2024高考物理一輪復習第八章恒定電流第一節(jié)電路的基本概念部分電路學案新人教版

PAGE9-第一節(jié)電路的基本概念部分電路eq\a\vs4\al(一、電流)1.成因電荷的定向移動形成電流.2.定義通過導體某橫截面的電荷量跟通過這些電荷量所用時間的比值.定義式：I＝eq\f(q,t).3.微觀表達式對于導體有I＝nqSv，其中n為單位體積內的自由電子個數，S為導體的橫截面積，q為自由電荷的電荷量，v為自由電荷的定向移動速率.4.電流的方向規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向.在外電路，從電源正極（高電勢點）流向電源負極（低電勢點）；在內電路，從電源負極（低電勢點）流向電源正極（高電勢點）.雖然電流既有大小又有方向，但電流是標量.5.恒定電流大小和方向都不變的電流叫恒定電流.1.（2024·綿陽模擬）某愛好小組調查一條河流的水質狀況，通過計算結果表明，被污染的河里一分鐘內有相當于6C的正離子和9C的負離子向下游流去，則取樣時這條河流的等效電流大小和方向分別是（）A.0.25A順流而下B.0.05A順流而下C.0.25A逆流而上D.0.05A逆流而上答案：Deq\a\vs4\al(二、電阻定律)1.內容同種材料的導體，其電阻R跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成它的材料有關.2.表達式R＝ρeq\f(l,S).3.電阻率（1）物理意義.ρ是反映材料導電性能的物理量，叫材料的電阻率.在數值上等于用這種材料制成的單位長度、單位橫截面積的導線的電阻值.單位是Ω·m.（2）各種材料的電阻率.純金屬的電阻率一般較小，合金的電阻率一般較大，有些合金的電阻率幾乎不受溫度改變的影響.材料的電阻率與溫度的關系為：①金屬的電阻率隨溫度的上升而增大.②半導體的電阻率隨溫度的上升而減小.③有些物質當溫度接近0K時，電阻率突然減小到零，這種現象叫超導現象，能夠發(fā)生超導現象的物體叫超導體.材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度叫超導材料的轉變溫度.2.一段長為L，電阻為R的勻稱電阻絲，把它拉成3L長的勻稱細絲后，切成等長的三段，然后把它們并聯在一起，其電阻值為（）A.eq\f(R,3)B.3RC.eq\f(R,9)D.R答案：Deq\a\vs4\al(三、歐姆定律)1.內容導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比.2.公式I＝eq\f(U,R).3.適用范圍適用于金屬導電和電解液導電，對于氣體導電不適用.4.伏安特性曲線通過導體中的電流I跟加在其兩端的電壓U的關系圖，如圖所示.3.（多選）下列對歐姆定律和導體電阻的理解錯誤的是（）A.由R＝eq\f(U,I)知，一段導體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成反比B.比值eq\f(U,I)反映了導體阻礙電流的性質，即電阻R＝eq\f(U,I)C.導體中電流越大，導體電阻越小D.由I＝eq\f(U,R)知，通過一段導體的電流跟加在它兩端的電壓成正比答案：ACeq\a\vs4\al(四、電功和電功率)1.電功電功是電流所做的功，實質是靜電力做的功，因此W＝qU＝IUt，這是計算電功普遍適用的公式.（1）純電阻用電器：電功W＝qU＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t.（2）非純電阻用電器：電功只能是W＝IUt.2.電功率單位時間內電流做的功叫電功率.P＝eq\f(W,t)＝IU，這是計算電功率普遍適用的公式.（1）純電阻用電器：電功率P＝IU＝I2R＝eq\f(U2,R).（2）非純電阻用電器：電功率只能是P＝IU.4.如圖所示電路中，三個相同的燈泡額定功率是40W，在不損壞燈泡的狀況下，這三個燈泡消耗的總功率最大不應超過（）A.40WB.60WC.80WD.120W答案：Beq\a\vs4\al(五、電熱和焦耳定律)電流通過電阻時產生的熱量叫電熱，Q＝I2Rt，這是計算電熱普遍適用的公式.（1）純電阻用電器：電熱Q＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t.（2）非純電阻用電器：電熱只能是Q＝I2Rt.5.