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(共13张PPT)
高中物理解题模型
高中物理 一轮复习
电路应用（1/9）
高中物理 一轮复习
电路应用（1/9）
1
电流及电阻
2
串并联电路
3
精细长度测量
4
电路连接方式
5
电阻率测量
6
电表改装
7
多用电表
8
半偏法测电阻
9
拓展实验
电路应用 — 电流及电阻
相关知识：
1. 电源：
2. 电流：
电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置；
作用：保持导体两端的电势差使导体中有持续的电流；
电流方向：
外部：正极到负极；
内部：负极到正极；
s
A
V
R
ε
-
-
e
+
-
定义：通过导体横截面电量q跟通过这些电量所用时间t的比值叫做电流；
定义式：I=q/t；
单位：安培（A）— 基本单位；
方向：正电荷定向移动的方向；
标量：代数运算；
恒定电流：
特点：大小方向不随时间变化；
条件：恒定电场；
电流微观表达式：
e
-
-
-
-
-
-
-
-
-
v
s
vt
三种速率：
定向移动速率：10-5m/s；
热运动速率： 105m/s ；
电流传导速率：3×108m/s ；
n — 单位体积电荷数；
相关知识：
3. 电阻：
物理意义：反映导体对电流的阻碍作用；
定义：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值；
定义式：R=U/I；
单位：欧姆（Ω）；
方法：控制变量法；
结论：
1.同种材料，S一定，电阻R与L成正比；
2.同种材料，L一定，电阻R与S成反比；
3.不同种材料，R不同；
s
A
V
R
ε
a
b
c
d
R
ε
s
V
V
V
V
横截面积s
长度L
材料ρ
决定式：
电阻率ρ说明：
金属导体：T↑→ ρ↑；
半导体：T↑→ ρ↓；
某些合金：不受温度变化的影响；
电路应用 — 电流及电阻
相关知识：
5.U-I图像及伏安特性曲线：
o
U（V）
I（A）
2
10
θ
①与坐标原点连线斜率为R；
②切线斜率无意义；
③矩形面积为P；
④R≠tanθ；
二极管伏安特性曲线：
说明：
①电流与电压不成正比，非线性元件；
②二极管具有单向导电性；
内容：在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比；
4.欧姆定律：
公式：I=U/R；
说明：
①符合欧姆定律的元件电阻R恒定，称为线性元件；
②欧姆定律不适用于非纯电阻电路；
①与坐标原点连线斜率为1/R；
②切线斜率无意义；
③矩形面积为P；
④1/R≠tanθ；
o
I（A）
U（V）
2
10
θ
电路应用 — 电流及电阻
总结：
1. 电阻决定式R=ρL/S，注意长度L及横截面积S的正确代入；
2. 电流微观表达式I=nevS，注意n为单位体积自由电荷的个数；电流宏观表现I=q/t，注意两式之间的联系。
【 例题1 】（1）上表面边长为a正方形、高为h的电阻（电阻率为ρ），
通以如图方向电流，求：电阻R；
（3）如图所示，横截面积为S的导棒，每米含有自由电荷数为n，每个
自由电荷电荷量为e，定向移动速率为v，求：电流I；
a
a
h
I
e
-
-
-
-
v
S
1m
n
（4）已知铜摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子；有一根横截面积为S的铜导线，通以电流为I时；求：电子定向移动速率v；
S
L
（2）如图所示， 长陶瓷管直径为D，长度为L，在表面镀很薄的电热膜，
电热膜厚度为d，电阻率为ρ ；求：电热膜的电阻R；
L
（5）一根长为L，横截面积为S的金属棒，电阻率为ρ，单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定电压时，棒内自由电子定向运动的平均速率为v，求：棒内电场强度E；
E
S
U，L
电路应用 — 电流及电阻
【 例题2 】（1）某个同轴半圆柱形的电阻由均匀导电物质组成，其截面如图阴影部分所示，已知
导电物质的电阻率为ρ，同轴半圆柱形的电阻的柱长为L，内半径为a，外半径为b，设电阻阻值为R。
选出所给R的四个表达式中最为合理的一个是（ ）；
总结：
1. 排除法解表达式合理性的方法：量纲法，特殊值法，极限法及正负值判断；
2. 注意数学微积分思想在高中物理知识中的应用，能够求解如图形状金属体的电阻，理解跨步电压形成原因。
D.
A.
B.
C.
