2025版高考物理全程一轮复习第十章电路及其应用电能第1讲电路及其应用学案

第1讲电路及其应用课程标准素养目标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．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．考点一电流的理解及计算【必备知识·自主落实】1．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．2．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I表示电流、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，则I＝________．(2)单位：国际单位制是________，常用单位有毫安(mA)、微安(μA)．(3)方向：规定________定向移动的方向为电流的方向．【关键能力·思维进阶】1．[2024·陕西统考二模]某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e.已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度，则通过S的电流大小约为()A.Neα216B．Neα2．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过该截面，设e为元电荷，以下说法正确的是()A.当n1＝n2时，电流为零B.当n1>n2时，电流方向从A→B，电流为I＝nC.当n1<n2时，电流方向从B→A，电流为I＝nD.无论n1、n2大小如何，电流方向都从A→B，电流都为I＝n3.[2024·全国模拟预测]一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为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，金属棒内自由电子定向移动的平均速率为()A.UneρLB．C.neρLD．neρSL4.电子绕核运动可等效为一环形电流，如图所示．氢原子的电子绕核运动的轨迹半径为R，电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，则此环形电流的大小为()A．e22πRC.e22πR思维提升电流的三种表达式及其比较考点二导体的电阻及U-I(或I-U)图像【必备知识·自主落实】一、电阻1．电阻R＝________，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(Ω)，常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ).1Ω＝10－3kΩ＝10－6MΩ.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I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I-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)．二、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l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＝ρlS，l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，ρ3．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＝ρlS得，电阻率ρ(3)决定因素：影响电阻率的因素有两个：一是____________，二是________．【关键能力·思维进阶】1．电阻的决定式和定义式的区别公式R＝ρlR＝U区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体2.I-U图像与U-I图像考向1电阻定律的应用例1R1、R2是用相同金属材料制成的电阻，其上下表面分别是边长为a、b的正方形，厚度分别为h1、h2，按图示方式接入电路．则()A．R1、R2的电阻之比为h2∶h1B．通过R1、R2的电流之比为b∶aC．R1、R2的电功率之比为ℎD．通过R1、R2的电量之比为a∶b考向2欧姆定律及电阻定律的综合应用例2(多选)[2024·广东模拟预测]离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105V．已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，地球表面积近似为5.0×1014m2，则()A．该大气层的等效电阻约为600ΩB．该大气层的平均漏电电流约为1.8×103AC．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012Ω·mD．该大气层的平均电阻率约为1.7×108Ω·m考向3欧姆定律及伏安特性曲线的综合应用例3(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W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U-I图线如图所示．图像上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则()A．白炽灯的电阻随电压的增大而增大B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβC．在A点，白炽灯的电功率小于U0I0D．在A点，白炽灯的电阻可表示为U考点三串、并联电路及电表的改装【必备知识·自主落实】串、并联电路的特点串联电路并联电路电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…Rn1R＝1R功率分配P1R1＝P1R1＝P2R2＝…＝PnRnP总＝P1＋P2＋…＋Pn【关键能力·思维进阶】1．串、并联电路的几个推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻．(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻．(3)无论是串联电路还是并联电路，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．2．电表的两种改装的比较改装成大量程电压表改装成大量程电流表内部电路改装原理串联分压并联分流所需电阻阻值R＝UIg－R＝U改装后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝R+Rg校准电路考向1串、并联电路的分析例4某控制电路的一部分如图所示，已知AA′的输入电压为24V，如果电阻R＝6kΩ，R1＝6kΩ，R2＝3kΩ，则BB′输出的电压不可能是()A．12VB．8VC．6VD．3V考向2电表的改装例5如图所示，双量程电压表由表头G和两个电阻串联而成．已知该表头的内阻Rg＝500Ω，满偏电流Ig＝1mA，下列说法正确的是()A.表头G的满偏电压为500VB．使用a、b两个端点时，其量程比使用a、c两个端点时大C．使用a、b两个端点时，若量程为0～10V，则R1为9.5kΩD．使用a、c两个端点时，若量程为0～100V，则R1＋R2为95kΩ例6[2024·河南灵宝市模拟]如图所示，某学习小组进行电表改装的实验，已知表头内阻为100Ω，满偏电流为300mA，使用OA接线柱时它是量程为0～3A的电流表，使用OB接线柱时它是量程为0～0.6A的电流表，使用OC接线柱时它是量程为0～60V的电压表，则图中的R1＝________Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω.第1讲电路及其应用考点一必备知识·自主落实1．（1）正极负极（2）电势差2．（1）qt关键能力·思维进阶1．解析：单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量Q总＝Net结合几何关系可知在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S上的电荷量为Q＝S4πr2Q总根据电流的定义有I＝Qt＝故选A.答案：A2．解析：由题意可知，流过容器截面上的电量q＝(n1＋n2)e，则电流为I＝n1+n2e答案：D3．解析：根据电流的微观表达式可知I＝nevS，由欧姆定律I＝UR，电阻定律R＝ρLS，联立可得v＝答案：A4．解析：电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，可得ke·eR2＝则电子运动的周期为T＝2π根据电流的定义I＝qt，得I＝eT故选C.答案：C考点二必备知识·自主落实一、1.U2.U4．阻碍5．电流I电压U线性非线性二、1．正比反比有关2．长度电阻率3．（1）小（2）RSl关键能力·思维进阶例1解析：R1、R2的电阻之比为R1R2＝ρaah1两个电阻串联，则通过R1、R2的电流之比为1∶1，选项B错误；R1、R2的电功率之比为P1P2＝I根据q＝It可知，通过R1、R2的电量之比为1∶1，选项D错误．故选A.答案：A例2解析：该大气层的平均漏电电流约为I＝qt＝1.8×103该大气层的等效电阻为R＝UI＝3×根据R＝ρLS可得，该大气层的平均电阻率约为ρ＝RSL＝167×5.0×10故选BC.答案：BC例3解析：根据欧姆定律可知白炽灯的电阻R＝UI，可知白炽灯的电阻随电压的增大而增大，在A点，白炽灯的电阻可表示为R＝U0I0，故A、D正确，B错误；在A点，白炽灯的电功率P＝U答案：AD考点三关键能力·思维进阶例4解析：若S1、S2都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB′为并联电路两端电压，UBB′＝R1R2R若S1闭合、S2断开，则R1和R串联，UBB′＝R1R1+R若S2闭合、S1断开，则R2和R串联，UBB′＝R2R2+R若S1、S2都断开，则电路断路，UBB′＝24V，故D项不可能．答案：D例5解析：表头G的满偏电压Ug＝IgRg＝1×10－3×500V＝0.5V，故A错误；使用a、b两个端点时，电压为Rg与R1两端的电压之和，而接a、c时，其量程为Rg与R1和R2两端的电压之和，因此使用a、b两个端点时量程较小，故B错误；使用a、b两个端点时，若量程为