-第九章恒定電流-第1講-電路的基本概念及電路分析-學(xué)案

1、2022屆高考一輪復(fù)習(xí) 第九章恒定電流 第1講 電路的基本概念及電路分析 學(xué)案目標(biāo)要求1.了解電流的定義、定義式，會(huì)推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式.2.理解電阻的概念，掌握電阻定律.3.理解歐姆定律并學(xué)會(huì)應(yīng)用歐姆定律分析問題.4.理解電功、電功率、焦耳定律，會(huì)區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路的特點(diǎn)考點(diǎn)一電流的概念及表達(dá)式基礎(chǔ)回扣1電流形成的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓2電流的標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，但有方向，正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向技巧點(diǎn)撥電流的三種表達(dá)式及其比較1(電流的定義式)某興趣小組調(diào)查一條河流的水質(zhì)情況，通過計(jì)算結(jié)果表明，被污染的河里一分鐘內(nèi)有相當(dāng)于6 C的正離子和9 C的負(fù)離

2、子向下游流去，則取樣時(shí)這條河流的等效電流大小和方向分別是()A0.25 A順流而下 B0.05 A順流而下C0.25 A逆流而上 D0.05 A逆流而上答案D解析在一分鐘內(nèi)通過橫截面的總電荷量為q6 C9 C3 C，所以電流Ieq f(|q|,t)0.05 A，方向與河水的流動(dòng)方向相反，即電流的方向?yàn)槟媪鞫希x項(xiàng)D正確2.(電流的微觀表達(dá)式)如圖1所示，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，自由電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為()圖1A.eq f(mv2,2

3、eL) B.eq f(mv2Sn,e) Cnev D.eq f(ev,SL)答案C解析由電流定義可知：Ieq f(q,t)eq f(nvtSe,t)neSv.由歐姆定律可得：UIRneSveq f(L,S)neLv，又Eeq f(U,L)，故Enev，選項(xiàng)C正確考點(diǎn)二歐姆定律及電阻定律基礎(chǔ)回扣1部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比(2)表達(dá)式：Ieq f(U,R).(3)適用范圍：金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件(4)導(dǎo)體的伏安特性曲線(IU)圖線(如圖2)圖2比較電阻的大?。簣D線的斜率ktan eq f(I,U)eq f(1

4、,R)，圖中R1R2(選填“”“”或“”)；線性元件：伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件，適用于歐姆定律；非線性元件：伏安特性曲線是曲線的電學(xué)元件，不適用于歐姆定律2電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)(2)公式：Req f(l,S).其中l(wèi)是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，是導(dǎo)體的電阻率，其國際單位是歐米，符號(hào)為m.(3)電阻率物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而增大；負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減小技巧點(diǎn)撥電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式Req f

5、(l,S)Req f(U,I)區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了一種測電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體 歐姆定律的理解和應(yīng)用例1小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖3所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中錯(cuò)誤的是()圖3A隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為Req f(U1,I2)C對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為Req f(U1,I2I1)D對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積答案C解析由題圖可知，U越大，小燈

6、泡的電阻越大，故A說法正確Req f(U,I)中的U、I與小燈泡所處狀態(tài)下的電壓與電流相對(duì)應(yīng)，故B說法正確，C說法錯(cuò)誤對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率PU1I2，與題圖中PQOM所圍的面積相等，故D說法正確 電阻定律的理解和應(yīng)用例2一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長為40 cm時(shí)測得電阻為R.若鹽水柱的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同，現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50 cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱電阻變?yōu)?)A.eq f(4,5)R B.eq f(5,4)R C.eq f(16,25)R D.eq f(25,16)R答案D解析由于總體積不變，設(shè)40 cm

7、長時(shí)鹽水柱的橫截面積為S，則鹽水柱長度變?yōu)?0 cm后，橫截面積Seq f(4,5)S，根據(jù)電阻定律得：Req f(40,S)，Req f(50,f(4,5)S)，聯(lián)立兩式得Req f(25,16)R，選項(xiàng)D正確3(歐姆定律的應(yīng)用)(2020安徽期中)電阻R1、R2的IU圖象如圖4所示，則下列說法正確的是()圖4AR1R231B將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則電壓比U1U213C將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流比I1I213D將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則功率比P1P213答案B解析根據(jù)IU圖象知，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R1R213，故A錯(cuò)誤；串聯(lián)電路電流相等，所以將R1與R2串

8、聯(lián)后接于電源上，電壓比U1U2R1R213，故B正確；并聯(lián)電路電壓相等，所以將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，根據(jù)Ieq f(U,R)，電流比I1I231，根據(jù)Peq f(U2,R)可知，功率比P1P231，故C、D錯(cuò)誤考點(diǎn)三電路的串聯(lián)、并聯(lián)基礎(chǔ)回扣串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)串聯(lián)并聯(lián)電流II1I2InII1I2In電壓UU1U2UnUU1U2Un電阻RR1R2RnReq f(1,R1)eq f(1,R2)eq f(1,Rn)功率分配eq f(P1,R1)eq f(P2,R2)eq f(Pn,Rn)P1R1P2R2PnRn技巧點(diǎn)撥串、并聯(lián)電路幾個(gè)常用的推論1串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的總電阻2并聯(lián)

