新高考物理一輪復(fù)習(xí)提升練習(xí)導(dǎo)學(xué)案第34講 部分電路（（原卷版））

第34講部分電路第34講部分電路學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)明確目標(biāo)確定方向1電流的產(chǎn)生和計(jì)算2部分電路歐姆定律3電功和電功率，焦耳定律4電阻定律【知識(shí)回歸】回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)第一部分基礎(chǔ)知識(shí)梳理一電流1形成的條件：導(dǎo)體中有自由電荷；導(dǎo)體兩端存在電壓。2矢性：電流是標(biāo)量，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?三個(gè)表達(dá)式：①定義式：I＝eq\f(q,t)；②決定式：I＝eq\f(U,R)；③微觀表達(dá)式I＝nqvS.二歐姆定律1內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。2公式：I＝eq\f(U,R)。3適用條件：適用于金屬和電解質(zhì)溶液，適用于純電阻電路。三電阻定律1.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)表達(dá)式：R＝ρeq\f(l,S)。2.電阻率(1)計(jì)算式：ρ＝Req\f(S,l)。(2)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。(3)電阻率與溫度的關(guān)系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小。四、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)串聯(lián)電路并聯(lián)電路電路圖基本特點(diǎn)電壓U＝U1＋U2＋U3U＝U1＝U2＝U3電流I＝I1＝I2＝I3I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3總電阻R總＝R1＋R2＋R3eq\f(1,R總)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)功率分配eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)P1R1＝P2R2＝…＝PnRn五、電功率、焦耳定律1.電功(1)定義：導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，電場(chǎng)力做的功稱(chēng)為電功。(2)公式：W＝qU＝IUt。(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程。2.電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝IU。3.焦耳定律(1)電熱：電流流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量。(2)計(jì)算式：Q＝I2Rt。4.熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。(2)表達(dá)式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R。第二部分重難點(diǎn)辨析一．I＝eq\f(U,R)與R＝eq\f(U,I)的區(qū)別1I＝eq\f(U,R)是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過(guò)導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比。2公式R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，它表明了一種測(cè)量電阻的方法，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”。3．圖甲為線性元件的伏安特性曲線，圖乙為非線性元件的伏安特性曲線。4．圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb，圖線c的電阻減小，圖線d的電阻增大。5．用I-U(或U-I)圖線來(lái)描述導(dǎo)體和半導(dǎo)體的伏安特性時(shí)，曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)一組U、I值，eq\f(U,I)為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率。在曲線上某點(diǎn)切線的斜率不是電阻的倒數(shù)。二．電阻與電阻率的區(qū)別1電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能的好壞。2導(dǎo)體的電阻大，電阻率不一定大，它的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定小，即它對(duì)電流的阻礙作用不一定小。3導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)。三．純電阻電路與非純電阻電路的比較1用電器純電阻W＝QW＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tP＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)如電阻、電爐子、白熾燈等非純電阻W>QW＝UIt＝I2Rt＋W其他P＝UI＝I2R＋P其他如電風(fēng)扇、電動(dòng)機(jī)、電解槽等2．關(guān)于非純電阻電路的兩點(diǎn)提醒(1)在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不能表示電功也不能表示電熱，因?yàn)闅W姆定律不再成立。(2)不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。只有在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為非純電阻電路，U>IR，歐姆定律不再適用，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?！镜淅治觥烤x例題提高素養(yǎng)【例1】．北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)可近似看做周長(zhǎng)為SKIPIF1<0的圓形軌道，在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為SKIPIF1<0個(gè)，電子的速度是SKIPIF1<0，電子電荷量SKIPIF1<0，則環(huán)中的等效電流是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例2】如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為k，輸出端接有一交流電動(dòng)機(jī)，其線圈的電阻為R。將原線圈接在正弦交流電源兩端，電動(dòng)機(jī)恰好能帶動(dòng)質(zhì)量為m的物體以速度SKIPIF1<0勻速上升，此時(shí)理想電流表A的示數(shù)為I。若不計(jì)電動(dòng)機(jī)摩擦帶來(lái)的能量損失，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A．電動(dòng)機(jī)的輸入功率SKIPIF1<0B．整個(gè)裝置的效率SKIPIF1<0C．原線圈兩端電壓的有效值SKIPIF1<0D．原線圈兩端電壓的有效值SKIPIF1<0【例3】．1911年，Onnes等發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度低于某一臨界溫度SKIPIF1<0時(shí)，其直流電阻率會(huì)降到SKIPIF1<0以下，遠(yuǎn)低于正常金屬的SKIPIF1<0，稱(chēng)為超導(dǎo)現(xiàn)象。1934年，Gorter和Casimir根據(jù)電子比熱在SKIPIF1<0附近劇烈變化而提出二流體模型，建立了低溫超導(dǎo)的唯象理論。該模型認(rèn)為，當(dāng)金屬在溫度低于SKIPIF1<0成為超導(dǎo)體后，金屬中的自由電子會(huì)有一部分凝聚成超導(dǎo)電子（“凝聚”是指電子動(dòng)量分布趨于相同、有序）。隨著溫度進(jìn)一步降低，越來(lái)越多的自由電子凝聚為超導(dǎo)電子。這些超導(dǎo)電子與金屬離子不發(fā)生“碰撞”，因而超導(dǎo)電子的定向運(yùn)動(dòng)不受阻礙，具有理想的導(dǎo)電性。一圓柱形金屬導(dǎo)體，沿其軸線方向通有均勻分布的恒定電流，將中間一段金屬降溫轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體后，超導(dǎo)體內(nèi)的電流只分布在表面厚為SKIPIF1<0量級(jí)的薄層內(nèi)，其截面示意圖如圖所示。在正常金屬和超導(dǎo)體之間還存在尺度為SKIPIF1<0量級(jí)的交界區(qū)。物理學(xué)中，將單位面積上流過(guò)的電流稱(chēng)為電流密度，設(shè)正常金屬內(nèi)電流密度為SKIPIF1<0，超導(dǎo)體表面薄層內(nèi)電流密度為SKIPIF1<0。根據(jù)上述信息可知（）A．超導(dǎo)體中的超導(dǎo)電流會(huì)產(chǎn)生焦耳熱B．如圖圓柱體中，正常金屬與超導(dǎo)體內(nèi)部均存在恒定的電場(chǎng)以維持恒定的電流C．如圖圓柱體中，電流SKIPIF1<0，電流密度SKIPIF1<0D．如圖圓柱體中，電流SKIPIF1<0，電流密度SKIPIF1<0【鞏固練習(xí)】舉一反三提高能力1．如圖所示，一根均勻帶負(fù)電的長(zhǎng)直橡膠棒沿水平方向向右做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)。若棒的橫截面積為S，單位長(zhǎng)度所帶的電荷量為-q（q>0），由于棒的運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流的大小和方向分別是（）

