新人教版第十章电路及其应用电能

第十章电路及其应用电能

第1讲电路及其应用

课程标准

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、长度和横截面积的定量关系.会测

量金属丝的电阻率.

3.了解串、并联电路电阻的特点.

素养目标

物理观念：了解串、并联电路电阻的特点.

科学思维：比值法定义的物理量.

科学探究：探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系.

必备知识•自主落实

一、电源

1.定义：能把电子在电源内部从电源搬运到的装置.

2.作用：移送电荷维持电源正、负极间有一定的,保持电路中有持续电源.

二、电流.是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向

1.用/表示电流、〃表示在时间r内通过导体横截面的电荷量，则/=.

2.单位：国际单位制是,常用单位有毫安(mA)、微安(RA).

3.方向：规定定向移动的方向为电流的方向.

三、电阻

1.电阻尺=,R是一个只跟导体本身性质有关的物理量.与电压U、电流I

无关.

2.公式：R=.

3.单位:欧姆(C),常用单位还有千欧(k。)、兆欧(MC).lC=l()rkC=106MQ

4.物理意义：反映导体对电流作用的大小.

5.导体的伏安特性：导体中的电流/和电压U的关系可以用图像表示.用纵坐标表示

、横坐标表示,画出的/一U图像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元件，伏安特性曲线不是直线的元件叫作元件(如气

体、半导体二极管等).

四、影响导体电阻的因素

1.影响因素：同种材料的导体，其电阻R与它的长度/成,与它的横截面积

S成；导体电阻还与构成导体的材料.

2.公式：R=\,/表示导体沿电流方向的,S表示垂直于电流方向的横截面

积：p是,表示材料的导电性能.

3.电阻率

(1)物理意义：反映了材料导电性能的好坏，电阻率越—，表示这种材料的导电性能

越好.

(2)计算式：由公式R=/得，电阻率p=.

(3)决定因素：影响电阻率的因素有两个：一是一，二是一

串联电路并联电路

R.

RR

电路图%23

-{=)—(=)—1—1-氏

U=U}+U1

电压u=_______________

+S+…+

基

电流/=/1=/2=，3=,,•=/〃/=/]+/2+/3H-----卜

本

1

特

总电阻R巡=________________R__总

点

功率分配尸P2H2=…=

RlR2%P1RPnRn

走进生活

如图甲所示，某技术人员正在用电烙铁进行焊接操作，电烙铁的发热部件可以等效为如

图乙所示的金属棒：其长度为3横截面积为S,电阻率为夕.在棒两端加上电压。时，棒内

产生电流I,在通电时间t内通过棒某一截面的电荷量为q.

(1)只要电荷运动就会形成电流.()

(2)由于规定正电荷定向移动方向为电流的方向，故电流是矢量.()

(3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.()

(4)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.()

(5)根据/=+可知电流/与电荷量q成正比.()

(6)由2=早知，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.()

关键能力•精准突破

考点一电流的理解及计算

1.三种电流表达式的比较

公式公式含义

/=9T反映了/的大小，但不能说/8办

定义式t

l=nqSv

微观式从微观上看小q、S、0决定了/的大小

自由电荷定向移动的速率

决定式一U/由U、R决定,A-u,T

K

2.利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题

设柱体微元的长度为乙横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为〃，每个自由电荷

的电荷量为4，电荷定向移动的速率为。，贝人

(1)柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq；

(2)电荷通过横截面的时间/=/

(3)电流的微观表达式1=¥"qvS.

针对训练

1.在MgCL溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2s内分别有义1015

个Mg2'和XIO%个c「通过溶液内部的横截面M,那么通过横截面M的电流大小和方向是

()

A.mA水平向右

B.mA水平向左

C.mA水平向右

D.mA水平向左

2.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为。，现使圆环绕垂直环所在的

平面且通过圆心的轴以角速度/匀速转动，则由环产生的等效电流()

A.若。不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

B.若电荷量。不变而使出变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

C.若使。、。不变，将橡胶圆环拉伸，使环半径增大，电流将变大

D.若使。、0不变，将橡胶圆环拉伸，使环半径增大，电流将变小

3.[2023•北京西城区模拟]某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗，在这种疗法中，为

了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”

的装置来实现.质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞.如图所示，来自

质子源的质子(初速度为零)经加速电压为。的加速器加速后，形成细柱形的质子流.已知细

柱形质子流的横截面积为S,其等效电流为/;质子的质量为机、电荷量为e.那么这束质子

流内单位体积的质子数〃是()

考点二导体的电阻及。一/(或/一⑺图像

1.电阻的定义式和决定式的比较

公式

电阻的定义式电阻的决定式

提供了一种测电阻的方法——说明了导体的电阻由哪些因素

区别伏安法，R与U、/均无关决定，R由八/、S共同决定

只适用于粗细均匀的金属导体

适用于任何纯电阻导体

和浓度均匀的电解液

2.伏安特性曲线的理解

(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体对应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.

