(浙江选考)2020版高考物理大一轮复习第八章恒定电流第1讲电路的基本概念与规律学案.docx
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1、1第 1 讲 电路的基本概念与规律考试标准知识内容 考试要求 说明电源和电流 c电动势 c欧姆定律、 U I 图象及 I U 图象c焦耳定律 c导体的电阻 c1.不要求计算液体导电时的电流2.不要求解决与导线内部自由电子定向运动速率相联系的问题.一、电源、电流和电动势1电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置2电流(1)定义式: I .qt(2)方向:规定为正电荷定向移动的方向(3)微观表达式: I nqSv.3电动势(1)定义式: E .Wq(2)物理意义:反映电源非静电力做功本领大小的物理量自测 1 (2019 届西湖高级中学模拟)如图 1 所示为两节某品牌的不同型号干电池,其
2、上均标有“1.5V”字样,下列说法正确的是( )2图 1A两种型号的电池都有内阻而且一定相同B两种型号的电池储存的能量一定一样多C “1.5V”表示电池供电时正负极之间的电压为 1.5VD “1.5V”表示电池供电时每通过 1C 的电荷量,有 1.5J 的化学能转化为电能答案 D二、欧姆定律、 U I 图象及 I U 图象1欧姆定律(1)表达式: I .UR(2)适用范围金属导电和电解质溶液导电(对气态导体和半导体元件不适用)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)2 U I 图象及 I U 图象的比较图线比较内容 I U 图象(伏安特性曲线) U I 图象斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表
3、示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件R1 R2 R1 R2非线性元件电阻随电压 U 的增大而增大 电阻随电压 U 的增大而减小自测 2 (多选)如图 2 所示是电阻 R 的 I U 图象,图中 45,由此得出( )3图 2A通过电阻的电流与两端电压成正比B电阻 R0.5C因 I U 图象的斜率表示电阻的倒数,故 R 1.01tanD在 R 两端加上 6.0V 的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是 3.0C答案 AD三、电功、电热、电功率1电功(1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功(2)公式: W qU IUt(适用于任何电路)(3)电流做功的实质
4、:电能转化为其他形式的能的过程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 UI(适用于任何电路)Wt3焦耳定律(1)电热:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比(2)表达式: Q I2Rt.4热功率(1)定义:单位时间内的发热量(2)表达式: P I2R.Qt自测 3 如果家里的微波炉(1000W)、电视机(100W)和洗衣机(400W)平均每天都工作 1h,一个月(30 天计)的用电量是( )A10kWh B20kWhC45kWh D40kWh4答案 C解析 P100W1000W400W1500W1.5kW,故 W Pt1.
5、5kW1h3045kWh.四、导体的电阻1电阻的定义式: R .UI2电阻的决定式: R .lS3电阻率(1)计算式: R .Sl(2)电阻率与温度的关系金属:电阻率随温度升高而增大半导体(负温度系数):电阻率随温度升高而减小一些合金:几乎不受温度变化的影响超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小为零,成为超导体自测 4 下列关于电阻率的叙述,正确的是( )A电阻率与导体的长度和横截面积有关B电阻率表征了材料的导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关C电阻率大的导体,电阻一定大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可以用来制成电阻温度计答案 B命题点一 对电阻定律
6、、欧姆定律的理解电阻的决定式和定义式的比较公式 R lS R UI电阻的决定式 电阻的定义式区别 说明了导体的电阻由哪些因素决定, R 由 、 l、 S 共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法, R 与 U、 I 均无关5只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体联系 均可计算导体的电阻,在计算同一导体电阻时,计算结果相同例 1 如图 3 所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab10cm, bc5cm,若将 A 与 B 接入电压为 U 的电路中时,电流为 1A;若将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中时,则电流为( )图 3A4AB2AC. AD. A12 14答案 A解析
7、 根据电阻定律公式 R 得, RAB , RCD ,故 .接入电压相同的LS LabSad LadSab RABRCD 41电路,两次电流之比为 14,故将 C 与 D 接入电压为 U 的电路中时电流为 4A.变式 1 两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( )A14 B18C116 D161答案 C变式 2 已知纯电阻用电器 A 的电阻是纯电阻用电器 B 的电阻的 2 倍,加在 A 上的电压是加在 B 上的电压的一半,那么通过 A 和 B 的电流 IA和 IB的关系是(
8、)A IA2 IB B IAIB2C IA IB D IAIB4答案 D解析 由 I 得, IA IB 14,即 IA ,故选项 D 正确UR UARA UBRB IB4变式 3 (2016浙江 10 月选考9)一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管6口管中盐水柱长为 40cm 时测得电阻为 R.若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相 同 现 将 管 中 盐 水 柱 均 匀 拉 长 至 50 cm(盐 水 体 积 不 变 , 仍 充 满 橡 胶 管 ), 则 盐 水 柱电 阻 变 为 ( )A. RB. RC. RD. R45 54 1625 2516答案 D解析 由于总体积