A．qv向左 B．qvS向左 C．qv向右 D．qvS向右2．如圖所示，用內(nèi)阻為110Ω、滿偏電流為50mA的表頭改裝成量程為0.6A和3A的雙量程電流表，接線柱a為公共接線柱，下列說(shuō)法正確的是（）

A．用a、b兩個(gè)接線柱時(shí)量程為0.6AB．R1的阻值為4ΩC．R2的阻值為10ΩD．R1和R2的阻值之和為10Ω3．智能掃地機(jī)器人是一種智能家用電器，能自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清潔工作，如今已慢慢普及，成為現(xiàn)代家庭的常用家電用品。如圖為某款智能掃地機(jī)器人，其參數(shù)見(jiàn)表，工作時(shí)將電池內(nèi)部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=60%。下列說(shuō)法正確的是（）產(chǎn)品名稱(chēng)科沃斯地寶塵盒容量0.3L清掃線路自由式液晶顯示有電池容量5000mAh充電器輸出24V/1000mA噪聲≤60dB額定功率40W行走速度20cm/s工作電壓24V

A．該掃地機(jī)器人的電池從完全沒(méi)電到充滿電所需時(shí)間約為8.3hB．該掃地機(jī)器人最多能儲(chǔ)存的能量為4.32×105JC．該掃地機(jī)器人充滿電后能工作5hD．該掃地機(jī)器人充滿電后能工作4h4．如圖所示為某智能手機(jī)電池上的信息，電池支持2A快充技術(shù)。電池充滿僅需1.3小時(shí)，輕度使用狀態(tài)可使用一天。下列說(shuō)法正確的是（）A．9.88W·h為該電池的電荷量B．4.35V為該電池的電動(dòng)勢(shì)C．輕度使用時(shí)的平均功率約為0.1WD．根據(jù)數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到該電池的容量約為2600mA·h5．根據(jù)歐姆定律SKIPIF1<0、串聯(lián)電路總電阻R=R1＋R2＋…、并聯(lián)電路總電阻SKIPIF1<0，通過(guò)邏輯推理就可以判定在材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度成正比，與橫截面積成反比?，F(xiàn)在要求在這兩個(gè)結(jié)論的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究導(dǎo)體的電阻與材料的關(guān)系。選擇a、b兩種不同的金屬絲做實(shí)驗(yàn)，關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的下列哪個(gè)說(shuō)法是正確的（