(3)伏安特性曲线为直线时，图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，则电阻越小，故

图甲中Ra<Rb.

(4)伏安特性曲线为曲线时，如图乙所示，导体电阻凡=台，即电阻要用图线上点巳的

*n

坐标(&,/■)来计算，不能用该点的切线斜率来计算.

针对训练

4.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为"=10cm,6c=5cm.当将C与。接入电

压恒为。的电路时，电流为2A,若将4与8接入电压恒为U的电路中，则电流为()

A.AB.1A

C.2AD.4A

5.（多选）如图为甲、乙两金属电阻的。-/曲线，它们的阻值应为（）

A.RMl=tan60°=V3C

B.R^s=tan60°=V3Q

C.R甲=3C

D.R乙=6Q

6.[2023•浙江省宁波市十校联考]对于常温下一根阻值为火的均匀金属丝，其伏安特性

曲线如图所示，下列说法中正确的是（）

A.常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍,

则电阻变为10R

B.常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为京

C.给金属丝加上的电压逐渐从零开始增大，苧比值变大

D.金属材料的电阻率随温度的升高而减小

考点三串、并联电路及电表的改装

1.串、并联电路的几个常用结论：

⑴当〃个等值电阻R）串联或并联时，及产R产，。.

（2）串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，并联电路的总电阻小于电路中任意一

个电阻.

（3）在电路中，某个电阻增大（或减小），则总电阻一定增大（或减小）.

（4）某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功

率之和.

2.电压表、电流表的改装

改装为大量程电压表改装为大量程电流表

原理串联电阻分压并联电阻分流

3亲R;

改装原理图•：

---------U---------

研（/枷,所以五:々

分压电阻或分流电阻U=lR+lR,所以

sgs*g

改装后的电表内阻Rv=R+Rg>Rg

考向1串、并联电路特点的应用

例1某控制电路的一部分如图所示，已知N4的输入电压为24V,如果电阻R=6kC,

R=6kC,7?2=3kC,则88输出的电压不可能是（）

VB.8VC.6VD.3V

隐题，0得］........................................................................

考向2电表的改装

例2如图所示，电流表A的量程为。〜A,表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示

A：凡的阻值等于电流表内阻的/此的阻值等于电流表内阻的2倍.若用电流表A的表盘

刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（）

123

A.将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示A

B.将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示A

C.将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示A

D.将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示A

［斛题心得］...................................

针对训练

7.（多选）仪器中常用两个阻值不同的可变电阻来调节电路的电流，一个作粗调，一个作

细调，这两个可变电阻可以按图甲串联起来或按图乙并联起来再接入电路.已知R阻值较

大，&阻值较小，贝1（）

甲

A.图甲中Q作细调B.图甲中以作粗调

C.图乙中丛作细调D.图乙中心作粗调

8.如图所示，电流计的内阻Rg=98C,满偏电流7g=lmA,7?i=902C,&=2C,则

下列说法正确的是（）

A.当Si和S2均断开时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是IA

B.当Si和S2均断开时,虚线框中可等效为电压表,最大量程是IV

C.当Si和S均闭合时,虚线框中可等效为电流表,最大量程是1A

D.当Si和S2均闭合时,虚线框中可等效为电压表，最大量程是1V

素养提升电源与生活科技（STSE问题）

典例1随着中国通信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份

额.中国某股份有限公司生产的一块手机电池外壳的文字说明如图所示.由此可知，此电池

的电动势和待机状态下的平均工作电流分别是（）

xxBL-528M

xxx700mA,h

标准型：3.7V锂离子电池

充电限制电压：4.2V

执行标准：GB/T18287-2000

待机时间：48小时

IIIIIIIIIIIIIIIII警告:切勿投入火中!!！

只能使用指定的充电器

序号：000004975

制造厂商：xXXXLi-ion区

地址：XXXX

V,mAB.V,700mA

V,mAD.V,700mA

［斛题心得］.................................................................................