有三個用電器，分別為電解池、電烙鐵和電風扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220V60W”.現在它們在額定電壓下工作相同時間，產生的熱量（）A.電解池最多B.電烙鐵最多C.電風扇最多D.一樣多答案：B電荷的定向移動形成電流.知道電流的微觀意義，部分電路歐姆定律求電阻.考點一對電流的分析和計算公式形式公式適用范圍字母含義公式含義定義式I＝eq\f(q,t)一切電路（1）q：是通過整個導體橫截面的電荷量，不是單位面積上的電荷量；（2）當異種電荷反向通過某截面時，所形成的電流是同向的，應是q＝|q1|＋|q2|eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝neSv一切電路n：導體單位體積內的自由電荷數，e：每個自由電荷的電荷量，S：導體橫截面積，v：定向移動的速率從微觀上看n、e、S、v確定了I的大小確定式I＝eq\f(U,R)金屬、電解液U：導體兩端的電壓，R：導體本身的電阻I由U、R確定，I∝U、I∝eq\f(1,R)eq\a\vs4\al(典例)（2024·江蘇模擬）導體中的電流是這樣產生的：當在一根長度為L、橫截面積為S，單位體積內自由電荷數為n的勻稱導體兩端加上電壓U，導體中出現一個勻強電場，導體內的自由電子（－e）受勻強電場的電場力作用而加速，同時由于與陽離子碰撞而受到阻礙，這樣邊反復碰撞邊向前移動，可以認為阻礙電子運動的阻力大小與電子移動的平均速率v成正比，即可以表示為kv（k是常數），當電子所受電場力與阻力大小相等時，導體中形成了恒定電流，則該導體的電阻是（）A.eq\f(kL,e2nS)B.eq\f(kS,e2nL)C.eq\f(k,e2nLS)D.eq\f(kL,enS)解析：由題意可知當電場力與阻力相等時形成恒定電流，則有eq\f(U,L)e＝kv，解得v＝eq\f(Ue,kL)，則導體中的電流I＝nevS＝eq\f(ne2SU,kL)，則由歐姆定律可得R＝eq\f(U,I)＝eq\f(kL,e2nS)，A正確.答案：A本題考查電場強度、電勢差、平均功率、電流等學問點.駕馭電流的定義，知道電場強度與電勢差的關系，區(qū)分瞬時物理量與平均物理量是求解的關鍵.考點二歐姆定律與伏安特性曲線的理解和應用1.圖線的區(qū)分（1）圖甲中圖線a、b表示線性元件，圖乙中圖線c、d表示非線性元件.（2）在伏安特性曲線中，線性元件圖線的斜率表示電阻的倒數，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb（如圖甲所示）.（3）圖線c的斜率增大，電阻減小；圖線d的斜率減小電阻增大（如圖乙所示）.甲乙（留意：曲線上某點切線的斜率不是電阻的倒數）2.圖線的意義（1）由于導體的導電性能不同，所以不同的導體有不同的伏安特性曲線.（2）伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值，對應這一狀態(tài)下的電阻.eq\a\vs4\al(典例)（多選）在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示.當開關S閉合后，電路中的總電流為0.25A，則此時（）甲乙A.L1上的電壓為L2上電壓的2倍B.L1消耗的電功率為0.75WC.L2的電阻為12ΩD.L1、L2消耗的電功率的比值大于4解析：電路中的總電流為0.25A，L1中電流為0.25A，由圖乙可知電壓為3.0V，L1消耗的電功率為P＝IU＝0.75W，選項B正確；L2中電流為0.125A，可知電壓約為0.3V，L1的電壓大約為L2電壓的10倍，選項A錯誤；由歐姆定律，L2的電阻為R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.3,0.125)Ω＝2.4Ω，選項C錯誤；L2消耗的電功率為P＝IU＝0.125×0.3W＝0.0375W，L1與L2消耗的電功率的比值大于4，選項D正確.答案：BD電阻在I-U圖線中是與坐標原點連線斜率的倒數，而不等于該點切線斜率的倒數.考點三對電功、電熱、電功率的理解和計算項目純電阻電路非純電阻電路實例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉子被卡住的電動機等電動機、電解槽、日光燈等電功與電熱W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt>Q＝I2Rt電功率與熱功率P電＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P電＝UI>P熱＝I2R1.