新高考物理一轮复习提升练习导学案第34讲 部分电路（（原卷版））

第34讲部分电路第34讲部分电路学习目标学习目标明确目标确定方向1电流的产生和计算2部分电路欧姆定律3电功和电功率，焦耳定律4电阻定律【知识回归】回归课本夯实基础第一部分基础知识梳理一电流1形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。2矢性：电流是标量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。3三个表达式：①定义式：I＝eq\f(q,t)；②决定式：I＝eq\f(U,R)；③微观表达式I＝nqvS.二欧姆定律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＝eq\f(U,R)。3适用条件：适用于金属和电解质溶液，适用于纯电阻电路。三电阻定律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＝ρeq\f(l,S)。2.电阻率(1)计算式：ρ＝Req\f(S,l)。(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。四、电阻的串联、并联串联电路并联电路电路图基本特点电压U＝U1＋U2＋U3U＝U1＝U2＝U3电流I＝I1＝I2＝I3I＝I1＋I2＋I3总电阻R总＝R1＋R2＋R3eq\f(1,R总)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)功率分配eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)P1R1＝P2R2＝…＝PnRn五、电功率、焦耳定律1.电功(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。(2)公式：W＝qU＝IUt。(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。2.电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝IU。3.焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。(2)计算式：Q＝I2Rt。4.热功率(1)定义：单位时间内的发热量。(2)表达式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R。第二部分重难点辨析一．I＝eq\f(U,R)与R＝eq\f(U,I)的区别1I＝eq\f(U,R)是欧姆定律的数学表达式，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公式R＝eq\f(U,I)是电阻的定义式，它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”。3．图甲为线性元件的伏安特性曲线，图乙为非线性元件的伏安特性曲线。4．图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra<Rb，图线c的电阻减小，图线d的电阻增大。5．用I­U(或U­I)图线来描述导体和半导体的伏安特性时，曲线上每一点对应一组U、I值，eq\f(U,I)为该状态下的电阻值，UI为该状态下的电功率。在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。二．电阻与电阻率的区别1电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。2导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小。3导体的电阻、电阻率均与温度有关。三．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较1用电器纯电阻W＝QW＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tP＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)如电阻、电炉子、白炽灯等非纯电阻W>QW＝UIt＝I2Rt＋W其他P＝UI＝I2R＋P其他如电风扇、电动机、电解槽等2．关于非纯电阻电路的两点提醒(1)在非纯电阻电路中，eq\f(U2,R)t既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。只有在电动机转动时为非纯电阻电路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。【典例分析】精选例题提高素养【例1】．北京正负电子对撞机的储存环可近似看做周长为SKIPIF1<0的圆形轨道，在整个环中运行的电子数目为SKIPIF1<0个，电子的速度是SKIPIF1<0，电子电荷量SKIPIF1<0，则环中的等效电流是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【例2】如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为k，输出端接有一交流电动机，其线圈的电阻为R。将原线圈接在正弦交流电源两端，电动机恰好能带动质量为m的物体以速度SKIPIF1<0匀速上升，此时理想电流表A的示数为I。若不计电动机摩擦带来的能量损失，重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．电动机的输入功率SKIPIF1<0B．整个装置的效率SKIPIF1<0C．原线圈两端电压的有效值SKIPIF1<0D．原线圈两端电压的有效值SKIPIF1<0【例3】．1911年，Onnes等发现一些金属在温度低于某一临界温度SKIPIF1<0时，其直流电阻率会降到SKIPIF1<0以下，远低于正常金属的SKIPIF1<0，称为超导现象。1934年，Gorter和Casimir根据电子比热在SKIPIF1<0附近剧烈变化而提出二流体模型，建立了低温超导的唯象理论。该模型认为，当金属在温度低于SKIPIF1<0成为超导体后，金属中的自由电子会有一部分凝聚成超导电子（“凝聚”是指电子动量分布趋于相同、有序）。随着温度进一步降低，越来越多的自由电子凝聚为超导电子。这些超导电子与金属离子不发生“碰撞”，因而超导电子的定向运动不受阻碍，具有理想的导电性。一圆柱形金属导体，沿其轴线方向通有均匀分布的恒定电流，将中间一段金属降温转变为超导体后，超导体内的电流只分布在表面厚为SKIPIF1<0量级的薄层内，其截面示意图如图所示。在正常金属和超导体之间还存在尺度为SKIPIF1<0量级的交界区。物理学中，将单位面积上流过的电流称为电流密度，设正常金属内电流密度为SKIPIF1<0，超导体表面薄层内电流密度为SKIPIF1<0。根据上述信息可知（）A．超导体中的超导电流会产生焦耳热B．如图圆柱体中，正常金属与超导体内部均存在恒定的电场以维持恒定的电流C．如图圆柱体中，电流SKIPIF1<0，电流密度SKIPIF1<0D．如图圆柱体中，电流SKIPIF1<0，电流密度SKIPIF1<0【巩固练习】举一反三提高能力1．如图所示，一根均匀带负电的长直橡胶棒沿水平方向向右做速度为v的匀速直线运动。若棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为-q（q>0），由于棒的运动而形成的等效电流的大小和方向分别是（）

