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2012高考典型精练 恒定电流 第一节 基本概念和定律 基础知识 一、电流、电阻和电阻定律 1．电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。 ①I=Q/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为V，则I=neSv ②表示电流的强弱，是标量．但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向． ③单位是：安、毫安、微安1A=103mA=106μA 2．电阻、电阻定律 （1）电阻:.R=U/I,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关. (2)电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比. R＝ρL/S (3)电阻率:电阻率ρ是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响． 3．半导体与超导体(了解内容)：(1)半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间, (2)半导体的应用:①热敏电阻:能够将温度的变化转成电信号,测量这种电信号,就可以知道温度的变化. ②光敏电阻:光敏电阻在需要对光照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用. ③晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路. ④半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等. （3）超导体 超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,电阻率突然降到几乎为零的现象. 应用:超导电磁铁、超导电机等 例1．( 2003·上海高考物理卷考题）若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω= ；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流 I= ．（已知电子的质量为 m ，电荷量为e，静电常量用 k 表示） 例2．如图7-1-16示，假如考虑温度对电阻率的影响，能较正确反映通过灯泡的电流 I 与灯泡两端电压 U 关系的图线是图中的（ ） 例3.(2011延庆一模） 用控制变量法可以研究金属丝的电阻与金属丝的长度和横截面积之间的关系，取同一种材料的几段不同长度和不同横截面积的金属丝，分别接入如图所示的电路中，针对每一根金属丝，改变滑动变阻器，记录多组伏特表和安培表的读数，并在同一坐标系中分别作出每一根金属丝的U—I图像，设金属丝的长度是L，横截面积是S，图像与I轴的夹角是θ，则如下正确的是：（ ） A．如果保持S不变，增大L，则θ变大 B．如果保持S不变，增大L，则θ变小 C．如果保持L不变，减小S，则θ变小 D．如果保持L不变，减小S，则θ不变 答案：A 例4．(2011昌平期末)关于导体的电阻A．跟导体两端的电压成正比B．跟导体中的电流强度成反比C．决定于导体的材料、长度和横截面积D．决定于中的电流强度和电压一台直流电动机的电阻为R，额定电压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下述的是 A电动机所消耗的电功率IB．t秒内所产生的电热为UIt Ct秒内所产生的电热为I2Rt D．t秒内的机械能为（U－IR）It2．部分电路欧姆定律的应用 例9．如图所示是一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面,O是悬点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保护良好接触．无风时，金属丝与电阻丝在C点接触，此时示数为I0；有风时金属丝将偏转一角度θ，角θ与风力大小有关，设风力方向水平向左，OC=h,CD=L,金属球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为k，电源内阻和金属丝电阻不计，金属丝偏角为θ时，的示数为I/，此时风力为F,试写出： （1）F与θ的关系式． （2)F与I/的关系式． 解析:(1)有风力时；对金属球P,受力如图,F=F1sinθ;mg=F1cosθ;F=mgtanθ (2)无风时,电路中U=I0(R0＋kL) 有风力时,电路中U=I/(R0＋kL/), L/=L－htanθ 由以上各式解得 思考：本题你是怎样将实际问题抽象成简单的物理模型的？ 例10。图为一种加速仪的示意图,质量为m的振子两端连有劲度系数均为K的轻弹簧,电源动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求： (1)系统的加速度a(以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。 (2)将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？ (3)若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如何？ 解析:设加速度a向右，m向左平移了x，对m用牛顿第二定律有2Kx＝ma；根据部分电路欧姆定律和电阻定律,电压表示数与左段电阻成正比，因此也和x成正比，所以，两式解得． 可见，a与U为一次函数关系，所以将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的。 因为系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，电压表指针恰好在刻