一名优秀的教师在教学方面无论做什么事都有计划和准备,教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境,帮助教师提高自己的教学质量。那么如何写好我们的教案呢?以下是小编为大家收集的“高考历史第一轮基础知识梳理复习26”希望对您的工作和生活有所帮助。
第八单元当今世界政治格局的多极化趋势
第26课世界多极化趋势的出现课堂检测
一、走向联合的欧洲:
1、背景:
①二战使西欧丧失了世界政治经济中心的优势地位;
②西欧国家在恢复发展中联系日益密切。
③根本原因:战后西欧任何一个国家都无力单独与美苏抗衡,唯一出路在于“联合”。
④目的:促进经济发展,保卫自身安全。
2、进程:
①1950年,舒曼计划地提出,促进了法德关系的改善,为西欧国家的联合铺平道路。
②1951年,六国《巴黎条约》签订,决定建立煤钢共同体,促使政治宿敌法德之间矛盾化解。
③1958年成立了欧洲经济共同体和欧洲原子能共同体。
④1967年这三个共同体合并为一个机构——欧洲共同体。总部设在比利时布鲁塞尔。
⑤为了使欧洲一体化向纵深发展,1993年,欧洲联盟正式成立,国际地位不断提高。
3、影响:
①对自身的影响是:经济实力大大增强;开始摆脱美国的控制;推行独立自主的外交政策,走联合自强的道路,向独立自主方向发展。
②对美国的影响:西方资本主义阵营出现分化。
③对世界政治格局的影响是:冲击了美苏为首的两极格局。
二、日本崛起:
1、原因:
①美国推动日本政府进行民主改革,奠定了经济恢复和发展的基础。
②随着冷战的加剧,美国向日本提供恢复生产急需的资金和物资。
③朝鲜战争使日本通过给美国提供商品和劳务得到大量的“特需”收入。
④日本加强政府投资;重视教育;提出“贸易立国”“出口第一”的口号;这些措施为日本崛起奠基。
2、结果:20世纪80年代日本成为仅次于美国的世界第二经济大国。
3、影响:
①对自身的影响是:随着实力的增强,日本提出成为政治大国的目标。开始谋求政治大国的地位。
②对资本主义世界经济方面的影响是:美、日、欧共体竞争,形成“三足鼎立”局面。
③对世界政治格局的影响是:促进了世界向多极化发展的趋势。
三、不结盟运动的兴起:
1、形成标志:1961年,在南斯拉夫首都贝尔格莱德召开第一届不结盟国家和政府首脑会议。会议的核心内容是制止新殖民主义和帝国主义统治的一切形式和表现。
2、政策是:奉行非集团不结盟政策,重要任务是:反对美苏两个超级大国的霸权主义,行动纲领是:建立国际经济新秩序。
3、影响是:
①推动了民族解放运动的深入发展,加速了帝国主义殖民体系体系的崩溃;
②标志着广大发展中国家登上了国际政治舞台,成为国际政治舞台上的一支相对独立的力量,在一定程度上冲击着两极格局。
4、中国的振兴:中国经济发展迅速,国际地位不断提高,成为世界政治舞台的重要力量。
欧洲为什么能够走向联合?
(1)历史渊源:谋求欧洲统一是欧洲政治家们长期的愿望。
(2)必要性:①战后西欧任何一个国家都无力单独与美苏抗衡,并在世界政治经济格局中起主导作用,唯一的出路在于“联合”。②西欧经历了两次世界大战,各国人民的反战情绪强烈,迫切希望有一个和平稳定的环境来恢复和发展经济。③西欧土地面积狭小,资源相对贫乏。因此西欧各国要尽快发展经济,就必须打破国家壁垒,在经济上联合起来,实现一体化。④雅尔塔体系使欧洲处于美苏两强的控制之下,既面临着来自苏联的威胁,又受到美国经济渗透、政治控制的压力。随着西欧各国经济的恢复发展,摆脱,美国、与美国建立平等伙伴关系的要求日益强烈。
(3)可能性:①西欧各国的经济发展水平没有太大差异,经济联系也比较密切。②西欧各国都实行资产阶级的议会民主制。③西欧各国具有相同或相近的历史传统、文化、宗教和意识形态。④西欧各国都强烈要求恢复它们在国际事务中的重要地位。⑤法德两国逐渐实现和解。
第3课时电阻定律
基础知识归纳
1.电阻定律
(1)内容:同种材料的导体,其电阻R与导体的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体的电阻还与构成它的材料及温度有关.
(2)公式:.
(3)上式中的比例系数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,不是每根具体的导体的性质).与导体的长度和横截面积无关,与导体的温度有关,单位是Ωm.
(4)纯金属的电阻率小,合金的电阻率大.
