2024高考物理一輪復(fù)習(xí)第八章恒定電流第一節(jié)電路的基本概念部分電路學(xué)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(dòng)形成電流.2.定義通過導(dǎo)體某橫截面的電荷量跟通過這些電荷量所用時(shí)間的比值.定義式：I＝eq\f(q,t).3.微觀表達(dá)式對于導(dǎo)體有I＝nqSv，其中n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù)，S為導(dǎo)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(dòng)速率.4.電流的方向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?在外電路，從電源正極（高電勢點(diǎn)）流向電源負(fù)極（低電勢點(diǎn)）；在內(nèi)電路，從電源負(fù)極（低電勢點(diǎn)）流向電源正極（高電勢點(diǎn)）.雖然電流既有大小又有方向，但電流是標(biāo)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(diào)查一條河流的水質(zhì)狀況，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6C的正離子和9C的負(fù)離子向下游流去，則取樣時(shí)這條河流的等效電流大小和方向分別是（）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(nèi)容同種材料的導(dǎo)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(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān).2.表達(dá)式R＝ρeq\f(l,S).3.電阻率（1）物理意義.ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，叫材料的電阻率.在數(shù)值上等于用這種材料制成的單位長度、單位橫截面積的導(dǎo)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(guān)系為：①金屬的電阻率隨溫度的上升而增大.②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的上升而減小.③有些物質(zhì)當(dāng)溫度接近0K時(shí)，電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體.材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)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(xì)絲后，切成等長的三段，然后把它們并聯(lián)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(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.公式I＝eq\f(U,R).3.適用范圍適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，對于氣體導(dǎo)電不適用.4.伏安特性曲線通過導(dǎo)體中的電流I跟加在其兩端的電壓U的關(guān)系圖，如圖所示.3.（多選）下列對歐姆定律和導(dǎo)體電阻的理解錯(cuò)誤的是（）A.由R＝eq\f(U,I)知，一段導(dǎo)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(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，即電阻R＝eq\f(U,I)C.導(dǎo)體中電流越大，導(dǎo)體電阻越小D.由I＝eq\f(U,R)知，通過一段導(dǎo)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(shí)質(zhì)是靜電力做的功，因此W＝qU＝IUt，這是計(jì)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(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率.P＝eq\f(W,t)＝IU，這是計(jì)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(gè)相同的燈泡額定功率是40W，在不損壞燈泡的狀況下，這三個(gè)燈泡消耗的總功率最大不應(yīng)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(shí)產(chǎn)生的熱量叫電熱，Q＝I2Rt，這是計(jì)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(gè)用電器，分別為電解池、電烙鐵和電風(fēng)扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220V60W”.現(xiàn)在它們在額定電壓下工作相同時(shí)間，產(chǎn)生的熱量（）A.電解池最多B.電烙鐵最多C.電風(fēng)扇最多D.一樣多答案：B電荷的定向移動(dòng)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(diǎn)一對電流的分析和計(jì)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(gè)導(dǎo)體橫截面的電荷量，不是單位面積上的電荷量；（2）當(dāng)異種電荷反向通過某截面時(shí)，所形成的電流是同向的，應(yīng)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(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，e：每個(gè)自由電荷的電荷量，S：導(dǎo)體橫截面積，v：定向移動(dòng)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(dǎo)體兩端的電壓，R：導(dǎo)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(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的勻稱導(dǎo)體兩端加上電壓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.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(dāng)電場力與阻力相等時(shí)形成恒定電流，則有eq\f(U,L)e＝kv，解得v＝eq\f(Ue,kL)，則導(dǎo)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(qiáng)度、電勢差、平均功率、電流等學(xué)問點(diǎn).駕馭電流的定義，知道電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系，區(qū)分瞬時(shí)物理量與平均物理量是求解的關(guān)鍵.考點(diǎn)二歐姆定律與伏安特性曲線的理解和應(yīng)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(shù)，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?。粓D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(diǎn)切線的斜率不是電阻的倒數(shù)）2.圖線的意義（1）由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線.（2）伏安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對應(yīng)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(gè)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(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25A，則此時(shí)（）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(xiàng)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(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)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(xiàng)D正確.答案：BD電阻在I-U圖線中是與坐標(biāo)原點(diǎn)連線斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù).考點(diǎn)三對電功、電熱、電功率的理解和計(jì)算項(xiàng)目純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)、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(lián)電路的特點(diǎn)（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(lián)電路的特點(diǎn)（如圖所示）電流：I＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＋…＋I(xiàn)n，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(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗.若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)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(dòng)機(jī)的輸入功率為576WB.電動(dòng)機(jī)的內(nèi)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(xiàng)A正確；因P入＝P出＋I(xiàn)2r，r＝eq\f(P入－P出,I2)＝eq\f(576－350,122)Ω＝1.57Ω，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P出＝Fv＝Ffv，F(xiàn)＝Ff＝63N，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.答案：AD輸入功率電動(dòng)機(jī)的總功率.由電動(dòng)機(jī)電路中的電流和電壓確定，即P總＝P入＝UI輸出功率電動(dòng)機(jī)的有用功的功率，也叫機(jī)械功率，即P出熱功率電流通過電動(dòng)機(jī)線圈時(shí)的發(fā)熱功率P熱＝I2r1.（2024·湖南瀏陽一中模擬）一根粗細(xì)勻稱的細(xì)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(shí)，鹽水柱中自由電荷定向移動(dòng)的平均速率為v.現(xiàn)握住橡膠管的兩端把它勻稱拉長至40cm.然后在兩端同時(shí)加電壓U時(shí)，此時(shí)鹽水柱中自由電荷定向移動(dòng)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(xué)模擬）一根粗細(xì)勻稱的導(dǎo)線，兩端加上電壓U時(shí)，通過導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速度為v，若導(dǎo)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(dǎo)線的電流為eq\f(I,4)B.通過導(dǎo)線的電流為eq\f(I,6)C.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為eq\f(v,4)D.自由電子定向移動(dòng)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(dòng)機(jī)提升重物的示意圖，重物質(zhì)量m＝50kg，電源供應(yīng)應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓為U＝110V，不計(jì)各種摩擦，當(dāng)電動(dòng)機(jī)以v＝0.9m/s的恒定速率向上提升重物時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流為I＝5.0A，重力加速度g取10m/s2，則（）A.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為550WB.電動(dòng)機(jī)提升重物的功率為550WC.電動(dòng)機(jī)提升重物的功率為450WD.電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為22Ω解析：依據(jù)P入＝IU，可得電動(dòng)機(jī)的輸入功率為P入＝550W，選項(xiàng)A正確；由于重物勻速上升，則P出＝Fv＝mgv＝450W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；依據(jù)能量守恒定律可得IU＝I2R＋P出，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R＝eq\f(IU－P出,I2)＝4Ω，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案：AC4.如圖甲所示為一測量電解液電