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1、 第八章恒定电流 第1讲电路的基本概念和规律 大一轮复习讲义 1 观察并能识别常见的电路元器件 了解它们在电路中的作用 2 会使用多用电表 3 通过实验 探究并了解金属导体的电阻与材料 长度和横截面积的定量关系 会测量金属丝的电阻率 4 了解串 并联电路电阻的特点 5 理解闭合电路的欧姆定律 会测量电源的电动势和内阻 内容与要求 6 理解电功 电功率及焦耳定律 能用焦耳定律解释生产生活中的电 热现象 7 能分析和解决家庭电路中的简单问题 能将安全用电和节约用电的知识应用于日常生活实际 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关 研透命题点 课时作业 回扣基础知识训练基础题目 细研考纲和真
2、题分析突破命题点 限时训练练规范练速度 过好双基关 一 电流部分电路欧姆定律 1 电流 1 形成的条件 导体中有 导体两端存在 2 标矢性 电流是标量 定向移动的方向规定为电流的方向 自由电荷 电压 2 部分电路欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟导体两端的成正比 跟导体的成反比 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 正电荷 电压 电阻 图1 线性元件 伏安特性曲线是直线的电学元件 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 自测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
3、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 自测2两导体的I U关系如图2所示 图线1表示的导体的电阻为R1 图线2表示的导体的电阻为R2 则下列说法正确的是A R1 R2 1 3B R1 R2 3 1C 将R1与R2串联后接于电源上 则电流比为I1 I2 1 3D 将R1与R2并联后接于电源上 则电流比为I1 I2 1 1 图2 解析根据I U图象知 图线的斜率大小等于电阻阻值的倒数 所以R1 R2 1 3 故A正确 B错误 串联电路电流处处相等 所以将R1与R2串联后接于电源上 电流比I1 I2 1 1 故C错误 并联电路 电压相等 电流比等于电阻阻值的反
4、比 所以将R1与R2并联后接于电源上 电流比I1 I2 3 1 故D错误 二 电阻及电阻定律 1 电阻 1 定义 导体对电流的阻碍作用 叫做导体的电阻 2 公式 其中U为导体两端的电压 I为通过导体的电流 3 单位 国际单位是欧姆 4 决定因素 导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质 其大小由导体本身决定 与加在导体两端的电压和通过导体的电流 无关 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 与它的横截面积S成 导体电阻还与构成它的材料有关 2 公式 其中l是导体的长度 S是导体的横截面积 是导体的 其国际单位是欧 米 符号为 m 3 适用条件 粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电
5、解质溶液 正比 反比 电阻率 3 电阻率 1 计算式 2 物理意义 反映导体的 是导体材料本身的属性 3 电阻率与温度的关系金属 电阻率随温度升高而 负温度系数半导体 电阻率随温度升高而 增大 导电性能 减小 自测3两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 1 三 电功 电功率 电热及热功率 1 电功 1 定义 导体中的恒定电场对自由电荷的做的功 2 公式 W qU 适用于任何电路 3 电流做功的实质 转化成其他形式能的过程 2 电功率 1
6、定义 单位时间内电流所做的功 表示电流做功的 2 公式 P 适用于任何电路 电场力 IUt 电能 快慢 IU 3 焦耳定律 1 电热 电流通过导体产生的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 Q 适用于任何电路 4 电功率P IU和热功率P I2R的应用 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 热功率均为P热 I2Rt 热量 UI I2R P热 I2R 自测4 多选 如图3所示 电阻R1 20 电动机的内阻R2 10 当开关断开时 电流表的示数是0 5A 当开关合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是A I 1
7、 5AB I 1 5AC P 15WD P 15W 图3 研透命题点 利用 柱体微元 模型求解电流的微观问题时 注意以下基本思路 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 命题点一利用 柱体微元模型 求电流 例1 2018 四川省乐山市第一次调研 如图4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 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 图4 变式1在显
8、像管的电子枪中 从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场 设其初速度为零 经加速后形成横截面积为S 电流为I的电子束 已知电子的电荷量为e 质量为m 则在刚射出加速电场时 一小段长为 l的电子束内的电子个数是 命题点二欧姆定律及电阻定律 1 电阻的决定式和定义式的比较 2 对伏安特性曲线的理解 如图5甲 乙所示 1 图线a e d f表示线性元件 b c表示非线性元件 2 在图甲中 斜率表示电阻的大小 斜率越大 电阻越大 Ra Re 在图乙中 斜率表示电阻倒数的大小 斜率越大 电阻越小 Rd Rf 3 图线b的斜率变小 电阻变小 图线c的斜率变大 电阻变小 注意 曲线上某点切线的斜率