9、電路的總電阻小于其中任一支路的總電阻，且小于其中最小的電阻3無論電阻怎樣連接，每一段電路的總電功率P總是等于各個(gè)電阻的電功率之和4無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，電路的總電阻變大例3如圖5為某控制電路的一部分，已知AA的輸入電壓為24 V，如果電阻R6 k，R16 k，R23 k，則BB不可能輸出的電壓是()圖5A12 V B8 VC6 V D3 V答案D解析若兩開關(guān)都閉合，則電阻R1和R2并聯(lián)，再和R串聯(lián)，UBB為并聯(lián)電路兩端電壓，UBBeq f(f(R1R2,R1R2),f(R1R2,R1R2)R)UAA6 V；若S1閉合，S2斷開，則R1和R串聯(lián)，UBBeq f(R

10、1,R1R)UAA12 V；若S2閉合，S1斷開，則R2和R串聯(lián)，UBBeq f(R2,R2R)UAA8 V若兩者都斷開，則電路斷路，UBB24 V，故D項(xiàng)不可能4.(電路的串聯(lián)、并聯(lián))(多選)(2020甘肅天水市期中)如圖6所示，經(jīng)過精確校準(zhǔn)的電壓表V1和V2，分別用來測量某線路中電阻R兩端a、b間的電壓時(shí)，讀數(shù)依次為12.7 V和12.3 V，則()圖6Aa、b間的實(shí)際電壓略大于12.7 VBa、b間的實(shí)際電壓略小于12.7 VC電壓表V1的內(nèi)阻大于V2的內(nèi)阻D電壓表V1的內(nèi)阻小于V2的內(nèi)阻答案AC解析由于電壓表不是理想電表(內(nèi)阻不是無窮大)，當(dāng)a、b兩端接入電壓表后，電阻R與電壓表的并聯(lián)

11、電阻小于電阻R，根據(jù)歐姆定律和串、并聯(lián)電路規(guī)律可知，電阻R與電壓表的并聯(lián)總電壓小于電阻R的實(shí)際電壓，即a、b兩端實(shí)際電壓將大于電壓表的示數(shù)，即a、b間的實(shí)際電壓略大于12.7 V，故A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律可知，若電壓表的內(nèi)阻越大，電壓表與R的并聯(lián)電阻就越大，電壓表的示數(shù)也越大，即電壓表V1的內(nèi)阻大于V2的內(nèi)阻，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤考點(diǎn)四電功、電功率電熱、熱功率基礎(chǔ)回扣1電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對(duì)自由電荷的電場力做的功(2)公式：WqUIUt(適用于任何電路)(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程2電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢(2)公式

12、：Peq f(W,t)IU(適用于任何電路)3焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比(2)公式：QI2Rt(適用于任何電路)技巧點(diǎn)撥電功率PIU和熱功率PI2R的比較1不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率均為P電UI，熱功率均為P熱I2R.2對(duì)于純電阻電路：P電P熱，IUI2Req f(U2,R)，Ieq f(U,R)(歐姆定律適用)3對(duì)于非純電阻電路：P電P熱P其他，即IUI2RP其他，Ieq f(U,R)(歐姆定律不適用) 純電阻電路中的功和功率例4(2020黑龍江賓縣第二中學(xué)月考)額定電壓都是110 V、額定功率PA110

13、W和PB40 W的兩盞電燈，若接在電壓是220 V的電路上，使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是()答案C解析由Peq f(U2,R)和已知條件可知RARB.對(duì)于A電路，由于RA110 V，B燈燒毀兩燈不能正常發(fā)光；對(duì)于B電路，由于RA110 V，B燈燒毀；對(duì)于C電路，B燈與變阻器并聯(lián)，并聯(lián)電阻可能等于RA，所以可能有UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光；對(duì)于D電路，若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻，則UAUB110 V，兩燈可以正常發(fā)光；比較C、D兩個(gè)電路，由于C電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IAIB)110 V，而D電路中滑動(dòng)變阻器功率為(IAIB)110 V，所以C電路消

14、耗電功率最小 非純電阻電路中的功和功率例5一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20 ，接上220 V電壓后正常工作，消耗功率66 W，求：(1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？(3)如果接上電源后，電風(fēng)扇的扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率各是多少？答案(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W解析(1)因?yàn)镻入IU所以Ieq f(P入,U)eq f(66,220) A0.3 A.(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率為

15、P內(nèi)I2R0.3220 W1.8 W電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)P入P內(nèi)66 W1.8 W64.2 W電動(dòng)機(jī)的效率為eq f(W機(jī),W總)100%eq f(P機(jī),P入)100%eq f(64.2,66)100%97.3%.(3)電風(fēng)扇的扇葉被卡住后通過電動(dòng)機(jī)的電流Ieq f(U,R)eq f(220,20) A11 A電動(dòng)機(jī)消耗的電功率PIU11220 W2 420 W.電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P內(nèi)I2R11220 W2 420 W.5(非純電阻功率的分析與計(jì)算)如圖7所示，電源電動(dòng)勢E10 V，內(nèi)阻r1 ，閉合開關(guān)S后，標(biāo)有“8 V,12 W”的燈泡恰能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻R04 ，求：圖7(1)電源的輸出功率P出；(