高三物理第一轮复习：电学基本概念和定律；串并联及混联电路粤教版知识精讲

1、高三物理第一轮复习：电学基本概念和定律；串并联及混联电路粤教版【本讲教育信息】一. 教学内容：1、电学基本概念和定律2、串并联及混联电路【要点扫描】一、电流、电阻和电阻定律1. 电流：电荷的定向移动形成电流（1）形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差（2）电流强度：通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。IQ/t；假设导体单位体积内有n个电子，电子定向移动的速率为v，则IneSv；假若导体单位长度有N个电子，则INev表示电流的强弱，是标量但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向单位是：安、毫安、微安1A103mA106A2. 电阻、电阻定律 （1

2、）电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值RU/I，导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与U、I无关（2）电阻定律：导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比RL/S（3）电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定，但受温度的影响电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m，横截面积为1m2的柱形导体的电阻单位是：·m3. 半导体与超导体（1）半导体的导电特性介于导体与绝缘体之间，电阻率约为105·m 106·m（2）半导体的应用：热敏电阻：能够将温度的变化转成电信号，测量这种电信号，就可以知道温度的变化光敏电阻：光敏电阻在需要对光照有

3、灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电路半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池等（3）超导体超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时，电阻率突然降到几乎为零的现象转变温度（TC）：材料由正常状态转变为超导状态的温度应用：超导电磁铁、超导电机等二. 部分电路欧姆定律 1、导体中的电流I跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻R成反比。 IU/R2、适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件3、导体的伏安特性曲线：研究部分电路欧姆定律时，常画成IU或UI图象，对于线性元件伏安特性曲线是直线，对于非线性元件，伏安特性曲线是非线

4、性的注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由RU/I认为电阻R随电压大而大，随电流大而小I、U、R必须是对应关系即I是过电阻的电流，U是电阻两端的电压三. 电功、电功率 1. 电功：电荷在电场中移动时，电场力做的功WUIt，电流做功的过程是电能转化为其它形式的能的过程2. 电功率：电流做功的快慢，即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率，PUI3. 焦耳定律；电流通过一段只有电阻元件的电路时，在 t时间内的热量QI2Rt纯电阻电路中WUItU2t/RI2Rt，PUIU2/RI2R非纯电阻电路WUIt，PUI4. 电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非

5、纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能四. 串联电路电路中各处电流相同II1I2I3串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和UU1U2U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即RR1R2Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比，即串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即五. 并联电路并联电路中各支路两端的电压相同UU1U2U3并联电路子路中的电流等于各支路的电流之和II1I2I3并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。，当并联电路是由n个相同

6、的电阻R并联而成时，总电阻R总 ；当并联电路只有两个支路时，则总电阻为R总 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比，即I1R1I2R2InRnU并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P1R1P2R2PnRnU2【典型例题】例1. 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e1.60×1019C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2_。解：

7、按定义，由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由。而点评：解决该题的关键是：（1）正确把握电流强度的概念 IQ/t而 Qne。所以nQ/eIt/e，（2）质子源运动路程上的线速度与其瞬时速度成反比，因为IneSv，所以当电流I一定时，n与v成反比例2. 用某种金属制成粗细均匀的导线，通以一定大小的恒定电流，过一段时间后，导线升高的温度（ ）A. 跟导线的长度成正比 B. 跟导线的长度成反比C. 跟导线的横截面积成正比 D. 跟导线的横截面积成反比解析：金属导线的电阻为RLS，通电后产生的电热为QI2RtI2LtS设金属导体升高的温度为T，由热学知识可知导体需要的热量为 Qcm

8、Tc密 LST电流产生的全部热量均被导线所吸收，即：I2LtSc密 LST，TI2Ltc密LS2，上式说明了D选项正确例3. 一只标有“220 V，60 W”字样的灯泡，在额定电压下工作时，灯丝中通过的电流多大？如果线路电压下降到200V时，它的功率多大？（假设灯丝电阻不随温度而变化）解析：灯泡上标有“220 V，60 W”的字样，表明灯泡的额定电压（即正常工作的电压）为 220 V，只有在这个电压下，它的功率才是额定功率60W如果实际的电压不是220V，那么它的功率就不再是60 W由题意可认为它相当于一个阻值不变的电阻灯泡的工作电流IP/U60/2200.27（A） 灯泡的电阻RU2/P22

9、02/60807（）灯泡的实际功率 P/U/2/R2002/80750（W）点评：由公式PU2/R可知，当用电器电阻R不变时，PU2，可用P1/P2U12/U22来计算，这样就不必算出灯丝的电阻用电器实际功率的大小，是由加在用电器两端的实际电压的大小决定的例4. 直流电动机线圈的电阻为R，当电动机工作时通过线圈的电流是I，此时它两端的电压为U，则电动机的输出功率为（ ） A. UI；B. IUI2R C. IU一I2R；D. U2R解析：该题不少学生选了D，其原因是同电源输出功率混淆，认为输出功率就是端电压与电流的乘积，而这里不是电源输出而是电机输出 答案：C点评：（l）处理该类题目首先应当注

10、意这是非纯电阻电路（2）这里的输入功率UI转化成机械能的功率转化成内能的功率1. 电功、电功率的计算（1）用电器正常工作的条件：用电器两端的实际电压等于其额定电压用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它们是用电器正常工作的等效条件灵活选用等效条件，往往能够简化解题过程（2）用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时，认为它将被烧毁例5. 微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.3A，此时电动机不转，当加在电动机两

