2021届高考物理一轮复习第八章恒定电流第1讲电路的基本概念和规律教学案沪科版

1、第八章 恒定电流高考备考导航知识内容学科素养考向指导1.电源的电动势和内阻物理观念(物质观念、能量观念) 1.考题难度：每年必有电学实验题，试题情景新颖，难度中等偏上。2.常考热点：实验器材的选取、基本仪器的使用与读数、实物连线，电阻的测量、电源的e和r的测量、电学实验创新与设计等。3.常用物理思想方法：图象法、类比法、等效法、数理结合法等。2.欧姆定律、闭合电路的欧姆定律(1)物理观念(能量观念)(2)科学思维(科学推理)3.电阻定律、电阻的串联、并联(1)物理观念(能量观念)(2)科学思维(科学推理)4.电功率、焦耳定律物理观念(能量观念)5.实验一：长度的测量及其测量工具的选用(1)科学

2、探究(2)科学态度与责任6.实验二：测定金属的电阻率(1)科学探究(2)科学态度与责任7.实验三：测量电源的电动势和内阻(1)科学探究(2)科学态度与责任8.实验四：用多用电表测量电学中的物理量(1)科学探究(2)科学态度与责任第1讲电路的基本概念和规律知识排查知识点一电流、欧姆定律1.电流(1)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。(2)方向：电流是标量，规定正电荷定向移动的方向。(3)三个表达式：定义式：i；决定式：i；微观表达式inqvs。2.欧姆定律(1)内容：导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比，跟导体的电阻r成反比。(2)公式：i。(3)适用条件：适用于金属和电解质溶液

3、，适用于纯电阻电路，不适用于气体导电和半导体导电。3.伏安特性曲线(1)定义：纵坐标表示电流i、横坐标表示电压u的关系图线。(2)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件。(3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件。知识点二电阻定律1.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关。(2)表达式：r。2.电阻率(1)计算式：r。(2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。(3)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大，半导体的电阻率随温度升高而减小。知识点三电功和焦耳定律 1.电功(1)公式：wquiut。

4、(2)电功率：pui。2.电热(1)焦耳定律：qi2rt。(2)热功率：pi2r。小题速练1.思考判断(1)由于规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以电流是矢量。()(2)由r知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比。()(3)由知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。()(4)金属的电阻率由导体本身的性质决定，与温度有关。()(5)公式wti2rt可适用于所有电路。()答案(1)(2)(3)(4)(5) 2.某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6 c的正离子和9 c的负离子向下游流去，则取样时这条河

5、流的等效电流大小和方向分别是()a.0.25 a顺流而下 b.0.05 a顺流而下c.0.25 a逆流而上 d.0.05 a逆流而上解析在1 min内通过横截面的总电荷量应为q6 c9 c3 c，所以电流i0.05 a，方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，选项d正确。答案d3.(2019浙江模拟)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体的金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻值最小的是()答案a4.有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 v 60 w”，现让它们在额定电

6、压下工作相同时间，产生的热量()a.日光灯最多b.电烙铁最多c.电风扇最多 d.一样多解析电烙铁是纯电阻用电器，电流通过它全部用来发热，选项b正确。答案b电阻、电阻定律的理解与应用1.电阻与电阻率的关系电阻率是影响导体电阻大小的因素之一，导体的长度、横截面积一定时，导体材料的电阻率越大，导体的电阻越大。2.电阻的决定式和定义式的比较公式决定式r定义式r区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，电阻r与u和i无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体【典例】 两根完全相同的金属裸导线a和b，如果把导线a均匀拉长到原来的2倍，电阻为ra，导线b对折后绞合起来，电阻

7、为rb，然后分别加上相同的电压，求：(1)它们的电阻之比；(2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比。解析(1)一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积变为原来的，设a、b导线原长为l，横截面积为s，电阻为r，则la2l，sa，lb，sb2s。ra44r，rb。则rarb4r161。(2)根据i，qitt，又由题意知uaub，tatb，则qaqbrbra116。答案(1)161(2)116某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变；(2)导体的体积不变，由vls可知l与s成反比；(3)在、l、s都确定之后，应用电阻定律r求解。1.有、两根不同材

