2023屆高三物理【新教材】一輪復(fù)習(xí) 10-1 電路及其應(yīng)用

第十章電路電能【核心素養(yǎng)】物理觀念：1.認(rèn)識(shí)電路及其特點(diǎn)，理解電源電動(dòng)勢(shì)等重要概念；2.掌握焦耳定律、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用．科學(xué)思維：1.分析電路結(jié)構(gòu)，判斷電路有關(guān)問題；2.用閉合電路歐姆定律計(jì)算電路有關(guān)問題．科學(xué)探究：1.善于發(fā)現(xiàn)問題，提出合理猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析論證、反思評(píng)估；2.通過創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)探究欲望，提高實(shí)驗(yàn)探究能力．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：1.樹立安全用電、節(jié)約用電的思想意識(shí)；2.通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度．【命題探究】1.命題分析：高考對(duì)本專題的考查，主要圍繞電路展開，涉及電路的計(jì)算、故障判斷和動(dòng)態(tài)變化分析．特別是電路的測(cè)量問題，要求學(xué)生能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇器材、設(shè)計(jì)電路、讀取數(shù)據(jù)、分析誤差等．2．趨勢(shì)分析：試題考法靈活多變，對(duì)實(shí)驗(yàn)綜合能力要求較高，學(xué)生應(yīng)予以高度重視，尤其是對(duì)電路設(shè)計(jì)、聯(lián)系實(shí)際的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及歐姆表的應(yīng)用．【試題情境】生活實(shí)踐類：在日常生產(chǎn)生活和科技方面的主要試題情境有各種家用電器、電表的原理與應(yīng)用等，涉及這類情境的題目往往考查純電阻電路和非純電阻電路的分析與計(jì)算、串并聯(lián)電路的規(guī)律與應(yīng)用、電路故障的分析與判斷等．學(xué)習(xí)探索類：學(xué)習(xí)探索類涉及的主要試題情境是電學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，包括實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)器材的選擇、實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和實(shí)驗(yàn)誤差的分析等問題．第1講電路及其應(yīng)用【必備知識(shí)·自主排查】一、電源1．定義：能把電子在電源內(nèi)部從電源________搬運(yùn)到________的裝置．2．作用：移送電荷維持電源正、負(fù)極間有一定的________，保持電路中有持續(xù)電流．二、電流1．用I表示電流、q表示在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，則I＝________．2．單位：國際單位制是________，常用單位有毫安(mA)、微安(μA)．3．方向：規(guī)定________定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍㈦娮?．電阻R＝________，R是一個(gè)只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過的電流無關(guān)的物理量．2．公式：R＝________．3．單位：歐姆(Ω)，常用單位還有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)．1Ω＝10－3kΩ＝10－6kΩ.4．物理意義：反映導(dǎo)體對(duì)電流________作用的大?。?．導(dǎo)體的伏安特性：導(dǎo)體中的電流I和電壓U的關(guān)系可以用圖像表示．用縱坐標(biāo)表示________、橫坐標(biāo)表示________，畫出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線．伏安特性曲線為直線的元件叫作________元件，伏安特性曲線不是直線的元件叫作________元件(如氣體、半導(dǎo)體二極管等)．四、影響導(dǎo)體電阻的因素1．影響因素：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成________，與它的橫截面積S成________；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成導(dǎo)體的材料________．2．公式：R＝ρlS，l表示導(dǎo)體沿電流方向的________，S表示垂直于電流方向的橫截面積：ρ是________，表示材料的導(dǎo)電性能3．電阻率(1)物理意義：反映了材料導(dǎo)電性能的好壞，電阻率越________，表示這種材料的導(dǎo)電性能越好．(2)計(jì)算式：由公式R＝ρlS得，電阻率ρ＝________(3)決定因素：影響電阻率的因素有兩個(gè)：一是____________，二是________．串聯(lián)電路并聯(lián)電路電路圖基本特點(diǎn)電壓U＝U1＋U2＋U3＋…＋UnU＝________________電流I＝I1＝I2＝I3＝…＝InI＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＋…＋I(xiàn)n總電阻R總＝________________1R總功率分配P1R1＝P2P1R1＝P2R2＝…＝PnRn【科技情境】1.掃地機(jī)器人是智能家用電器的一種，它利用自身攜帶的小型吸塵部件進(jìn)行吸塵清掃，如圖為某款掃地機(jī)器人，已知其電池是容量為3000mA·h的鋰電池，額定工作電壓為15V，額定功率為30W，則(1)題中“mA·h”是能量的單位．()(2)掃地機(jī)器人正常工作時(shí)的電流是2A．