（江苏专用版）2020版高考物理总复习 第七章 第1讲 电路的基本概念和规律课件

第1讲电路的基本概念和规律基础过关知识梳理1.关于电流,下列说法中正确的是 (C)A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大B.电子运动的速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大D.因为电流有方向,所以电流是矢量基础自测解析电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量,故A项错,C项对;电流的微观表达式I=neSv,电流的大小由单位体积的自由电荷数、每个电荷所带电荷量、导体的横截面积和电荷定向移动的速率共同决定,故B项错;矢量运算遵循平行四边形定则,标量的运算遵循代数法则,电流的运算遵循代数法则,故电流是标量,D项错。2.关于电阻率的正确说法是 (B)A.电阻率与导体的长度以及横截面积有关B.电阻率由导体的材料决定,且与温度有关C.电阻率大的导体,电阻一定大D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制造电阻温度计解析电阻率由导体材料决定,与温度有关,与导体长度、横截面积无关,A项错误,B项正确;电阻率大的导体,电阻不一定大,C项错误;若合金的电阻率不受温度变化影响,则不能用来制造温度计,D项错误。考点一电流的理解及其三个表达考点二电阻、电阻定律的理解与应用考点突破考点三伏安特性曲线的理解及应用考点四电功、电功率及焦耳定律考点五电阻的串、并联考点一电流的理解及其三个表达的应用电流的三个表达式定义式微观式决定式公式I= I=nqSvI= 适用范围一切电路一切电路金属、电解液字母含义q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量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:电荷定向移动的速率U:导体两端的电压R:导体本身的电阻公式含义I与q、t无关,I与 的值相等微观量n、q、S、v决定I的大小I∝UI∝ qtUR1Rqt例1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 (C)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2verver2verver解析电子做匀速圆周运动的周期T= ,由I= 得I= ,电流的方向与电子运动方向相反,故电流方向为逆时针,C项正确。2rveT2ver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(1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。(2)导体的电阻大,电阻率不一定大,它的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小,即它对电流的阻碍作用不一定小。(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。2.电阻的决定式和定义式的比较公式决定式定义式R=ρ R= 区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,电阻与U和I无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)lSUI例2两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 (C)A.1∶4B.1∶8C.1∶16D.16∶1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,通过的电荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16。1212144UR/4UR4URqt方法技巧导体变形后电阻的分析方法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V=lS可知l与S成反比。(3)在ρ、l、S都确定之后,应用电阻定律R=ρ 求解。lS考点三伏安特性曲线的理解及应用1.图线的意义(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。2.应用:I-U图像中图线上某点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小。3.两类图线(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。例3(多选)(2018常州模拟)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 (ABD)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R= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= 12UI121UIID.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小解析I-U图线的斜率逐渐减小,说明电阻逐渐增大,A项正确;对应P点,小灯泡的电阻为R= ≠ ,B项正确,C项错误;对应P点,小灯泡的功率为P=I2U1,此值恰为图中矩形PQOM所围面积的大小,D项正确。12UI121UII易错警示(1)伏安特性曲线中,导体电阻等于线上点与原点连线斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数。(2)无论线性元件还是非线性元件,只要是纯电阻元件,电阻都可由R= 计算。UI考点四电功、电功率及焦耳定律纯电阻电路与非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W=UIt,Q=I2Rt= t,W=QW=UIt,Q=I2Rt,WQ电功率与热功率P电=UI,P热=I2R= ,P电=P热P电=UI,P热=I2R,P电P热2UR2UR例4(2018无锡调研)如图所示是某款理发用的电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。