高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第1讲 部分电路及其规律教学案（含解析）.doc

第1讲部分电路及其规律 教材知识梳理一、电流1定义：自由电荷的_移动形成电流方向：规定为_定向移动的方向2两个公式：(1)定义式：_；(2)微观式：_(q为自由电荷的电荷量)二、电阻与电阻定律1电阻：导体两端的电压和通过它的_的比值表达式为_2电阻定律(1)内容：导体的电阻跟导体本身的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，还跟导体的_有关(2)公式：_，该式是电阻大小的决定式(3)电阻率：反映材料导电性能的物理量，单位为_，符号为_ .三、部分电路的欧姆定律1内容：导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比，跟它的电阻r成反比2适用条件：适用于金属导体和电解液，_和_元件不适用3表达式：_(说明：这是电流的决定式)四、电功、电功率、电热1电功：电路中电场力移动电荷做的功，公式为w_(适用于任何电路)2电功率：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢，公式为p_(适用于任何电路)3电热：电流流过导体产生的热量，由焦耳定律q_计算；热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量，表达式为p热_答案：一、1.定向正电荷2(1)i(2)inqsv二、1.电流r2(1)材料(2)r(3)欧姆米 m三、2.气态导体半导体3.i四、1.quiut2.iu3i2rti2r【思维辨析】(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以，电流是矢量()(2)电荷的移动速度就是电流的传导速度()(3)在非纯电阻电路中，uii2r.() (4)由r知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比()(5)由知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比()(6)公式wti2rt可适用于所有电路()答案：(1)()(2)()(3)()(4)()(5)() (6)() 考点互动探究 考点一电流的理解与计算公式适用范围字母含义公式含义定义式i一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量反映了i的大小，但不能说iq，i微观式inqsv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量s：导体横截面积v：电荷定向移动速率从微观上看n、q、s、v决定了i的大小决定式i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决定，iu，i考向一电流的定义式应用i计算时应注意：若导体为金属，则q为自由电子带电荷量的绝对值；若导体为电解液，因为电解液里的正、负离子移动方向相反，但形成的电流方向相同，故q为正、负离子带电荷量的绝对值之和1 如图8221所示为一磁流体发电机示意图，a、b是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在b板上，则关于r中的电流大小及方向判断正确的是()图8221ai，从上向下bi，从上向下ci，从下向上di，从下向上答案：a解析 由于自由电子落在b板上，则a板上落上阳离子，因此r中的电流方向为自上而下，电流大小i.a项正确考向二电流的微观表达式掌握推导电流的微观表达式的过程，带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型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，则柱体微元中的总电荷量为qnlsq，电荷通过横截面的时间t，电流的微观表达式为inqvs.2 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8222a. b. cnev d.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正确考向三等效电流的计算计算等效电流时一般取一个周期的时间，相当于一个电荷通过截面3 2016新乡模拟 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是()a电流大小为，电流方向为顺时针b电流大小为，电流方向为顺时针c电流大小为，电流方向为逆时针d电流大小为，电流方向为逆时针答案：c解析 由i得该环形电流大小为i，其方向与电子定向运动方向相反，为逆时针方向，故选项c正确 考点二电阻、电阻定律的理解与应用1电阻与电阻率的区别电阻反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大电阻率反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好2.电阻的决定式和定义式的比较公式rr区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由、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4 有一长方形导体，长a、宽b、高h之比为632，它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线，如图8223所示，分别将aa、bb、cc接在同一恒压电源上时，导体中电荷定向移动的速度分别为v1、v2、v3.则v1v2v3为()图8223a632 b111 c236 d123答案：d解析 根据r、i和insqv得v，即v，所以v1v2v3123，选项d正确点评 电阻定律中的长度必须是沿电流方向的长度，横截面积是垂直电流方向的面积式题 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 b18 c116 d161答案：c解析 对于第一根导线，均匀拉长到原来的2倍，则其横截面积必然变为原来的，由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍，第二根导线对折后，长度变为原来的，横截面积变为原来的2倍，故其电阻变为原来的.给上述变化后的裸导线加上相同的电压，由欧姆定律得：i1，i2，由i可知，在相同时间内，电荷量之比q1q2i1i2116，c项正确 方法技巧某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变；(2)导体的体积不变，由vls可知l与s成反比；(3)在、l、s都确定之后，应用电阻定律r求解 考点三欧姆定律与伏安特性曲线考向一iu图像的理解5 小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图8224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8224a随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小b对应p点，小灯泡的电阻为rc对应p点，小灯泡的电阻为rd对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom的面积答案：d解析 由图可知流过小灯泡的电流i随所加电压u变化的关系为非线性关系，可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大，a项错误；根据欧姆定律，对应p点，小灯泡的电阻应为r，b、c项错误；对应p点，小灯泡的功率为pu1i2，也就是图中矩形pqom的面积，d项正确点评 