A
（2）变形：将同轴半圆柱形改为同轴半球形，求其电阻R；
B为负值，B错；C单位错；L是求面积的一个边，在分母中，D错；
（3）解释：跨步电压；
已知电流I：
已知电势φ：
I
a
r1
r2
φ
电路应用 — 电流及电阻
【 例题3 】经典金属电子论认为：在外电场（由电源提供的电场）中，金属中的自由电子受电场力驱动，在原热运动基础上叠加定向移动，如图，在定向加速运动中，自由电子与金属正离子发生碰撞，自身停顿一下，将定向移动所获得的能量转移给金属正离子，引起正离子振动加剧，金属温度升高。自由电子在定向移动
时由于被频繁碰撞受到阻碍作用是形成电阻的原因。自由电子定向移动平均速率为v，
热运动平均速率为u。发生两次碰撞之间平均距离为x，由于v<两次碰撞时间间隔主要由热运动决定。自由电子每次碰撞后定向移动速率均变为零。
①.求该金属的电阻率ρ，并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素；
②.该导体长度为L，截面积为S。若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞
而损失的动能之和设为⊿Ek，导体的发热功率为P，试证明P=⊿Ek ；
总结：
1. 理解电阻形成的原因是自由电子与金属正离子发生了碰撞，知道电阻率与哪些宏观因素有关；
2. 理解金属电阻发热产生的原因是将定向移动所获得的能量转移给金属正离子。
定向移动位移
没有外电场轨迹
有外电场轨迹
通电导线有外电场
通电导线没有外电场
①
②
电路应用 — 电流及电阻
例题1
例题2
例题3
电路应用 — 电流及电阻
a
a
h
I
【 例题1 】（1）上表面边长为a正方形、高为h的电阻（电阻率为ρ），
通以如图方向电流，求：电阻R；
（3）如图所示，横截面积为S的导棒，每米含有自由电荷数为n，每个
自由电荷电荷量为q，定向移动速率为v，求：电流I；
优点：节约材料，节省空间；
q
-
-
-
-
v
S
1m
n
（4）已知铜摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子；有一根横截面积为S的铜导线，通以电流为I时；求：电子定向移动速率v；
S
L
（2）如图所示， 长陶瓷管直径为D，长度为L，在表面镀很薄的电热膜，
电热膜厚度为d；求：电热膜的电阻R；
L
（5）一根长为L，横截面积为S的金属棒，电阻率为ρ，单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定电压时，棒内自由电子定向运动的平均速率为v，求：棒内电场强度E；
E
S
U，L
例题1
例题2
例题3
电路应用 — 电流及电阻
【 例题2 】（1）某个同轴半圆柱形的电阻由均匀导电物质组成，其截面如图阴影部分所示，已知
导电物质的电阻率为ρ，同轴半圆柱形的电阻的柱长为L，内半径为a，外半径为b，设电阻阻值为R。
选出所给R的四个表达式中最为合理的一个是（ ）；
D.
A.
B.
C.
A
（2）变形：将同轴半圆柱形改为同轴半球形，求其电阻R；
B为负值，B错；C单位错；L是求面积的一个边，在分母中，D错；
（3）解释：跨步电压；
已知电流I：
已知电势φ：
I
a
r1
r2
φ
例题1
例题2
例题3
电路应用 — 电流及电阻
【 例题3 】经典金属电子论认为：在外电场（由电源提供的电场）中，金属中的自由电子受电场力驱动，在原热运动基础上叠加定向移动，如图，在定向加速运动中，自由电子与金属正离子发生碰撞，自身停顿一下，将定向移动所获得的能量转移给金属正离子，引起正离子振动加剧，金属温度升高。自由电子在定向移动
时由于被频繁碰撞受到阻碍作用是形成电阻的原因。自由电子定向移动平均速率为v，
热运动平均速率为u。发生两次碰撞之间平均距离为x，由于v<两次碰撞时间间隔主要由热运动决定。自由电子每次碰撞后定向移动速率均变为零。
①.求该金属的电阻率ρ，并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素；
②.该导体长度为L，截面积为S。若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞
而损失的动能之和设为⊿Ek，导体的发热功率为P，试证明P=⊿Ek ；
定向移动位移
没有外电场轨迹
有外电场轨迹
通电导线有外电场
通电导线没有外电场
①
②
本节重点：
1.电流：
①定义式：I=q/t；②微观表达式：I=nevS；
2.电阻：
①定义式：R=U/I；②决定式：R=ρL/S；③电阻率微观表达式：ρ =2mu/(ne2x)；
3.电场强度：
①定义式：E=F/q；②点电荷表达式：E=kq/r2；③匀强电场表达式：E=U/d；
④微观表达式：E=nevρ；
电路应用 — 电流及电阻
4.伏安特性曲线：
①与坐标原点连线斜率为1/R；②切线斜率无意义；③矩形面积为P；④1/R≠tanθ；
谢谢观看
电路应用（1/9）
电路应用 — 电流及电阻

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