2021届人教版高考物理总复习学案设计第八章第1讲电路的基本概念与规律

1、第八章恒定电流考试说明课程标准命题热点1 .观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路 中的作用。会使用多用电表。2 .通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长 度和横截面枳的定量关系。会测量金属丝的电阻率。3 .了解串、并联电路电阻的特点。4 .理解闭合电路的欧姆定律，会测量电源的电动势和 内阻。5 .理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释 生产生活中的电、热现象。6 .能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用 电和节约用电的知识应用于日常生活实际。(1)电路的基本定律、闭合电路的动态 分析。(2)基本仪器的使用。(3)实验原理的理解、数据的处理。(4)电阻的测量。(5)电源

2、的E和/的测量。(6)器材选取与实物连线。(7)电学实验设计。第1讲电路的基本叔念与规律ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU，知识梳理自测巩固知识点1电流1 .电流：电荷的定包移动形成电流。人为规定亚里逋定向移动的方向为电流的方向。2 .电流的形成条件要有能自由移动的电荷。导体两端必须有电压。3 .电流强度：通过导体横截而的电苞量2跟通过这些电荷量所用时间，的比值叫电流强度，简称电流。即知识点2电阻、电阻定律1 .电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。(2)定义式：旦甘，单位：欧姆，国际符号：Q。(3)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用大小,R

3、越大，阻碍作用越大。(4)半导体和超导体半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。半导体有热敏特性、光敏特性和掺 入杂质导电性能增强的特性。超导现象：当温度低于某温度时电阻减小为零的现象。转变温度：导体由普通状态向超星查转变时的温度。2 .电阻定律(1)内容、公式：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积S成反比,还跟导体的 材料有关。R=&(2)电阻率计算公式：p=华，夕与导体的长度/、横截面积S无关，是导体材料本身的电学性质， 由导体的材料决定且与温度有关。物理意义：反映了材料对电流的阻碍作用,在数值上等于用这种材料制成的U1长， 截面积Lilli的导线的电阻值。知识点3部分电

4、路欧姆定律1 .部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。其表 达式为，=A。2 .欧姆定律的适用范围：金属导电、电解液导电(对气体导电不适用)和纯电阻电路(不含 电动机及电解槽的电路)。3 .导体的伏安特性：导体中的电流/和电压U的关系可以用图象表示。用纵坐标表示电 逸/、横坐标表示电压U、画出的/-U图象叫作导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线为直线的元件叫作线旌元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作正线旌元 件(如气体、半导体二极管等)。知识点4串联电路和并联电路1.串联电路特点(1)等效电阻：R=Rl+R?T卜Ri(2)各处的电流相等：/=八=也=九(3)分压原理

5、： 兴" K K2 Ah(4)电路两端电压：U=G + S+%(5)功率分配：2率=号 AIK 八1 1 |»1 '.2 .并联电路特点(1)等效电阻:(2)各支路电压相等：ug-=u?(3)分流原理：1尺=1水产=1,岛(4)电路中的总电流：/=用+/2+(5)功率分配：PRl=PR产=P小学3 .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，串联电阻增多时，总电阻增大。(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小。(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

6、路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之包。 思考：(D一个很大的电阻与一个很小的电阻串联或并联后阻值有什么规律？(2)如图所示，如果为=修，当P从“一/)时，总电阻大小如何变化？答案(1)串联后总阻值约等于大电阻阻值，并联后总阻值约等于小电阻阻值。总阻值先增大后减小，且当P位于、的中点时总阻值最大。知识点5电压表、电流表的改装1 .电压表的改装(1)电压表是根据里联电路的分压作用，在表头上串联一个分压电阻,并在表头的刻度上 标出相应的数值后改装而成的，如图所示。(2)若改装后的电压表量程为U,则由U="+矗?得：R=6-1)性。2 .电流表的改装(1)电流表是根据避电路的分流作用，在