9、不是电阻或电阻的倒数 根据R 电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数 图5 例2如图6所示 厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab 10cm bc 5cm 当将C与D接入电压恒为U的电路时 电流为2A 若将A与B接入电压恒为U的电路中 则电流为A 0 5AB 1AC 2AD 4A 图6 根据欧姆定律 电压相同时 电流与电阻成反比 故两次电流之比为4 1 故第二次电流为0 5A 选项A正确 变式2用电器到发电站的距离为l 线路上的电流为I 已知输电线的电阻率为 为使线路上的电压降不超过U 那么 输电线横截面积的最小值为 例3 多选 假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图7所示 图象上A点与
10、原点的连线与横轴成 角 A点的切线与横轴成 角 则A 白炽灯的电阻随电压的增大而减小B 在A点 白炽灯的电阻可表示为tan C 在A点 白炽灯的电功率可表示为U0I0 图7 解析白炽灯的电阻随电压的增大而增大 选项A错误 在A点 白炽灯的电功率可表示为U0I0 选项C正确 变式3 2019 安徽省黄山市一质检 如图8所示是电阻R的I U图象 图中 45 由此得出A 欧姆定律适用于该元件B 电阻R 0 5 C 因I U图象的斜率表示电阻的倒数 故R 1 0 D 在R两端加上6 0V的电压时 每秒通过电阻横截面的电荷量是2 0C 图8 解析根据数学知识可知 通过电阻的电流与两端电压成正比 欧姆定律
11、适用 A正确 根据电阻的定义式R 可知 I U图象斜率的倒数等于电阻R 则得R 2 B错误 由于I U图象中横 纵坐标的标度不同 故不能直接根据图象的斜率求电阻 C错误 由题图知 当U 6 0V时 I 3 0A 则每秒通过电阻横截面的电荷量是q It 3 0 1C 3 0C D错误 1 电功和电热 电功率和热功率的区别与联系 命题点三电功 电功率 电热及热功率 2 非纯电阻电路的分析方法 1 抓住两个关键量 确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键 若能求出UM IM 就能确定电动机的电功率P UMIM 根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr Ir 最后求出输出功率P出 P P
12、r 2 坚持 躲着 求解UM IM 首先 对其他纯电阻电路 电源的内电路等 利用欧姆定律进行分析计算 确定相应的电压或电流 然后 利用闭合电路的电压关系 电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM 3 应用能量守恒定律分析 要善于从能量转化的角度出发 紧紧围绕能量守恒定律 利用 电功 电热 其他能量 寻找等量关系求解 例4 多选 如图9所示 电源电动势E 3V 小灯泡L的规格为 2V0 4W 开关S接1 当滑动变阻器调到R 4 时 小灯泡L正常发光 现将开关S接2 小灯泡L和电动机M均正常工作 则A 电源内阻为1 B 电动机的内阻为4 C 电动机正常工作电压为1VD 电源效率约为93
13、 3 图9 变式4 2018 北京市大兴区上学期期末 某直流电动机 线圈电阻是0 5 当它两端所加的电压为6V时 通过电动机的电流为2A 由此可知A 电动机发热的功率为72WB 电动机消耗的电功率为72WC 电动机输出的机械功率为10WD 电动机的工作效率为20 解析直流电动机线圈电阻为R 当电动机工作时通过的电流为I 两端的电压为U 电动机消耗的总功率为 P UI 2 6W 12W 故B错误 发热功率为 P热 I2R 22 0 5W 2W 故A错误 根据能量守恒定律 其输出机械功率是 P出 P P热 12W 2W 10W 故C正确 电动机的工作效率 100 83 3 故D错误 变式5如图10
14、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55 B 电动机的电阻为 C 当电吹风吹冷风时 电热丝每秒钟消耗的电能为120JD 当电吹风吹热风时 电动机每秒钟消耗的电能为880J 图10 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 当电吹风吹冷风时 电热丝没有工作 选项C错误 当电吹风吹热风时 电动机每秒钟消耗
15、的电能为120J 选项D错误 变式6 2018 山东省淄博市一中三模 某家用电热水壶铭牌如图11所示 其正常工作时电流的最大值是 图11 课时作业 1 关于电流 下列说法中正确的是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 双基巩固练 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错误 C正确 电流的微观表达式I neSv 电流的大小由单位体积的电荷数 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错误 矢量运算遵循平行四边形定则 标量的运算
16、遵循代数法则 电流的运算遵循代数法则 故电流是标量 故D错误 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 下列说法正确的是A 电源的电动势在数值上等于电源在搬运单位正电荷时非静电力所做的功B 电阻率是反映材料导电性能的物理量 仅与材料种类有关 与温度 压力和磁场等外界因素无关C 电流通过导体的热功率与电流大小成正比D 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量 由C 可知电容的大小是由Q 带电荷量 或U 电压 决定的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 解析电源的电动势在数值上等于电源搬运单位正电荷时非静电力所做的功 A正确 电阻率是反映材料导电性能的物理量 不仅与材料种类有关 还与温度 压力和磁场等外界因素有关 B错误 电流通过导体的热功率与电流大小的平方成正比 C错误 3 有一个直流电动机 把它接入0 2V电压的电路中 电动机不转 测得流过电动机的电流是0 4A 若把电动机接入2V电压的电路中 正常工作时的电流是1A 此时 电动机的输出功率是P出 如果在电动机正常工作时 转子突然被卡住
