专题09 恒定电路（讲义）（原卷版）

3/3专题09恒定电路目录目录学考要求速览必备知识梳理高频考点精讲考点一、电流考点二、欧姆定律U-I图像考点三、串并联电路考点四、电阻定律考点五、焦耳定律考点六、闭合电路欧姆定律考点七、能源实战能力训练1、了解电源和电流的基本概念，包括电流的定义、方向以及电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的功能。2、要理解电动势的概念及其物理意义，知道电动势的定义式。3、对于欧姆定律，要理解其内容、表达式及适用范围，能够运用欧姆定律进行相关计算，同时要掌握U－I图象及I－U图象的意义，能根据图象分析导体的电阻特性。4、焦耳定律方面，要掌握焦耳定律的内容和表达式，能够计算电流通过导体产生的热量。5、在导体的电阻部分，要理解电阻的定义式和决定式，知道电阻率的概念以及电阻率与温度的关系。知识点1电源和电流1.电流电荷的定向移动形成电流，I＝qt2.电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。3.电流的标矢性：电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。知识点2欧姆定律、U－I图象及I－U图象1.部分电路欧姆定律（1）内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。（2）表达式：I＝UR（3）适用范围：适用于金属和电解液等纯电阻电路。2.伏安特性曲线（I-U图像）（1）坐标轴：横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I。（2）意义：表示导体的电流I随电压U变化的关系。3.伏安特性曲线的特点（1）由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。（2）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。（3）两类元件的伏安特性曲线①线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，适用欧姆定律。②非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用欧姆定律。4.伏安特性曲线的理解及分析I-U图像和U-I图像的比较知识点3串联电路和并联电路1．串联电路与并联电路的规律电路内容串联电路并联电路电路图电流关系电路各处电流相等I＝I1＝I2＝I3总电流等于各支路电流之和I＝I1＋I2＋I3电压关系总电压等于各部分电路电压之和U＝U1＋U2＋U3总电压等于各支路电压U＝U1＝U2＝U3电阻关系总电阻等于各部分电路电阻之和R＝R1＋R2＋R3总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数和eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋eq\f(1,R3)电压、电流分配规律eq\f(U,R)＝eq\f(U1,R1)＝eq\f(U2,R2)＝…＝eq\f(Un,Rn)＝IIR＝I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U串联电路的总电阻大于任一部分的电阻；并联电路的总电阻小于任一支路的电阻．无论串联还是并联，其中任一电阻增大时，总电阻增大；其中任一电阻减小时，总电阻减小．2．电表的改装(1)表头在电路中相当于一个电阻，其满偏电流、满偏电压和表头内阻满足关系：Ug＝Ig·Rg.(2)电压表和电流表的电路结构：(3)电压表的分压原理：U＝Ug＋UR，eq\f(Ug,Rg)＝eq\f(UR,R)＝Ig，R＝eq\f(UR,Ig)＝eq\f(U－Ug,Ig).(4)电流表的分流原理：I＝Ig＋IR，U＝IgRg＝IRR，R＝eq\f(IgRg,IR)＝eq\f(IgRg,I－Ig).知识点4导体的电阻1.电流表内、外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝U测I测＝Rx＋RA测量值大于真实值R测＝U测I＜Rx测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大电阻小电阻2.电流表内、外接法的选择定性法先将待测电阻的估计值（或大约值）与电压表、电流表内阻进行比较：（1）若Rx较小，宜采用电流表外接法；（2）若Rx较大，宜采用电流表内接法容量当已知Rx、RA、RV的大约阻值时：（1）Rx＜RVRA时（2）Rx＞RVRA时（3）Rx＝RVRA时，试触法按图接好电路，让电压表一个接线柱固定接好，另一个接线柱P先后与a、b处接触一下记录两表的读数为Ia、Ua、Ib、Ub：（1）如果电压表的示数变化比电流表的示数变化更明显，对应表达式为｜Ia－Ib（2）如果电流表的示数变化比电压表的示数变化更明显，对应表达式为｜Ia－I3.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）表达式：R＝ρlS4.电阻率（1）物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。（2）电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度的升高而增大，半导体的电阻率随温度的升高而减小。知识点5电动势1.电动势（1）非静电力所做的功与所移动的电荷量的比。（2）物理意义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。2．电动势的物理意义反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极送到正极所做的功．3．电源内阻电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源内阻．知识点6焦耳定律1．对电流做功的理解电流做功实现了电能向其他形式能的转化．电流做功的多少等于电能转化为其他形式能的数量．2．电功和电功率(1)电功的定义及公式：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功．