7、表头上并联一个分流电阻,并在表头的刻度上-1-标出相应的数值后改装而成的，如图所示。(2)若改装后电流表量程为I,则由/典=(/-/得R=知识点6)电功、电热(焦耳定律)1 .电功和电热(1)电功：W=Uci=Ub(2)电热：计算公式。=股，此关系式又称为焦耳定律。(3)电功和电热的关系在纯电阻电路中，W=Q：在非纯电阻电路中，W>QO2 .电功率和热功率(1)电功率：单位时间内电流所做的功，即夕=幺。此式适用于一切电路。(2)热功率：单位时间内电阻产生的热量，即尸给=区。思维诊断：(1)导体中只要电荷运动就形成电流。(X )(2)电流有方向，所以它是一个矢量。(X )(3)根据/=，可

8、知/和g成正比。(X )在小灯泡的U-/图线中，图线上某点的切线的斜率表示该点的电阻大小。(X(5)由/=,知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比。( 1w公式p=u/和p=7适用于任何电路的电功率的计算。(自测巩固,ZI CE GONG GU)1.铅蓄电池的电动势为2 V,这表示蓄电池(D )A.两极间的电压一定为2 VB.在is内将2 J的化学能转变为电能C.每通过1 C电荷量，将2 J的电能转变为化学能D.将化学能转变为电能的本领比一节普通干电池大解析铅蓄电池的电动势是2 V,但两极之间的电压（路端电压）不一定等于2 V, A错误; 铅蓄电池的电动势为2 V,表示非静电力将1

9、C的正电荷从电源的负极移送到正极时所做的功 为2J,即电能增加2J,与时间无关，B错误；电路中每通过1C电荷量，非静电力克服静电 力做功W=U=2J,故电势能增加2 J,即电源将2 J化学能转化为电能，C错误；电动势是 表征电源把其他形式的能转化为电能的本领强弱的物理量，蓄电池将化学能转化为电能的本 领比一节干电池（电动势为1.5 V）的大，D正确。2 .如图所示是小王老师的电动车,它使用“用V 0.5kW”电机，由4个“12V 20A h" 的电池串联起来供电，车上前大灯的灯泡规格是“48 V 20 W”，尾灯和4个转向灯的灯泡 都是“48V 10W” .小王老师晚值班后，骑上该车

10、并开启前大灯和尾灯，以最大速度匀速 骑行20分钟回到家。在此过程中，电动车消耗的电能至少是（A ）A. 6.36X10"B. 6.84X105JC. 3.6X1SJD. 8.4X13J解析E总=尸 “=0.5X103 wX20X60s+（20+10） WX20X60s=6.36X 10”,故选项 A正确。3 .如图所示的电路接在电源的两端，已知定值电阻的阻值分别为Ri = 2C, &=4C、& =11 C,则流过三个定值电阻的电流之比为（C ）R?0 U OA. 123B. 321C. 213D. 312解析因为Q 氏=12,且两电阻并联，两端的电压相等，所以八 h=

11、21,干路电流等于各支路电流之和，则通过凡的电流为，3 =八+/2,那么通过电眼&的电流之比为21 3, C正确。4.（多选）如图所示为一电阻的伏安特性曲线，其图线为一条过原点的倾斜直线，且图线 的倾角为。=45。0则下列分析正确的是（AD ）A.由图象可知流过电阻的电流与其两端的电压成正比B.该图象的斜率即电阻的阻值，则R=0.5Cc.由于该图线斜率的倒数为电阻的阻值，则/?=上。=1.0。IdH O.D.当该电阻两端的电压为6 V时，单位时间流过该电阻的电荷量为3 c解析1由于/-U图线为一直线，A正确；由于R=彳，所以R = 2C, B错误；不能用 公式"彘 C=LOC

12、来计算电阻的阻值，C错误；当U=6V时，/=3A,单位时间流 过该电阻的电荷量为3C, D正确。HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO ，核心考点重点突破考点一电流的理解及其三个表达式的应用三个电流表达式的比较公式适用范围字母含义公式含义定义式一切电路q为时间/内通过导体 横截面的电荷量;反映了/的大小，但不能说/微观式I=nqSv一切电路：导体单位体积内的 自由电荷数夕：每个自由电荷的电 荷量S：导体横截面积3电荷定向移动速率从微观上看、心 S、。决定了/的 大小决定式/=21 R金属、电解 液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻决1-R / /» 例1