当闭合开关S1、S2后,电动机驱动风叶旋转,将空气从进风口吸入,经电热丝加热,形成热风后从出风口吹出。已知电吹风的额定电压为220V,吹冷风时的功率为120W,吹热风时的功率为1000W。关于该电吹风,下列说法正确的是 () A.电热丝的电阻为55ΩB.电动机线圈的电阻为 ΩC.当电吹风吹热风时,电热丝每秒钟消耗的电能为1000JD.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为1000J12103答案A电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P=1000W-120W=880W,对电热丝,由P= 可得电热丝的电阻为R= = =55Ω,选项A正确;由于不知道电动机线圈的发热功率,所以电动机线圈的电阻无法计算,选项B错误;当电吹风吹热风时,电热丝每秒消耗的电能为880J,选项C错误;当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120J,选项D错误。2UR2UP2(220V)880W考点五电阻的串、并联串联电路并联电路电流I=I1=I2=…=InI=I1+I2+…+In电压U=U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un电阻R总=R1+R2+…+Rn = + +…+ 分压原理或分流原理U1∶U2∶…∶Un=R1∶R2∶…∶RnI1R1=I2R2=I3R3=…=InRn功率分配P1∶P2∶…∶Pn=R1∶R2∶…∶RnP1∶P2∶…∶Pn= ∶ ∶…∶ 1R总11R21Rn1R11R21Rn1R例5如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100V。已知电流表的内阻Rg为500Ω,满偏电流Ig为1mA,则电阻R1、R2的值分别为 (A) A.9500Ω90000ΩB.90000Ω9500ΩC.9500Ω9000ΩD.9000Ω9500Ω解析当使用a、b时,串联R1,由串联电路特点有R总=R1+Rg= ,解得R1= -Rg=9500Ω;当使用a、c时,串联R1、R2,同理有R总'=R1+R2+Rg= ,解得R2= -Rg-R1=90000Ω。故A项正确。1gUI1gUI2gUI2gUI利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题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:(1)柱体微元中的总电荷量为Q=nLSq。(2)电荷通过横截面的时间t= 。(3)电流的微观表达式I= =nqvS。LvQt加油小站例6如图所示,一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,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 (C)A. B. C.ρnevD. 22mveL2mvSneρevSL解析由电流定义可知,I= =neSv,由欧姆定律可得U=IR=neSv·ρ =ρneLv,又E= ,故E=ρnev,选项C正确。qtLSUL随堂巩固1.图中的四个图像中,最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间函数关系的是 (C)解析白炽灯泡为纯电阻,其电功率P= ,但随着电压和灯泡工作时间的增加,灯丝电阻会增大,P-U2图像会向下弯曲,故C项正确。2UR2.(2018镇江模拟)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 (B)A.a代表的电阻丝较粗B.b代表的电阻丝较粗C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比解析图线的斜率表示电阻的倒数,故RaRb,C项错误;由R=ρ 知a的横截面积较小,A项错误,B项正确;由图像知导体的电阻与电压无关,D项错误。lS3.(2018镇江模拟)有两个同种材料制成的导体,两导体为横截面为正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体柱截面边长为a,小柱体柱截面边长为b,则 (B) A.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bB.从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为1∶1C.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bD.若电流方向竖直向下,大柱体与小柱体的电阻之比为a2∶b2解析从图示方向看,根据电阻定律可知,R1= = ,R2= = ,故两电阻相等,比值为1∶1,A项错误,B项正确。若电流竖直向下,则根据电阻定律有R1= ,R2= ,故R1∶R2=b2∶a2,故C、D项错误。ρaahρhρbbhρh2ρha2ρhb4.(2019盐城中学月考)电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件,技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用,灯泡还和一只开关并联,然后再接到市电上(如图所示),下列说法正确的是 () A.开关接通时比开关断开时电路消耗的总电功率大B.开关接通时,灯泡熄灭,只有电烙铁通电,可使消耗的电功率减小C.开关断开时,灯泡发光,电烙铁也通电,电路消耗的总功率增大,但电烙铁发热较少D.开关断开时,灯泡发光,可供在焊接时照明使用,消耗的总功率不变答案AA、B项,电路消耗的总功率P=I总U总,开关从断开到接通后,灯泡被短路,电路总电阻减小,总电流增大,电路总电压不变,所以消耗的总功率增大,故A项正确,B项错误。C、D项,开关断开,灯泡发光,电路总电阻增大,总电流减小,总电压不变,总功率减小,故C、D项错误。