2024高考物理一轮复习第八章恒定电流第一节电路的基本概念部分电路学案新人教版

PAGE9-第一节电路的基本概念部分电路eq\a\vs4\al(一、电流)1.成因电荷的定向移动形成电流.2.定义通过导体某横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值.定义式：I＝eq\f(q,t).3.微观表达式对于导体有I＝nqSv，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导体的横截面积，q为自由电荷的电荷量，v为自由电荷的定向移动速率.4.电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路，从电源正极（高电势点）流向电源负极（低电势点）；在内电路，从电源负极（低电势点）流向电源正极（高电势点）.虽然电流既有大小又有方向，但电流是标量.5.恒定电流大小和方向都不变的电流叫恒定电流.1.（2024·绵阳模拟）某爱好小组调查一条河流的水质状况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6C的正离子和9C的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是（）A.0.25A顺流而下B.0.05A顺流而下C.0.25A逆流而上D.0.05A逆流而上答案：Deq\a\vs4\al(二、电阻定律)1.内容同种材料的导体，其电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关.2.表达式R＝ρeq\f(l,S).3.电阻率（1）物理意义.ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率.在数值上等于用这种材料制成的单位长度、单位横截面积的导线的电阻值.单位是Ω·m.（2）各种材料的电阻率.纯金属的电阻率一般较小，合金的电阻率一般较大，有些合金的电阻率几乎不受温度改变的影响.材料的电阻率与温度的关系为：①金属的电阻率随温度的上升而增大.②半导体的电阻率随温度的上升而减小.③有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象，能够发生超导现象的物体叫超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度.2.一段长为L，电阻为R的匀称电阻丝，把它拉成3L长的匀称细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，其电阻值为（）A.eq\f(R,3)B.3RC.eq\f(R,9)D.R答案：Deq\a\vs4\al(三、欧姆定律)1.内容导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.2.公式I＝eq\f(U,R).3.适用范围适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电不适用.4.伏安特性曲线通过导体中的电流I跟加在其两端的电压U的关系图，如图所示.3.（多选）下列对欧姆定律和导体电阻的理解错误的是（）A.由R＝eq\f(U,I)知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B.比值eq\f(U,I)反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝eq\f(U,I)C.导体中电流越大，导体电阻越小D.由I＝eq\f(U,R)知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比答案：ACeq\a\vs4\al(四、电功和电功率)1.电功电功是电流所做的功，实质是静电力做的功，因此W＝qU＝IUt，这是计算电功普遍适用的公式.（1）纯电阻用电器：电功W＝qU＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t.（2）非纯电阻用电器：电功只能是W＝IUt.2.电功率单位时间内电流做的功叫电功率.P＝eq\f(W,t)＝IU，这是计算电功率普遍适用的公式.（1）纯电阻用电器：电功率P＝IU＝I2R＝eq\f(U2,R).（2）非纯电阻用电器：电功率只能是P＝IU.4.如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40W，在不损坏灯泡的状况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过（）A.40WB.60WC.80WD.120W答案：Beq\a\vs4\al(五、电热和焦耳定律)电流通过电阻时产生的热量叫电热，Q＝I2Rt，这是计算电热普遍适用的公式.（1）纯电阻用电器：电热Q＝IUt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t.（2）非纯电阻用电器：电热只能是Q＝I2Rt.5.有三个用电器，分别为电解池、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V60W”.现在它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量（）A.电解池最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多答案：B电荷的定向移动形成电流.知道电流的微观意义，部分电路欧姆定律求电阻.考点一对电流的分析和计算公式形式公式适用范围字母含义公式含义定义式I＝eq\f(q,t)一切电路（1）q：是通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量；（2）当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，应是q＝|q1|＋|q2|eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq\f(1,t)微观式I＝neSv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数，e：每个自由电荷的电荷量，S：导体横截面积，v：定向移动的速率从微观上看n、e、S、v确定了I的大小确定式I＝eq\f(U,R)金属、电解液U：导体两端的电压，R：导体本身的电阻I由U、R确定，I∝U、I∝eq\f(1,R)eq\a\vs4\al(典例)（2024·江苏模拟）导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为L、横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n的匀称导体两端加上电压U，导体中出现一个匀强电场，导体内的自由电子（－e）受匀强电场的电场力作用而加速，同时由于与阳离子碰撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，即可以表示为kv（k是常数），当电子所受电场力与阻力大小相等时，导体中形成了恒定电流，则该导体的电阻是（）A.eq\f(kL,e2nS)B.eq\f(kS,e2nL)C.eq\f(k,e2nLS)D.eq\f(kL,enS)解析：由题意可知当电场力与阻力相等时形成恒定电流，则有eq\f(U,L)e＝kv，解得v＝eq\f(Ue,kL)，则导体中的电流I＝nevS＝eq\f(ne2SU,kL)，则由欧姆定律可得R＝eq\f(U,I)＝eq\f(kL,e2nS)，A正确.