高考物理一轮复习第八章　恒定电流第一节　部分电路及其规律

考点要求1欧姆定律()2.电阻定律()3.电阻的串联、并联()4电源的电动势和内阻() 5.闭合电路的欧姆定律() 6.电功率、焦耳定律()实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线实验十：测定电源的电动势和内阻 实验十一：练习使用多用电表高考导航第一节部分电路及其规律学生用书P153【基础梳理】提示：定向安培(安)正电荷AInqSv正比反比金属导体对电流阻碍作用越大欧姆正比反比R导电性能增大减小电场力WqUIUt快慢热量QI2RtPI2R【自我诊断】1判一判(1)导体中只要有电荷运动就形成电流()(2)欧姆定律适用于金属导电和气体导电()(3)导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比()(4)电阻率是由导体本身决定的()(5)公式QI2Rt适用于任何电路中电热的计算()(6)公式PIU只适用于纯电阻电路中电功率的计算()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2做一做(1)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V，60 W”，现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量()A日光灯最多B电烙铁最多C电风扇最多 D一样多提示：选B.电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来发热，而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)，综上所述，B正确(2)(多选)如图所示是电阻R的IU图象，图中45，由此得出()A通过电阻的电流与两端电压成正比B电阻R0.5 C因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故R1.0 D在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C提示：选AD.由图可知通过该定值电阻的电流与电压成正比，A正确；电阻R 2 ，B错误；由于IU图线中纵横坐标单位长度表示数值不同，所以R，C错误；在R两端加上6.0 V电压时，I3 A，每秒通过导体横截面的电荷量qIt3.0 C，D正确电流、电阻、电阻定律学生用书P154【知识提炼】1三个电流表达式的比较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，I2.电阻与电阻率的关系电阻率是影响导体电阻大小的因素之一，导体的长度、横截面积一定时，导体材料的电阻率越大，导体的电阻越大3电阻的决定式和定义式的区别公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不能说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体【跟进题组】1(2020湖北武汉四月调研)2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000 倍电导率就是电阻率的倒数，即.下列说法正确的是()A材料的电导率越小，其导电性能就越强B材料的电导率与材料的形状有关C电导率的单位是1m1D电导率大小与温度无关解析：选C.由题知，材料的电导率越小，电阻率越大，阻碍电流的本领越强，导电性能越差，A错误；电导率与电阻率一样，与材料的长度、横截面积等无关，而与材料本身及温度、压力等有关，B、D错误；电阻率的单位是m，则电导率的单位是1m1，C正确2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，电流方向为逆时针解析：选C.电子做圆周运动的周期T，由I得I，电流的方向与电子运动方向相反，故为逆时针欧姆定律伏安特性曲线学生用书P155【知识提炼】1欧姆定律的“二同”同体性指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体同时性指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流2.对伏安特性曲线的理解定义用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出的IU图象应用(1)伏安特性曲线上每一点的纵、横坐标对应此时的电流值、电压值(2)IU图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小(3)IU图象中图线上某点到I轴、U轴的垂线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率两类图线(1)线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是过原点的直线，表明它的电阻是不变的(2)非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线，表明它的电阻是变化的3.I与R的区别(1)I表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比(2)R表明了一种测量电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”【典题例析】(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，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()A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，小灯泡的功率为矩形PQOM所围面积大小解析由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是R，由图线不难看出，随电压的增大，电流的增加变得越发缓慢(IU图线的斜率逐渐减小)，电阻变大，故A、B正确，C错误；小灯泡的功率PUI，故D正确答案ABD【迁移题组】迁移1对伏安特性曲线的理解1某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是()A加5 V电压时，导体的电阻约是5 B加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 C由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D此导体为线性元件解析：选A.对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值当导体加5 V电压时，电阻R15 ，A正确；当导体加11 V电压时，由题图知电流约为1.4 A，电阻R2大于1.4 ，B错误；当电压增大时，值增大，导体为非线性元件，C、D错误迁移2伏安特性曲线在电路中的实际应用2(多选)在如图甲所示的电路中，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()AL1两端的电压为L2两端电压的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解析：选BD.