高考物理一輪復(fù)習(xí)方略關(guān)鍵能力題型突破8-1電流電阻電功及電功率

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()A.兩桿內(nèi)的電場強(qiáng)度都不等于零，且a內(nèi)的電場強(qiáng)度大于b內(nèi)的電場強(qiáng)度B.兩桿內(nèi)的電場強(qiáng)度都等于零C.兩桿內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度一定相等內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度一定大于b內(nèi)載流子定向運(yùn)動(dòng)的速度【解析】選A、D。兩桿串聯(lián)，所以電流相等，因?yàn)镽a>Rb，由歐姆定律可知Ua>Ub，根據(jù)勻強(qiáng)電場關(guān)系式U=Ed可知，兩桿內(nèi)電場強(qiáng)度都不為零，且a內(nèi)的電場強(qiáng)度大于b內(nèi)的電場強(qiáng)度，故A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I=nqvS可知，載流子的定向運(yùn)動(dòng)速率v=InqS，由題意可知桿內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)na<nb，則va>vb，故C錯(cuò)誤，D電阻定律的應(yīng)用【典例2】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。某型號電線每卷長度為100m，銅絲直徑為mm。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V恒定電壓，測得通過電線的電流為A，由此可知此電線所用銅的電阻率約為 ().7×109Ω·m B.2.5×108Ω·mC.1.1×107Ω·m D.5.0×106Ω·m【通型通法】1.題型特征：公式法+定量思想。2.思維導(dǎo)引：(1)應(yīng)用歐姆定律求出導(dǎo)線的電阻。(2)應(yīng)用電阻定律可以求出導(dǎo)線的電阻率。【解析】選B。給整卷電線加上V恒定電壓，測得通過電線的電流為A，則導(dǎo)線的電阻值為：R=UI=1.又：R=ρLS=ρLπ(d2)2=4ρLπd2，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。【多維訓(xùn)練】(2020·福州模擬)如圖甲所示，由兩根橫截面積和長度均相同、材料不同的導(dǎo)線Ⅰ和Ⅱ，串聯(lián)后接入電路。將電源負(fù)極端接地，導(dǎo)線上任意一點(diǎn)的電勢φ隨該點(diǎn)與a點(diǎn)距離x的變化關(guān)系如圖乙所示。導(dǎo)線Ⅰ和Ⅱ的電阻率分別為ρ1、ρ2，電阻分別為R1、R2，則它們的關(guān)系正確的是 ()1<ρ2，R1<R2 1>ρ2，R1<R21<ρ2，R1>R2 1>ρ2，R1>R2【解析】選A。由圖可知，Ⅰ分擔(dān)的電壓為U1=φ0，Ⅱ分擔(dān)的電壓為U2=2φ0。兩導(dǎo)線流過的電流相等，由R=UI可知，R1<R2；由R=ρLS可知，ρ=RSL，因S1=S2，L1=L2，故ρ1<ρ2；所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C1.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∝12.電阻的決定式和定義式的比較：公式?jīng)Q定式定義式R=ρlR=U區(qū)別指明了電阻的決定因素提供了一種測定電阻的方法，電阻與U和I無關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)3.導(dǎo)體變形后電阻的分析方法：某一導(dǎo)體的形狀改變后，討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點(diǎn)：(1)導(dǎo)體的電阻率不變。(2)導(dǎo)體的體積不變，由V=lS可知l與S成反比。(3)在ρ、l、S都確定之后，應(yīng)用電阻定律R=ρlS【加固訓(xùn)練】1.(2019·南通模擬)導(dǎo)體中的電流是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)在一根長度為L、橫截面積為S，單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n的均勻?qū)w兩端加上電壓U，導(dǎo)體中出現(xiàn)一個(gè)勻強(qiáng)電場，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子(e)受勻強(qiáng)電場的電場力作用而加速，同時(shí)由于與陽離子碰撞而受到阻礙，這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動(dòng)，可以認(rèn)為阻礙電子運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速率v成正比，即可以表示為kv(k是常數(shù))，當(dāng)電子所受電場力與阻力大小相等時(shí)，導(dǎo)體中形成了恒定電流，則該導(dǎo)體的電阻是 ()A.klneSB.klne2【解析】選B。