【知识点详解】
1. **电流定义与计算**:电流的定义是单位时间内通过导体横截面的电荷量。题目中提到每分钟有60万亿个自由电子通过面积为m²的导线,自由电子的电荷量为1.6×10^-19C。电流I的计算公式为I=q/t,其中q是电荷量,t是时间。通过计算可得电流的大小。
2. **电动势的含义**:电动势是衡量电源将非电能转化为电能的能力的物理量,铅蓄电池的电动势为2V表示每通过1C电荷,电源转化的化学能为2J。电动势并不表示两极间的电压,而是在没有外电路时的电势差。
3. **欧姆定律的理解**:欧姆定律是电流I、电压U和电阻R的关系,即I=U/R。A、C选项正确,B选项错误,因为电阻是导体本身的性质,与电压、电流无关;D选项正确,对确定的导体,电压与电流的比值是电阻的定义。
4. **电路分析**:这部分涉及到电阻并联和串联的特性,以及功率的计算。例如,S断开时,R1与R2并联,它们的功率之比等于电阻的反比,即1:25;S闭合时,R1与R2串联,电流相同,电压之比等于电阻之比,为2:10或1:5。
5. **电容器原理**:电容器的电容与极板距离、介电常数和极板面积有关。保持开关K接通,减小两极板距离,电容增大,电场强度不变,电量增加;断开K,电压与距离无关,所以电压不变;插入介质,电容增大,电量不变,电势差减小。
6. **粒子在电场中的运动**:粒子在电场中的运动取决于初速度、电场强度和电势差。要使粒子到达原来一半距离,可以降低初速度和电压,或者提高初速度和电压,保持能量不变。
7. **点电荷电场中的功**:点电荷在电场中运动,电场力做功与路径无关,只与初末位置的电势差有关。W12与W34的大小关系取决于电势差的变化,而非路径。
8. **带电小球在电场中的运动**:小球在匀强电场中做圆周运动,电势能在最高点最大,最低点最小;张力在最高点最小,动能在最低点最大,因此机械能不变。
9. **居民楼用电功率计算**:居民楼的总功率P可以通过总电流I和电压U的乘积计算,即P=IU。其他表达式不能正确反映总功率。
10. **小灯泡电阻与电压的关系**:从电流-电压图线(IV曲线)可以看出,随着电压的增大,电阻并非一定增大或减小,具体要看曲线的斜率。切线斜率表示电阻,P点的电阻可通过曲线的切线斜率得到。
【填空题知识点】
11. **电阻与温度的关系**:小灯泡的电阻随温度升高而增加,这是因为金属导体的电阻率随温度升高而增大。通过实验可以测量不同电压下灯泡的电流,进而绘制电流-电压曲线,研究电阻随温度的变化。
这些知识点涵盖了电路基本概念,包括电流、电动势、欧姆定律、电容器、电场中的运动、电势能、功率计算以及电阻与温度的关系,这些都是高中物理中的重要主题。