第1節(jié) 描述電路的基本概念與規(guī)律-2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)對點(diǎn)講解與練習(xí)（通用版）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

第七章恒定電流第1節(jié)　描述電路的基本概念與規(guī)律考點(diǎn)一　電流的理解與計(jì)算【知識梳理】1．電流的理解(1)定義：電荷的定向移動形成電流。(2)條件：①有可以自由移動的電荷；②導(dǎo)體兩端存在電壓。(3)方向：電流是標(biāo)量，為研究問題方便，規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?。在外電路中電流由電源正極到負(fù)極，在內(nèi)電路中電流由電源極到極。2．計(jì)算電流三個公式的比較公式適用范圍字母含義公式含義定義式I＝一切電路q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝微觀式I＝nqSv一切電路n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q：每個自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體橫截面積v：電荷定向移動的速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I＝金屬、電解液U：導(dǎo)體兩端的電壓R：導(dǎo)體本身的電阻I由U、R決定，I∝U，I∝ 【診斷小練】(1)導(dǎo)體中只要電荷運(yùn)動就形成電流．(　　)(2)電流有方向，所以它是一個矢量．(　　)(3)根據(jù)I＝，可知I與q成正比．(　　)(4)電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多．(　　)(5)電流I隨時間t變化的圖象與坐標(biāo)軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量．(　　)【命題突破】命題點(diǎn)1　對電流定義式的理解與計(jì)算1．某電解池，如果在1秒鐘內(nèi)共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負(fù)離子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流是(　　)A．0 A B．0.8 AC．1.6 A D．3.2 A命題點(diǎn)2　電流微觀表達(dá)式及應(yīng)用2．如圖所示，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為(　　)A.　　　　　　　　　　 B.C．ρnev D.考點(diǎn)二　電阻定律及部分電路的歐姆定律【知識梳理】1．歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。(2)適用范圍：適用于金屬和電解液等純電阻電路。2．電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)表達(dá)式：R＝ρ。3．電阻率(1)計(jì)算式：ρ＝R。(2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關(guān)系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小。4．導(dǎo)體的伏安特性曲線 (1)I-U圖線以電流為縱軸、電壓為橫軸畫出導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線．如圖所示．(2)比較電阻的大小圖線的斜率k＝＝，圖中R1　＞　R2(填“＞”、“＜”或“＝”)．(3)線性元件：伏安特性曲線是直線的電學(xué)元件，適用歐姆定律．(4)非線性元件：伏安特性曲線為曲線的電學(xué)元件，不適用歐姆定律．【診斷小練】(1)由R＝可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比．(　　)(2)由R＝ρ可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比．(　　)(3)由ρ＝可知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的橫截面積成正比，與導(dǎo)體的長度成反比．(　　)(4)由ρ＝可知導(dǎo)體的電阻越大，其電阻率越大．(　　)【命題突破】命題點(diǎn)1　對電阻定律的理解及應(yīng)用1．歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，還研究了電阻定律．有一個長方體金屬電阻，材料分布均勻，邊長分別為a、b、c，且a＞b＞c.電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻阻值最小的是(　　)【歸納總結(jié)】電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量．電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量．(2)導(dǎo)體電阻與電阻率無直接關(guān)系，即電阻大，電阻率不一定大；電阻率小，電阻不一定小．(3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)．命題點(diǎn)2　電阻定律與電流微觀表達(dá)式的綜合應(yīng)用2．