答案：A本题考查电场强度、电势差、平均功率、电流等学问点.驾驭电流的定义，知道电场强度与电势差的关系，区分瞬时物理量与平均物理量是求解的关键.考点二欧姆定律与伏安特性曲线的理解和应用1.图线的区分（1）图甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d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Ra<Rb（如图甲所示）.（3）图线c的斜率增大，电阻减小；图线d的斜率减小电阻增大（如图乙所示）.甲乙（留意：曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数）2.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.eq\a\vs4\al(典例)（多选）在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时（）甲乙A.L1上的电压为L2上电压的2倍B.L1消耗的电功率为0.75WC.L2的电阻为12ΩD.L1、L2消耗的电功率的比值大于4解析：电路中的总电流为0.25A，L1中电流为0.25A，由图乙可知电压为3.0V，L1消耗的电功率为P＝IU＝0.75W，选项B正确；L2中电流为0.125A，可知电压约为0.3V，L1的电压大约为L2电压的10倍，选项A错误；由欧姆定律，L2的电阻为R＝eq\f(U,I)＝eq\f(0.3,0.125)Ω＝2.4Ω，选项C错误；L2消耗的电功率为P＝IU＝0.125×0.3W＝0.0375W，L1与L2消耗的电功率的比值大于4，选项D正确.答案：BD电阻在I-U图线中是与坐标原点连线斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数.考点三对电功、电热、电功率的理解和计算项目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＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt>Q＝I2Rt电功率与热功率P电＝P热＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P电＝UI>P热＝I2R1.串联电路的特点（如图所示）电流：I＝I1＝I2＝I3＝…＝In，电压：U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un，电阻：R＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn，电压安排：U1∶U2∶…∶Un＝R1∶R2∶…∶Rn，功率安排：eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)＝I2.2.并联电路的特点（如图所示）电流：I＝I1＋I2＋I3＋…＋In，电压：U＝U1＝U2＝U3＝…＝Un，电阻：eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)，电流安排：I1∶I2∶…∶In＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶…∶eq\f(1,Rn)，功率安排：P1∶P2∶…∶Pn＝eq\f(1,R1)∶eq\f(1,R2)∶…∶eq\f(1,Rn).eq\a\vs4\al(典例)（多选）下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（）自重40kg额定电压48V载重75kg额定电流12A最大行驶速度20km/h额定输出功率350WA.电动机的输入功率为576WB.电动机的内电阻为4ΩC.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为63N解析：由于U＝48V，I＝12A，则P入＝IU＝576W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，r＝eq\f(P入－P出,I2)＝eq\f(576－350,122)Ω＝1.57Ω，故选项B错误；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63N，故选项C错误，D正确.答案：AD输入功率电动机的总功率.由电动机电路中的电流和电压确定，即P总＝P入＝UI输出功率电动机的有用功的功率，也叫机械功率，即P出热功率电流通过电动机线圈时的发热功率P热＝I2r1.（2024·湖南浏阳一中模拟）一根粗细匀称的细橡胶管，里面灌满盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，长度为30cm；在盐水柱两端加电压U时，盐水柱中自由电荷定向移动的平均速率为v.现握住橡胶管的两端把它匀称拉长至40cm.然后在两端同时加电压U时，此时盐水柱中自由电荷定向移动的平均速率为（）A.eq\f(3,4)vB.vC.eq\f(4,3)vD.eq\f(64,27)v答案：A2.（2024·九江市第三中学模拟）一根粗细匀称的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线匀称拉长，使其半径变为原来的eq\f(1,2)，再给它两端加上电压U，则（）A.通过导线的电流为eq\f(I,4)B.通过导线的电流为eq\f(I,6)C.自由电子定向移动的平均速率为eq\f(v,4)D.自由电子定向移动的平均速率为eq\f(v,6)答案：C3.（多选）（2024·河南新乡模拟）如图所示是某始终流电动机提升重物的示意图，重物质量m＝50kg，电源供应应电动机的电压为U＝110V，不计各种摩擦，当电动机以v＝0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为I＝5.0A，重力加速度g取10m/s2，则（）A.电动机的输入功率为550WB.电动机提升重物的功率为550WC.电动机提升重物的功率为450WD.电动机的线圈电阻为22Ω解析：依据P入＝IU，可得电动机的输入功率为P入＝550W，选项A正确；由于重物匀速上升，则P出＝Fv＝mgv＝450W，选项B错误，C正确；依据能量守恒定律可得IU＝I2R＋P出，电动机的线圈电阻为R＝eq\f(IU－P出,I2)＝4Ω，选项D错误.答案：AC4.如图甲所示为一测量电解液电