8、料的电阻丝，长度之比为l1l215，横截面积之比为s1s223，电阻之比为r1r225，外加电压之比为u1u212，则它们的电阻率之比为()a.23 b.43c.34 d.83解析由r得，1243，选项b正确。答案b2.有一长方形导体，长a、宽b、高h之比为632，它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线，如图1所示，分别将aa、bb、cc接在同一恒压电源上时，导体中电荷定向移动的速度分别为v1、v2、v3，则v1v2v3为()图1a.632 b.111c.236 d.123解析根据r，i，insqv，可得v，即v，所以v1v2v3123，选项d正确。答案d欧姆定律与伏安特性曲线1.i与r的区

9、别(1)i表示通过导体的电流i与电压u成正比，与电阻r成反比。(2)r表明了一种测量电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”。2.伏安特性曲线(iu图线)的意义(1) iu图象中图线上某点与o点连线的斜率表示电阻的倒数，或者说每一点的电流坐标与电压坐标的比值等于电阻的倒数，斜率越大，电阻越小。(2)iu图象中图线上某点到i轴、u轴的垂线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率。 (3)两类iu图线的比较图2线性元件的伏安特性曲线(图2甲中a、b)是过原点的直线，表明它的电阻是不变的。非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线，表明它的电阻是变化的。导体电阻等于图线上点与原点连

10、线的斜率的倒数，而不等于该点切线的斜率的倒数。教材引领1.人教版选修31p48t2某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在ui坐标系中描点，得到了图2.36中a、b、c、d四个点。请比较四个电阻值的大小。图2.36哪个电阻大解析根据r知，定值电阻的ui图线的斜率表示定值电阻的阻值。在ui 图中分别连接o与4个点，如图所示，根据它们的倾斜度可知：rarbrcrd 。答案rarbrcrd真题闯关2.(2017上海卷)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图3所示。其中阻值最接近的两个电阻是()图3a.a和b b.b和dc.a和c d.c和d

11、解析根据r知，定值电阻的ui图线的斜率表示定值电阻的阻值。在ui图中分别连接o与4个点，根据它们的倾斜度可知，a和b的阻值最接近，故a正确。答案a1.(多选)小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图4所示，p为图线上一点，pn为图线在p点的切线，pq为u轴的垂线，pm为i轴的垂线，则下列说法中正确的是()图4a.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大b.对应p点，小灯泡的电阻为rc.对应p点，小灯泡的电阻为rd.对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围的面积大小解析iu图线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，a正确；对应p点，小灯泡的电阻为r，b正确，c错误；对应p点，小灯泡的功率为pi

12、2u1，此值恰为图中矩形pqom所围面积的大小，d正确。答案abd2.(多选)在如图5甲所示的电路中，l1、l2和l3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关s闭合后，电路中的总电流为0.25 a，则此时()图5a.l1的电阻为12 b.l1的电压为l2电压的2倍c.l1消耗的电功率为0.75 wd.l1、l2消耗的电功率的比值等于4 1解析电路中的总电流为0.25 a，l1中电流为0.25 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 v，l1消耗的电功率为pui0.75 w，故选项c正确；根据并联电路规律，l2中电流为0.125 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大

13、约为0.3 v，l1的电压大约为l2电压的10倍，故选项b错误；l1的电阻为r 12 ，故选项a正确；l2消耗的电功率为pui0.30.125 w0.037 5 w，l1、l2消耗的电功率的比值大于41，故选项d错误。答案ac串、并联电路的特点及应用1.串、并联电路的特点串联电路并联电路电流ii1i2inii1i2in i1r1i2r2inrn电压u1u2un总电阻r总r1r2rn功率分配p1r1p2r2pnrn2.四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻的个数增多时，总电阻增大。若n个相同的电阻串联，总电阻r总nr。(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联

