新高考物理一輪復習提升練習導學案第34講 部分電路（解析版）

第34講部分電路第34講部分電路學習目標學習目標明確目標確定方向1電流的產生和計算2部分電路歐姆定律3電功和電功率，焦耳定律4電阻定律【知識回歸】回歸課本夯實基礎第一部分基礎知識梳理一電流1形成的條件：導體中有自由電荷；導體兩端存在電壓。2矢性：電流是標量，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。3三個表達式：①定義式：I＝eq\f(q,t)；②決定式：I＝eq\f(U,R)；③微觀表達式I＝nqvS.二歐姆定律1內容：導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。2公式：I＝eq\f(U,R)。3適用條件：適用于金屬和電解質溶液，適用于純電阻電路。三電阻定律1.電阻定律(1)內容：同種材料的導體，其電阻跟它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導體的電阻還與構成它的材料有關。(2)表達式：R＝ρeq\f(l,S)。2.電阻率(1)計算式：ρ＝Req\f(S,l)。(2)物理意義：反映導體的導電性能，是導體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，半導體的電阻率隨溫度升高而減小。四、電阻的串聯、并聯串聯電路并聯電路電路圖基本特點電壓U＝U1＋U2＋U3U＝U1＝U2＝U3電流I＝I1＝I2＝I3I＝I1＋I2＋I3總電阻R總＝R1＋R2＋R3eq\f(1,R總)＝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、電功率、焦耳定律1.電功(1)定義：導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力做的功稱為電功。(2)公式：W＝qU＝IUt。(3)電流做功的實質：電能轉化成其他形式能的過程。2.電功率(1)定義：單位時間內電流做的功，表示電流做功的快慢。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝IU。3.焦耳定律(1)電熱：電流流過一段導體時產生的熱量。(2)計算式：Q＝I2Rt。4.熱功率(1)定義：單位時間內的發(fā)熱量。(2)表達式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R。第二部分重難點辨析一．I＝eq\f(U,R)與R＝eq\f(U,I)的區(qū)別1I＝eq\f(U,R)是歐姆定律的數學表達式，表示通過導體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比。2公式R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，它表明了一種測量電阻的方法，不能錯誤地認為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”。3．圖甲為線性元件的伏安特性曲線，圖乙為非線性元件的伏安特性曲線。4．圖象的斜率表示電阻的倒數，斜率越大，電阻越小，故Ra<Rb，圖線c的電阻減小，圖線d的電阻增大。5．用I-U(或U-I)圖線來描述導體和半導體的伏安特性時，曲線上每一點對應一組U、I值，eq\f(U,I)為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率。在曲線上某點切線的斜率不是電阻的倒數。二．電阻與電阻率的區(qū)別1電阻反映了導體對電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導體的材料導電性能的好壞。2導體的電阻大，電阻率不一定大，它的導電性能不一定差；導體的電阻率小，電阻不一定小，即它對電流的阻礙作用不一定小。3導體的電阻、電阻率均與溫度有關。三．純電阻電路與非純電阻電路的比較1用電器純電阻W＝QW＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tP＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)如電阻、電爐子、白熾燈等非純電阻W>QW＝UIt＝I2Rt＋W其他P＝UI＝I2R＋P其他如電風扇、電動機、電解槽等2．關于非純電阻電路的兩點提醒(1)在非純電阻電路中，eq\f(U2,R)t既不能表示電功也不能表示電熱，因為歐姆定律不再成立。