江苏省高考物理第七章恒定电流第1讲恒定电流讲义（含解析）.docx

恒定电流考试内容范围及要求高考统计高考命题解读内容要求20152016201720181.考查方式高考对本章内容的高频考点主要是电学实验的知识同时也会考查电路的相关知识，一般难度较小，常以选择题的形式出题，而电学实验知识主要考查闭合电路欧姆定律、仪器的选取、电路的设计与创新知识，有一定的难度常以实验填空、作图等形式出题2命题趋势(1)应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路的动态分析(2)非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功、电热的关系(3)实验及相关电路的设计与创新.30.电阻定律T1331.电阻的串联与并联32.电流电源的电动势和内阻33.欧姆定律闭合电路欧姆定律T8T1134.电功电功率焦耳定律T13实验六：决定导线电阻的因素T10实验七：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验八：测量电源的电动势和内阻T10T10实验九：练习使用多用电表T11第1讲电路的基本概念和规律一、电流部分电路欧姆定律1电流(1)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压(2)标矢性：电流是标量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(3)三个表达式：定义式：I；决定式：I；导体中电流的微观表达式InqvS.2部分电路欧姆定律(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)表达式：I.(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气体导电或半导体元件(4)导体的伏安特性曲线(IU图线)比较电阻的大小：图线的斜率ktan，图1中R1R2(选填“”“”或“”)；线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律；非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用于欧姆定律图1自测1(多选)如图2所示是电阻R的IU图象，图中45，由此得出()图2A通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比B电阻R0.5C因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故R1.0D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二、电阻及电阻定律1电阻(1)定义：导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻(2)公式：R，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流(3)单位：国际单位是欧姆()(4)决定因素：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，其大小由导体本身决定，与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关2电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻还与构成它的材料有关(2)公式：R.其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，是导体的电阻率，其国际单位是欧米，符号为m.(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液3电阻率(1)计算式：R.(2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性(3)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而增大；负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小自测2(2018兴化一中模拟)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()A14B18C116D161答案C三、电功、电功率、电热、热功率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：WqUIUt(适用于任何电路)(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程2电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：PIU(适用于任何电路)3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)公式：QI2Rt(适用于任何电路)4电功率PIU和热功率PI2R的应用(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电UI，热功率均为P热I2R.(2)对于纯电阻电路而言：P电P热IUI2R.(3)对于非纯电阻电路而言：P电IUP热P其他I2RP其他P其他自测3(多选)如图3所示，电阻R120，电动机的绕线电阻R210.当开关断开时，电流表的示数是0.5A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()图3AI1.5ABI1.5ACP15WDP15W答案BD四、串、并联电路1串联电路的基本特点(1)电路中各处的电流相同，即I1I2In.(2)电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，即UU1U2Un.(3)总电阻：RR1R2Rn.(4)电压分配：.2并联电路的基本特点(1)电路中各支路两端的电压相等，即U1U2Un.(2)电路的总电流等于各支路电流之和，即II1I2In.(3)总电阻：.命题点一电流与电阻利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则：(1)柱体微元中的总电荷量为QnLSq.(2)电荷通过横截面的时间t.(3)电流的微观表达式InqvS.例1如图4所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()图4A.B.CnevD.答案C解析由电流定义可知：IneSv.