(5)材料的电阻率与温度的关系:
①金属的电阻率随温度的升高而增大(可以理解为温度升高时金属原子热运动加剧,对自由电子的定向移动的阻碍增大),铂较明显,可用于做温度计;锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻.
②半导体的电阻率随温度的升高而减小(可以理解为半导体靠自由电子和空穴导电,温度升高时半导体中的自由电子和空穴的数量增大,导电能力提高).
③有些物质当温度接近0K时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象.能够发生超导现象的物体叫超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC.
(6)公式R=UI是电阻的定义式,而R=ρ是电阻的决定式,R与U成正比或R与I成反比的说法是错误的,导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定,一旦导体给定,即使它两端的电压U=0,它的电阻仍然存在.
重点难点突破
一、滑动变阻器的使用
1.滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
如图所示的两种电路中,滑动变阻器(最大阻值为R0)对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用,通常把图(a)电路称为限流接法,图(b)电路称为分压接法.
负载RL上电压调节范围(忽略电源内阻)负载RL上电流调节范围(忽略电源内阻)相同条件下电路消耗的总功率
限流
接法E≤UL≤E≤IL≤EIL
分压
接法0≤UL≤E0≤IL≤E(IL+IaP)
比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小
其中,在限流电路中,通过RL的电流IL=,当R0>RL时,IL主要取决于R0的变化,当R0RL时,IL主要取决于RL,特别是当R0RL时,无论怎样改变R0的大小,也不会使IL有较大变化.在分压电路中,不论R0的大小如何,调节滑动触头P的位置,都可以使IL有明显的变化.
2.滑动变阻器的限流接法与分压接法的选择方法
滑动变阻器以何种接法接入电路,应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑,灵活选择.
(1)下列三种情况必须选用分压式接法:
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路),即大范围内测量时,必须采用分压接法.
②当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0,且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时,必须采用分压接法.因为按图(b)连接时,因RLR0>RaP,所以RL与RaP的并联值R并≈RaP,而整个电路的总电阻约为R0,那么RL两端电压UL=IR并=RaP,显然UL∝RaP,且RaP越小,这种线性关系越好,电表的变化越平稳均匀,越便于观察和操作.
③若采用限流接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过RL的额定值时,只能采用分压接法.
(2)下列情况可选用限流式接法:
①测量时电路电流或电压没有要求从零开始连续调节,只是小范围内测量,且RL与R0接近或RL略小于R0,采用限流式接法.
②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压式接法的要求时,采用限流式接法.
③没有很高的要求,仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时,可考虑安装简便和节能因素采用限流式接法.
二、电阻的测量
电阻的测量有多种方法,主要有伏安法、欧姆表法,除此以外,还有伏伏法、安安法、加R法、半偏法、电桥法、等效法等等.
下面主要介绍伏安法测电阻的电路选择
1.伏安法测电阻的两种电路形式(如图所示)
2.实验电路(电流表内外接法)的选择
测量未知电阻的原理是R=,由于测量所需的电表实际上是非理想的,所以在测量未知电阻两端电压U和通过的电流I时,必然存在误差,即系统误差,要在实际测量中有效地减少这种由于电表测量所引起的系统误差,必须依照以下原则:
(1)若>,一般选电流表的内接法,如图(a)所示.由于该电路中,电压表的读数U表示被测电阻Rx与电流表A串联后的总电压,电流表的读数I表示通过本身和Rx的电流,所以使用该电路所测电阻R测==Rx+RA,比真实值Rx大了RA,相对误差a=
(2)若,一般选电流表外接法,如图(b)所示.由于该电路中电压表的读数U表示Rx两端电压,电流表的读数I表示通过Rx与RV并联电路的总电流,所以使用该电流所测电阻R测=比真实值Rx略小些,相对误差a=
(3)试触判断法:当Rx、RA、RV大约值都不清楚时用此法.
如图所示,将单刀双掷开关S分别接触a点和b点,若看到电流表读数变化较大,说明电压表分流影响较大,应该选用内接法;若看到电压表读数变化较大,说明电流表分压影响较大,应该选用外接法.
在测定金属电阻率电路中,由于电阻丝电阻较小,所以实验室采用电流表外接法;测电池的电动势和内阻,通常采用电流表外接法.
3.实验仪器选用与实物图连接
(1)仪器的选择一般应考虑三方面因素:
①安全因素,如:通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流,各电表读数不能超过量程.
②误差因素,如:选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差;电压表、电流表在使用时,要用尽可能使指针接近满刻度的量程,其指针应偏转到满刻度的1/3~2/3之间;使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位.
③便于操作,如:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线,否则不便于操作.
(2)选择仪器的一般步骤是:
①根据实验要求设计合理的实验电路;
②根据电路选择滑动变阻器;
③选定电源,选择电压表和电流表以及所用的量程.