(2)不要認為有電動機的電路一定是非純電阻電路，當電動機不轉動時，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉化為內能。只有在電動機轉動時為非純電阻電路，U>IR，歐姆定律不再適用，大部分電能轉化為機械能。【典例分析】精選例題提高素養(yǎng)【例1】．北京正負電子對撞機的儲存環(huán)可近似看做周長為SKIPIF1<0的圓形軌道，在整個環(huán)中運行的電子數目為SKIPIF1<0個，電子的速度是SKIPIF1<0，電子電荷量SKIPIF1<0，則環(huán)中的等效電流是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】A【詳解】SKIPIF1<0個電子的總電荷量為SKIPIF1<0電子運動的周期為SKIPIF1<0則環(huán)中電流為SKIPIF1<0故A正確，BCD錯誤。故選A?！纠?】5．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數比為k，輸出端接有一交流電動機，其線圈的電阻為R。將原線圈接在正弦交流電源兩端，電動機恰好能帶動質量為m的物體以速度SKIPIF1<0勻速上升，此時理想電流表A的示數為I。若不計電動機摩擦帶來的能量損失，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．電動機的輸入功率SKIPIF1<0B．整個裝置的效率SKIPIF1<0C．原線圈兩端電壓的有效值SKIPIF1<0D．原線圈兩端電壓的有效值SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．質量為m的物體以速度SKIPIF1<0勻速上升，繩子的拉力SKIPIF1<0電動機的輸出功率SKIPIF1<0電動機的發(fā)熱功率SKIPIF1<0電動機的輸入功率等于電動機的發(fā)熱功率和輸出功率之和SKIPIF1<0A錯誤；B．整個裝置的效率SKIPIF1<0B錯誤；CD．設原線圈的電流為SKIPIF1<0，則SKIPIF1<0得SKIPIF1<0設原線圈兩端電壓的有效值SKIPIF1<0，原副線圈的功率相等，副線圈消耗的功率等于電動機的輸入功率SKIPIF1<0得SKIPIF1<0C錯誤，D正確。故選D。【例3】．1911年，Onnes等發(fā)現一些金屬在溫度低于某一臨界溫度SKIPIF1<0時，其直流電阻率會降到SKIPIF1<0以下，遠低于正常金屬的SKIPIF1<0，稱為超導現象。1934年，Gorter和Casimir根據電子比熱在SKIPIF1<0附近劇烈變化而提出二流體模型，建立了低溫超導的唯象理論。該模型認為，當金屬在溫度低于SKIPIF1<0成為超導體后，金屬中的自由電子會有一部分凝聚成超導電子（“凝聚”是指電子動量分布趨于相同、有序）。隨著溫度進一步降低，越來越多的自由電子凝聚為超導電子。這些超導電子與金屬離子不發(fā)生“碰撞”，因而超導電子的定向運動不受阻礙，具有理想的導電性。一圓柱形金屬導體，沿其軸線方向通有均勻分布的恒定電流，將中間一段金屬降溫轉變?yōu)槌瑢w后，超導體內的電流只分布在表面厚為SKIPIF1<0量級的薄層內，其截面示意圖如圖所示。在正常金屬和超導體之間還存在尺度為SKIPIF1<0量級的交界區(qū)。物理學中，將單位面積上流過的電流稱為電流密度，設正常金屬內電流密度為SKIPIF1<0，超導體表面薄層內電流密度為SKIPIF1<0。根據上述信息可知（）A．超導體中的超導電流會產生焦耳熱B．如圖圓柱體中，正常金屬與超導體內部均存在恒定的電場以維持恒定的電流C．如圖圓柱體中，電流SKIPIF1<0，電流密度SKIPIF1<0D．如圖圓柱體中，電流SKIPIF1<0，電流密度SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．超導體中的電阻接近于0，故超導體中的超導電流不會產生焦耳熱，故A錯誤；B．因超導電子能產生定向運動，不受阻礙，則超導體中不需要恒定電場以維持其中的超導電流，故B錯誤；CD．由于正常金屬與超導體處于串聯狀態(tài)，故SKIPIF1<0而超導體內的電流只分布在表面厚為SKIPIF1<0量級的薄層內，小于正常金屬體內的電流流過面積，故SKIPIF1<0故C錯誤，D正確?！眷柟叹毩暋颗e一反三提高能力1．如圖所示，一根均勻帶負電的長直橡膠棒沿水平方向向右做速度為v的勻速直線運動。若棒的橫截面積為S，單位長度所帶的電荷量為-q（q>0），由于棒的運動而形成的等效電流的大小和方向分別是（）

