2020届高考物理总复习 第8章 恒定电流 第1课时 电路的基本概念及规律课件 教科版

第八章恒定电流高考考纲备考建议内容要求说明近年来,本章一般以实验考查为主.单独命题的考查的角度主要有:①定性分析电路的动态变化,一般由某一电阻阻值变化或者部分电路的接入和断开为变化方式,根据欧姆定律和串并联电路的特点与规律分析电路中电流、电压、功率等变化趋势;②含容电路分析,考查电容器所带电荷量、板间电场强度变化等;③与电磁感应结合综合考查电路的规律.预计今后仍然以考查实验为主,主要考查闭合电路欧姆定律、仪器的选取、电路的设计与创新等.欧姆定律Ⅱ不要求解反电动势的问题电阻定律Ⅰ电阻的串联、并联Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅱ电功率、焦耳定律Ⅰ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:练习使用多用电表第1课时电路的基本概念及规律基础回顾核心探究演练提升基础回顾自主梳理·融会贯通知识梳理一、电流电阻定律1.电流(1)定义:通过导体横截面的跟通过这些电荷所用时间t的比值.(2)定义式:I=.(3)方向:规定为定向移动的方向.(4)微观表达式:I=.电荷量q正电荷qtnqSv如图n:内自由电荷的个数.q:自由电荷的带电荷量.S:横截面积.v:电荷移动速率.2.电阻(1)定义式:R=.(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流的作用.3.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的成正比,与它的成反比,导体电阻还与构成它的有关.(2)表达式:R=.单位体积导体的定向UI阻碍长度l横截面积S材料lS4.电阻率(1)计算式:ρ=.(2)物理意义:反映导体的,是表征材料性质的物理量.(3)电阻率与温度的关系①金属:电阻率随温度升高而.②半导体:电阻率随温度升高而.③超导体:当温度降低到附近时,某些材料的电阻率突然变为,成为超导体.导电性能SRl增大减小绝对零度零拓展思考R1和R2是材料、电阻率ρ相同、厚度h相同,表面为正方形的导体,但R2的尺寸比R1小很多,通过两个导体的电流方向如图所示.(1)若R1表面的边长为a,则R1的阻值与ρ,h,a的关系式是怎样的?(2)若R2表面的边长为b,则R2的阻值与ρ,h,b的关系式是怎样的?(3)比较问题(1)与(2)的关系式,这两个电阻有什么关系?答案:(1)由电阻定律R=ρlS可知R1=ρaah=h.(2)由电阻定律可知R2=ρ·bbh=h.(3)由问题(1)与(2)可知R1=R2.二、电功电功率焦耳定律1.电功(1)定义:电路中移动电荷做的功.(2)公式:W=qU=.(3)电流做功的实质:转化成其他形式能的过程.2.电功率(1)定义:电流所做的功与做这些功所用时间的.(2)公式:P==.3.焦耳定律(1)焦耳热:电流通过电阻而产生的.(2)计算式:Q=.Wt电场力UIt电能比值UI热量I2Rt三、电阻的串、并联1.特点串联并联电流I=.I=.电压U=_____________U=.电阻R=.电压与电流分配电压与各部分电路的电阻成.电流与各支路的电阻成.功率分配与各部分电路的电阻成.与各支路的电阻成.I1=I2=…=InI1+I2+…+InU1+U2+…+UnU1=U2=…=UnR1+R2+…+Rn1R=11R+21R+…+1nR正比反比正比反比2.串联电路和并联电路的总电阻教材再现(1)两个电阻R1,R2串联起来接到电路中,作为一个整体,它相当于一个电阻R,如图所示.总电压U等于R1,R2上的电压U1,U2之和,即U=U1+U2,上式两旁同除以I,得UI=1UI+2UI,可得R=R1+R2.(2)两个电阻R1,R2并联起来接到电路中,作为一个整体,它相当于一个电阻R,如图所示.总电流I等于R1,R2上的电流I1,I2之和即I=I1+I2,上式两旁同除以U得IU=1IU+2IU,可得1R=11R+21R.3.电压表、电流表的改装(1)电压表的改装①电压表是根据电路的分压作用,在表头上一个分压电阻,并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图所示.串联串联②若改装后的电压表量程为U,则由U=Ug+ggURR,得R=.(gUU-1)Rg(2)电流表的改装①电流表是根据电路的分流作用,在表头上一个分流电阻,并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的,如图所示.并联②若改装后电流表量程为I,则由IgRg=(I-Ig)R,得R=.ggIIIRg并联自主检测1.思考判断(1)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.()(2)导体中只要有电荷运动就形成电流.()(3)电流I随时间t变化的图像与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.()(4)公式Q=I2Rt适用于任何电路中电热的计算.()答案:(1)√(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√(5)由ρ=RSl知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比.()(6)公式W=2URt=I2Rt只适用于纯电阻电路.()2.如图所示,一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.vqB.qvC.qvSD.qvSA解析:假设在运动方向上有一截面,则在时间t内通过截面的电荷量为Q=vt·q,等效电流I=Qt=vq,选项A正确.3.小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了()A.5ΩB.10ΩC.1ΩD.6ΩB解析:由电阻的定义R=UI知,A点电阻RA=30.1Ω=30Ω;B点的电阻RB=60.15Ω=40Ω,从而AB段电阻改变10Ω,选项B正确.4.如图所示,有三个电阻,已知R1∶R2∶R3=1∶3∶6,则电路工作时,电压U1∶U2为()A.1∶6B.1∶9C.1∶3D.1∶2D解析:由题图可知R2与R3并联再与R1串联,U1为R1两端电压,U2为并联部分电压,由电阻关系知R2=3R1,R3=6R1,R2与R3并联总电阻R23=11113636RRRR=2R1,根据串联电路电压分配规律有U1∶U2=R1∶R23=1∶2.