經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為金屬的電阻源于定向運(yùn)動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞，且金屬導(dǎo)體中通過恒定電流形成了穩(wěn)恒的電場，已知銅的電阻率為ρ，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)量為n，自由電子的質(zhì)量為m、帶電荷量為e，假設(shè)自由電子與金屬離子碰撞后減速到零，且碰撞時間極短，則銅導(dǎo)線中自由電子連續(xù)兩次與金屬離子碰撞的時間間隔的平均值為(　　)A. B．C. D．命題點(diǎn)3　歐姆定律與電阻定律相結(jié)合3．如圖所示，a、b、c為不同材料做成的電阻，b與a的長度相等，橫截面積是a的兩倍；c與a的橫截面積相等，長度是a的兩倍．當(dāng)開關(guān)閉合后，三個理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是U1∶U2∶U3＝1∶1∶2.關(guān)于這三種材料的電阻率ρa、ρb、ρc，下列說法中正確的是(　　)A．ρa是ρb的2倍 B．ρa是ρc的2倍C．ρb是ρc的2倍 D．ρc是ρa的2倍【歸納總結(jié)】公式R＝和R＝ρ的比較公式R＝R＝ρ適用條件一切電阻金屬導(dǎo)體、電解液等字母含義U：導(dǎo)體兩端電壓I：通過導(dǎo)體的電流ρ：材料的電阻率l：沿電流方向?qū)w的長度S：垂直電流方向?qū)w的橫截面積公式含義提供了一種測量電阻的方法，不能說R∝U、R∝R＝ρ指明了電阻的決定因素，R由ρ、l、S共同決定考點(diǎn)三　電功、電功率及焦耳定律【知識梳理】1．電功(1)定義：導(dǎo)體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力做的功稱為電功。(2)公式：W＝qU＝IUt。(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程。2．電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢。(2)公式：P＝＝IU。3．焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。(2)公式：Q＝I2Rt。4．熱功率(1)定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。(2)表達(dá)式：P＝＝I2R。5．兩種電路6．功能關(guān)系純電阻電路非純電阻電路W?Q＝W【溫馨提示】1．在非純電阻電路中，t既不能表示電功，也不能表示電熱，因?yàn)闅W姆定律不再成立．2．不要認(rèn)為有電動機(jī)的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動機(jī)不轉(zhuǎn)動時，仍為純電阻電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．只有在電動機(jī)轉(zhuǎn)動時為非純電阻電路，U＞IR，歐姆定律不再適用，大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．【診斷小練】(1)電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多．(　　)(2)W＝UIt適用于任何電路，而W＝I2Rt＝t只適用于純電阻電路．(　　)(3)在非純電阻電路中，UI＞I2R.(　　)(4)焦耳熱公式Q＝I2Rt適用于任何電路．(　　)【命題突破】命題點(diǎn)1　對純電阻電路和非純電阻電路的理解與計(jì)算1．一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作．用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是(　　)A．電飯煲的電阻為44 Ω，洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440 ΩB．電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5 WC．1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104 J，洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6×103 JD．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍命題點(diǎn)2　含充電電池的非純電阻電路2．如圖所示，用輸出電壓為1．4 V、輸出電流為100 mA的充電器對內(nèi)阻為2 Ω的鎳—氫電池充電．下列說法正確的是(　　)A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12 WB．充電器輸出的電功率為0.14 WC．充電時，電池消耗的熱功率為0.02 WD．充電器把電能以0.14 W的功率儲存在電池內(nèi)命題點(diǎn)3　含電動機(jī)的非純電阻電路3．如圖所示為一玩具起重機(jī)的電路示意圖．電源電動勢為6 V，內(nèi)阻為0.5 Ω，電阻R＝2.5 Ω，當(dāng)電動機(jī)以0.5 m/s的速度勻速提升一質(zhì)量為320 g的物體時(不計(jì)一切摩擦阻力，g＝10 m/s2)，標(biāo)有“3 V,0.6 W”的燈泡恰好正常發(fā)光，則電動機(jī)的內(nèi)阻為(　　) A．1.25 Ω B．3.75 Ω C.5.625 Ω D．1 Ω【方法總結(jié)】非純電阻電路的分析方法(1)抓住兩個關(guān)鍵量：確定電動機(jī)的電壓UM和電流IM是解決所有問題的關(guān)鍵．若能求出UM、IM，就能確定電動機(jī)的電功率P＝UMIM，根據(jù)電流IM和電動機(jī)的電阻r可求出熱功率Pr＝Ir，最后求出輸出功率P出＝P－Pr.(2)堅(jiān)持“躲著”求解UM、IM：首先，對其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等，利用歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算，確定相應(yīng)的電壓或電流．