2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第九章恒定電流第38講電路的基本概念和規(guī)律一教學(xué)案新人教版

1、第38講 電路的基本概念和規(guī)律（一）研讀考綱明方向考綱要求復(fù)習(xí)指南內(nèi)容要求考情分析：1電學(xué)實驗是考查的熱點。2本章除電學(xué)實驗以外的內(nèi)容是基礎(chǔ)知識，是電學(xué)實驗的基礎(chǔ)，也可能與電容器、電磁感應(yīng)、交變電流等知識綜合考查。重點是閉合電路的歐姆定律的理解與應(yīng)用，電路的動態(tài)分析、電路故障分析、電功、電熱的計算。命題趨勢：1會繼續(xù)考查實驗原理、電路圖、實驗步驟、數(shù)據(jù)分析和誤差分析。2會繼續(xù)考查歐姆定律、電阻定律、焦耳定律等基本規(guī)律。歐姆定律電阻定律電阻的串、并聯(lián)電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路的歐姆定律電功率、焦耳定律實驗八：測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)實驗九：描繪小電珠的伏安特性曲線實驗十：測定電

2、源的電動勢和內(nèi)阻實驗十一：練習(xí)使用多用電表重讀教材定方法1.p42例題1體會自由電子定向移動速率的推導(dǎo)過程；思考電流能瞬間導(dǎo)通的原因。提示：閉合開關(guān)瞬間，電路中各個位置迅速建立恒定電場，各處自由電子幾乎同時開始定向移動。2p43問題與練習(xí)t2：1 s通過導(dǎo)線某橫截面的電子有多少個？t3：等效電流多大？提示：t2：n1.01019(個)。t3：i。3p43閱讀教材，思考：電磁感應(yīng)中的感生電動勢和動生電動勢的“非靜電力”各是什么作用力？提示：感生電動勢中為電場力；動生電動勢中為洛倫茲力。4p45問題與練習(xí)t3：ei表示什么？提示：電源總功率。5p46閱讀教材，思考：能否說r與u成正比或r與i成反比

3、？提示：不能。電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，不由i、u決定，而是由導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積決定，導(dǎo)體電阻的決定式為r。6p47圖2.34，滑動變阻器的滑片滑到最左端時燈泡兩端電壓為多少？提示：為零。7p48問題與練習(xí)t24：ui圖象中什么表示電阻？提示：由歐姆定律可知，ui圖象中某點與原點連線的斜率表示在這一點時的電阻。8p4950閱讀教材，思考：串聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻增大；并聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻減小，這種說法對嗎？提示：不對。不論串聯(lián)、并聯(lián)，其中一個電阻增大則總電阻一定增大。9p51例題1例題2如何將電流表g改裝成電壓表或大量程電流表？提示：電流表g串聯(lián)電阻改裝成電壓表

4、，并聯(lián)電阻改裝成大量程電流表。10p52問題與練習(xí)t1：體會分壓電路的作用。t2：討論甲、乙兩種接法的誤差。t3：分析原因。提示：t2：甲接法測量值偏小，乙接法測量值偏大。t3：電壓表使被測電阻兩端總電阻偏小，電壓比不接電壓表時小。11p54例題1考慮：當(dāng)電動機正常工作時，i還成立嗎？提示：不成立。歐姆定律不適用于非純電阻電路。12p55問題與練習(xí)t2：s接通和斷開，電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)？t3：排列實際功率大小。提示：t2：s接通加熱，s斷開保溫。t3：papdpbpc。13p58思考與討論r1阻值比r2大嗎？提示：相等。14p59問題與練習(xí)t4：并聯(lián)或串聯(lián)，甲、乙消耗的電功率之比是多少？提

5、示：r，r甲r乙12。并聯(lián)時，p，p甲p乙21；串聯(lián)時，pi2r，p甲p乙12。15p6061閱讀“閉合電路的歐姆定律”一部分，思考：電源正負極實際電壓就是電源電動勢嗎？提示：不一定，只有當(dāng)外電路斷開時才是。16p62思考與討論討論ui圖象回答課本問題。提示：外電路斷開時，i0，ue，對應(yīng)圖象中縱軸截距，故e影響圖象的縱截距；電源短路時，u0，對應(yīng)圖象的橫軸截距，因電流很大，故應(yīng)快速讀出電流后立即斷開電路；短路電流i，故r影響圖象斜率大小。17p64仔細觀察圖2.82歐姆表電路，思考：當(dāng)用歐姆表粗測導(dǎo)體的電阻時，電流是從紅表筆流出還是從黑表筆流出？提示：黑表筆?！凹t入黑出”，不論多用電表是作歐

6、姆表、電壓表還是電流表使用，電流都是從紅表筆流入、黑表筆流出。18p69問題與練習(xí)t4：請畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖。提示：如圖所示。19p104學(xué)習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器并掌握讀數(shù)方法。第38講電路的基本概念和規(guī)律(一)基礎(chǔ)命題點一電流和電源一、電流1電流(1)定義：電荷的定向移動形成電流。(2)公式：i(注意：如果是正、負離子同時反向移動形成電流，q是兩種電荷電荷量絕對值之和)。(3)方向：規(guī)定和正電荷定向移動的方向相同，和負電荷定向移動的方向相反。(4)性質(zhì)：電流既有大小也有方向，但它的運算遵守代數(shù)運算規(guī)則，是標(biāo)量。(5)單位：國際單位制單位是安培(a)，常用單位還有毫安(ma)、微安(a