由欧姆定律可得：UIRneSvneLv，又E，故Enev，选项C正确例2(2018东台创新学校月考)现有一段长为L、电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，其电阻值为()A.B3RC.DR答案D解析把这段长为L、电阻为R的均匀电阻丝拉成3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，整体的长度和横截面积与原来一样，电阻与原来一样，D项正确变式1(多选)(2018盐城市三模)电热水器金属内胆出水口加接一段曲长管道，在电热水器漏电且接地线失效时，能形成“防电墙”，保障人的安全如图5所示，当热水器漏电且接地线失效时，其金属内胆与大地间电压为220V，由于曲长管道中水具有电阻(简称“隔电电阻”)，因而人体两端的电压不高于12V，下列说法正确的是()图5A曲长管道应选用导电性能好的材料制成B曲长管道应选用不易导电的材料制成C“隔电电阻”大于“人体电阻”，且两者串联D热水器漏电且接地线失效时，“防电墙”使人体内无电流通过答案BC命题点二欧姆定律与伏安特性曲线1欧姆定律(1)公式I，电流正比于电压，反比于电阻(2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一段导体(3)适用范围：适用于金属导电、电解质溶液导电等纯电阻电路，对于气体导电、含有电动机、电解槽等非纯电阻电路不适用2对伏安特性曲线的理解(如图6甲、乙所示)图6(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件(2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，RaRe.在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，RdRf.(3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数根据R，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数例3(多选)(2018东台创新学校月考)如图7所示，图线1、2、3分别表示导体A、B、C的伏安特性曲线，其中导体C为一非线性电阻，当三导体串联接在电压恒为6V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3，则下列说法正确的是()图7A此时流过三导体的电流均为1ABR1R2R3132C若将三导体串联后改接在3V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变D若将三导体并联后接在3V的直流电源上，则通过它们的电流之比为I1I2I3321答案AB解析由题图可知，R1为1，R2为3，当三个导体串联接在电压恒为6V的直流电源两端时，通过各个导体的电流相等，三个导体两端的电压之和为6V；由题图可知，此时三个导体中的电流均为1A，对应电压分别为1V、3V、2V；由欧姆定律可知，此时导体电阻之比R1R2R3132，故A、B正确；若将三个导体串联后接在3V的电源上时，两定值导体R1、R2阻值不变，而C由于电压变化，则导体电阻R3变化，三个导体的阻值之比变化，故C错误；若将三个导体并联后接在3V的电源上，由题图可知，三导体的电流分别为：3A、1A、2.2A，故D错误变式2(多选)(2018东台创新学校月考)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图8所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线则下列说法中正确的是()图8A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B对应P点，小灯泡的电阻RC对应P点，小灯泡的电阻RD对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小答案ABD解析由欧姆定律知，IU图线上任意一点的电阻为该点与坐标原点连线的斜率的倒数，随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，故A正确对应P点，小灯泡的电阻为R，故B正确，C错误小灯泡的功率PU1I2，即题图中矩形PQOM所围面积大小，故D正确命题点三串、并联电路及用电器功率问题1并联电路电阻特点(1)R总小于任一支路电阻，即R总小于其中最小电阻(与最小电阻接近)；(2)多并一个支路，R总减小(并的越多越小)；(3)n个R并联，R并；(4)其中一个支路电阻增大，R总增大；相反，其中任一支路电阻减小，R总减小2非纯电阻电路分析方法(1)抓住两个关键量：以含电动机的电路为例，确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率PUMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率PrIr，最后求出输出功率P出PPr.(2)坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM.例4(2018高邮市段考)如图9所示的电路中，R1R22k，电压表的内阻为6k，电压表的内阻为3k.AB间的电压U保持不变当开关S闭合后，它们的示数变化是()图9A.表的示数变大，表的示数变小B.表的示数变小，表的示数变大C.、表的示数均变小D.、表的示数均变大答案B解析S断开时，两电阻串联，两电压表串联，然后两条支路并联，根据串联电路中电压与电阻成正比可得，的示数为UUU，的示数为UUU；当S闭合时，相当于与R1并联，R2与并联，然后再串联，与R1并联后的总电阻为k1.5k；R2与并联后的总电阻为k1.2k，可得，电压之比为54，故的示数为U，的示数为U，因此的示数变小，的示数变大，B项正确例5如图10所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U12V，电解槽内阻rA2，当S1闭合，S2、S3断开时，示数为6A；当S2闭合，S1、S3断开时，示数为5A，且电动机输出功率为35W；当S3闭合，S1、S2断开时，示数为4A求：图10(1)电炉子的电阻及发热功率；(2)电动机的内阻；(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？