11、端的电压为2.0V时，电流为0.8A，这时电动机正常工作，则吸尘器的效率为多少？解析：当加0.3V电压时，电动机不转，说明电动机无机械能输出，它消耗的电能全部转化为热能，此时电动机也可视为纯电阻，则rU1/I11，当加2.0V电压，电流为0.8A时，电动机正常工作，有机械能输出，此时的电动机为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化机械能和热能之和。转化的热效率由PI22r0.82×10.64 W计算，总功率由 P0I2U20.8×2.01.6W计算。所以电动机的效率为（PP0）/P60。2. 部分电路欧姆定律的应用例6. 如图所示是一种测定风作用力的仪器原理图，P为金属球，悬挂

12、在一细长金属丝下面，O是悬点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好接触无风时，金属丝与电阻丝在C点接触，此时示数为I0；有风时金属丝将偏转一角度，角与风力大小有关，设风力方向水平向左，OCh，CDL，金属球质量为m，电阻丝单位长度的阻值为k，电源内阻和金属丝电阻不计，金属丝偏角为时，电流表的示数为I，此时风力为F，试写出：（1）F与的关系式（2）F与I/的关系式解析：（1）有风力时；对金属球P，受力如图，FF1sin；mgF1cos；Fmgtan（2）无风时，电路中UI0（R0kL）有风力时，电路中UI/（R0kL/），L/Lhtan由以上各式解得思考：本题你是怎

13、样将实际问题抽象成简单的物理模型的？3. 电路结构分析电路的基本结构是串联和并联，分析混联电路常用的方法是：节点法：把电势相等的点，看作同一点回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构 其普遍规律是：凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）。在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。例7. 如下图中三个R1、R2、R3，电流表的内阻忽略不计，则通过三个电阻的电流强度之比和两个电流表读数之比各为多少？解析：原图可变换成附图所示电路，三个电阻组成并联电路流过三

14、个电阻电流强度之比I1：I2：I31/ R1：1/ R2：1/ R3R2R3：R1R3：R1R2电流表A1和A2的读数之比I1/：I2/（I2I3）：（I1I2）R1（R2R3）：R3（R1R2）答案：I1：I2：I31/ R1：1/ R2：1/ R3，I1/：I2/R1（R2R3）：R3（R1R2）例8. 图中电源电压U5 V，内阻不计，V1、V2、V3、三个电压表的内电阻相同，其中V1、V2的读数分别为3V、2V，试求电压表V3的读数简析：V1表的读数大于V2表的读数，V1表通过的电流I1大于V2表通过的电流I2，并且等于V2表和V3表通过的电流之和，即I1I2I3，三个电压表的内阻相同，

15、设为RV，则 I1RVI2 RVI3 RV 得：V1V2V3 V3V1V23V2V1V点评：电压表的示数为本身的电压值，此题是把三个电压表当成三个相同的电阻来讨论的例9. 已知如图，两只灯泡L1、L2分别标有“110V，60W”和“110V，100W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，应使用下面哪个电路？ A. B. C. D. 解：A、C两图中灯泡不能正常发光。B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都相同，因此消耗的电功率一定相等。可以直接看出：B图总功率为200W，D图总功率为320W，所

16、以选B。【模拟试题】（答题时间：40分钟）1. 试研究长度为l、横截面积为S，单位体积自由电子数为n的均匀导体中电流的流动，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体内移动的自由电子（e）受匀强电场作用而加速而和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复进行边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速度v成正比，其大小可以表示成kv（k是常数）（1）电场力和碰撞的阻力相平衡时，导体中电子的速率v成为一定值，这时v为A. B. C. D. （2）设自由电子在导体中以一定速率v运动时，该导体中所流过的电流是_（3）该导体电阻的大小为_（用k、l、n、S、e表示）2. 某脉冲

17、激光器的耗电功率为2×l03W，每秒钟输出10个光脉冲，每个脉冲持续的时间为108s，携带的能量为 0.2J。则每个脉冲的功率为 W。该激光器将电能转化为激光能量的效率为 3. 图为一种加速仪的示意图，质量为m的振子两端连有劲度系数均为K的轻弹簧，电源电动势为E，不计内阻，滑动变阻器的总阻值为R，有效长度为L，系统静止时滑动触头位于滑动变阻器正中，这时电压表指针恰好在刻度盘正中。求：（1）系统的加速度a（以向右为正）和电压表读数U的函数关系式。（2）将电压表刻度改为加速度刻度后，其刻度是均匀的还是不均匀的？为什么？（3）若电压表指针指在满刻度的3/4位置，此时系统的加速度大小和方向如

18、何？4. 有三个电阻，其阻值分别为10 、20、30，现在它们分别按不同方式连接后加上相同的直流电压，问：（1）在总电路上可能获得的最大电流和最小电流之比为多少？（2）对20电阻来说，在各种可能连接方式中能使它获得最大功率的，有哪些连接方式？获得最小功率的有哪些连接方式？（只要求画电路图表示）5. 如图所示，A、B两点间的电压为U，C1nC2，两个完全相同的电压表的示数分别为：A. U1U/（n1），U2nU/（n1）；B. U1U/2，U2U/2；C. U1nU/（n1），U2U/（n1）D. 无法判断两电压表的示数6. 图中的 A为理想电流表，V1和V2为理想电压表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电池E内阻不计，下列说法中不正确的是A. R2不变时，V2读数与A读数之比等于R1 B. R2不变时，V1读数与A读数之比等于R1 C. R2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和一定为零 D. R2改变一定量时，V2读数的变化量与V1读数变化量之和不一定为零【试题答案】1. 解析：据题意可得kveE，其中E，因此v据电流微观表达式IneSv，可得I，再由欧姆定律可知R （1）B （2） （3）2. 解析：PW/t2×107W。每秒钟转化为光脉的能量是 E0.2J×102J，该激光器将电能转化为激光能量的效率E/E总0.00