然后，利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流．(3)處理非純電阻電路的計(jì)算問題時，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關(guān)系求解. 考點(diǎn)四　圖線法求解用電器的實(shí)際功率【知識梳理】1．理解伏安特性曲線的意義圖象物理意義伏安特性曲線I-U圖象①反映導(dǎo)體的伏安特性②k＝部分電路歐姆定律U-I圖象①反映U和I的正比關(guān)系②k＝R 2.運(yùn)用伏安特性曲線求電阻應(yīng)注意的問題(1)如圖所示，非線性元件的IU圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rn＝，即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un，In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)．(2)IU圖線中的斜率k＝，斜率k不能理解為k＝tan α(α為圖線與U軸的夾角)，因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時傾角α是不同的．【命題突破】1、如圖所示為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線．由圖可知，兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故．參考這條曲線回答下列問題(不計(jì)電流表和電源的內(nèi)阻)．(1)若把三個這樣的電燈串聯(lián)后，接到電動勢為12 V電阻為零的電源上，求流過燈泡的電流和每個燈泡的電阻．(2)如圖所示，將兩個這樣的電燈并聯(lián)后再與10 Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動勢為8 V電阻不計(jì)的電源上，求通過電流表的電流值和每個燈泡的電阻．【歸納總結(jié)】用I-U(或U-I)圖線來描述導(dǎo)體和半導(dǎo)體的伏安特性，曲線上每一點(diǎn)對應(yīng)一組U、I值，為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率．【考能提升·對點(diǎn)演練】1.如圖所示，一段長為a、寬為b、高為c(a>b>c)的長方體金屬導(dǎo)體，將其中的兩個對立面接入電路中時，最大的電阻為R，則最小的電阻為(　　) A. B． C. D．R2．有一臺標(biāo)有“220 V,50 W”的電風(fēng)扇，其線圈電阻為0.4 Ω，在它正常工作時，下列求其每分鐘產(chǎn)生的電熱的四種解法中，正確的是(　　)A．I＝＝ A，Q＝UIt＝3 000 JB．Q＝Pt＝3 000 JC．I＝＝ A，Q＝I2Rt＝1.24 JD．Q＝ t＝×60 J＝7.26×106 J3．一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為(　　)A. B．C．ρnev D．4．電阻R1和R2分別標(biāo)有“2 Ω，1.0 A”和“4 Ω，0.5 A”，將它們串聯(lián)后接入電路中，如圖所示，則此電路中允許消耗的最大功率為(　　) A．1.5 W B．3.0 W C.5.0 W D．6.0 W5.如圖是橫截面積、長度均相同的甲、乙兩根電阻絲的R-I圖象．現(xiàn)將甲、乙串聯(lián)后接入電路中，則(　　) A．甲電阻絲兩端電壓比乙電阻絲兩端電壓小B．甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大C．在相同時間內(nèi)，電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱較少D．甲電阻絲消耗的電功率比乙電阻絲消耗的電功率小6.某個由導(dǎo)電介質(zhì)制成的電阻截面如圖所示，導(dǎo)電介質(zhì)的電阻率為ρ，制成內(nèi)外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分)，半徑為a、電阻不計(jì)的球形電極被嵌入導(dǎo)電介質(zhì)的球心成為一個引出電極，在導(dǎo)電介質(zhì)的外層球殼上鍍上一層電阻不計(jì)的金屬膜成為另外一個電極，設(shè)該電阻的阻值為R.下面給出R的四個表達(dá)式中只有一個是合理的，你可能不會求解R，但是你可以通過一定的物理分析，對下列表達(dá)式的合理性做出判斷．根據(jù)你的判斷，R的合理表達(dá)式應(yīng)為(　　) A．R＝ B．R＝C．R＝ D．R＝7．下表為某電熱水壺銘牌上的一部分內(nèi)容．根據(jù)表中的信息，可計(jì)算出在額定電壓下通過電熱水壺的電流約為(　　)型號SP988額定功率1 500 W額定電壓220 V額定容量1.6 LA.4.4 A B．6.8 AC．0.15 A D．0.23 A8．在長度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的金屬導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生勻強(qiáng)電場．導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場力作用下先做加速運(yùn)動，然后與陽離子碰撞而減速，如此往復(fù)……所以，我們通常將自由電子的這種運(yùn)動簡化成速率為v(不隨時間變化)的定向運(yùn)動．已知阻礙電子運(yùn)動的阻力大小與電子定向移動的速率v成正比，即f＝kv(k是常量)，則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于(　　)A. B． C. D．9．電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一．