=UIt 计算，电热只能用 Q=I2Rt 计算，两式不能通用。 例 1 一台电动机，线圈电阻为 0.4Ω，当它两端所加电压为 220 V 时，通过的电流是 5A 问： （1）电动机的输入功率多大？ （2）电动机每分钟消耗电能多少？ （3）电动机每分钟产生的电热多少？产生机械能多少？ 练习 1. 用电器两端电压 220V，这意味着( ) A.1A 电流通过用电器时，消耗的电能为 220J B.1C 正电荷通过用电器时，产生 220J 的 热量 C.1A 电流通过用电器时，电流的发热功率为 220W D.1C 正电荷从电势高端移到电势低端时，电场力做功 220J 2. 一灯泡标有“220V，100W”字样将其接到 110V 的电源上(不考虑灯泡电阻的变化)， ) 则有( A.灯泡的实际功率为 50W B.灯泡的实际功率为 25W 1 C.通过灯泡的电流为额定电流的 2 1 D.通过灯泡的电流为额定电流的 4 3. 下 图 电 路 中 ， 电 灯 L1 、 L2 都 标 有 “ 220V ， 100W” ； 电 灯 L3 、 L4 都 标 有 ) “220V，40W”．将 A、B 两端接入电源，最暗的灯是　 ( A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 4.把两个相同的电灯分别接在图中甲、乙两个电路 里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗 的总功率分别为 A. P甲 〉 P乙 P甲 和 B. P乙 P甲 ，可以断定( 〈 P乙 C. ) P甲 P乙 = D.无法确定 5.一个直流电动机所加电压为 U，电流为 I，线圈内阻为 R，当它工作时，下述说法 中错误的是 （ ） B．电动机的发热功率为 I2R 　A．电动机的输出功率为 U2／R D．电动机的功率可写作 IU=I2R=U2/R 　C．电动机的输出功率为 IU-I2R 6.有一个直流电动机，把它接入 0.2V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机 的电流是 0.4A，若把它接入 2V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1A。求： （1）电动机正常工作时的输出功率 ； （2）如在正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率多大？（提示：电 动机在电路中转子不转动时为纯电阻用电器） 7.关于电功，下列说法中正确的有( ) A.电功的实质是电场力所做的功 B.电功是电能转化为内能 C.电场力做功使电能转化成其他形式能量的量度 D.电流通过电动机时的电功率和热 功