(3)连接实物图的基本方法是:
①画出实验电路图;
②分析各元件连接方式,明确电表量程;
③画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到开关,再到滑动变阻器等,按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电路中去;连接完毕,应进行检查,检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行.
典例精析
1.电阻的测量
【例1】检测一个标称值为5Ω的滑动变阻器.可供使用的器材如下:
A.待测滑动变阻器Rx,总电阻约5Ω(电阻丝绕制紧密,匝数清晰可数)
B.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.6Ω
C.电流表A2,量程3A,内阻约0.12Ω
D.电压表V1,量程15V,内阻约15kΩ
E.电压表V2,量程3V,内阻约3kΩ
F.滑动变阻器R,全电阻约20Ω
G.直流电源E,电动势3V,内阻不计
H.游标卡尺
I.毫米刻度尺
J.电键S,导线若干
(1)用伏安法测定Rx的全电阻值,所选电流表为(填“A1”或“A2”),所选电压表为(填“V1”或“V2”).
(2)在虚线框中画出测量电路的原理图,并根据所画原理图将下图中实物连接成测量电路.
(3)为了进一步测量待测滑动变阻器电阻丝的电阻率,需要测量电阻丝的直径和总长度,在不破坏变阻器的前提下,请设计一个实验方案,写出所需器材及操作步骤,并给出直径和总长度的表达式.
【解析】(1)所用电源的电动势为3V,Rx约为5Ω,故回路中最大电流约为0.6A,为了读数精确,所以电流表应选A1,电压表应选V2.
(2)电路原理图和对应的实物连线图如图所示.
(3)方案一:
需要的器材:游标卡尺、毫米刻度尺
主要操作步骤:
①数出变阻器线圈缠绕匝数n.
②用毫米刻度尺(也可以用游标卡尺)测量所有线圈的排列长度L,可得电阻丝的直径为d=L/n
③用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D,可得电阻丝总长度l=nπ(D-);也可以用游标卡尺测量变阻器瓷管部分的外径D,得电阻丝总长度l=nπ(D-)
④重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值.
方案二:
需要的器材:游标卡尺
主要的操作步骤:
①数出变阻器线圈缠绕匝数n.
②用游标卡尺测量变阻器线圈部分的外径D1和瓷管部分的外径D2,可得电阻丝的直径为d=
电阻丝总长度l=π(D1+D2)
③重复测量三次,求出电阻丝直径和总长度的平均值.
【答案】(1)A1;V2(2)、(3)见解析
【拓展1】用伏安法测金属电阻Rx(约为5Ω)的值,已知电流表内阻为1Ω,量程0.6A,电压表内阻为几千欧,量程为3V,电源电动势为9V,滑动变阻器阻值为0~6Ω,额定电流为5A,试画出测量Rx的原理图.
【解析】因,故应选用电流表外接电路.如果采用变阻器限流接法,负载Rx的电压变化范围约为45/12~9V,显然所提供的电压表量程不够,应采用分压接法,实际电路图应如图所示.
2.电表的改装和使用
【例2】将满偏电流Ig=300μA、内阻未知的电流表改装成电压表并进行核对:
(1)利用如右图所示的电路测量表的内阻(图中电源的电动势E=
4V):先闭合S1,调节R,使电流表指针偏转到满刻度;再闭合S2,保持R不变,调节R′,使电流表指针偏转到满刻度的,读出此时R′的阻值为200Ω,则电流表内阻的测量值Rg=Ω.
(2)将该表改装成量程为3V的电压表,需(填“串联”或“并联”)阻值为R0=Ω的电阻.
(3)把改装好的电压表与标准电压表进行核对,试画出实验电路图和实物连接图.
【解析】(1)在保证干路中电流几乎不变的情况下,由并联电路的特点可得:
IgRg=(Ig-Ig)R′,故得Rg=R′=100Ω
(2)将电流表改装成电压表,需串联一个分压电阻,分压电阻阻值为
R0=Ω=9900Ω
(3)核对电路中,标准表与改装表应并联,核对范围应尽可能大,滑动变阻器应采用分压式连接.
电路图和实物图如下:
【答案】(1)100(2)串联;9900(3)见解析
【思维提升】本题是一道综合性的基础题,只要同学们对基础知识了解得比较透彻,应该能较轻松解答此题.因此要求同学们务必夯实实验基础.
3.电表内阻的测量
【例3】某电流表的内阻在0.1Ω~0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下:
A.待测电流表A1(量程0.6A)
B.电压表V1(量程3V,内阻约2kΩ)
C.电压表V2(量程15V,内阻约10kΩ)
D.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω)
E.定值电阻R2(阻值5Ω)
F.电源E(电动势4V)
G.电键S及导线若干
(1)电压表应选用;
(2)画出实验电路图;
(3)若测得电压表读数U,电流表读数I,则电流表A1内阻表达式为RA=.
