2020年高考物理一輪復習第9章恒定電流第39講電路的基本概念和規(guī)律（一）學案（含解析）.docx

電路的基本概念和規(guī)律（一）研讀考綱明方向重讀教材定方法(對應人教版選修31的頁碼及相關問題)1P42例題1體會自由電子定向移動速率的推導過程；思考電流能瞬間導通的原因。提示：閉合開關瞬間，電路中各個位置迅速建立恒定電場，各處自由電子幾乎同時開始定向移動。2P43問題與練習T2：1 s通過導線某橫截面的電子有多少個？T3：等效電流多大？提示：T2：n1.01019(個)。T3：I。3P43閱讀教材，思考：電磁感應中的感生電動勢和動生電動勢的“非靜電力”各是什么作用力？提示：感生電動勢中為電場力；動生電動勢中為洛倫茲力。4P45問題與練習T3：EI表示什么？提示：電源總功率。5P46閱讀教材，思考：能否說R與U成正比或R與I成反比？提示：不能。電阻是導體本身的一種性質(zhì)，不由I、U決定，而是由導體的材料、長度、橫截面積決定，導體電阻的決定式為R。6P47圖2.34，滑動變阻器的滑片滑到最左端時燈泡兩端電壓為多少？提示：為零。7P48問題與練習T24：UI圖象中什么表示電阻？提示：由歐姆定律可知，UI圖象中某點與原點連線的斜率表示在這一點時的電阻。8P4950閱讀教材，思考：串聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻增大；并聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻減小，這種說法對嗎？提示：不對。不論串聯(lián)、并聯(lián)，其中一個電阻增大則總電阻一定增大。9P51例題1例題2如何將電流表G改裝成電壓表或大量程電流表？提示：電流表G串聯(lián)電阻改裝成電壓表，并聯(lián)電阻改裝成大量程電流表。10P52問題與練習T1：體會分壓電路的作用。T2：討論甲、乙兩種接法的誤差。T3：分析原因。提示：T2：甲接法測量值偏小，乙接法測量值偏大。T3：電壓表使被測電阻兩端總電阻偏小，電壓比不接電壓表時小。11P54例題1考慮：當電動機正常工作時，I還成立嗎？提示：不成立。歐姆定律不適用于非純電阻電路。12P55問題與練習T2：S接通和斷開，電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)？T3：排列實際功率大小。提示：T2：S接通加熱，S斷開保溫。T3：PaPdPbPc。13P58思考與討論R1阻值比R2大嗎？提示：相等。14P59問題與練習T4：并聯(lián)或串聯(lián)，甲、乙消耗的電功率之比是多少？提示：R，R甲R乙12。并聯(lián)時，P，P甲P乙21；串聯(lián)時，PI2R，P甲P乙12。15P6061閱讀“閉合電路的歐姆定律”一部分，思考：電源正負極實際電壓就是電源電動勢嗎？提示：不一定，只有當外電路斷開時才是。16P62思考與討論討論UI圖象回答課本問題。提示：外電路斷開時，I0，UE，對應圖象中縱軸截距，故E影響圖象的縱截距；電源短路時，U0，對應圖象的橫軸截距，因電流很大，故應快速讀出電流后立即斷開電路；短路電流I，故r影響圖象斜率大小。17P64仔細觀察圖2.82歐姆表電路，思考：當用歐姆表粗測導體的電阻時，電流是從紅表筆流出還是從黑表筆流出？提示：黑表筆?！凹t入黑出”，不論多用電表是作歐姆表、電壓表還是電流表使用，電流都是從紅表筆流入、黑表筆流出。18P69問題與練習T4：請畫出黑箱內(nèi)的電路結構圖。提示：如圖所示。19P104學習使用游標卡尺和螺旋測微器并掌握讀數(shù)方法。第39講電路的基本概念和規(guī)律(一)考點一電流和電源一、電流1電流(1)定義：電荷的定向移動形成電流。(2)公式：I(注意：如果是正、負離子同時反向移動形成電流，q是兩種電荷電荷量絕對值之和)。(3)方向：規(guī)定和正電荷定向移動的方向相同，和負電荷定向移動的方向相反。(4)性質(zhì)：電流既有大小也有方向，但它的運算遵守代數(shù)運算規(guī)則，是標量。(5)單位：國際單位制單位是安培(A)，常用單位還有毫安(mA)、微安(A)。(6)微觀表達式：InqSv，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷的電荷量，S是導體的橫截面積，v是自由電荷定向移動的速率。2形成電流的三種微粒：自由電子、正離子和負離子，其中金屬導體導電中定向移動的電荷是自由電子，液體導電中定向移動的電荷是正離子和負離子，氣體導電中定向移動的電荷是自由電子、正離子和負離子。3形成電流的條件：導體兩端存在電壓。4電流的分類：方向不改變的電流叫直流電流；方向和大小都不改變的電流叫恒定電流；方向隨時間周期性變化的電流叫交變電流。二、電源的電動勢1電源：通過非靜電力做功使導體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式的能轉化為電能的裝置。2電動勢(1)定義：電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。(2)表達式：E。(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉化成電能的本領大小的物理量。注意：電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關，跟外電路無關。(4)方向：電動勢雖然是標量，但為了研究電路中電勢分布的需要，規(guī)定由負極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向(即電勢升高的方向)為電動勢的方向。1.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻分布著負電荷，每米電荷量為q。