-第九章恒定电流-第1讲-电路的基本概念及电路分析-学案

1、2022届高考一轮复习 第九章恒定电流 第1讲 电路的基本概念及电路分析 学案目标要求1.了解电流的定义、定义式，会推导电流的微观表达式.2.理解电阻的概念，掌握电阻定律.3.理解欧姆定律并学会应用欧姆定律分析问题.4.理解电功、电功率、焦耳定律，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路的特点考点一电流的概念及表达式基础回扣1电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压2电流的标矢性：电流是标量，但有方向，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向技巧点拨电流的三种表达式及其比较1(电流的定义式)某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离

2、子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是()A0.25 A顺流而下 B0.05 A顺流而下C0.25 A逆流而上 D0.05 A逆流而上答案D解析在一分钟内通过横截面的总电荷量为q6 C9 C3 C，所以电流Ieq f(|q|,t)0.05 A，方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，选项D正确2.(电流的微观表达式)如图1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，自由电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()图1A.eq f(mv2,2

3、eL) B.eq f(mv2Sn,e) Cnev D.eq f(ev,SL)答案C解析由电流定义可知：Ieq f(q,t)eq f(nvtSe,t)neSv.由欧姆定律可得：UIRneSveq f(L,S)neLv，又Eeq f(U,L)，故Enev，选项C正确考点二欧姆定律及电阻定律基础回扣1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：Ieq f(U,R).(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件(4)导体的伏安特性曲线(IU)图线(如图2)图2比较电阻的大小：图线的斜率ktan eq f(I,U)eq f(1

4、,R)，图中R1R2(选填“”“”或“”)；线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，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：Req f(l,S).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)电阻率物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性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技巧点拨电阻的决定式和定义式的区别公式Req f

5、(l,S)Req f(U,I)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电阻的方法，并不说明电阻与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 欧姆定律的理解和应用例1小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图3所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是()图3A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Req f(U1,I2)C对应P点，小灯泡的电阻为Req f(U1,I2I1)D对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积答案C解析由题图可知，U越大，小灯

6、泡的电阻越大，故A说法正确Req f(U,I)中的U、I与小灯泡所处状态下的电压与电流相对应，故B说法正确，C说法错误对应P点，小灯泡的功率PU1I2，与题图中PQOM所围的面积相等，故D说法正确 电阻定律的理解和应用例2一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R.若盐水柱的电阻随长度、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.eq f(4,5)R B.eq f(5,4)R C.eq f(16,25)R D.eq f(25,16)R答案D解析由于总体积不变，设40 cm

7、长时盐水柱的横截面积为S，则盐水柱长度变为50 cm后，横截面积Seq f(4,5)S，根据电阻定律得：Req f(40,S)，Req f(50,f(4,5)S)，联立两式得Req f(25,16)R，选项D正确3(欧姆定律的应用)(2020安徽期中)电阻R1、R2的IU图象如图4所示，则下列说法正确的是()图4AR1R231B将R1与R2串联后接于电源上，则电压比U1U213C将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I213D将R1与R2并联后接于电源上，则功率比P1P213答案B解析根据IU图象知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以R1R213，故A错误；串联电路电流相等，所以将R1与R2串

8、联后接于电源上，电压比U1U2R1R213，故B正确；并联电路电压相等，所以将R1与R2并联后接于电源上，根据Ieq f(U,R)，电流比I1I231，根据Peq f(U2,R)可知，功率比P1P231，故C、D错误考点三电路的串联、并联基础回扣串、并联电路的特点串联并联电流II1I2InII1I2In电压UU1U2UnUU1U2Un电阻RR1R2RnReq f(1,R1)eq f(1,R2)eq f(1,Rn)功率分配eq f(P1,R1)eq f(P2,R2)eq f(Pn,Rn)P1R1P2R2PnRn技巧点拨串、并联电路几个常用的推论1串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻2并联

9、电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻3无论电阻怎样连接，每一段电路的总电功率P总是等于各个电阻的电功率之和4无论是串联电路还是并联电路，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大例3如图5为某控制电路的一部分，已知AA的输入电压为24 V，如果电阻R6 k，R16 k，R23 k，则BB不可能输出的电压是()图5A12 V B8 VC6 V D3 V答案D解析若两开关都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB为并联电路两端电压，UBBeq f(f(R1R2,R1R2),f(R1R2,R1R2)R)UAA6 V；若S1闭合，S2断开，则R1和R串联，UBBeq f(R

10、1,R1R)UAA12 V；若S2闭合，S1断开，则R2和R串联，UBBeq f(R2,R2R)UAA8 V若两者都断开，则电路断路，UBB24 V，故D项不可能4.(电路的串联、并联)(多选)(2020甘肃天水市期中)如图6所示，经过精确校准的电压表V1和V2，分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，读数依次为12.7 V和12.3 V，则()图6Aa、b间的实际电压略大于12.7 VBa、b间的实际电压略小于12.7 VC电压表V1的内阻大于V2的内阻D电压表V1的内阻小于V2的内阻答案AC解析由于电压表不是理想电表(内阻不是无穷大)，当a、b两端接入电压表后，电阻R与电压表的并联

11、电阻小于电阻R，根据欧姆定律和串、并联电路规律可知，电阻R与电压表的并联总电压小于电阻R的实际电压，即a、b两端实际电压将大于电压表的示数，即a、b间的实际电压略大于12.7 V，故A项正确，B项错误；根据欧姆定律可知，若电压表的内阻越大，电压表与R的并联电阻就越大，电压表的示数也越大，即电压表V1的内阻大于V2的内阻，故C项正确，D项错误考点四电功、电功率电热、热功率基础回扣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

12、：Peq f(W,t)IU(适用于任何电路)3焦耳定律(1)内容：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)技巧点拨电功率PIU和热功率PI2R的比较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：P电P热，IUI2Req f(U2,R)，Ieq f(U,R)(欧姆定律适用)3对于非纯电阻电路：P电P热P其他，即IUI2RP其他，Ieq f(U,R)(欧姆定律不适用) 纯电阻电路中的功和功率例4(2020黑龙江宾县第二中学月考)额定电压都是110 V、额定功率PA110

13、W和PB40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()答案C解析由Peq f(U2,R)和已知条件可知RARB.对于A电路，由于RA110 V，B灯烧毁两灯不能正常发光；对于B电路，由于RA110 V，B灯烧毁；对于C电路，B灯与变阻器并联，并联电阻可能等于RA，所以可能有UAUB110 V，两灯可以正常发光；对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UAUB110 V，两灯可以正常发光；比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IAIB)110 V，所以C电路消

14、耗电功率最小 非纯电阻电路中的功和功率例5一台电风扇，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各是多少？答案(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W解析(1)因为P入IU所以Ieq f(P入,U)eq f(66,220) A0.3 A.(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为

15、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电动机的效率为eq f(W机,W总)100%eq f(P机,P入)100%eq f(64.2,66)100%97.3%.(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电动机的电流Ieq f(U,R)eq f(220,20) 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.5(非纯电阻功率的分析与计算)如图7所示，电源电动势E10 V，内阻r1 ，闭合开关S后，标有“8 V,12 W”的灯泡恰能正常发光，电动机M的内阻R04 ，求：图7(1)电源的输出功率P出；(