A．qv向左 B．qvS向左 C．qv向右 D．qvS向右【答案】A【詳解】電荷的定向移動形成電流，正電荷定向移動的方向即為電流的方向，故均勻帶負電的長直橡膠棒沿軸線方向做速度大小為v的勻速直線運動，形成等效電流，電流的方向與v反向，電流方向向左。設橡膠棒的長度為l，根據電流強度的定義得SKIPIF1<0根據題意得SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故選A。2．如圖所示，用內阻為110Ω、滿偏電流為50mA的表頭改裝成量程為0.6A和3A的雙量程電流表，接線柱a為公共接線柱，下列說法正確的是（）

A．用a、b兩個接線柱時量程為0.6AB．R1的阻值為4ΩC．R2的阻值為10ΩD．R1和R2的阻值之和為10Ω【答案】D【詳解】A．接a、b兩個接線柱時SKIPIF1<0得SKIPIF1<0接a、c兩個接線柱時SKIPIF1<0得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0則用a、b兩個接線柱時量程為3A，故A錯誤；BCD．代入數據，解得SKIPIF1<0SKIPIF1<0則SKIPIF1<0故BC錯誤，D正確。故選D。3．智能掃地機器人是一種智能家用電器，能自動在房間內完成地板清潔工作，如今已慢慢普及，成為現代家庭的常用家電用品。如圖為某款智能掃地機器人，其參數見表，工作時將電池內部化學能轉化為電能的效率η=60%。下列說法正確的是（）產品名稱科沃斯地寶塵盒容量0.3L清掃線路自由式液晶顯示有電池容量5000mAh充電器輸出24V/1000mA噪聲≤60dB額定功率40W行走速度20cm/s工作電壓24V

A．該掃地機器人的電池從完全沒電到充滿電所需時間約為8.3hB．該掃地機器人最多能儲存的能量為4.32×105JC．該掃地機器人充滿電后能工作5hD．該掃地機器人充滿電后能工作4h【答案】B【詳解】A．由表格內的數據可知，電池的容量是5000mAh，所帶的電量為q=5000×10-3A?3600s=1.8×104C充電器輸出電流為I充=1000mA=1A所以充電的時間為SKIPIF1<0故A錯誤；B．最多能儲存的能量為SKIPIF1<0故B正確；CD．額定功率未40W，所以工作的時間SKIPIF1<0故CD錯誤。故選B。4．如圖所示為某智能手機電池上的信息，電池支持2A快充技術。電池充滿僅需1.3小時，輕度使用狀態(tài)可使用一天。下列說法正確的是（）A．9.88W·h為該電池的電荷量B．4.35V為該電池的電動勢C．輕度使用時的平均功率約為0.1WD．根據數據可以計算得到該電池的容量約為2600mA·h【答案】D【詳解】A．9.88W·h為該電池的電能，而不是電荷量，A錯誤；B．4.35V為該電池的充電限制電壓，而不是電池電動勢，B錯誤；C．輕度使用時的平均功率SKIPIF1<0C錯誤；D．根據數據可以計算得到該電池的容量約為SKIPIF1<0D正確。故選D。5．根據歐姆定律SKIPIF1<0、串聯電路總電阻R=R1＋R2＋…、并聯電路總電阻SKIPIF1<0，通過邏輯推理就可以判定在材料相同的條件下，導體的電阻與長度成正比，與橫截面積成反比?，F在要求在這兩個結論的基礎上，通過實驗探究導體的電阻與材料的關系。選擇a、b兩種不同的金屬絲做實驗，關于這個實驗的下列哪個說法是正確的（

）A．所選的a、b兩種金屬絲的長度必須是相同的B．所選的a、b兩種金屬絲的橫截面積必須是相同的C．所選的a、b兩種金屬絲長度和橫截面積都必須是相同的D．所選的a、b兩種金屬絲長度和橫截面積都可以不做限制【答案】D【詳解】由題知，通過實驗探究導體的電阻與材料的關系，若已知a、b兩種金屬絲長度和橫截面積分別為la、lb和Sa、Sb，則根據SKIPIF1<0，有SKIPIF1<0由于la、lb和Sa、Sb的數據是已知的，則也可以從上式中找到導體的電阻與材料的關系。故選D。6．一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，棒內單位體積自由電子數為n，電子的質量為m，電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓U時，棒內產生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒材料的電阻率為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】D【詳解】導體中的電流為SKIPIF1<0導體的電阻為SKIPIF1<0根據歐姆定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故選D。故選D。7．某電子秤的原理簡圖如圖所示。AB為一均勻的滑動變阻器，長度為L，兩邊分別有P1、P2兩個滑動頭，輕質彈簧上端與P1及秤盤底部相連，下端固定。彈簧原長時P1、和P2均指在A端。若P1、P2間出現電壓時，該電壓經過放大，通過信號轉換后在顯示屏上就能顯示出被稱物體的質量。已知彈簧的勁度系數為k，托盤質量為SKIPIF1<0，電源電動勢為E，內阻不計。重力加速度為g。在托盤上未放物體時需要先校準零點，即未放被稱物體時電壓為零。則（