W＝qU＝IUt(2)电功率的定义及公式：单位时间内电流所做的功．P＝eq\f(W,t)＝IU3．焦耳定律、热功率(1)焦耳定律的内容及公式：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，Q＝I2Rt(2)热功率的定义及公式：单位时间内电流通过导体时产生的热量．P热＝eq\f(Q,t)＝I2R.知识点7闭合电路的欧姆定律（1）内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。（2）公式：I＝ER＋r（3）其他表达形式E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir（适用于任意电路）。知识点8能量守恒定律、能量转移或转化的方向性1．能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．2．能量转移或转化的方向性（1）一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的．（2）能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散．（3）能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性3．应用能量转化与守恒解题的步骤(1)首先分析研究对象的受力和做功情况，能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式。(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。(3)依据ΔE减＝ΔE增列式求解。知识点9能量的分类与应用1．能源的分类(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源．化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源．(2)可再生能源：水能和风能等能源，归根结底来源于太阳能．这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源．2．能源的开发与应用近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电．3．能源的分类方式及能源特点对比分类方法分类名称特点举例按形式或转换特点分一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按可否再生分可再生能源可循环使用水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料按对环境的污染情况分清洁能源对环境基本没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然气)知识点10能源与社会发展1．随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．2．可持续发展(1)可持续发展的核心：追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求．(2)需要做好两方面：①要大力提倡节能；②发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源．考点一、电流例1、关于电流的下列说法中，正确的是（）A．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多B．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大C．通电时间越长，电流越大D．导体中通过一定的电荷量所用时间越长，电流越大例2、关于电流，下列说法中正确的是（）A．因为电流有方向，所以电流是矢量B．由I＝neSv可知，金属导体中自由电荷的运动速率越大，电流一定越大C．电荷定向移动的方向就是电流的方向D．I＝qt练习1、若通过某导线的电流为2A，则在0.5s内通过该导线横截面的电荷量为（）A．1.0C B．1.5C C．2.5C D．4.0C练习2、电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用，心室纤颤是一种可危及生命的疾病，如图所示为一种叫作心脏除颤器的仪器，若该心脏除颤器中电容器的电容是50μF，充电至电压为8kV以后与电源断开，如果电容器在4ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（）A．电容器的击穿电压为8kVB．电容器充电后的电量为0.4CC．当电容器放电完毕后，电容变小D．电容器放电过程的平均电流强度大小为100A考点二、欧姆定律U-I图像例3、如图所示，不同家用电器的电源线粗细、长短一般不相同，阻值不同。若比较1、2两根材质相同的导线，长度L1=3L2，横截面积A．2:3 B．3:2 C．6:1 D．1：6例4、如图所示是滑动变阻器的示意图，下列说法正确的是（）A．a和b串联接入电路中时，P向右移动电流增大B．c和d串联接入电路中时，P向右移动电流增大C．b和d串联接入电路中时，P向右移动电流减小D．a和c串联接入电路中时，P向右移动电流减小练习3、如图所示为一长方体导电材料，其长宽高分别为a、b、c，现通以AB方向的电流，已知导电材料的电阻率为ρ，则此时材料的电阻大小为（）A．ρbac B．ρabc C．练习4、如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知下列说法正确的是（）A．导体的电阻是25ΩB．导体的电阻是0.04ΩC．当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是2AD．当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是0.004V考点三、串并联电路例5、在如图所示的电路中，理想电压表V1和V2的示数之比为2:1，则电阻甲、乙的阻值之比为（）A．1:1 B．1:2 C．2:1 D．3:1例6、如图所示，接ab端时电压表的量程为0-3V，接ac端时电压表的量程为0-15V，现用量程为0-15V电压表测量电压时，此时流过R1，R2电流分别为I1和I2，则（）A．