【解析】利用电压表测电压,电流表测电流的功能,根据欧姆定律R=计算电流表的内阻.由于电源电动势为4V,在量程为15V的电压表中有的刻度没有利用,测量误差较大,因而不能选;量程为3V的电压表其量程虽然小于电源电动势,但可在电路中接入滑动变阻器进行保护,故选用电压表V1.由于电流表的内阻在0.1Ω~0.2Ω之间,量程为0.6A,电流表上允许通过的最大电压为0.12V,因而电压表不能并联在电流表的两端,必须将一个阻值为5Ω的定值电阻R2与电流表串联再接到电压表上,才满足要求.滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求,但考虑限流的连接方式节能些,因而滑动变阻器采用限流的连接方式.故本题电压表选用V1,设计电路图如图所示.电流表A1内阻的表达式为RA=-R2
【答案】(1)V1(2)见解析(3)-R2
【思维提升】仔细分析,认真计算,知晓滑动变阻器两种不同接法的作用是分析这类题的关键.
易错门诊
【例4】某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间,要测其内阻,实验室提供下列可选用的器材:
待测电压表V(量程3V)电流表A1(量程200μA)
电流表A2(量程5mA)电流表A3(量程0.6A)
滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)电源E(电动势4V)
电键S
(1)所提供的电流表中,应选用;
(2)为了尽量减小误差要求测多组数据,试画出符合要求的实验电路图.
【错解】当电压表满偏时,通过它的电流I不超过3/20μA=150μA,所以电流表选用A1.滑动变阻器选用限流接法.
【错因】滑动变阻器阻值可有1kΩ,比RV小得多,用限
流电路无法使表上电压在量程之内,更不用说取多组数据了.
【正解】(1)电流表选用A1.
(2)采用分压电路.实验电路如图所示.
【思维提升】在选择滑动变阻器的接法时,部分同学认为只要安全,都选用分压电路就可以了.虽然这样往往也能用,但还应遵循精确性、节能性、方便性原则综合考虑.
第2课时串、并联电路焦耳定律
基础知识归纳
1.串联电路
(1)电路中各处电流相等,即I=I1=I2=I3=…;
(2)串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和,即U=U1+U2+U3+…;
(3)串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即R=R1+R2+R3+…;
(4)串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比,即;
(5)串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即.
2.并联电路
(1)并联电路中各支路两端的电压相等,即U=U1=U2=U3=…;
(2)并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+I3+…;
(3)并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和,即.当并联电路是由n个相同的电阻r并联而成时,总电阻R=rn;当并联电路只有两个支路时,则总电阻为R=;
(4)并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比,即I1R1=I2R2=…=U;
(5)并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比,即P1R1=P2R2=…=PnRn=U2.
注意:计算电功率,无论串联、并联还是混联,总功率都等于各电阻功率之和:P=P1+P2+…+Pn.
3.电路的简化
原则:
(1)无电流的支路可以除去;
(2)等势点可以合并;
(3)理想导线可以任意长短;
(4)理想电压表断路,理想电流表短路;
(5)电容充、放电完毕时断路.
方法:
两种方法经常一起使用
(3)等效法
注意:不漏掉任何一个元件,不重复用同一个元件.
3.电路中有关电容器的计算
(1)电容器充、放电稳定后跟与它并联的用电器的电压相等.
(2)在计算出电容器的带电量后,必须同时判定两极板的极性,并标在图上.
(3)在充、放电时,电容器两根引线上的电流方向总是相同的,所以要根据正极板电荷的变化情况来判断电流方向.
(4)如果变化前后极板带的电性相同,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器所带电荷量的之差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始、末状态电容器所带电荷量的绝对值之和.
4.电功与电热(焦耳定律)
(1)电功:电流所做的功,计算公式为W=qU=UIt(适用于一切电路),考虑到纯电阻电路中有U=IR,所以还有W=I2Rt=U2t/R(适用于纯电阻电路).
(2)电热(焦耳定律):电流通过导体时,导体上产生热量.计算公式为Q=I2Rt(适用于一切电路),考虑到纯电阻电路中有U=IR,所以也有Q=UIt=U2t/R(适用于纯电阻电路).
(3)电功与电热的关系:
①纯电阻电路:电流做功将电能全部转化为内能,所以电功等于电热,即Q=W.