）A．校準零點時，不需要移動滑動頭P2B．校準零點時，兩滑動頭間的距離為SKIPIF1<0C．滑動頭P1滑至B端時，被稱物體的質量為SKIPIF1<0D．被稱物體的質量m與兩滑動頭間電壓U的關系為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】AB．未放被稱物體時電壓為零，即P1、P2兩點等勢，校準零點時，需要移動滑動頭P2，讓兩滑動頭間的距離為0，故AB錯誤；C．放被稱物體質量為m1時P1滑至B端，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故C錯誤；D．未放被稱物體時，兩滑動頭P1、P2距A點的距離為x0SKIPIF1<0放被稱物體質量為m時，兩滑動頭P1、P2間距離為x，有SKIPIF1<0由歐姆定律知兩滑動頭P1、P2間的電壓為SKIPIF1<0又由SKIPIF1<0聯立解得SKIPIF1<0故D正確。故選D。8．一根長為l、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內單位體積自由電子數為n，電子的質量為m、電荷量為e，在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內產生電流，自由電子定向運動的平均速率為SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．棒的電阻SKIPIF1<0 B．通過棒的電流SKIPIF1<0C．棒兩端電壓SKIPIF1<0 D．棒的內部場強SKIPIF1<0【答案】C【詳解】A．金屬棒的電阻SKIPIF1<0故A錯誤；B．由微觀電流表達式得通過金屬棒的電流為I=nevS故B錯誤；C．金屬棒兩端的電壓SKIPIF1<0故C正確；D．金屬棒內部的場強為SKIPIF1<0故D錯誤。故選C。9．如圖是某品牌吊扇的相關參數，則下述判斷正確的是（）A．吊扇的內電阻約為293ΩB．正常工作時吊扇的發(fā)熱功率大于165WC．正常工作1小時吊扇的發(fā)熱量等于5.94×105JD．正常工作1小時吊扇輸出的機械能小于5.94×105J【答案】D【詳解】A．該電風扇的額定電壓是220V，額定功率是165W，若按純電阻計算，則SKIPIF1<0由于電機不是純電阻元件，A錯誤；B．正常工作時吊扇的電功率為165W，由于吊扇是非純電阻用電器，其消耗的電能大部分要轉化為機械能輸出，所以其發(fā)熱功率小于165W，B錯誤；CD．銘牌中給出的吊扇額定電功率為165W，若不考慮電流熱效應和機械損耗，則正常工作1小時吊扇輸出的機械能SKIPIF1<0但實際上是存在電流熱效應和機械損耗，故正常工作1小時吊扇輸出的機械能和發(fā)熱量都小于SKIPIF1<0，C錯誤，D正確。故選D。10．如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=8cm，bc=6cm，當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為3A；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為（）

A．SKIPIF1<0A B．SKIPIF1<0A C．SKIPIF1<0A D．SKIPIF1<0A【答案】B【詳解】設金屬薄片的厚度為a，若將A與B接入電路，導體的電阻為SKIPIF1<0則SKIPIF1<0若將C與D接入電路，導體的電阻為SKIPIF1<0電流為SKIPIF1<0故選B。11．電熱膜供暖系統(tǒng)是區(qū)別于以散熱器、空調、暖氣片為代表的新型供暖系統(tǒng)。它工作時以電熱膜為發(fā)熱體，將熱量以輻射的形式送入空間，使人體和物體首先得到熱量，其綜合效果優(yōu)于傳統(tǒng)的對流供暖方式。如圖所示是一個表面鍍有一層均勻電熱膜的圓柱形長陶瓷管，長陶瓷管的長度為L、直徑為D，鍍膜的厚度為d、管兩端有導電金屬箍M、N?，F把M、N接入電路中，當兩端電壓為U時，它的發(fā)熱功率為P，則該電熱膜的電阻率為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】B【詳解】根據題意鍍膜的圓環(huán)的橫截面積為SKIPIF1<0根據電阻定律可得該電熱膜的電阻為SKIPIF1<0同時有SKIPIF1<0聯立解得SKIPIF1<0故選B。12．金屬導電是一個典型的導電模型，值得深入研究。一金屬直導線電阻率為ρ，若其兩端加電壓，自由電子將在靜電力作用下定向加速，但電子加速運動很短時間就會與晶格碰撞而發(fā)生散射，緊接著又定向加速，這個周而復始的過程可簡化為電子以速度v沿導線方向勻速運動。我們將導線中電流與導線橫截面積的比值定義為電流密度，其大小用j表示，可以“精細”描述導線中各點電流的強弱。設該導線內電場強度為E，單位體積內有n個自由電子，電子電荷量為e，電子在導線中定向運動時受到的平均阻力為f。則下列表達式正確的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】C【詳解】AB．電流的微觀表達式為SKIPIF1<0，所以電流密度為SKIPIF1<0AB錯誤；C．根據電場強度與電壓的關系有SKIPIF1<0C正確；D．電子勻速運動，有SKIPIF1<0D錯誤。故選C。多選13．下圖是一款小型電鉆及其簡化電路圖，它由變壓器及電機兩部分構成，變壓器為理想變壓器，電機的內阻為SKIPIF1<0，額定電壓為11V，額定電流為2.0A。