13、（2019.上海市延安中学期末考试）（多选）某导线的截而为半径为r的圆，取长度 为/的该导线接在恒定的电压两端，自由电子定向移动的平均速率用。表示。则下列叙述正确 的是（AB ）A.仅将导线两端的电压变为原来的2倍，则。变为原来的2倍B.仅将导线的长度减半，则。变为原来的2倍C.仅将导线的长度变为原来的2倍，则。变为原来的2倍D.仅将导线的半径变为原来的2倍，则。变为原来的2倍解析仅将导线两端的电压变为原来的2倍，由欧姆定律/可知，电流变为原来的2 倍，则由电流的微观表达式/=gS知，自由电子定向移动的平均速率。变为原来的2倍，A 正确；仅将导线的长度减半，则由电阻定律知，导线的电阻变为原来的

14、一半，流过导线 的电流变为原来的2倍，则由电流的微观表达式/=wS知，自由电子定向移动的平均速率。 变为原来的2倍，B正确；同理C错误；仅将导线的半径变为原来的2倍，由S=7r户可知， 截面面积变为原来的4倍，由电阻定律R=知，电阻变为原来的上电流变为原来的4倍， 根据电流的微观表达式/=gS得知，自由电子定向移动的平均速率。不变，D错误。类题演练1如图所示的电解液接入电路后，在，时间内有m个一价正离子通过溶液内截面S,有 ，个二价负离子通过溶液内截而S,设e为元电荷，则以下关于通过该截面的电流的说法中， 正确的是（D ）-1-A.当 1=2时，电流大小为零B.当勿时，电源外部电流方向由A指向

15、3,电流/=如学业C.当小一时，电源内部电流方向由3指向A,电流D.电源外部电流方向由A指向3,电流/=（川+22）e解析电流的方向就是正电荷定向移动的方向，在电源外部电流方向由A指向B,在电 源内部电流方向由8指向月，与山、小的大小无关，由题意可知，流过溶液内截面上的电荷 量夕=（/?i+22）e，则电流/=（肛土丁2）:方向与正电荷定向移动的方向相同，故D正确。A. 1.7X10-9QmB. 2.5X108QmC. l.lX10-7QmD. 5.0X10 6Qm解析本题考查欧姆定律、电阻定律等知识点。整卷电线的电阻H=4=1.25Q,由电阻 定律得R=, S=Q,联立解得铜的电阻率0=2.

16、5X10 ”.m,选项B正确。考点三对伏安特性曲线的理解1 .图线的意义(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。2 .图线的区别(1)图甲中图线“、表示线性元件，图乙中图线c、4表示非线性元件。(2)在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故 凡/?(如图甲所示)。(3)图线c的斜率增大，电阻减小：图线”的斜率减小，电阻增大(如图乙所示)。 例3 (2019.西南名校联盟联考)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在 一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串

17、联，通电后二者电流/随所加电压U变化的图线如 图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中正确的 是(BD )A.图中图线。是小灯泡的伏安特性曲线，图线是热敏电阻的伏安特性曲线 B.图中图线是小灯泡的伏安特性曲线，图线”是热敏电阻的伏安特性曲线 C.图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D.图线中时点对应的状态、灯泡的功率与热敏电阻的功率相等解析小灯泡的灯丝是一个纯电阻，其灯丝温度会随着通电电流的增大而增大，阻值也 随着增大，所以题图中图线是小灯泡的伏安特性曲线；同理可知，热敏电阻的温度随着通 电电流的增大而增大，其阻值会逐渐减小，所以题图中图线是

18、热敏电阻的伏安特性曲线， 故A错误，B正确；两图线的交点M,表示此状态两元件的电压和电流相同，由欧姆定律可 知，此时两者的阻值相等，功率也相等，故C错误，D正确。规律总结：运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题如图所示，非线性元件的/一U图线是曲线，导体电阻凡=牛，即电阻要用图线上点（心,In川的坐标来计算，而不能用该点的切线斜率来计算。C. 480 WB. 556.8 W考点四电功及电热电功、电功率及电热、热功率的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨 斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W-QUhPRt r tW=UIt>Q=FRt电功率与