②非纯电阻电路:电流做功将电能转化为热能和其他形式的能(如机械能、化学能等),所以电功大于电热,由能量守恒可知W=Q+E其他或UIt=I2Rt+E其他
5.电功率与热功率
(1)电功率:单位时间内电流做的功.计算公式P=W/t=UI(适用于一切电路),对于纯电阻电路P=I2R=U2/R.用电器的额定功率是指用电器在额定电压下工作时的功率;而用电器的实际功率是指用电器在实际电压下工作时的功率.
(2)热功率:单位时间内电流通过导体时产生的热量.计算公式P=Q/t=I2R(适用于一切电路),对于纯电阻电路还有P=UI=U2/R.
(3)电功率与热功率的关系:纯电阻电路中,电功率等于热功率;非纯电阻电路中,电功率大于热功率.
重点难点突破
一、含电容器电路的分析与计算
在直流电路中,当电容器充(放)电时,电路里有充(放)电电流.一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件.分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点:
1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.
2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等.
3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电.
二、电路中的能量转化和守恒定律
电功和电热都是电能和其他形式的能的转化的量度.遵循能量的转化和守恒定律.在纯电阻(电阻、灯泡、电炉、电烙铁等)电路中电功等于电热,即Q=W.在非纯电阻电路(电动机、电解槽、电感线圈、电容……)中W=Q+E其他或UIt=I2Rt+E其他
三、电表的改装
1.电流表原理和主要参数
电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的,且指针的偏转角θ与电流强度I成正比,即θ=kI,故表的刻度是均匀的.电流表的主要参数有,表头内阻Rg,即电流表线圈的电阻;满偏电流Ig,即电流表允许通过的最大电流值,此时指针达到满偏;满偏电压U,即指针满偏时,加在表头两端的电压,故Ug=IgRg.
2.电流表改装成电压表
方法:串联一个分压电阻R,如图所示,若量程扩大n倍,即n=,则根据分压原理,需串联的电阻值R=Rg=(n-1)Rg,故量程扩大的倍数越高,串联的电阻值越大.
3.电流表改装成量程更大的电流表
方法:并联一个分流电阻R,如图所示,若量程扩大n倍,即n=,则根据并联电路的分流原理,需要并联的电阻值R=Rg=,故量程扩大的倍数越高,并联的电阻值越小.
4.说明
(1)改装后,表盘刻度要相应变化,但电流表主要参数(Ig、Ug、Rg)不变.
(2)改装后的电流表的读数为通过表头和分流小电阻所组成并联电路的实际电流强度;改装后的电压表读数是指表头与分压大电阻所组成串联电路两端的实际电压.
(3)电流表指针的偏转角度与通过电流表的实际电流成正比.
(4)非理想电流表接入电路后起分压作用,故测量值偏小;非理想电压表接入电路后起分流作用,故测量值偏小.
(5)考虑电表对电路影响时,把电流表和电压表当成普通的电阻,只是其读数反映了流过电流表的电流强度或是电压表两端的电压.
典例精析
1.含电容器的电路的分析与计算
【例1】在如图所示的闪光灯电路中,电源的电动势为E,电容器的电容为C.当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光,则可以判定()
A.电源的电动势E一定小于击穿电压U
B.电容器所带的最大电荷量一定为CE
C.闪光灯闪光时,电容器所带的电荷量一定增大
D.在一个闪光周期内,通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等
【解析】电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等,当电源给电容器充电,达到闪光灯击穿电压U时,闪光灯被击穿,电容器放电,放电后闪光灯两端电压小于U,断路,电源再次给电容器充电,达到电压U时,闪光灯又被击穿,电容器放电,如此周期性充、放电,使得闪光灯周期性短暂闪光.要使得充电后达到电压U,则电源电动势一定大于或等于U,A项错误;电容器两端的最大电压为U,故电容器所带的最大电荷量为CU,B项错误;闪光灯闪光时电容器放电,所带电荷量减少,C项错误;充电时电荷通过R,通过闪光灯放电,故充放电过程中通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,D项正确.
【答案】D
【思维提升】理解此电路的工作过程是解决本题的关键.找出题意(当闪光灯两端电压达到击穿电压U时,闪光灯才有电流通过并发光,正常工作时,闪光灯周期性短暂闪光)中的内涵,就是我们的突破口.
【拓展1】如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内阻r=1Ω,电阻R1=3Ω,R2=6Ω,电容器的电容C=3.6μF,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开.
(1)合上S2,待电路稳定以后,求电容器上电荷量变化了多少?
(2)合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少?