電子定向移動(dòng)，由平衡條件得，kv=eUl，則U=kvle，導(dǎo)體中的電流I=neSv，電阻R=UI=kln2.如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長為ab=10cm，bc=5cm，當(dāng)將C與D接入電壓恒為U的電路時(shí)，電流為2A，若將A與B接入電壓恒為U的電路中，則電流為 ()A A A A【解析】選A。設(shè)金屬薄片厚度為d′，根據(jù)電阻定律R=ρlS，有RCD=ρlbclab·d'，RAB=ρlablbc·d'，故RCDRAB考點(diǎn)二歐姆定律與伏安特性曲線對歐姆定律的理解【典例3】利用如圖所示的電路可以測量電阻的阻值。圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲。閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)頭P的位置，當(dāng)通過電流表G的電流為零時(shí)，測得MP=l1，PN=l2，則Rx的阻值為 ()A.l1l2R0B.l1l1+l2R0C.【通型通法】1.題型特征：串并聯(lián)電路中電流、電壓關(guān)系和電阻定律、歐姆定律的綜合運(yùn)用。2.思維導(dǎo)引：(1)閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)頭P的位置，當(dāng)通過電流表G的電流為零時(shí)，說明通過電阻絲兩側(cè)的電流是相等的，而總電流一定，故通過R0和Rx的電流也相等。(2)并聯(lián)電路電壓相等，故電阻絲MP段與PN段電壓之比等于R0和Rx的電壓比。(3)結(jié)合歐姆定律列式求解即可?！窘馕觥窟xC。通過電流表G的電流為零時(shí)，P點(diǎn)的電勢與R0和Rx連接點(diǎn)的電勢相等，即U0=UMP，根據(jù)歐姆定律有U0=UMNR0+RxR0，UMP=UMNRl1+Rl2Rl1，則R0R0+Rx=Rl1Rl1+Rl2對伏安特性曲線的理解【典例4】如圖甲所示，電路中電源電動(dòng)勢為V，內(nèi)阻不計(jì)，L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是 ()1中的電流為L2中電流的2倍3的電阻約為Ω3的電功率約為W2和L3的總功率約為3W【通型通法】1.題型特征：電路連接+伏安特性曲線。2.思維導(dǎo)引：(1)抓住電源的內(nèi)阻為零，確定出三個(gè)燈泡的電壓。(2)由小燈泡的伏安特性曲線讀出三個(gè)燈泡的電流?！窘馕觥窟xB。由于不計(jì)電源內(nèi)阻，所以L1兩端電壓為3V，L2和L3兩端的電壓均為V，由題圖乙可知此時(shí)通過L1的電流為A，通過L2和L3的電流為A，所以L1中的電流不是L2中電流的2倍，A錯(cuò)誤；L3的電阻R=UIΩ，B正確；L3的電功率W，C錯(cuò)誤；L2和L3的總功率W，D錯(cuò)誤。1.三個(gè)公式的對比：公式物理意義適用條件R=U導(dǎo)體電阻的定義式，反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用R由導(dǎo)體本身決定，與U、I無關(guān)，適用于所有導(dǎo)體I=U某段導(dǎo)體中電流與兩端電壓和電阻的關(guān)系適用于純電阻電路U=IR沿電流方向電勢逐漸降低(外電路)，電壓等于I和R的乘積適用于金屬導(dǎo)體、電解液2.對UI圖象和IU圖象的理解(1)只有圖乙IU圖象才叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。(2)圖線a、c、e、f表示線性元件，b、d表示非線性元件。(3)在圖甲中，圖線a、c的斜率表示導(dǎo)體的電阻，斜率越大，電阻越大，Ra>Rc；在圖乙中，圖線e、f的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，Re<Rf。(4)圖線b的斜率變大，電阻變大；圖線d的斜率變小，電阻變大?！炯庸逃?xùn)練】(多選)如圖1所示，電源E=12V，內(nèi)阻不計(jì)，燈泡L的額定電壓為9V，其伏安特性曲線如圖2所示，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為10Ω。則 ()A.燈泡L的阻值隨電流的增大而減小B.燈泡L的額定功率為WC.燈泡L消耗電功率的最小值是2WD.滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)至少為6Ω【解析】選B、C。從圖象可以看出隨電流的增大，燈泡兩端電壓與電流的比值越來越大，即電阻越來越大，故A錯(cuò)誤；從圖象可以看出額定電壓9V時(shí)，電流A，相乘得額定功率為W，故B正確；滑動(dòng)變阻器R取最大阻值10Ω時(shí)，燈泡L消耗電功率最小，將電源和阻值10Ω看作一個(gè)電動(dòng)勢12V，內(nèi)阻10Ω的等效電源，則其提供電壓電流滿足U=1210I，坐標(biāo)(2，1)滿足，是該表達(dá)式圖象與燈泡L伏安特性曲線的交點(diǎn)，即滑動(dòng)變阻器R取最大阻值10Ω時(shí)，燈泡電壓2V，電流1A，電功率2W，故C正確；燈泡L額定電壓9V，此時(shí)電流A，則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值Rx=12-91.5Ω=2Ω，故D考點(diǎn)三串并聯(lián)電路規(guī)律及其應(yīng)用串并聯(lián)電路規(guī)律【典例5】(2019·昌平區(qū)模擬)如圖所示，兩個(gè)電阻串聯(lián)后接在電路中a、b兩點(diǎn)。已知a、b兩點(diǎn)間的電壓保持10V不變。某同學(xué)把一個(gè)電壓表并聯(lián)在R1兩端時(shí)，電壓表讀數(shù)為5V。下列說法正確的是 ()A.將該電壓表并聯(lián)在R2兩端時(shí)，電壓表讀數(shù)小于5VB.將該電壓表并聯(lián)在R2兩端時(shí)，電壓表讀數(shù)等于5V1<R21=R2【解析】選A。因?yàn)殡妷罕聿⒙?lián)在R1兩端時(shí)，電壓表讀數(shù)為5V，所以此時(shí)R2兩端的電壓應(yīng)等于5V，若把電壓表并聯(lián)在電阻R2兩端，則由于電壓表與R2并聯(lián)電阻減小，所以此時(shí)的示數(shù)應(yīng)小于5V，故A正確、B錯(cuò)誤；因?yàn)殡妷罕聿⒙?lián)在R1兩端時(shí)，電壓表讀數(shù)為5V，電壓表并聯(lián)在R2兩端時(shí)電壓小于5V，可知電阻R1>R2，故C、D錯(cuò)誤。電表的改裝【典例6】(2019·平谷區(qū)模擬)某同學(xué)將一毫安表改裝成雙量程電流表。如圖所示，已知毫安表表頭的內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為1mA；R1和R2為定值電阻，且R1=5Ω，R2=20Ω，則下列說法正確的是 ()A.若使用a和b兩個(gè)接線柱，電表量程為24mAB.若使用a和b兩個(gè)接線柱，電表量程為25mAC.若使用a和c兩個(gè)接線柱，電表量程為4mAD.若使用a和c兩個(gè)接線柱，電表量程為10mA【解析】選B。若使用a和b兩個(gè)接線柱，則R2與表頭串聯(lián)然后共同與R1并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，可得(100Ω+R2)×1mA=R1×(I1mA)；解得I=25mA，故A錯(cuò)誤，B正確；若使用a和c兩個(gè)接線柱，則R2與R1串聯(lián)然后共同與表頭并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，可得100Ω×1mA=(R1+R2)×(I1mA)，解得I=5mA，故C錯(cuò)誤，D錯(cuò)誤。【多維訓(xùn)練】如圖所示，虛線框內(nèi)為改裝好的電表，M、N為新電表的接線柱。已知靈敏電流計(jì)G的滿偏電流為100μA，內(nèi)阻為Ω，電阻箱讀數(shù)為Ω。根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算可知改裝好的電表 ()A.電壓量程為1mV B.電壓量程為50mVC.電流量程為1μA D.電流量程為10mA【解析】選D。由圖可知，電流計(jì)與電阻箱并聯(lián)，此為電流表，M、N兩端電壓為：U=IgRg=100×1065mV，電流表滿偏時(shí)，流過M、N的電流為：I=Ig+UR=100×106A+0.04955.0A=10×103A=10mA，故SHAPE1.串并聯(lián)電路的幾個(gè)有用的結(jié)論：(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個(gè)電阻，串聯(lián)電阻增多時(shí)，總電阻增大。(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻，并聯(lián)支路增多時(shí)，總電阻減小。(3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，只要某個(gè)電阻增大，總電阻就增大，反之則減小。(4)某電路中無論電阻怎樣連接，該電路消耗的電功率P總等于各個(gè)電阻消耗的電功率之和。2.