串聯電路的特點（如圖所示）電流：I＝I1＝I2＝I3＝…＝In，電壓：U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un，電阻：R＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn，電壓安排：U1∶U2∶…∶Un＝R1∶R2∶…∶Rn，功率安排：eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)＝I2.2.并聯電路的特點（如圖所示）電流：I＝I1＋I2＋I3＋…＋In，電壓：U＝U1＝U2＝U3＝…＝Un，電阻：eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)，電流安排：I1∶I2∶…∶In＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶…∶eq\f(1,Rn)，功率安排：P1∶P2∶…∶Pn＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶…∶eq\f(1,Rn).eq\a\vs4\al(典例)（多選）下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術參數，不計其自身機械損耗.若該車在額定狀態(tài)下以最大運行速度行駛，則（）自重40kg額定電壓48V載重75kg額定電流12A最大行駛速度20km/h額定輸出功率350WA.電動機的輸入功率為576WB.電動機的內電阻為4ΩC.該車獲得的牽引力為104ND.該車受到的阻力為63N解析：由于U＝48V，I＝12A，則P入＝IU＝576W，故選項A正確；因P入＝P出＋I2r，r＝eq\f(P入－P出,I2)＝eq\f(576－350,122)Ω＝1.57Ω，故選項B錯誤；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63N，故選項C錯誤，D正確.答案：AD輸入功率電動機的總功率.由電動機電路中的電流和電壓確定，即P總＝P入＝UI輸出功率電動機的有用功的功率，也叫機械功率，即P出熱功率電流通過電動機線圈時的發(fā)熱功率P熱＝I2r1.（2024·湖南瀏陽一中模擬）一根粗細勻稱的細橡膠管，里面灌滿鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱，長度為30cm；在鹽水柱兩端加電壓U時，鹽水柱中自由電荷定向移動的平均速率為v.現握住橡膠管的兩端把它勻稱拉長至40cm.然后在兩端同時加電壓U時，此時鹽水柱中自由電荷定向移動的平均速率為（）A.eq\f(3,4)vB.vC.eq\f(4,3)vD.eq\f(64,27)v答案：A2.（2024·九江市第三中學模擬）一根粗細勻稱的導線，兩端加上電壓U時，通過導線中的電流強度為I，導線中自由電子定向移動的平均速度為v，若導線勻稱拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，再給它兩端加上電壓U，則（）A.通過導線的電流為eq\f(I,4)B.通過導線的電流為eq\f(I,6)C.自由電子定向移動的平均速率為eq\f(v,4)D.自由電子定向移動的平均速率為eq\f(v,6)答案：C3.（多選）（2024·河南新鄉(xiāng)模擬）如圖所示是某始終流電動機提升重物的示意圖，重物質量m＝50kg，電源供應應電動機的電壓為U＝110V，不計各種摩擦，當電動機以v＝0.9m/s的恒定速率向上提升重物時，通過電動機的電流為I＝5.0A，重力加速度g取10m/s2，則（）A.電動機的輸入功率為550WB.電動機提升重物的功率為550WC.電動機提升重物的功率為450WD.電動機的線圈電阻為22Ω解析：依據P入＝IU，可得電動機的輸入功率為P入＝550W，選項A正確；由于重物勻速上升，則P出＝Fv＝mgv＝450W，選項B錯誤，C正確；依據能量守恒定律可得IU＝I2R＋P出，電動機的線圈電阻為R＝eq\f(IU－P出,I2)＝4Ω，選項D錯誤.答案：AC4.如圖甲所示為一測量電解液電