【解析】(1)设开关S1闭合,S2断开时,电容两端的电压为U1,干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有
I1==1.5A①
U1=I1×R1=4.5V②
合上开关S2后,电容电压为U2,干路电流为I2.根据闭合电路的欧姆定律有
I2==2A③
U2=I2=4V④
所以电容器上电荷量变化了
ΔQ=(U2-U1)C=-1.8×10-6C⑤
或电容器上电荷量减少了
ΔQ=(U1-U2)C=1.8×10-6C
(2)合上S2后,电容上的电荷量为Q=CU2=1.44×10-5C⑥
断开S1后,R1和R2的电流与阻值成反比,故流过电阻的电荷量与阻值成反比,故流过电阻R1的电荷量为Q1=Q=9.6×10-6C⑦
【拓展2】如图所示的电路中,4个电阻的阻值均为R,E为直流电源,其内阻可以不计,没有标明哪一极是正极.平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m、电荷量为q的带电小球.当电键K闭合时,带电小球静止在两极板间的中点O上.现把电键打开,带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动,并与此极板碰撞,设在碰撞时没有机械能损失,但带电小球的电荷量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷,而且所带的电荷量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷量.
【解析】由电路图可以看出,因R4支路上无电流,电容器两极板间电压,无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3,当K闭合时,设此两极板间电压为U,电源的电动势为E,由分压关系可得U=U3=23E①
小球处于静止,由平衡条件得qUd=mg②
当K断开,由R1和R3串联可得电容两极板间电压为U′=③
由①③式得U′=34U④
U′<U表明K断开后小球将向下极板运动,重力对小球做正功,电场力对小球做负功,表明小球所带电荷与下极板的极性相同,由功能关系可知
mg=12mv2-0⑤
因小球与下极板碰撞时无机械能损失,设小球碰后电荷量变为q′,由功能关系得
q′U′-mgd=0-12mv2⑥
联立上述各式解得q′=76q
即小球与下极板碰后电荷符号未变,电荷量变为原来的76.
2.电路中能量的转化与守恒
【例2】微型吸尘器的直流电动机内阻一定,当加上0.3V的电压时,通过的电流为0.3A,此时电动机不转,当加在电动机两端的电压为2.0V时,电流为0.8A,这时电动机正常工作,则吸尘器的效率为多少?
【解析】当加0.3V电压时,电动机不转,说明电动机无机械能输出,它消耗的电能全部转化为内能,此时电动机也可视为纯电阻,则r=U1/I1=1Ω,当加2.0V电压,电流为0.8A时,电动机正常工作,有机械能输出,此时的电动机为非纯电阻用电器,消耗的电能等于转化机械能和热能之和.转化的热功率由P=I22r=0.82×1W=0.64W计算,总功率由P0=I2U2=0.8×2.0W=1.6W计算.所以电动机的效率为η=(P-P0)/P=60%
【思维提升】电动机不转时为纯电阻,U=IR;电动机转动时为非纯电阻,UIR.
【拓展3】如图所示为电解水的实验装置,闭合开关S后观察到电压表的示数为6.0V,电流表的示数为100mA.
(1)在实验过程中消耗了何种形式的能量?转化成了何种形式的能量?
(2)若通电10min,A管中将生成多少毫升气体.
(3)已知每摩尔水被电解消耗280.8kJ的能量,则10min内增加了多少化学能?
(4)在电解池中产生了多少内能,在该实验中电解池两极间液体的电阻是多大?
【解析】(1)在电解水的过程中,消耗了电能,转化成了化学能和内能,由能量转化及守恒定律,消耗的电能等于化学能和内能的总和.
(2)因I=q/t,故q=It=0.1×600C=60C
到达阴极的氢离子和电子结合成氢原子,再结合成氢分子.每个电子带电e=1.6×10-19C,在10min内,在阳极生成氢气的物质的量为n=q/(2eNA)=60/(2×1.6×10-19×6.02×1023)mol=3.11×10-4mol
在标准状况下每摩尔氢气的体积为22.4L,所以在A管中生成氢气的体积V=3.11×10-4×22.4L=6.97mL
(3)10min内增加的化学能E化=3.11×10-4×280.8×103J=87.3J
(4)由能量守恒定律求得电解池中产生的内能
Q=E电-E化=IUt-E化=6×0.1×600J-87.3J=272.7J
再根据焦耳定律可求出电解池内两极间电阻R==272.20.12×600=45.4Ω
3.电表的改装
【例3】电流—电压两用电表的电路如图所示.已知图中S是双刀双掷开关,a、b、c、d、e、f为接线柱.双刀双掷开关的触刀掷向a、b,e与a接通,f与b接通;掷向c、d,e与c接通,f与d接通.电流表G的量程是0.001A,内阻是100Ω,电阻R1的阻值为9900Ω,R2的阻值是1.01Ω.
(1)触刀掷向a、b时,此两用表是什么表?量程是多大?
(2)触刀掷向c、d时,此两用表是什么表?量程是多大?