A．qv向左 B．qvS向左 C．qv向右 D．qvS向右2．如图所示，用内阻为110Ω、满偏电流为50mA的表头改装成量程为0.6A和3A的双量程电流表，接线柱a为公共接线柱，下列说法正确的是（）

A．用a、b两个接线柱时量程为0.6AB．R1的阻值为4ΩC．R2的阻值为10ΩD．R1和R2的阻值之和为10Ω3．智能扫地机器人是一种智能家用电器，能自动在房间内完成地板清洁工作，如今已慢慢普及，成为现代家庭的常用家电用品。如图为某款智能扫地机器人，其参数见表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率η=60%。下列说法正确的是（）产品名称科沃斯地宝尘盒容量0.3L清扫线路自由式液晶显示有电池容量5000mAh充电器输出24V/1000mA噪声≤60dB额定功率40W行走速度20cm/s工作电压24V

A．该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为8.3hB．该扫地机器人最多能储存的能量为4.32×105JC．该扫地机器人充满电后能工作5hD．该扫地机器人充满电后能工作4h4．如图所示为某智能手机电池上的信息，电池支持2A快充技术。电池充满仅需1.3小时，轻度使用状态可使用一天。下列说法正确的是（）A．9.88W·h为该电池的电荷量B．4.35V为该电池的电动势C．轻度使用时的平均功率约为0.1WD．根据数据可以计算得到该电池的容量约为2600mA·h5．根据欧姆定律SKIPIF1<0、串联电路总电阻R=R1＋R2＋…、并联电路总电阻SKIPIF1<0，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探究导体的电阻与材料的关系。选择a、b两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个说法是正确的（

）A．所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的B．所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的C．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的D．所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制6．一根长为L、横截面积为S的金属棒，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压U时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒材料的电阻率为（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<07．某电子秤的原理简图如图所示。AB为一均匀的滑动变阻器，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，轻质弹簧上端与P1及秤盘底部相连，下端固定。弹簧原长时P1、和P2均指在A端。若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上就能显示出被称物体的质量。已知弹簧的劲度系数为k，托盘质量为SKIPIF1<0，电源电动势为E，内阻不计。重力加速度为g。在托盘上未放物体时需要先校准零点，即未放被称物体时电压为零。则（

）A．校准零点时，不需要移动滑动头P2B．校准零点时，两滑动头间的距离为SKIPIF1<0C．滑动头P1滑至B端时，被称物体的质量为SKIPIF1<0D．被称物体的质量m与两滑动头间电压U的关系为SKIPIF1<08．一根长为l、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e，在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为SKIPIF1<0，下列说法正确的是（）A．棒的电阻SKIPIF1<0 B．通过棒的电流SKIPIF1<0C．棒两端电压SKIPIF1<0 D．棒的内部场强SKIPIF1<09．如图是某品牌吊扇的相关参数，则下述判断正确的是（）A．吊扇的内电阻约为293ΩB．正常工作时吊扇的发热功率大于165WC．正常工作1小时吊扇的发热量等于5.94×105JD．正常工作1小时吊扇输出的机械能小于5.94×105J10．如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=8cm，bc=6cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为3A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（）

A．SKIPIF1<0A B．SKIPIF1<0A C．SKIPIF1<0A D．SKIPIF1<0A11．电热膜供暖系统是区别于以散热器、空调、暖气片为代表的新型供暖系统。它工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使人体和物体首先得到热量，其综合效果优于传统的对流供暖方式。如图所示是一个表面镀有一层均匀电热膜的圆柱形长陶瓷管，长陶瓷管的长度为L、直径为D，镀膜的厚度为d、管两端有导电金属箍M、N。现把M、N接入电路中，当两端电压为U时，它的发热功率为P，则该电热膜的电阻率为（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<012．金属导电是一个典型的导电模型，值得深入研究。一金属直导线电阻率为ρ，若其两端加电压，自由电子将在静电力作用下定向加速，但电子加速运动很短时间就会与晶格碰撞而发生散射，紧接着又定向加速，这个周而复始的过程可简化为电子以速度v沿导线方向匀速运动。我们将导线中电流与导线横截面积的比值定义为电流密度，其大小用j表示，可以“精细”描述导线中各点电流的强弱。设该导线内电场强度为E，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，电子在导线中定向运动时受到的平均阻力为f。则下列表达式正确的是（）A．SKIPIF1<