()(3)掃地機(jī)器人充滿電后可以工作的時(shí)間約為2h.()(4)掃地機(jī)器人儲(chǔ)存的電能大約是2000J.()【教材拓展】2.[人教版必修第三冊(cè)P60“拓展學(xué)習(xí)”改編]如圖所示為某晶體二極管的伏安特性曲線，下列說法正確的是()A．加正向電壓時(shí)，二極管電阻較小，且隨著電壓的增大而增大B．加反向電壓時(shí)，二極管電阻較大，無論加多大電壓，電流都很小C．無論是加正向電壓還是加反向電壓，電壓和電流都不成正比，所以二極管是非線性元件D．二極管加正向電壓時(shí)，電阻不變3．[人教版必修第三冊(cè)P59的“演示”改編](多選)取一段額定電壓為220V，額定功率大于100W的廢燈泡的燈絲約2cm長．燈絲與兩節(jié)干電池及2.5V小燈泡的電路連接如圖所示，閉合開關(guān)燈泡發(fā)光并且較亮，再用點(diǎn)燃的蠟燭給燈絲加熱，則：A．小燈泡和燈絲是并聯(lián)連接B．觀察到的現(xiàn)象是小燈泡變暗C．小燈泡變暗的原因是燈絲的電阻隨溫度升高而增大D．上述現(xiàn)象說明了溫度升高，燈絲的電阻率變大【關(guān)鍵能力·分層突破】考點(diǎn)一電流的理解與計(jì)算電流的三個(gè)表達(dá)式：公式適用范圍字母含義公式含義定義式I＝q一切電路q為時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量qt反映了I的大小，但不能說I∝q、I∝微觀式I＝nqSv一切電路n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q：每個(gè)自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體的橫截面積v：電荷定向移動(dòng)速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I＝U金屬、電解液U：導(dǎo)體兩端的電壓R：導(dǎo)體本身的電阻I由U、R決定，I∝U，I∝1【跟進(jìn)訓(xùn)練】1．關(guān)于電流，下列說法中正確的是()A．通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B．電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流越大C．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D．因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢?．氚核13H發(fā)生β衰變成為氦核23He.假設(shè)含氚材料中13H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動(dòng)，在3.2×104s時(shí)間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10－8A．已知電子電荷量為1.6×10－19C，在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生βA．5.0×1014 B．1.0×1016C．2.0×1016 D．1.0×10183．[2022·北京西城區(qū)期末]某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療，在這種療法中，為了能讓質(zhì)子進(jìn)入癌細(xì)胞，首先要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高速運(yùn)動(dòng)，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實(shí)現(xiàn)．質(zhì)子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細(xì)胞．如圖所示，來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后，形成細(xì)柱形的質(zhì)子流．已知細(xì)柱形質(zhì)子流的橫截面積為S，其等效電流為I；質(zhì)子的質(zhì)量為m、電荷量為e.那么這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)n是()A．IeS2UmC．IeS2eUm考點(diǎn)二導(dǎo)體的電阻及U-I(I-U)圖像1．電阻的定義式和決定式的比較：公式R＝UR＝ρl區(qū)別電阻的定義式電阻的決定式提供了一種測(cè)電阻的方法——伏安法，R與U、I均無關(guān)說明了導(dǎo)體的電阻由哪些因素決定，R由ρ、l、S共同決定適用于任何純電阻導(dǎo)體只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液2.伏安特性曲線的理解(1)伏安特性曲線為直線時(shí)，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，則電阻越小，故圖甲中Ra<Rb.(2)伏安特性曲線為曲線時(shí)，如圖乙所示，導(dǎo)體電阻Rn＝UnIn，即電阻要用圖線上點(diǎn)Pn的坐標(biāo)(Un，In)來計(jì)算【跟進(jìn)訓(xùn)練】4．[2022·廣州市模擬]電線是家庭裝修中不可或缺的基礎(chǔ)建材，電線的質(zhì)量直接關(guān)系到用電安全．某型號(hào)電線每卷長度為L＝100m，銅絲直徑為D＝1.6mm，為檢驗(yàn)其是否采用了導(dǎo)電性能比較差的劣質(zhì)銅，現(xiàn)給整卷電線加上U＝1.50V恒定電壓，測(cè)得通過電線的電流為I＝1.20A.由此可知此電線所用銅的電阻率約為()A．1.7×10－9Ω·m B．2.5×10－8Ω·mC．1.1×10－7Ω·m D．5.0×10－6Ω·m5．(多選)如圖為甲、乙兩金屬電阻的U-I曲線，它們的阻值應(yīng)為()A.R甲＝tan60°＝3ΩB．R乙＝tan60°＝3ΩC．R甲＝3ΩD．R乙＝6Ω6．[2022·浙江省寧波市十校聯(lián)考]對(duì)于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，其伏安特性曲線如圖所示，下列說法中正確的是()A．常溫下，若將金屬絲均勻拉長為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0RB．