19、热功率. u2Pm=P=UI=FR=Pm=UI>P0=FR* 例4 （2019.山东枣庄月考）如图所示为汽车启动电路原理图，汽车电动机启动时车 灯会瞬间变暗。在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表的示数为10A：电动机启动时 电流表的示数为58A。若电源的电动势为12.5 V,内阻为0.05C,设电流表的内阻不计、车 灯的电阻不变。则在打开车灯、电动机启动时，电动机的愉入电功率为（C ）D. 43.2 W解析由闭合电路欧姆定律有E=/i（R+r）,解得灯泡的电阻为L2C,电动机启动时电 动机两端的电压为Um=E-/2r=9.6V,电动机上的电流m=/2-/a=58A右 A=50A,所

20、以电动机的输入电动率/>="&=480¥, C正确。规律总结：非纯电阻电路的分析方法1 .抓住两个关键量：确定电动机的电压必,和电流均是解决这类问题的关键。若能求出 Um、h,就能确定电动机的电功率P=Um/m,根据电流/w和电动机的电阻，可求出热功率 = &，最后求出输出功率P； = P - Pr。2 .首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的 电压或电流。然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压 和电流。3 .处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒 定

21、律，利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。类题演练3（2019浙江杭州月考）随着“共享单车”的持续火热，“共享汽车”也悄然出现。下表 是某种共享汽车的主要参数：空车质量800 kg电池容量44 kW h标准承载200 kg最大续航（充满电最大行驶路程）200 km所受阻力与汽车总重比值0.09根据上述信息，则下列说法正确的是（D ）A.工作时，电动汽车的电动机将机械能转化成电能B.电池容量为44 kW-h指的是汽车电池充满电时的电量C.标准承载下，电动汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min的耗电量为3 kW.hD.若标准承载下汽车速度能达120 km/h,则汽车电动机最大输出功

22、率不小于30 kW解析I工作时，电动汽车的电动机将电能转化为机械能，故A错误；电池容量为44 kW h 指的是汽车电池充满电时的电能，故B错误；电动汽车在标准承载下所受的阻力为尸720.09X（800+200）X 10 N=9X 102 N,汽车的牵引力尸=/,耗电量卬=Fs=9X 1CX点X10X60J=L08X107j=3kW.h,实际过程中电能不可能全部转化为机械能，故C错误；当 汽车以120 km/h的速度匀速行驶时，汽车电动机最大输出功率为&=9X102x市 W=3X104 W = 30 kW,故D正确。类题演练4（2020山东济南莱芜区训练）（多选）一电炉的电阻丝和一台电动

23、机线圈电阻相同，现将它 们以串联方式连接，接通合适的电源后，电动机能正常运转，下列说法正确的是（ABC ） A.电炉和电动机的热力功率相等B.电动机消耗的电功率大于电炉消耗的电功率C.电炉两端电压小于电动机两端电压D.电炉和电动机两端电压相等解析本题考查纯电阻电路和非纯电阻电路的电功率、热功率及其相关问题。由串联电 路特点可知，流过两用电器的电流相同，根据热功率公式尸=尸，可知，两者热功率相等，故 A正确；电动机除产生内能外，更多的电能被转化为机械能，故所消耗的电功率大于电炉消耗 的电功率，故B正确；对于非纯电阻电路有S>/r,故可知电动机两端电压大于电炉两端电压, 故C正确，D错误。J

24、IE DUAN PEI YOU CHA QUE BU LOU ,阶段培优查缺补漏里流表和电压表的改装改装成电压表改装成电流表原理串联分压并联分流改装电路i-i4EX连接电阻大小u-u.Hl Ux ，RgR-的与扩程倍数的关系串联的电阻是原电表内阻的一1倍并联的电阻是原电表内阻的1/（-D校准电路|G：_i-ifILR 1>» 例5图为某同学改装和校准亳安表的电路图，其中虚线框内是亳安表的改装电路。(1)已知亳安表表头的内阻为100Q,满偏电流为1mA：昭和改为阻值固定的电阻.若使 用“和两个接线柱，电表量程为3 mA；若使用“和c两个接线柱，电表量程为10 mA。由 题给条件和

25、数据，可以求出R=1C, &=竺。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 c的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准， 校准时需选取的刻度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不 计；定值电阻私有两种规格，阻值分别为300c和1000 C：滑动变阻器R有两种规格，最大 阻值分别为750 c和3 000 Q。则Ro应选用阻值为迎C的电阻，/?应选用最大阻值为3 000 C 的滑动变阻器。(3)若电阻Ri和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大，利用图(b)的电路可以判断出损坏 的电阻。图(b)中的/?'为保护电阻，虚线框内未画出的