9、不变,设 40cm 长时盐水柱的横截面积为 S.所以长度变为 50cm 后,横截面积 S S,根据电阻定律有 R , R ,联立两式得 R R,选项 D 正45 40S 5045S 2516确变式 4 如图 4 所示,两个同种材料制成的导体放在水平面上,两导体是横截面为正方形的柱体,柱体高均为 h,大柱体横截面边长为 a,小柱体横截面边长为 b,则( )图 4A若电流沿图示方向,大柱体与小柱体的电阻之比为 a bB若电流沿图示方向,大柱体与小柱体的电阻之比为 a2 b2C若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为 b aD若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为 b2 a2答案 D解
10、析 电流如题图方向时,由 R , R 大 ,LS aahR 小 ,故 R 大 R 小 11,故 A、B 错误;bbh电流方向竖直向下时, R 大 , R 小 ,ha2 hb2则 R 大 R 小 b2 a2,故 C 错误,D 正确命题点二 伏安特性曲线的理解1图 5 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图线 a、 b 的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故 RaRb(如图甲所示)3图线 c 的电阻随电压的增大而减小,图线 d 的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)7图 54非线性元件的 I U 图线是曲线时,导体电阻 Rn ,即电阻等于图线上点( Un,
11、 In)与UnIn坐标原点连线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数类型 1 线性元件的分析例 2 如图 6 所示,图线 1 表示的导体电阻为 R1,图线 2 表示的导体电阻为 R2,则下列说法正确的是( )图 6A R1 R213B R1 R231C将 R1与 R2串联后接在恒定电源上,则流过两电阻的电流之比为 13D将 R1与 R2并联后接在恒定电源上,则流过两电阻的电流之比为 13答案 A解析 在 I U 图象中, R ,由题图可知, k11, k2 ,所以 R1 R213,选项 A 正1k 13确,B 错误; R1与 R2串联后接在恒定电源上,流过两电阻的电流相等,选项 C 错误;
12、R1与R2并联后接在恒定电源上,流过两电阻的电流之比 ,选项 D 错误I1I2 R2R1 31变式 5 某导体的伏安特性曲线如图 7 所示,下列说法中错误的是( )图 78A该导体的电阻是 25B当该导体两端的电压为 5V 时,该导体的电功率为 0.5WC当该导体两端的电压为 1V 时,通过该导体的电流为 0.04AD当通过该导体的电流为 0.1A 时,该导体两端的电压为 2.5V答案 B解析 I U 图象的斜率表示电阻的倒数,故电阻 R 25,故 A 正确;50.2当该导体两端电压为 5V 时,电流 I0.2A,电功率 P UI1W,故 B 错误;当该导体两端电压为 1V 时,电流 I A0
13、.04A,故 C 正确;UR 125当电流为 0.1A 时,电压 U IR0.125V2.5V,故 D 正确类型 2 非线性元件的分析例 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,之后逐步淘汰白炽灯假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图 8 所示图象上 A点与原点的连线与横轴成 角, A 点的切线与横轴成 角,则( )图 8A白炽灯的电阻随电压的增大而减小B在 A 点,白炽灯的电阻可表示为 tanC在 A 点,白炽灯的电功率可表示为 U0I0D在 A 点,白炽灯的电阻可表示为U0I0答案 CD解析 白炽灯的电阻随电压的增大而增大,选
14、项 A 错误;在 A 点,白炽灯的电阻大小可表示为 ,选项 B 错误,选项 D 正确;在 A 点,白炽灯的电功率可表示为 U0I0,选项 C 正U0I0确变式 6 如图 9 所示为某电学元器件的 U I 图线,图中倾斜虚线为曲线上 P 点的切线当通过该元器件的电流为 0.4A 时,该元器件的阻值为( )9图 9A250 B125C100 D62.5答案 B解析 由题图可知,当电流为 0.4A 时,电压为 50V,则由欧姆定律可知,阻值为: R UI125,故 B 正确,A、C、D 错误500.4命题点三 电功、电功率和电热的计算1纯电阻电路与非纯电阻电路的比较:纯电阻电路 非纯电阻电路实例白炽
15、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 UIt, Q I2Rt t, W QU2R W UIt, Q I2Rt, W Q电功率与热功率 P电 UI, P 热 I2R , P 电 P 热U2R P电 UI, P 热 I2R, P 电 P 热2.电功与电热的处理方法:(1)首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路,正确选择计算公式(2)处理非纯电阻电路的计算问题时,要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守恒定律,利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解例 4 一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220V 的交流电源上(其内电阻
16、可忽略不计),均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0A,通过洗衣机电动机的电流是 0.50A,则下列说法中正确的是( )A电饭煲的电阻为 44,洗衣机电动机线圈的电阻为 440B电饭煲消耗的电功率为 1555W,洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5WC1min 内电饭煲消耗的电能为 6.6104J,洗衣机电动机消耗的电能为 6.6103JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍10答案 C解析 由于电饭煲是纯电阻元件,所以 R1 44, P1 UI11100W,UI1其在 1min 内消耗的电能 W1 UI1t6.610 4J,洗衣机为非纯电阻元件,所以 R2 , P
17、2 UI2110W,UI2其在 1min 内消耗的电能 W2 UI2t6.610 3J,其热功率 P 热 P2,所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的 10 倍故选 C.变 式 7 如 图 10 所 示 是 某 一 电 器 的 铭 牌 , 从 铭 牌 上 的 信 息 可 推 断 该 铭 牌 对 应 的 电 器 可 能是 ( )图 10答案 A解析 铭牌上标注功率为 24W,功率较低,所以应为电风扇,选项 A 正确变式 8 (多选)现有充电器为一手机电池充电,等效电路如图 11 所示,充电器电源的输出电压为 U,输出电流为 I,手机电池的内阻为 r,下列说法正确的是( )图 11A充电器输
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