常溫下，若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來，電阻變?yōu)?2C．給金屬絲加上的電壓逐漸從零開始增大，UID．金屬材料的電阻率隨溫度的升高而減小考點(diǎn)三串、并聯(lián)電路及電表的改裝1．串、并聯(lián)電路的幾個(gè)常用結(jié)論：(1)當(dāng)n個(gè)等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，R串＝nR0，R并＝1nR0(2)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻，并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個(gè)電阻．(3)在電路中，某個(gè)電阻增大(或減小)，則總電阻一定增大(或減小)．(4)某電路中無論電阻怎樣連接，該電路消耗的總電功率始終等于各個(gè)電阻消耗的電功率之和．2．電壓表、電流表的改裝改裝為大量程電壓表改裝為大量程電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U＝IgR＋I(xiàn)gRg，所以R＝UIg－IgRg＝(I－Ig)R，所以R＝I改裝后的電表內(nèi)阻RV＝R＋Rg>RgRA＝RRgR+R角度1串、并聯(lián)電路特點(diǎn)的應(yīng)用例1某控制電路的一部分如圖所示，已知AA′的輸入電壓為24V，如果電阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，則BB′輸出的電壓不可能是()A.12V B．8VC．6V D．3V[解題心得]角度2電表的改裝例2如圖所示，電流表A的量程為0～0.6A，表盤均勻劃分為30個(gè)小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于電流表內(nèi)阻的12；R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍．若用電流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值，則下列分析正確的是(A.將接線柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.04AB．將接線柱1、2接入電路時(shí)，每一小格表示0.02AC．將接線柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.06AD．將接線柱1、3接入電路時(shí)，每一小格表示0.01A[解題心得]【跟進(jìn)訓(xùn)練】7.(多選)儀器中常用兩個(gè)阻值不同的可變電阻來調(diào)節(jié)電路的電流，一個(gè)作粗調(diào)，一個(gè)作細(xì)調(diào)，這兩個(gè)可變電阻可以按圖甲串聯(lián)起來或按圖乙并聯(lián)起來再接入電路．已知R1阻值較大，R2阻值較小，則()A．圖甲中R1作細(xì)調(diào) B．圖甲中R1作粗調(diào)C．圖乙中R2作細(xì)調(diào) D．圖乙中R2作粗調(diào)8．如圖是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0～10V，當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0～100V．已知電流表的內(nèi)阻Rg為500Ω，滿偏電流Ig為1mA，則電阻R1、R2的值()A．9500Ω90000ΩB．90000Ω9500ΩC．9500Ω9000ΩD．9000Ω9500Ω第十章電路電能第1講電路及其應(yīng)用必備知識(shí)·自主排查一、1．正極負(fù)極2.電勢(shì)差二、1.qt2.安培（A）三、1.UI2.UI4.阻礙5.電流I電壓U四、1．正比反比有關(guān)2.長度電阻率3．（1）?。?）RSl（3）導(dǎo)體的材料溫度U1＝U2＝U3＝…＝UnR1＋R2＋R3＋…＋Rn1R1＋1R2＋科技情境1．答案：（1）×（2）√（3）×（4）×教材拓展2．答案：C3．答案：BCD關(guān)鍵能力·分層突破1．解析：電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面的電荷量，故A錯(cuò)誤，C正確；電流的微觀表達(dá)式I＝neSv，電流的大小由單位體積的電荷數(shù)、每個(gè)電荷所帶電荷量、導(dǎo)體的橫截面積和電荷定向移動(dòng)的速率共同決定，故B錯(cuò)誤；矢量運(yùn)算遵循平行四邊形定則，標(biāo)量的運(yùn)算遵循代數(shù)法則，電流的運(yùn)算遵循代數(shù)法則，故電流是標(biāo)量，故D錯(cuò)誤．答案：C2．解析：設(shè)在這段時(shí)間內(nèi)，電子的個(gè)數(shù)為n，由電流的定義，有I＝net，即n＝Ite＝1.0×1016；由β衰變規(guī)律可知該核反應(yīng)方程為13H→23He＋-10e，即產(chǎn)生一個(gè)電子(-10e)需要發(fā)生β衰變的氚核13H的個(gè)數(shù)也為一個(gè)，故在這段時(shí)間內(nèi)需要發(fā)生答案：B3．解析：本題考查公式I＝nqSv的應(yīng)用，質(zhì)子被加速時(shí)有Ue＝12mv2，由于I＝neSv，解得n＝IeSm2eU，A、B、C答案：D4．解析：本題考查歐姆定律、電阻定律等知識(shí)點(diǎn)，整卷電線的電阻R＝UI＝1.25Ω，由電阻定律得R＝ρLS，S＝14πD2，聯(lián)立解得銅的電阻率ρ＝2.5×10－8Ω·m，選項(xiàng)答案：B5．解析：在數(shù)學(xué)中斜率就等于圖線與橫軸的夾角的正切值(tanα)，而在物理中斜率與tanα并沒有直接聯(lián)系．R甲＝U2-U1I2-I1＝12-04-0Ω＝3Ω，R乙答案：CD6．解析：常溫下，若將金屬絲均勻拉長為原來的10倍，橫截面積減小為原來的0.1，電阻率不變，根據(jù)電阻定律可知，電阻變?yōu)樵瓉淼?00倍，故A錯(cuò)誤；常溫下，若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來，長度變?yōu)橐话?，橫截面積變?yōu)?倍，故電阻變?yōu)樵瓉淼?4，故B錯(cuò)誤；