核心探究分类探究·各个击破考点一电阻电阻定律的应用1.电阻与电阻率的关系(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量;电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量.导体的电阻大,导体材料的电阻率不一定大.同样,导体材料的电阻率大,导体的电阻不一定大.(2)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.2.电阻的决定式和定义式对比公式R=ρlSR=UI意义电阻定律的表达式电阻的定义式理解指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关适用范围适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体【典例1】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()A.1∶4B.1∶8C.1∶16D.16∶1C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12,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12,横截面积变为原来的2倍,故其电阻变为原来的14.给上述变化后的裸导线加上相同的电压,由欧姆定律得I1=4UR,I2=4UR=4UR,由I=qt可知,在相同时间内,通过的电荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16.方法技巧导体形变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【针对训练】导学号58826168如图所示,均匀的长方形薄片合金电阻板abcd,ab边长为L1,ad边长为L2,当端点Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ,Ⅳ分别接入电路时,电阻RⅠⅡ∶RⅢⅣ之比是()A.L1∶L2B.L2∶L1C.21L∶22LD.22L∶21LD解析:设电阻板厚为d,当端点Ⅰ,Ⅱ接入电路时,导体的长为L2,横截面积为L1d,根据电阻定律RⅠⅡ=ρlS=ρ21LLd,同理RⅢⅣ=ρ12LLd,所以RⅠⅡ∶RⅢⅣ=22L∶21L.考点二欧姆定律及伏安特性曲线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:I=.(3)适用范围①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用).②纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路).2.导体的伏安特性曲线(1)定义:用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出的I-U图像.UR(2)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.(3)应用:I-U图像中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小.(4)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.【典例2】(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R=12UIC.对应P点,小灯泡的电阻为R=121UIID.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小ABD解析:由图像可以看出,随着电压的增大,图线的斜率逐渐减小,导体的电阻等于斜率的倒数,所以导体的电阻不断增大,选项A正确;灯泡的电阻在图线上每一点都是R=UI,选项B正确,C错误;小灯泡的功率P=UI,选项D正确.〚核心点拨〛(1)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)小灯泡的功率为对应点的电压坐标与电流坐标的乘积.方法技巧伏安特性曲线中电阻的处理方法对线性元件:R=UI=UI,对非线性元件:R=UI≠UI,即非线性元件的电阻不等于U-I图像某点切线的斜率.多维训练1.[伏安特性曲线的理解]如图所示,a,b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是()A.a代表的电阻丝的阻值小于b代表的电阻丝的阻值B.图像表示的电阻丝的阻值与电压成正比C.b代表的电阻丝较粗D.两电阻丝串联接入电路,b电阻丝消耗的电功率比a大C解析:I-U图像的斜率的倒数表示电阻丝电阻,斜率越大,电阻越小,故b的电阻小于a的电阻,选项A错误;图像表示I和U成正比,选项B错误;根据R=ρLS可知,在材料和长短相同的情况下,横截面积越大,电阻越小,故b的电阻丝较粗,选项C正确;两电阻丝串联接入电路,通过的电流相同,根据公式P=I2R可得电阻越大消耗的电功率越大,故a电阻丝消耗的电功率大,选项D错误.2.[根据伏安特性曲线求通过非线性元件的电流](2018·重庆第二外国语学校期中)如图(甲)所示的电路中,电源电动势为3.0V,内阻不计,L1,L2,L3为3个特殊材料制成的相同规格小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图(乙)所示.当开关S闭合时()A.L3两端的电压为L1的4倍B.通过L3的电流为L2的2倍C.L1,L2,L3的电阻都相同D.L3消耗的电功率为0.75WD解析:当开关S闭合稳定后,灯泡L3的电压等于3V,由图读出其电流I3=0.25A,则灯泡L3的电阻R3=33UI=12Ω,灯泡L2,L1串联,电压等于1.5V,由图读出其电流I2=I1=0.2A,灯泡L2,L1的电阻均为R2=22UI=7.5Ω.由以上分析知,灯L3两端的电压为灯L1两端电压的2倍,通过灯L3的电流并不等于通过灯L2的2倍,选项A,B错误;L3,L2,L1的电阻分别为12Ω,7.5Ω和7.5Ω,选项C错误;L3消耗的功率P3=U3I3=0.75W,选项D正确.考点三串、并联电路