兩表改裝對比：改裝成電壓表V改裝成電流表A內(nèi)部電路擴(kuò)大后的量程UI電阻R的作用分壓分流電阻R的數(shù)值R=UIg=(n1)Rgn=UUgR=IgRn=IIg電表的總內(nèi)阻RV=Rg+R=URA=RRg注意兩點(diǎn)(1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變。(2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的電壓；改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流?！炯庸逃?xùn)練】1.如圖所示電路中，定值電阻R1=4Ω，R2=2Ω，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω，輸入的電流I1=1A，I2=2A。檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)a點(diǎn)電勢為0，b點(diǎn)電勢為4V，則下列說法正確的是 ()A.流過電流表的電流為1A，方向向右B.滑動(dòng)變阻器的滑片置于中間位置時(shí)，圖示部分的等效電阻為2811C.向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)接入電路中的電阻變小D.改變滑動(dòng)變阻器的滑片的位置，不影響通過電阻R2的電流【解析】選D。由圖可知，兩電流只能由a點(diǎn)流進(jìn)電流表，因此電流表中電流為3A，方向向右，故A錯(cuò)誤；a點(diǎn)電勢為零，b點(diǎn)電勢為4V，故ba間電勢差為4V；則由歐姆定律可知，流過R2的電流為I2=42A=2A；根據(jù)電流結(jié)構(gòu)可知，I1只能流過R1，則R1兩端的電勢差為4V，故滑動(dòng)變阻器兩端電勢差為零，故圖示中相當(dāng)于R1與R2并聯(lián)，故等效電阻R等=R1R2R1+R2=4×24+2Ω=43Ω，故B錯(cuò)誤；由B的2.(多選)四個(gè)相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個(gè)電流表A1、A2和兩個(gè)電壓表V1、V2。已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按圖示接法連入電路，則 ()A.電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)B.電流表A1的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2的偏轉(zhuǎn)角C.電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)D.電壓表V1的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2的偏轉(zhuǎn)角【解析】選A、D。改裝后的電流表A1的量程大于電流表A2的量程，故電流表A1的電阻值小于電流表A2的電阻值，并聯(lián)電路中，電阻小的支路電流大，故電流表A1的讀數(shù)大于電流表A2的讀數(shù)，選項(xiàng)A正確；兩電流表的表頭并聯(lián)，電壓相同，故偏轉(zhuǎn)角相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；改裝后，電壓表V1的電阻值大于電壓表V2的電阻值，故電壓表V1的讀數(shù)大于電壓表V2的讀數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；兩電壓表的表頭串聯(lián)，電流相等，故偏轉(zhuǎn)角相等，選項(xiàng)D正確?？键c(diǎn)四電功、電熱、電功率純電阻電路【典例7】如圖甲所示，在材質(zhì)均勻的圓形薄電阻片上，挖出一個(gè)偏心小圓孔。在彼此垂直的直徑AB和CD兩端引出四個(gè)電極A、B、C、D。先后分別將A、B或C、D接在電壓恒為U的電路上，如圖乙和圖丙所示。比較兩種接法中電阻片的熱功率大小，應(yīng)有 ()A.接在AB兩端電阻片熱功率大B.接在CD兩端電阻片熱功率大C.兩種接法電阻片電阻圖丙的大D.兩種接法電阻片電阻一樣大【解析】選B。將A、B接入電路時(shí)，電阻RAB相當(dāng)于上半部分電阻和下半部分電阻并聯(lián)；將C、D接入電路時(shí)，電阻RCD相當(dāng)于左半部分電阻和右半部分電阻并聯(lián)；圖乙中AB將圓分為上下兩半，并且上下兩部分電阻相等；同樣在圖乙中CD將圓分為左右兩半，并且右半部分的電阻小于左半部分的電阻，則四部分電阻大小關(guān)系為R左>R上=R下>R右，故RAB>RCD。根據(jù)P=U2R可知接在CD兩端電阻片熱功率大，故B正確，A、C、非純電阻電路【典例8】如圖甲所示為一款兒童電動(dòng)汽車，該款電動(dòng)汽車的部分參數(shù)如圖乙所