【解析】(1)触刀掷向a、b时,R1与电流表串联,是电压表,其量程为U=Ig(R1+Rg)=0.001×(100+9900)V=10V
(2)触刀掷向c、d时,R2与电流表并联,是电流表,其量程为I=Ig+IgRg/R2=(0.001+100×0.001/1.01)A=0.1A
【思维提升】用表头改装成电流表时需要并联一个电阻,改装成电压表时需要串联一个电阻,根据这个原理可以判断出是什么表,并算出其量程.另外弄清双刀双掷开关结构也是本题的一个重要细节.
【拓展4】四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表和两个电压表.已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接入电路,则(D)
①电流表A1的读数大于电流表A2的读数;
②电流表A1的偏转角小于电流表A2的偏转角;
③电压表V1的读数小于电压表V2的读数;
④电压表V1的偏转角等于电压表V2的偏转角;
A.①②B.②③C.③④D.①④
易错门诊
【例4】有一起重机用的是直流电动机,如图所示,其内阻r=0.8Ω,线路电阻R=10Ω,电源电压U=150V,电压表示数为110V,求:
(1)通过电动机的电流;
(2)输入到电动机的功率P入;
(3)电动机的发热功率Pr,电动机输出的机械功率.
【错解】(1)I=UM/r=110/0.8A=137.5A
(2)P入=IUM=(137.5×110)kW=15.12kW
(3)Pr=I2r=(137.522×0.8)kW=15.12kW
P机=P入-Pr=0
【错因】I=U/r对电动机不适用.
【正解】(1)I=(U-UM)/R=4A
(2)P入=UMI=(110×4)W=440W
(3)Pr=I2r=(42×0.8)W=12.8W
P机=P入-Pr=427.2W
【思维提升】电功表示的是电流通过导体时消耗的全部电能都转化为其他形式的能,电热仅表示电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分电能,两者是不同的物理量,不能混淆.计算公式不能通用,只有对纯电阻元件两者算出的结果才是一致的.两者可通过能量的转化与守恒定律联系起来.
第六章静电场
第1课时电荷库仑定律
基础知识归纳
1.两种电荷及使物体带电的方法
自然界中只存在正电荷和负电荷两种,使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感应起电.起电的本质是电子的得失与转移.
2.电荷守恒定律
电荷不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,即电荷的总量保持不变.
元电荷:一个电子或一个质子所带的电荷量用e表示,e=1.6×10-19C.
点电荷:不计带电体的形状和大小,可把其看做一点,是一种理想化的物理模型.
3.库仑定律
真空中两个点电荷之间相互作用的力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
即(其中k=9.0×109Nm2/C2).
重点难点突破
一、带电体的电荷分布与什么有关
处于静电平衡状态的带电导体电荷只能分布在外表面上,而导体外表面上的电荷分布又与表面的形状有关,因此两个完全相同的带电导体接触时必先中和然后等分电荷.
二、应用库仑定律解题时应注意的几点
1.适用条件:真空、点电荷;两静止点电荷之间或静止点电荷与运动点电荷之间.
2.真空中两点电荷间的一对静电力是一对相互作用力,满足牛顿第三定律.
3.对于两个带电导体间库仑力大小的比较,要考虑带电体上电荷的重新分布.
4.库仑力是长程力,当r→0时,带电体不能看成点电荷,故不能得出F→∞的结论.
5.微观带电粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力,研究微观带电粒子之间的相互作用力时,可忽略万有引力.
6.应用库仑定律进行计算时,先将电荷量的绝对值代入计算,然后根据电性来判断方向.
三、如何解决涉及到库仑力的有关力学问题
库仑力可以和其他力平衡,也可以和其他力一起使带电体产生加速度.因此这类问题的实质仍是力学问题,要按照处理力学问题的基本思路来解题,只不过我们多了一种新的性质的力而已.由于带电体之间的库仑力是一对相互作用力,满足牛顿第三定律,因此对于孤立的带电系统在内部各带电体相互作用的过程中,一般可考虑用动量守恒或动能与电势能之和守恒来处理.
典例精析
1.理解:电荷的代数和的含义
【例1】真空中两个静止的点电荷相距10cm,它们之间的相互作用力大小为9×10-4N,当它们结合在一起时,形成一个带电荷量为3×10-8C的点电荷,原来两个点电荷所带电荷量各为多少?
某同学求解如下:
根据电荷守恒定律:q1+q2=3×10-8C=a①
根据库仑定律:
q1q2=Fr2/k=9×10-4×(10×10-2)2/(9×109)C2=1×10-15C2=b
以q2=b/q1代入①式得q21-aq1+b=0,解得
q1=12(a±)=12(3×10-8±9×10-16-4×10-15)C
根号中的数值小于0,经检查,运算无误.试指出求解过程中的问题并给出正确的解答.