典例2（多选）如图所示的服务型机器人，其额定功率为56W,额定工作电压为28V.机

器人的锂电池容量为20Ah则机器人（）

A.电阻为12Q

B.充满电后最长工作时间为2h

C.电池充满电后总电荷量为X104C

D.以额定电流工作时每秒消耗能量56J

［解题心得］.................................................................................

典例3小雷同学家里购买了一款扫地机器人，如图所示，小雷同学仔细检查了这个新

扫地机器人，发现铭牌上标有如表所示的数据，则该扫地机器人（）

主机基本参数

产品尺寸345mm*345mm*96mm

电池V/5200mA-h锂电池

产品质量约kg

无线连接WiFi智能快连

额定电压V

额定功率55W

A.额定工作电流为A

B.充满电后正常工作的时间为h

C.电池充满电后储存的总电荷量为18720C

D.以额定电流工作时每小时消耗能量为55J

蹄题心得］..............................

第十章电路及其应用电能

第1讲电路及其应用

必备知识•自主落实

、

1.正极负极

2.电势差

二、

1.&

t

2.安培(A)

3.正电荷

4.阻碍

5.电流/电压U线性非线性

四、

1.正比反比有关

2.长度电阻率

3.⑴小(2片(3)导体的材料温度U尸U2=U3=…=U“

R1+R2+R3+,,,+Rn7----F,,,+?

R1R2R3Rn

走进生活

答案：⑴X(2)X⑶J(4)X(5)X(6)X

关键能力精准突破

1.解析：电解液中的电流是正、负离子沿相反的方向同时移动而形成的，所以通过某

一横截面的电荷量应为两种离子电荷量的绝对值之和.MgCL溶液导电是靠自由移动的Mg?

+和C厂.它们在电场力作用下向相反方向运动.因为规定电流方向为正电荷定向移动的方向，

故溶液中电流方向与Mg?+定向移动方向相同，即水平向右.MgCL溶液导电时，Mg?+水平

向右移动.C1水平向左移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，则

有

5.0xl015x2xl.6xl0-19+1.0xl016xl.6xl0-19.

=-------------------------------mA

2

=mA,故C正确.

答案：c

2.

解析：截取圆环的任一截面S,如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间7内，通过这个

截面的电荷量为0,则有/=；=苧；又7=与，所以/=*.若。不变而使电荷量。变为原来的

2倍，则电流也将变为原来的2倍，A正确.若电荷量。不变而使3变为原来的2倍，则电

流也将变为原来的2倍，B正确.若使。不变，将橡胶圆环拉伸，使环半径增大，电流

不变，C、D错误.

答案：AB

3.解析：质子被加速时有Ue=^mv2,由于/=〃eSo,解得〃=七A、B,C错误，

D正确.

答案：D

4.解析：设金属薄片厚度为d,根据电阻定律有RCD=P47,R.4B=PF^,故磐

r

slabdIbcdRAB

=(£)2=：.根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比.故两次电流之比为4：1.因此第

二次电流为A.故A正确，B、C、D错误.

答案：A

5.解析：在数学中斜率就等于图线与横轴的夹角的正切值(tana),而在物理中斜率与

tana并没有直接联系.

AU=12-0

’12Tl4-0Al2-0

答案：CD

6.解析：常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，横截面积减小为原来的，电阻

率不变，根据电阻定律可知，电阻变为原来的100倍，故A错误；常温下，若将金属丝从

中点对折起来，长度变为一半，横截面积变为2倍，故电阻变为原来的;，故B错误；给金

属丝加上的电压逐渐从零开始增大，根据图线与原点连线的斜率减小，S比值减小，所以亨

的值变大，故c正确；给金属丝加上的电压逐渐从零开始增大，金属丝的电阻值变大，由

于横截面积和长度均不变，根据电阻定律可知金属丝的电阻率变大，所以金属材料的电阻率

随温度的升高而增大，故D错误.故选C.

答案：c

例1解析：若两开关都闭合，电阻凡和上并联，再和R串联，。的为并联电路两端

R的

电压，。阴=然*以，=6V,若Si闭合S2断开，则以和尺串联，含12V,

畿+RR1+R

若S2闭合S|断开，则&和R串联，若两者都断开，则电路断路，UBB，

=0,故D不可能.

答案：D

例2解析：电流表和电阻合并联，Q的阻值为电流表内阻的也则由并联电路特点可

知，通过电流表的电流/A是通过R的电流的今则〃=/总，其中/总为干路电流，所以可以

用电流表上表示A的一个小格表示总电流A,选项C正确.

答案：C

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