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L1两端的电压为3.0 V，L1消耗的电功率为P1U1I10.75 W，B正确；根据并联电路规律可知，L2中的电流为0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知其两端电压大约为0.3 V，故L1两端的电压约为L2两端电压的10倍，A错误；由欧姆定律可知，L2的电阻为R2 2.4 ，C错误；L2消耗的电功率为P2U2I20.30.125 W0.037 5 W，即L1、L2消耗的电功率的比值大于4，D正确迁移3对UI图象的应用3.将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示其中阻值最接近的两个电阻是() Aa和bBb和dCa和c Dc和d解析：选A.本题考查UI图象的意义根据R知，定值电阻的UI图线的斜率表示定值电阻的阻值在UI 图中分别连接O与4个点，根据它们的倾斜度可知，a和b的阻值最接近，故选A.运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题1如图所示，非线性元件的IU图线是曲线，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(Un，In)与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2IU图线中的斜率k，斜率k不能理解为ktan (为图线与U轴的夹角)，因坐标轴的单位可根据需要人为规定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角是不同的 电功电功率热功率学生用书P156【知识提炼】1纯电阻电路与非纯电阻电路的比较2非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量确定电动机的电压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.(3)应用能量守恒定律分析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【典题例析】(多选)(2020湖北宜昌一中模拟)一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则()A电动机的内阻为RB电动机的内阻为RC如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变大D如果电动机突然被卡住而停止转动，则电源消耗的功率将变小解析根据能的转化与守恒定律，EII2Rkmgv，所以电动机的内阻为R，B正确，A错误；当电动机突然被卡住而停止转动时，变成了纯电阻电路，回路的电流变大，故电源消耗的功率PEI将变大，C正确，D错误答案BC【迁移题组】迁移1纯电阻电路中的计算1如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V调节变阻器R1和R2使两灯泡都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是()AP甲P乙BP甲P乙CP1P2 DP1P2解析：选D.设灯泡额定电流为I, 则两灯泡都正常发光，电流均为额定电流I，甲电路中总电流I甲2I，乙电路中总电流I乙I，所以P甲U甲I甲82I16I，P乙U乙I乙16I16I，P甲P乙，A、B均错误；R1消耗的功率P1P甲2P灯，R2消耗的功率P2P乙2P灯，故P1P2，C错误，D正确迁移2非纯电阻电路中的计算2一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？解析：(1)因为P入IU所以I A0.3 A.(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为P内I2R0.3220 W1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率为P机P入P内66 W1.8 W64.2 W电风扇正常工作时的效率为100%97.3%.(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流I A11 A电动机消耗的电功率PIU11220 W2 420 W.电动机的发热功率P内I2R11220 W2 420 W.答案：(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W学生用书P157串、并联电路的分析与计算 【对点训练】1.(2020山西晋城一模)如图所示的电路中，电源电动势E10 V，内电阻不计，电阻R114.0 ，R26.0 ，R32.0 ，R48.0 ，电容器的电容C2 F，开关S1、S2闭合，下列说法正确的是() A电容器两端电势相等，电容器不带电荷B电容器所带的电荷量为1105CC若仅将开关S2断开，电容器所带的电荷量为零D若仅将开关S2断开，电容器所带的电荷量改变了6106C解析：选B.由图可知，UR1UR2R1R273，且UR1UR210 V，得UR17 V，UR23 V，同理可得UR32 V，UR48 V，则b点电势高，下极板带正电，A错误；Uba8 V3 V5 V，QCUba21065 C1105 C，B正确；开关S2断开后，UabUR32 V，QCUab21062 C4106 C，此时下极板带负电，变化的电荷量为QQQ1.4105 C，C、D错误2(多选)如图所示，电源电动势为E、内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计则下列说法正确的是()A若电阻R2短路，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流B在将滑动变阻器滑片 P向下移动的过程中，油滴向下加速运动，G中有从a到b的电流C在将滑动变阻器滑片 P向上移动的过程中，油滴仍然静止，G中有从a到b的电流D在将S断开，电路稳定后，油滴向下运动，G中无电流通过解析：选BD.若电阻R2短路，则电容器两极板间的电压为零，油滴向下运动，A错误；滑片向下移动，滑动变阻器连入电路的电阻减小，电容器两端电压减小，电容器放电，电场减弱，油滴向下加速运动，G中有从a到b的电流，B正确；在滑片P向上移动的过程中，滑动变阻器连入电路的电阻增大，故电路总电阻增大，路端电压增大，电路总电流减小，即通过R1的电流减小，所以R1两端的电压减小，而路端电压是增大的，所以滑动变阻器两端电压增大，电容器处于充电状态，G中有从b到a的电流，因电容器两极板间的电压增大，则两极板间的电场强度增大，所以油滴向上加速运动，C错误；将S断开，由于电容器放电，两极板间的电压减小，所以两极板间的电场强度减小，故油滴不能保持静止状态，油滴向下运动，当电路稳定后，电路中无电流，D正确学生用书P353(单独成册)(建议用时：40分钟)一、单项选择题1.