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应该状态下的电阻，因此图线上某点切线的斜率不是电阻的倒数考向二ui图像的理解6 (多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 w及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的ui曲线如图8225所示图像上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8225a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tan c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答案：cd解析 白炽灯的电阻随电压的增大而增大，a错误；在a点，白炽灯的电阻可表示为，不能表示为tan 或tan ，故b错误，d正确；在a点，白炽灯的功率可表示为u0i0，c正确点评 ui图线的切线斜率不表示电阻，要注意区别ui图线和iu图线，因为两轴的标度不同，故不能用角的正切值来表示电阻的大小考向三根据伏安特性曲线求通过非线性电阻元件的电流7 (多选)2016江苏名校检测 在如图8226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0.25 a，则此时()图8226al1上的电压为l2上电压的2倍bl1消耗的电功率为0.75 wcl2的电阻为12 dl1、l2消耗的电功率的比值大于4答案：bd解析 电路中的总电流为0.25 a，l1中电流为0.25 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知l1两端电压为3.0 v，l1消耗的电功率为p1u1i10.75 w，选项b正确；根据并联电路规律，l2中电流为0.125 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知l2两端电压大约为0.3 v，l1的电压大约为l2电压的10倍，选项a错误；由欧姆定律，l2的电阻约为r2 2.4 ，选项c错误；l2消耗的电功率约为p2u2i20.30.125 w0.037 5 w，l1、l2消耗的电功率的比值大于4，选项d正确 考点四电功、电功率及焦耳定律1电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度通常情况下，计算电功时用公式wiut，计算电热时用公式qi2rt.2从能量转化的角度来看，电功和电热之间的数量关系是wq、uiti2rt.(1)纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有wq.计算时可任选一公式：wqpti2rtuitt.(2)非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，此时有wq.电功只能用公式wuit来计算，电热只能用公式qi2rt来计算对于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用8 如图8227所示，a为电解槽，m为电动机，n为电炉子，恒定电压u12 v，电解槽内阻ra2 ，s1闭合，s2、s3断开时，电流表示数为6 a，当s2闭合，s1、s3断开时，电流表示数为5 a，且电动机输出功率为35 w；当s3闭合，s1、s2断开时，电流表示数为4 a求：(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图8227解析 (1)电炉子为纯电阻元件由欧姆定律得r 2 其发热功率为pui1126 w72 w.(2)电动机为非纯电阻元件由能量守恒定律得ui2irmp输出解得rm 1 .(3)电解槽为非纯电阻元件由能量守恒定律得p化ui3ira解得p化(124422) w16 w. 技巧点拨非纯电阻电路的分析技巧在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部加在用电器内阻上，只有在输出功率为零时(此时电路变为纯电阻电路)两者才相等但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是i2r.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【教师备用习题】1如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是()aa代表的电阻丝较粗bb代表的电阻丝较粗ca代表的电阻丝的阻值小于b代表的电阻丝的阻值d图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比解析 bb图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律r，可知b代表的电阻丝较粗，选项b正确，选项a、c错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，选项d错误2两根材料相同的均匀导线a和b，其长度分别为l和2l，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图所示，则a和b导线的横截面积之比为()a23 b13 c12 d31解析 b由题图可知两导线电压降分别为ua6 v，ub4 v；由于它们串联，则3rb2ra；由电阻定律可知，解得，选项b正确3一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如下表所示根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为()额定容量54 l最高水温75 额定功率1500 w额定频率50 hz额定电压220 v电器类别类a.6.8 a b0.15 a c4.4 a d0.23 a解析 a由pui可知，该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：i a6.8 a，故选项a正确42016山东名校联考 欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是() 解析 a选项a中电阻横截面积最大，长度最小，根据r可知，其电阻最小，选项a正确5(多选)截面直径为d、长为l的导线，两端电压为u，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是()a电压u加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍b导线长度l加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半c导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变d导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍解析 abc电压u加倍时，由欧姆定律得知，电流加倍，由电流的微观表达式inesv得知，自由电子定向运动的平均速率v加倍，选项a正确；导线长度l加倍，由电阻定律得知，电阻加倍，电流减半，则由电流的微观表达式inesv得知，自由电子定向运动的平均速率v减半，选项b正确；导线横截面的直径d加倍，由s可知，横截面积变为原来的4倍，由电阻定律得知，电阻变为原来的，电流变为原来的4倍，根据电流的微观表达式inesv得知，自由