14、支路的条数增多时，总电阻减小。若n个相同的电阻并联，总电阻r总r。(3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。(4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。3.电路的等效简化(1)电流表：理想电流表的内阻为零，电路的等效简化时相当于导线；实际电路中电流表内阻不为零，相当于小阻值的电阻。(2)电压表：理想的电压表内阻为无穷大，电路的等效简化时相当于断开的；实际电路中电压表内阻不为无穷大，相当于大阻值的电阻。 (3)电容器：电路稳定时的所在的支路中没有电流，电路的等效简化时相当于断开的，同支路的电阻相当于导线。电容器两端的电压等于与之并

15、联的支路两端的电压。【典例】 如图6所示，电源电动势e24 v，内阻不计，r1r3r440 ，r220 ，电容器c1、c2分别标有“2 f12 v”“8 f30 v”字样，开始时s1、s2均断开，且c1、c2均不带电。求：图6(1)在s1闭合，s2断开，电路稳定后，电容器c1、c2所带电荷量；(2)在s1、s2均闭合，电路稳定后，电容器c1左极板、c2上极板所带电荷量。解析(1)在s1闭合，s2断开，电路稳定后：下图为对c1的电路简化图， 则c1两端的电压uc10，所以c1所带电荷量q1c1uc10；下图为对c2的电路简化图， 由于r1两端的电压u116 v，则c2两端的电压uc2u116 v

16、，所以c2所带电荷量q2c2uc21.28104 c。(2)两开关都闭合稳定后：下图为对c1的电路简化图， 由于r3两端的电压u312 v，则c1两端电压：uc1u312 v，则c1所带电荷量：q1c1uc12.4105 c；下图为对c2的电路简化图，由于r1两端电压u116 v，则c2两端电压：uc2u1u34 v，所以c2所带电荷量：q2c2uc23.2105c。故c1左极板所带电荷量为2.4105 c，c2上极板所带电荷量为3.2105 c。答案(1)01.28104 c(2)2.4105 c 3.2105 c1.(多选)如图7所示，图线1表示的导体的电阻为r1，图线2表示的导体的电阻为

17、r2，则下列说法正确的是()图7a.r1r213b.r1r231c.将r1与r2串联后接于电源上，则电流比i1i213d.将r1与r2并联后接于电源上，则电流比i1i231解析iu图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可得r1r213，故选项a正确，b错误；r1与r2串联后电流相等，故选项c错误；r1与r2并联后电压相同，由公式uir知，电流与电阻成反比，故选项d正确。答案ad2.两个定值电阻r1、r2串联接在u12 v的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于r1、r2的电压表接在r1的两端，如图8所示，电压表的示数为8 v，如果把它改接在r2的两端，则电压表的示数将()图8a.小于4 vb.等于4

18、vc.大于4 v而小于8 vd.等于或大于8 v解析当电压表并联在r1两端时，ab间的电阻是r1与电压表内阻rv并联后的等效电阻rab，rab2r2，由此可以推断，当不用电压表测量时，r2分得的电压小于4 v；当把电压表并在r2上时，bc间的电阻rbc为r2和rv的并联电阻，rbcq电功的计算wuiti2rttwuit电热的计算quiti2rttqi2rt2.非纯电阻电路的分析思路：处理非纯电阻电路问题时，要善于从能量转化的角度出发，围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”分析、求解。【典例】 有一个直流电动机，把它接入0.2 v 电压的电路时，电动机不转，此时测得流过电动机的电流是0.4

19、a；若把电动机接入2.0 v电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0 a。求：(1)电动机线圈的电阻；(2)电动机正常工作时的输出功率；(3)在发动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率。【思路点拨】 (1)电动机中的功率关系：iup机i2r。(2)电动机的转子被卡住时可看成纯电阻：p电p热。解析(1)电动机不转时，电动机电路为纯电阻电路，根据欧姆定律可得线圈的电阻r0.5 。(2)电动机正常工作时的输入功率p输入ui21 w2 w，此时线圈的发热功率为p热i2r0.5 w，电动机的输出功率p输出p输入p热(20.5) w1.5 w。(3)当转子被卡住之后，电动机为纯电阻电路