26、电路即为图虚线框内的电路。贝IJ图 中的4点应和接线柱C(填*"或”)相连。判断依据是：闭合开关时，若电表指针偏转，则损 坏的电阻是Ry若电表指针不动，则损坏的电阻是解析(1)定值电阻和毫安表都是并联关系，电压相等，电流和电阻成反比，若使用“和两个接线柱，量程为3mA,则通过R的电流为2mA,电流比为12,所以电阻比为21,可得凡+&=；&=50。若使用“和c两个接线柱，电表量程为10mA,通过Ri的电流 为9mA,电流比为19,可得电阻比为91,即凡=/(仅+&),整理可得Q=35C, /?) =15 Qo1 5 V(2)根据电流表校准的刻度，可知电路中总限

27、值最大为赤扁工=30000，最小阻值为1 5 V八温1500若定值电阻选择为1000C,则无法校准3.0mA；所以定值电阻选择300C。 U.UU3 A由于最大阻值要达到3 000C,所以滑动变阻器要选择3000C。(3)因为只有一个损坏，所以验证R2是否损坏即可。所以，/点应和接线柱飞”相连，若电 流表无示数，则说明治损坏，若电流表有示数，则说明R损坏。类题演练5(2019.江苏苏州月考)(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A、 A?和两个电压表V1、V2o已知电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V的量程大于V2的 量程，改装好后把它们按图示接入电路，则(AD )IT

28、-=TNA.电流表Ai的读数大于电流表A2的读数B.电流表Ai的偏转角小于电流表A2的偏转角C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数D.电压表Vi的偏转角等于电压表V2的偏转角解析电流表A1的量程大于电流表A2的量程，故电流表Ai的电阻值小于电流表A2的 电阻值，并联电路中，电阻小的支路电流大，故电流表A的读数大于电流表A?的读数，A正 确；两电流表的表头并联，电压相同，故偏转角相等，B错误；电压表Vi的电阻值大于电压 表V2的电阻值，故电压表V的读数大于电压表V?的读数，C错误；两电压表的表头串联， 电流相等，故偏转角相等，D正确。2 NIAN GAO KAO MO NI XUN LIAN

29、,2 年高考模拟训练1. （2019北京朝阳区月考）骑自行车有很多益处，可缓解交通压力，可节能减排：骑自行 车时，人做功要消耗体能，还可强身健体。成人在平路上骑自行车时所受阻力约为20N。近 来多个城市推出摩拜单车，车锁内主要集成了芯片、GPS定位模块和SIM卡等，便于掌控自 行车的具体位置和状态，其工作原理如图所示。使用摩拜单车APP,用户可以查看并找到单 车位置，扫描车身上的二维码，通过手机网络发送到云端请求解锁，云端收到后识别该车辆 并发送解锁指令，摩拜单车执行解锁指令自动开锁，用户便可开始骑行。据此材料，以下推 断错误的是（B ）A.摩拜单车车锁工作过程中需要用电，车内有供电系统B.摩

30、拜单车车锁直接接收了手机的电磁辐射信号后自动开锁，无须用电C.无线电信号非常弱时，摩拜单车的定位将受到影响D.成人在平路上骑自行车时，每秒钟平均消耗的体能约为100 J左右解析根据题意可知，车辆收到解锁指令后自动开锁，可知开锁过程需要用电，故A正 确；解锁系统是车辆通过接收云端发送的解锁指令而实现的，并不是接收手机的电磁辐射信 号，故B错误；定位系统通过无线电来传输信号，无线电信号微弱时定位将受到影响，故C 正确；成人骑车行驶时，车速大约为5m/s,匀速时，人对车提供牵引力，F=f,故人的做功 功率大约为：P=Fy=/v=100W,故D正确。2. （2019北京十二中期末考试）（多选）已知电阻丝室温状态下的电阻值为R,电阻丝的额 定电压为10 V,该电阻丝的电阻率随温度的升高而增大。则下列说法正确的是（ABD ）A.在室温状态下，如果将电阻丝均匀地拉长到原来的2倍，则电阻增大到原来的4倍B.在室温状态下，如果将电阻丝对折，则其电阻减小到原来的;C.如果将该电阻丝接入电