當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()Aqv B. CqvS D.答案A解析t秒內(nèi)橡膠棒通過的長度lvt，總電荷量Qqlqvt，Iqv，故A正確。2.(2018重慶一中期末)如圖所示的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)有n1個一價正離子通過溶液內(nèi)某截面S，有n2個一價負離子通過溶液內(nèi)某截面S，設e為元電荷，以下說法正確的是()A當n1n2時，電流為零B當n1n2時，溶液中電流方向從AB，電流為IC當n1Re。在圖乙中，圖線上的點與O點連線的斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，Rdbc。電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻的阻值最小的是()答案A解析根據(jù)電阻定律R可知，RA，RB，RC，RD，結合abc可得：RCRDRBRA，故RA最小，A正確。3教材母題(人教版選修31 P48T5)初中數(shù)學課中已經(jīng)學過，正比例函數(shù)可以表示為ykx的形式，它的圖象是一條過原點的直線，k的大小描述直線的傾斜程度，叫做直線的斜率。請證明：當導體的伏安特性曲線是一條通過原點的直線時，其斜率等于這個導體的電阻的倒數(shù)。變式子題小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是()A隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小B對應P點，小燈泡的電阻為RC對應P點，小燈泡的電阻為RD對應P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM的面積答案D解析由圖可知小燈泡的電阻隨所加電壓的增大而逐漸增大，A錯誤；根據(jù)歐姆定律，對應P點，小燈泡的電阻應為R，B、C錯誤；對應P點，小燈泡的功率為PU1I2，也就是圖中矩形PQOM的面積，D正確?？键c三電功和電熱1電功：電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，電勢能轉化為其他形式的能。因此電功WqUUIt，這是計算電功普遍適用的公式。2電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率。PUI，這是計算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律(1)電熱：由于導體的電阻，使電流流過導體時消耗的電能中轉化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。(2)電熱計算公式(焦耳定律)：QI2Rt，這是普遍適用的電熱計算公式。焦耳定律是電流熱效應的實驗規(guī)律，凡是要計算電熱，都應首選焦耳定律。焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱，如果一段電路上的電阻R0，這段電路上將無電熱產(chǎn)生。如電流流過超導體時。(3)熱功率定義：單位時間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。公式：PI2R。4純電阻電路與非純電阻電路1(多選)關于三個公式PUI、PI2R、P的適用范圍，下列說法正確的是()A第一個公式普遍用于求電功率，后兩式普遍用于求熱功率B在純電阻電路中，三個公式既可用于求電功率，又可用于求熱功率C在非純電阻電路中，第一個公式可用于求電功率，第二個公式可用于求熱功率D由UIR可知，三個公式?jīng)]有任何區(qū)別，它們表達相同的意義，所以P即電功率答案BC解析首先要明確，公式UIR只適用于純電阻電路，因此三個公式在純電阻電路中沒有區(qū)別，但在非純電阻電路中它們各不相同。其次，PUI表示電功率，而 PI2R表示熱功率。因此，在純電阻電路中UII2R，消耗的電能全部轉化為內(nèi)能；而在非純電阻電路中UII2R，即消耗的電能中只有一部分轉化為內(nèi)能。故選B、C。2規(guī)格為“220 V36 W”的排氣扇，線圈的電阻為40 ，求：(1)接上220 V的電壓后，排氣扇轉化為機械能的功率和發(fā)熱功率；(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉動，求電動機消耗的功率和熱功率。答案(1)35 W1 W(2)1210 W1210 W解析(1)排氣扇在220 V的電壓下正常工作時的電流為：I A0.16 A，發(fā)熱功率為P熱I2R(0.16)240 W1 W。轉化為機械能的功率為P機PP熱36 W1 W35 W。(2)扇葉被卡住不能轉動后，電動機成為純電阻電路，電流做功全部轉化為內(nèi)能，此時電動機中的電流為I A5.5 A，電動機消耗的功率即電功率等于熱功率為P電P熱UI2205.5 W1210 W。課后作業(yè) 鞏固強化練1關于電流，下列說法中正確的是()A通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大B電子運動的速率越大，電流越大C單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大D因為電流有方向，所以電流是矢量答案C解析電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，故A錯誤，C正確；電流的微觀表達式IneSv，電流的大小由單位體積的電荷數(shù)、每個電荷所帶電荷量、導體的橫截面積和電荷定向移動的速率共同決定，故B錯誤；矢量運算遵循平行四邊形定則，標量的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則，電流的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則，故電流是標量，D錯誤。2銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為，每摩爾銅原子中有n個自由電子。今有一根橫截面積為S的銅導線，當通過的電流為I時，電子平均定向移動的速率為()A光速c B.C. D.答案D解析由電流表達式IneSv可得v，其中n，故v，D正確。3下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法中不正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻的電路C在非純電阻的電路中，UItI2RtD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路答案A解析電功率越大，電流做功越快，但產(chǎn)生的熱量不一定越多，故A錯誤；WUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻的電路，故B正確；在非純電阻的電路中，電功大于電熱，即UItI2Rt，故C正確；任何電路中求焦耳熱都要用QI2Rt，故D正確。4.(多選)如圖所示，定值電阻R120 ，電動機繞線電阻R210 ，當開關S斷開時，電流表的示數(shù)是I10.5 A，當開關合上后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W答案BD解析當開關S斷開時，由歐姆定律得UI1R110 V，當開關閉合后，通過R1的電流仍為0.5 A，通過電動機的電流I21 A，故電流表示數(shù)I0.5 A1 A1.5 A，B正確；電路中電功率PUI15 W，D正確。5.如圖所示，電源的電動勢為30 V，內(nèi)阻為1 ，一個標有“6 V12 W”的電燈與一個繞線電阻為2 的電動機串聯(lián)。開關閉合后，電路中的電燈正常發(fā)光，則電動機輸出的機械功率為()A36 W B44 W C48 W D60 W答案A解析電路中電燈正常發(fā)光，所以UL6 V，電路中電流為I A2 A，則電動機兩端的電壓UMEIrUL22 V，故電動機輸出的機械功率P出P電P熱UMII2RM36 W，A正確。6如圖為某臺電風扇的銘牌，如果已知該電風扇在額定電壓下工作，轉化為機械能的功率等于電動機消耗電功率的98%，則在額定電壓下工作，通過電動機的電流及電動機線圈的電阻R分別是()AI2.5 A，R11 BI2.5 A，R88 CI0.4 A，R11 DI0.4 A，R550 答案C解析從銘牌上可得額定功率為88 W，額定電壓為220 V，故根據(jù)公式I可得額定電流為I A0.4 A，轉化為機械能的功率等于電動機消耗的電功率的98%，根據(jù)能量守恒定律可知線圈電阻消耗功率為2%P，故2%PI2R，解得R11 ，C正確。7.隨著中國通訊業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)手機在手機市場上已經(jīng)占有了相當大的市場份額。如圖所示的是中國某股份有限公司生產(chǎn)的一塊手機電池外殼的文字說明。由此可知，此電池的電動勢和待機狀態(tài)下的平均工作電流分別是()A4.2 V,14.58 mA B4.2 V,700 mAC3.7 V,14.58 mA D3.7 V,700 mA答案C解析由題圖知電池電動勢為3.7 V，而不是充電電壓4.2 V，A、B錯誤。又因為電池的容量為700 mAh，待機時間為48 h，所以平均工作電流為 mA14.58 mA，故C正確，D錯誤。8如圖甲所示為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其UI圖象如圖乙所示，當U10 V時，求電解液的電阻率。答案40 m解析由題圖乙可求得電解液的電阻為R 2000 。由題圖甲可知電解液長為：la1 m，橫截面積為：Sbc0.02 m2。結合電阻定律R得 m40 m。真題模擬練9.(2018棗莊模擬)(多選)如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導體上加相同的電壓，通過兩導體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是()AR1中的電流小于R2中的電流BR1中的電流等于R2中的電流CR1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率DR1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率答案BD解析設正方形的邊長為L、厚度為d，由I，R，得I，故R1、R2中的電流相等，A錯誤，B正確。由InqSvnqLdv得，L大則v小，C錯誤，D正確。10.(2018襄陽模擬)如圖所示，一個電阻R和一個燈泡L串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上，電路中的電流為I。電阻兩端的電壓為U1，電功率為P1；燈泡兩端的電壓為U2，電功率為P2，則下列關系式正確的是()AP1UI BP2CU2UIR DU1UIR答案C解析R消耗的功率應為P1U1I，故A錯誤；根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律U1U2U，而電阻