I1=I2 B．I1=5I2 C．I1>I2 D．I1<I2练习5、如图所示，电阻R1=1Ω，R2=1Ω，R3=4Ω，当通过电阻R1的电流为2A时，通过R3的电流为（）A．0.4A B．0.5A C．1A D．2A练习6、如图所示，a、b两条直线分别表达R1、R2两个电阻的I−U图像。则下列说法对的是（A．R1与R2B．把R1和R2C．把R1和R2串联接入电路中，电阻R1两端电压与电阻D．把R1和R2并联接入电路中，流过电阻R1的电流与流过电阻考点四、电阻定律例7、如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c，电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则该样品的电阻率为（）A．Rbca B．C．Rabc D．例8、如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则样品的电阻率为（）A．ρ=Rabc B．ρ=Rbca C．练习7、下列关于导体的电阻及电阻率的说法正确的是（）A．电阻率大的导体，电阻一定很大B．温度升高时，金属导体的电阻率减小C．由R=ρlS知，导体的电阻与长度l、电阻率ρ成正比，与横截面积D．由R=UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压U成正比，跟导体中的电流练习8、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1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ=1ρ。下列说法正确的是（A．电导率的单位是1Ω⋅C．材料的电导率越小，其导电性能越强 D．电导率大小与温度无关考点五、焦耳定律例9、下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法，正确的是（）A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W=UIt适用于任何电路，而W=IC．在非纯电阻电路中，UI>D．焦耳热Q=I例10、电能在传输过程中会由于导线电阻发热而产生损耗。下列关于导体电阻说法正确的是（）A．电阻率越低说明导体的导电性能越差B．在同一串联电路中，相同时间内电阻大的发出热量更少C．电阻并联总电阻会变小是因为相当于增加了导体的长度D．电阻串联总电阻会变大是因为相当于增加了导体的长度练习9、了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下不符合事实的一项是（）A．关系式Q=IB．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C．法拉第提出了电场的观点，采用了用电场线这个简洁的方法描述电场D．安培通过实验测定了元电荷e的数值练习10、已知某型号的LED节能灯在一定电压范围内的工作电流恒为I=0.02A，当两端电压为U1=1.4V时发红光，消耗的电功率P1为0.028W（P1=IU1）；当两端电压为U2=3.2V时发蓝光。求：(1)上述LED灯发蓝光时消耗的电功率P2；(2)LED灯发红光与蓝光时消耗的电功率之比P1∶P2；(3)一块含LED灯数量为10000个的广告牌，发红光时消耗的电功率P。考点六、闭合电路欧姆定律例11、某同学在测量电源的电动势和内阻时，由实验数据画出路端电压与干路电流的U-I图像如图所示，下列说法正确的是（）A．电源的内阻为10.0Ω B．电源的电动势为2.4VC．短路电流为0.4A D．电源的电动势为3.0V例12、在如图所示的电路中，先闭合开关，再将滑动变阻器R1的滑片从左端逐渐滑到右端。此过程中电流表的示数变化是（）A．逐渐变大 B．逐渐变小C．先变小后变大 D．先变大后变小练习11、如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻。闭合开关后，向右移动滑动变阻器RA．灯泡L变暗 B．R0C．电源的路端电压减小 D．经过R1练习12、将小灯泡接入如图所示的电路，当开关S闭合时，理想电压表的示数为2V，理想电流表的示数为0.5A，电源内阻为(1)小灯泡的电功率；(2)电源电动势；(3)电源的总功率。考点七、能源例13、砷化镓薄膜电池可将太阳能转化为电能，其光电转化率高达30%。下列说法正确的是（）A．电池可创造能量B．太阳能是不可再生能源C．此电池的光电转化率不到100%，说明能量不守恒D．此电池通过非静电力做功把太阳能转化为电能例14、关于能源和能量，下列说法正确的是（

）A．自然界的石油，煤炭资源可供人类永久使用B．人类应多开发与利用水能，风能等可再生能源C．自然界的能量是守恒的，人类不需要节约能源D．能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性练习13、关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是（）A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程B．电能的转换效率明显低于其他能源C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源D．核能发电的优点是低成本、零污染练习14、关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（）A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量不但减少，而且可利用的品质降低了D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系中描点，得到如图所示的甲、乙、丙、丁四个点。则电阻阻值最大是（）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁2s内有10C的负电荷向右通过金属导体的某一横截面，则导体内电流的大小和方向为（）A．0.2A，向左B．0.2A，向右C．5.0A，向左D．5.0A，向右电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。电力系统中，绝缘开关闭合或