如圖所示，某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓，a、c間的電阻是c、d間電阻的n－1倍，某次測量中輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U，則輸入端的電壓為(　　) A．nU B．C．(n－1)U D．10．如圖所示，在一個粗細(xì)均勻、用同樣材料制成的金屬圓環(huán)上有A、B、C、D四個點(diǎn)，這四個點(diǎn)將圓周四等分．把A、B兩點(diǎn)接在電路中時，電路中的電流I＝6 A，如果保持a、b兩點(diǎn)間的電壓不變，把A、C兩點(diǎn)接在電路中時，則電路中的電流為(　　) A．6 A B．3 AC．4 A D．8 A11．如圖所示，兩個小燈泡L1和L2串聯(lián)接在P、Q兩點(diǎn)間，L1和L2的銘牌上分別標(biāo)有“3 V,1.5 Ω”、“6 V,12 Ω”，則P、Q間允許加的最大電壓為(　　)A．9 V B．6.75 V C.5.25 V D．4.5 V12.如圖所示，定值電阻R1＝20 Ω，電動機(jī)繞線電阻R2＝10 Ω，當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表的示數(shù)是I1＝0.5 A，當(dāng)開關(guān)閉合后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是(　　) A．I＝1.5 A B．I<1.5 AC．P＝15 W D．P<15 W13．如圖所示，厚度均勻的矩形金屬塊棱長ab＝10 cm，bc＝5 cm，其左、右兩端面為正方形．當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為1 A；若將C與D接入同一電路中，則電流為(　　) A．4 A B．2 A C. A D． A14．在如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為8 V，燈泡L標(biāo)有“3 V,6 W”字樣，電動機(jī)線圈的電阻RM＝1 Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光，下列說法正確的是(　　)A．電動機(jī)的輸入電壓是5 VB．流過電動機(jī)的電流是2 AC．電動機(jī)的效率是80%D．整個電路消耗的電功率是10 W15．如圖所示是某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路圖，它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成．當(dāng)閉合開關(guān)S1、S2后，電動機(jī)驅(qū)動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)，將空氣從進(jìn)風(fēng)口吸入，經(jīng)電熱絲加熱，形成熱風(fēng)后從出風(fēng)口吹出．已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V，吹冷風(fēng)時的功率為120 W，吹熱風(fēng)時的功率為1 000 W．關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是(　　) A．電熱絲的電阻為55 ΩB．電動機(jī)線圈的電阻為 ΩC．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為1 000 JD．當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為1 000 J16．光伏產(chǎn)業(yè)是新能源產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一，光伏市場的發(fā)展對于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命、推動能源技術(shù)創(chuàng)新等方面都有重要的意義．如圖所示，是某戶居民樓頂平臺安裝的12塊太陽能電池板．據(jù)樓主介紹，利用這些電池板收集太陽能發(fā)電，發(fā)電總功率可達(dá)3 kW，工作電壓為380 V，設(shè)備使用年限在25年以上；發(fā)電總功率的30%供自家使用，還有富余發(fā)電以0.4元/度(1度＝1 kW·h)價格并入國家電網(wǎng)．則下列說法可能正確的是(　　)A．該光伏項(xiàng)目年發(fā)電量約為1.3×104 kW·hB．該光伏項(xiàng)目的工作總電流約為0.3 AC．該光伏項(xiàng)目平均每天的發(fā)電量大約可供一盞60 W的白熾燈工作125小時D．該光伏項(xiàng)目富余發(fā)電的年收入約為7 000元17．如圖甲所示的電路中R1＝R2＝100 Ω，是阻值不隨溫度而變的定值電阻．白熾燈泡L的伏安特性曲線如圖乙所示．電源電動勢E＝100 V，內(nèi)阻不計(jì)．求：(1)當(dāng)開關(guān)S斷開時，燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流以及燈泡的實(shí)際電功率；(2)當(dāng)開關(guān)S閉合時，燈泡兩端的電壓和通過燈泡的電流以及燈泡的實(shí)際電功率． 18.如圖所示是一提升重物用的直流電動機(jī)工作時的電路圖，電動機(jī)內(nèi)電阻r＝0.8 Ω，電路中另一電阻R＝10 Ω，直流電壓U＝160 V，電壓表示數(shù)UV＝110 V．試求：(1)通過電動機(jī)的電流；(2)輸入電動機(jī)的電功率；(3)若電動機(jī)以v＝1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10 m/s2)

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