【解析】题中仅给出相互作用力的大小,不能确定两个点电荷的电性,所以可能带同种电荷,也可能带异种电荷,该同学只按同种电荷计算,无解,说明两个点电荷可能带异种电荷,应再解:由q1-q2=3×10-8C=a,q1q2=1×10-15C2=b
得q21-aq1-b=0
由此解得q1=5×10-8C,q2=2×10-8C
【思维提升】(1)在应用库仑定律,通过库仑力求电荷量时,只能求出两个电荷量的乘积,若要再分别求两个电荷量,必须考虑到由于带电性的相同和不同会出现的多解.
(2)应用电荷守恒定律时,要理解“电荷的代数和”的含义,列方程时要注意电荷量的正、负号.
【拓展1】如图A、B是两个完全相同的带电金属球,它们所带的电荷量分别为+4q和+6q,放在光滑绝缘的水平面上,若金属球A、B分别在M、N两点以相等的动能相向运动,经时间t0两球刚好发生接触,然后两球又分别向相反方向运动,设A、B返回M、N两点所经历的时间分别为t1、t2,则(C)
A.t1t2B.t1t2C.t1=t2t0D.t1=t2t0
【解析】两球所带电荷量虽然不同,但其相互作用力总是等大反向(F=k),故A、B两球靠近时速度大小相等,又两球具有相同的质量、相同的初动能,由此可知两球初速度大小相同,所以相同时间内两球的位移大小一定相同,必然在连线中点相遇,又同时返回出发点.由动量观点看,系统动量守恒,两球的速度始终等值反向,也可得出结论:两球必将同时返回各自的出发点,相撞后因电荷量均分使得库仑力(F=k)变大,返回时加速度(相比之前同一位置处)变大,因而运动时间将变小,所以再次返回时t1=t2t0
2.库仑定律的应用
【例2】有三个点电荷甲、乙、丙,甲带电荷量为+Q,乙带电荷量为-q,且Qq.每一个电荷受其他两个电荷的电场作用力的合力均为零,则()
A.丙的位置一定在甲和乙的连线的延长线上,且距乙较近
B.丙一定带正电荷
C.丙所带的电荷量q′一定大于q
D.丙所带的电荷量一定小于Q
【解析】由两力平衡的条件可知丙一定在甲、乙连线上.因甲所带电荷量大于乙,丙受力平衡,F甲丙=F乙丙即k,=1,丙应距乙近些.如果丙在甲、乙之间则丙不能平衡,所以丙应在甲、乙连线的延长线上,A对.如果丙带负电荷,则乙不能平衡,所以丙一定带正电荷,B对.
对甲作受力分析有F丙甲=F乙甲,k,q′q=1,q′q.所以丙所带的电荷量q′一定大于q,C对.无法判断丙所带的电荷量与Q的大小关系,D错.
【答案】ABC
【思维提升】(1)要综合运用受力分析和物体平衡的知识解题.
(2)三个自由电荷,仅在静电力作用下平衡时,遵循的规律为“三点共线,两多夹少,两同夹异”.
【拓展2】如图所示,有三个点电荷q1、q2和q3,固定在同一直线上,q2与q3的距离是q1与q2的距离的2倍.如果每个电荷受到的库仑力均为零,则三者所带电荷量之比为(A)
A.(-9)∶4∶(-36)B.9∶4∶36C.(-3)∶2∶6D.3∶2∶6
【解析】三个固定电荷受到的静电力均为零,可以等效为三个平衡的自由电荷,根据“三点共线,两多夹少,两同夹异”的特点,选A.
根据F=k,在F大小相等时,q1q2∝r2,则
;=14
三者电荷量绝对值之比为:q1∶q2∶q3=9∶4∶36
易错门诊
3.涉及到库仑力的力学问题
【例3】如图所示,带电小球A、B的电荷量分别为QA、QB,OA=OB,都用长L的丝线悬挂在O点.静止时A、B相距为d.为使平衡时AB间距离减为d/2,可采用以下哪些方法()
A.将小球B的质量增加到原来的2倍
B.将小球B的质量增加到原来的8倍
C.将小球B的电荷量减小到原来的一半
D.将小球A、B的电荷量都减小到原来的一半,同时将小球B的质量增加到原来的2倍
【错解】由B的共点力平衡图知=dL,则d=L,所以可将B的质量增大一倍,或将电场力减小到原来的一半,所以A、C正确.
【错因】没有考虑到电场力F也是距离d的函数,错认为电荷量不变时,F就不变.
【正解】由B的共点力平衡图知=dL
而F=,可知d=
【答案】BD
【思维提升】两电荷间的距离d变化后,既影响了各力之间的角度关系,又影响了库仑力的大小,只有把这两者均表示成d的函数,我们才能找出它们之间的具体对应关系.
文章来源:http://m.jab88.com/j/66227.html
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