如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1，负离子数为n2.元电荷为e，则以下说法正确的是()A溶液内电流方向从A到B，电流大小为B溶液内电流方向从B到A，电流大小为C溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消D溶液内电流方向从A到B，电流大小为解析：选D.溶液内正、负离子反方向移动，通过截面的电荷量为正、负离子电荷量绝对值之和，由电流的定义可算出，电流为，故选D.2(2020北京海淀区高三上学期期末)手机充电器又名电源适配器手机常用锂离子电池的充电器采用的是恒流限压充电，充电器上所标注的输出参数如图甲所示，充电的锂离子电池标识如图乙所示对于电源适配器与锂电池，下列说法正确的是()A手机电池标识的mAh是电功的单位B电源适配器输出的电压是6 V交流电C如果工作电流是200 mA，手机电池能连续工作约8个小时D手机充电时会微微发热，所以手机充电器主要是把电能转化成热能的装置解析：选C.根据qIt，手机电池标识的mAh是电荷量的单位，A错误；电源适配器输出的电压是6 V直流电，DC表示直流，AC表示交流，B错误；如果工作电流是200 mA，手机电池能连续工作的时间：t8.25 h8 h，C正确；手机充电时会微微发热，说明有很小部分电能被手机充电器转化为内能，D错误3.一根长为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() A.BCnev D解析：选C.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4.如图所示，a，b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的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电阻丝的阻值小于b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：选B.b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，B正确，A、C错误；电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，D错误5(2020河北邢台一中月考)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.1BC.D2解析：选C.由电阻定律R，P，得U，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足.综上本题选C.6.(2020广东广州模拟)定值电阻R1、R2、R3的阻值均为2 ，在电路中所消耗的电功率的最大值分别为10 W、10 W、2 W，现将这三个电阻按照如图所示的方式连接，则这部分电路消耗的电功率的最大值为() A22 WB12 WC15 W D16 W解析：选B.由题意知R1R2R32 ，P1m10 W，P2m10 W，P3m2 W，首先分析两个并联电阻R2、R3所允许消耗的最大功率因为R2与R3并联，则两端电压相等，由公式P知道，R2与R3所消耗的功率一样已知R2与R3本身允许的最大功率分别是10 W和2 W，所以R2、R3在该电路中的最大功率都是2 W，否则会超过R3的最大功率再分析R1在电路中允许的最大功率把R2与R3看成一个并联电阻R，则电路就是R1与R串联，而串联电路所流过的电流一样，再由PI2R知道，R1与R所消耗功率之比为R1R，R2与R3的并联阻值R，即2，所以R1消耗的功率是并联电阻R的两倍，则R1消耗的功率是24 W8 W10 W，所以这部分电路消耗的总功率最大为2 W2 W8 W12 W.7.某一导体的伏安特性曲线如图AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()AB点的电阻为12 BB点的电阻为40 C导体的电阻因温度的影响改变了1 D导体的电阻因温度的影响改变了9 解析：选B.A点电阻RA 30 ，B点电阻RB 40 ，故A错误，B正确；RRBRA10 ，故C、D错误8.(2020海南高三上学期期末)如图所示，有一个双量程电流表，其中小量程为01 A已知表头G的满偏电流Ig500 mA，定值电阻R120 ，R2180 ，则表头G的内阻Rg的值为() A100 B200 C250 D500 解析：选B.当与表头G并联的电阻越大时，量程越小，即当接线柱接两端时，量程最小由欧姆定律可知：(R1R2)(IIg)IgRg，代入数据解得：Rg200 ，B正确9一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端电压U变化的关系图象如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端，3个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，则下列说法中正确的是()AP14P2 BPDCPDP2 DP14P2解析：选D.由于电阻器D与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源两端时，三者功率相同，则此时三者电阻相等当三者按照题图乙所示的电路连接时，电阻器D两端的电压小于U，由题图甲可知，电阻器D的电阻增大，则有RDR1R2，而RD与R2并联，电压相等，根据P，则有PDP2，C错误；由欧姆定律可知，电流IDI2，又I1I2ID，故I12I2，根据PI2R，则有P14P2，A错误，D正确；由于电阻器D与电阻R2的并联电阻RR1，所以D两端的电压小于，且D阻值变大，则PD，B错误10.如图为一机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V机器人的锂电池容量为20 Ah.则机器人()A额定工作电流为20 AB充满电后最长工作时间为2 hC电池充满电后总电荷量为7.2104 CD以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J解析：选C.根据PUI可知，额定电流应为：I2 A，故A错误；机器人的锂电池容量为20 Ah，即当在额定电流2 A下工作时，能够工作最长时间为10 h，故B错误；电源充满电后的总电荷量为qIt203 600 C7.2104C，故C正确；额定电流下，机器人功率P48 W，即每秒消耗48 J电能，故D错误11一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.5 A，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440 B电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析：选C.由于电饭煲是纯电阻元件，所以R144 ，P1UI11 100 W，其在1 min内消耗的电能W1UI1t6.6104 J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2，P2UI211