20、，电动机的发热功率p热 w8 w。答案(1)0.5 (2)1.5 w(3)8 w1.如图9所示为某家庭使用的智能电饭锅的铭牌。假定该家庭用此电饭锅每天煮饭两次，每次在额定功率下工作30分钟，电价1 kwh为0.54元。则该电饭锅()图9a.工作时的额定电流为0.41 ab.保温时的电流为0.2 ac.每次煮饭需消耗电能4.5 kwhd.一年因煮饭而产生的电费约为177元解析由题中所给信息知：额定电流i4.1 a，选项a错误；保温时电流i0.14 a，选项b错误；每次煮饭消耗电能e1900103 kw h0.45 kwh，选项c错误；一年因煮饭而产生的电费0.4523650.54元177.39元

21、，选项d正确。答案d2.(20194月浙江选考，8)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为r1，两端电压为u1，流过的电流为i1；电动机的内电阻为r2，两端电压为u2，流过的电流为i2。则() a.i1i2 b. c. d.解析电动机和小电珠串联接入电路，故i1i2，a错误；电动机是非纯电阻用电器，满足i2，小电珠是纯电阻用电器，满足i1，又i1i2，故，可得，d正确。答案d3.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则()自重40 kg额定电压48 v载重75 kg额定电流12 a最大行驶速

22、度20 km/h额定输出功率350 wa.电动机的输入功率为576 wb.电动机的内电阻为4 c.该车获得的牵引力为104 nd.该车受到的阻力为63 n解析由于u48 v，i12 a，则piu576 w，故选项a正确；因p入p出i2r，r 1.57 ，故选项b错误；由p出fvffvm，fff63 n，故选项c错误，d正确。答案ad活页作业(时间：20分钟)基础巩固练1.有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体截面边长为a，小柱体截面边长为b，则()图1a.从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为abb.从图示电流方向看，大、小柱体电阻比为11c.若电流方向竖直

23、向下，大、小柱体电阻比为abd.若电流方向竖直向下，大、小柱体电阻比为a2b2解析由电阻定律得r，所以a的电阻为，b的电阻为，所以a、b的电阻之比为11，a错误，b正确；若电流方向竖直向下，a、b的电阻之比为b2a2，c、d错误。答案b2.(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 w及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图2所示。图象上a点与原点的连线与横轴成角，a点的切线与横轴成角，则()图2a.白炽灯的电阻随电压的增大而减小b.在a点，白炽灯的电阻可表示为tan c.在a点，白炽灯的电功率可表示为u0i0d.在a点，白炽灯的电阻

24、可表示为解析白炽灯的电阻随电压的增大而增大，a错误；在a点，白炽灯的电阻可表示为，不能表示为tan ，选项b错误，d正确；在a点，白炽灯的功率可表示为u0i0，c正确。答案cd3.(多选)(2019威海模拟)如图3所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为r，电源电动势为e，通过电源的电流为i，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()图3a.电源内阻rrb.电源内阻rrc.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大d.如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用

25、，a错误；由能量守恒定律可得eii2rmgvi2r，解得rr，b正确；如果电动机转轴被卡住，则ei(rr)，电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源的现象，c正确，d错误。答案bc4.如图4为某品牌的扫地机器人，其内部电机的电阻为0.5 ，额定功率为24 w，额定工作电压8 v，扫地机器人的锂电池容量9 ah，则该机器人正常工作时()图4a.额定工作电流为3 ab.额定工作电流为16 ac.充满电后最长工作时间约为9 hd.每秒消耗能量为128 j解析额定功率为24 w，额定工作电压8 v，所以额定电流为i3 a，选项a正确，b错误；锂电池容量9 ah，qit可知

26、，工作电流为3 a，所以能够工作3 h，选项c错误；每秒消耗能量为24 j，选项d错误。答案a综合提能练5.如图5所示，a、b、c为不同材料做成的电阻，b与a的长度相等，b的横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等，c的长度是a的两倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是u1u2u3112。关于这三种材料的电阻率a、b、c，下列说法正确的是()图5a.a是b的2倍 b.a是c的2倍c.b是c的2倍 d.c是a的2倍解析设a的长度为l，横截面积为s，因为r，而r，a、b串联，所以1，即1，即b2a；同理，所以，故ac，由上述可知b2c，选项c正确。答案c6.(2020西城区调研)如图6所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机m和电