答案(1)272W(2)1(3)16W解析(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得R2其发热功率为PNI12R622W72W(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：UI2tI22rMtP输出t所以rM1(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：P化tUI3tI32rAt所以P化(124422) W16W.1(多选)(2018东台创新学校月考)下列说法正确的是()A由R知，导体两端的电压越大，电阻就越大B由R知，导体中的电流越大，电阻就越小C由I知，电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比D由I知，通过一段定值电阻的电流跟加在它两端的电压成正比答案CD解析导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，与导体两端电压和通过导体的电流无关，故A、B错误由欧姆定律可知，通过一段导体的电流与导体两端电压成正比，与导体电阻成反比，故C、D正确2(多选)(2017扬州市高三期末)关于电阻率，下列说法正确的是()A有些材料的电阻率随温度的升高而减小B电阻率大的导体，电阻一定大C用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化D电阻率与导体的长度和横截面积无关答案ACD解析有些材料的电阻率随温度的升高而减小，如负温度系数半导体材料，A正确；电阻与电阻率、长度和横截面积都有关，故电阻率大的导体，电阻不一定大，B错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可以用来制成标准电阻，C正确；电阻率是描述材料导电能力的物理量，材料的电阻率由材料本身性质决定，受温度影响，与导体长度和横截面积无关，D正确3.如图11所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab10cm，bc5cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流为2A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为()图11A0.5AB1AC2AD4A答案A解析设金属薄片厚度为d，根据电阻定律公式R，有RCD，RAB，故，根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比，故两次电流之比为41，故第二次电流为0.5A，选A.4.(2019铜山中学月考)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图12所示)，下列说法正确的是()图12A开关接通时比开关断开时电路消耗的总电功率大B开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，电路消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗的总功率不变答案A5(2018徐州三中月考)A、B两盏电灯的额定电压都是110V，额定功率PA100W，PB40W，若接在电压是220V的下列电路上，则使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的是()答案C解析由P得，RARB.对于A选项中电路，由于RA110V，UA110V，无法满足题目要求；对于B选项中电路，由于RA110V，UA110V，无法满足题目要求；对于C选项中电路，B灯与滑动变阻器并联，并联电阻可能等于RA，所以可能有UAUB110V，两灯可以正常发光；对于D选项中电路，若滑动变阻器接入电路的电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110V，两灯可以正常发光比较C、D选项中两个电路，由于C选项中电路的滑动变阻器功率为P1(IAIB)110V，而D选项中电路的滑动变阻器功率为P2(IAIB)110V，所以C选项中电路消耗的功率最小，故选C.1(2018南京市多校第一次段考)下列说法正确的是()A电源的电动势在数值上等于电源在搬运单位电荷时非静电力所做的功B电阻率是反映材料导电性能的物理量，仅与材料种类有关，与温度、压力和磁场等外界因素无关C电流通过导体的热功率与电流大小成正比D电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，由C可知电容的大小是由Q(带电荷量)与U(电压)决定的答案A2(多选)下列说法正确的是()A根据I可知，流过导体的电流与加在它两端的电压成正比，与其电阻的大小成反比B根据R可知，导体电阻的大小与加在它两端的电压成正比，与通过它的电流成反比C欧姆定律适用于金属导电、电解质溶液导电、电离后气体导电和晶体二极管导电D欧姆定律只适用于纯电阻电路答案AD3(多选)两电阻R1和R2的伏安特性曲线如图1所示从图线可判断()图1A两电阻阻值的关系是R1R2B电阻一定时，电流随着电压的增大而减小C电压相同时，通过R1的电流较大D两电阻串联接入电路时，R1消耗的电功率小答案CD解析IU图象的斜率k，即图象的斜率越大，电阻越小，故有R1R2，A错误；根据IU图象可得电阻一定时，电流随电压的增大而增大，B错误；从IU图象中可得电压相同时，通过电阻R1的电流较大，C正确；两电阻串联接入电路时，通过两电阻的电流相同，根据公式PI2R可得电阻越大，消耗的电功率越大，故D正确4.如图2所示均匀的长薄片合金电阻板abcd，ab边长为L1，ad边长为L2，当端点1、2或3、4接入电路中时，R12R34为().图2AL1L2BL2L1C11DL12L22答案D解析设长薄片合金电阻板厚度为h，根据电阻定律R得，R12，R34，则，故选D.5.(2017盐城市第三次模拟)甲、乙、丙、丁是四个长度、横截面积均相同的金属导体，某同学对它们各进行了一次测量，把每个导体中通过的电流和两端的电压在IU坐标系中描点，如图3所示四个导体中电阻率最大的是()图3A甲B乙C丙D丁答案A解析由IU图象的斜率的倒数表示电阻，知甲的电阻最大，又根据电阻定律，知甲的电阻率最大，故选A.6.(多选)如图4所示的电路中，电阻R110，R2120，R340.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计则()图4A当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40B当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40C当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V答案AC7(2018淮安市、宿迁市学业质量检测)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d；乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d.将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足()A.1B.C.D.2答案C解析2，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足，故C正确8如图5所示，电源电动势为12V，电源内阻为1，电路中的电阻R0为1.5，小型直流电动机M的内阻为0.5，闭合开关S后，电动机转动，理想电流表的示数为2A