）A．所選的a、b兩種金屬絲的長(zhǎng)度必須是相同的B．所選的a、b兩種金屬絲的橫截面積必須是相同的C．所選的a、b兩種金屬絲長(zhǎng)度和橫截面積都必須是相同的D．所選的a、b兩種金屬絲長(zhǎng)度和橫截面積都可以不做限制6．一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓U時(shí)，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v，則金屬棒材料的電阻率為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．某電子秤的原理簡(jiǎn)圖如圖所示。AB為一均勻的滑動(dòng)變阻器，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，兩邊分別有P1、P2兩個(gè)滑動(dòng)頭，輕質(zhì)彈簧上端與P1及秤盤(pán)底部相連，下端固定。彈簧原長(zhǎng)時(shí)P1、和P2均指在A端。若P1、P2間出現(xiàn)電壓時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)放大，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后在顯示屏上就能顯示出被稱(chēng)物體的質(zhì)量。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，托盤(pán)質(zhì)量為SKIPIF1<0，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻不計(jì)。重力加速度為g。在托盤(pán)上未放物體時(shí)需要先校準(zhǔn)零點(diǎn)，即未放被稱(chēng)物體時(shí)電壓為零。則（

）A．校準(zhǔn)零點(diǎn)時(shí)，不需要移動(dòng)滑動(dòng)頭P2B．校準(zhǔn)零點(diǎn)時(shí)，兩滑動(dòng)頭間的距離為SKIPIF1<0C．滑動(dòng)頭P1滑至B端時(shí)，被稱(chēng)物體的質(zhì)量為SKIPIF1<0D．被稱(chēng)物體的質(zhì)量m與兩滑動(dòng)頭間電壓U的關(guān)系為SKIPIF1<08．一根長(zhǎng)為l、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，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，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為SKIPIF1<0，下列說(shuō)法正確的是（）A．棒的電阻SKIPIF1<0 B．通過(guò)棒的電流SKIPIF1<0C．棒兩端電壓SKIPIF1<0 D．棒的內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)SKIPIF1<09．如圖是某品牌吊扇的相關(guān)參數(shù)，則下述判斷正確的是（）A．吊扇的內(nèi)電阻約為293ΩB．正常工作時(shí)吊扇的發(fā)熱功率大于165WC．正常工作1小時(shí)吊扇的發(fā)熱量等于5.94×105JD．正常工作1小時(shí)吊扇輸出的機(jī)械能小于5.94×105J10．如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab=8cm，bc=6cm，當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為3A；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為（）

A．SKIPIF1<0A B．SKIPIF1<0A C．SKIPIF1<0A D．SKIPIF1<0A11．電熱膜供暖系統(tǒng)是區(qū)別于以散熱器、空調(diào)、暖氣片為代表的新型供暖系統(tǒng)。它工作時(shí)以電熱膜為發(fā)熱體，將熱量以輻射的形式送入空間，使人體和物體首先得到熱量，其綜合效果優(yōu)于傳統(tǒng)的對(duì)流供暖方式。如圖所示是一個(gè)表面鍍有一層均勻電熱膜的圓柱形長(zhǎng)陶瓷管，長(zhǎng)陶瓷管的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、直徑為D，鍍膜的厚度為d、管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N。現(xiàn)把M、N接入電路中，當(dāng)兩端電壓為U時(shí)，它的發(fā)熱功率為P，則該電熱膜的電阻率為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<012．金屬導(dǎo)電是一個(gè)典型的導(dǎo)電模型，值得深入研究。一金屬直導(dǎo)線電阻率為ρ，若其兩端加電壓，自由電子將在靜電力作用下定向加速，但電子加速運(yùn)動(dòng)很短時(shí)間就會(huì)與晶格碰撞而發(fā)生散射，緊接著又定向加速，這個(gè)周而復(fù)始的過(guò)程可簡(jiǎn)化為電子以速度v沿導(dǎo)線方向勻速運(yùn)動(dòng)。我們將導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線橫截面積的比值定義為電流密度，其大小用j表示，可以“精細(xì)”描述導(dǎo)線中各點(diǎn)電流的強(qiáng)弱。設(shè)該導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，單位體積內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e，電子在導(dǎo)線中定向運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的平均阻力為f。則下列表達(dá)式正確的是（）A．SKIPIF1<