7、)。(6)微觀表達式：inqsv，n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個自由電荷的電荷量，s是導(dǎo)體的橫截面積，v是自由電荷定向移動的速率。2形成電流的三種微粒：自由電子、正離子和負離子，其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子，液體導(dǎo)電中定向移動的電荷是正離子和負離子，氣體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子、正離子和負離子。3形成電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電壓。4電流的分類：方向不改變的電流叫直流電流；方向和大小都不改變的電流叫恒定電流；方向隨時間周期性變化的電流叫交變電流。二、電源的電動勢1電源：通過非靜電力做功使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2電動勢(1)定義：電動勢在數(shù)

8、值上等于非靜電力把1 c的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。(2)表達式：e。(3)物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量。注意：電動勢由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路無關(guān)。(4)方向：電動勢雖然是標(biāo)量，但為了研究電路中電勢分布的需要，規(guī)定由負極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向(即電勢升高的方向)為電動勢的方向。1.如圖所示，一根橫截面積為s的均勻長直橡膠棒上均勻分布著負電荷，每米橡膠棒上的電荷量為q。當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()aqv b. cqvs d.答案a解析t秒內(nèi)橡膠棒通過的長度lvt，總電

9、荷量qqlqvt，iqv，故a正確。2.如圖所示的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)有n1個一價正離子通過溶液內(nèi)某截面s，有n2個一價負離子通過溶液內(nèi)某截面s，設(shè)e為元電荷，以下說法正確的是()a當(dāng)n1n2時，電流為零b當(dāng)n1n2時，溶液中電流方向從ab，電流為ic當(dāng)n1re。在圖乙中，圖線上的點與o點連線的斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，rdbc。電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻的阻值最小的是()答案a解析根據(jù)電阻r可知，ra，rb，rc，rd，結(jié)合abc可得：rcrdrbra，故ra最小，a正確。3教材母題(人教版選修31 p48t5)初中數(shù)學(xué)課中已經(jīng)學(xué)過，正比例函數(shù)可以表示為y

10、kx的形式，它的圖象是一條過原點的直線，k的大小描述直線的傾斜程度，叫做直線的斜率。請證明：當(dāng)導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過原點的直線時，其斜率等于這個導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)。變式子題小燈泡通電后其電流i隨所加電壓u變化的圖線如圖所示，p為圖線上一點，pn為圖線在p點的切線，pq為u軸的垂線，pm為i軸的垂線，則下列說法中正確的是()a隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小b對應(yīng)p點，小燈泡的電阻為rc對應(yīng)p點，小燈泡的電阻為rd對應(yīng)p點，小燈泡的功率為圖中矩形pqom的面積答案d解析由圖可知小燈泡的電阻隨所加電壓的增大而逐漸增大，a錯誤；根據(jù)歐姆定律，對應(yīng)p點，小燈泡的電阻應(yīng)為r，b、c錯誤；對應(yīng)p點

11、，小燈泡的功率為pu1i2，也就是圖中矩形pqom的面積，d正確?；A(chǔ)命題點三電功和電熱1電功：電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功，電荷的電勢能減少，電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功wquuit，這是計算電功普遍適用的公式。2電功率：單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率。pui，這是計算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律(1)電熱：由于導(dǎo)體的電阻，使電流流過導(dǎo)體時消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。(2)電熱計算公式(焦耳定律)：qi2rt，這是普遍適用的電熱計算公式。焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實驗規(guī)律，凡是要計算電熱，都應(yīng)首選焦耳定律。焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱，如果一段電路

12、上的電阻r0，這段電路上將無電熱產(chǎn)生。如電流流過超導(dǎo)體時。(3)電熱功率定義：單位時間內(nèi)產(chǎn)生的電熱。公式：pi2r。4純電阻電路與非純電阻電路純電阻電路非純電阻電路電路組成只有“電阻元件”的電路稱之為純電阻電路電路中除了含有電阻外，還包括能把電能轉(zhuǎn)化為除內(nèi)能外其他形式的能的用電器，這種電路稱為非純電阻電路電路特點遵循歐姆定律由于電流做功使消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電熱，即電功率和熱功率相等不遵循歐姆定律，在非純電阻電路中ii2r，即消耗的電能中只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故選b、c。2規(guī)格為“220 v36 w”的排氣扇，線圈的電阻為40 ，求：(1)接上220 v的電壓后，排氣扇轉(zhuǎn)化為機械能的功率和發(fā)熱

13、功率；(2)如果接上電源后，扇葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動，求電動機消耗的功率和熱功率。答案(1)35 w1 w(2)1210 w1210 w解析(1)排氣扇在220 v的電壓下正常工作時的電流為：i a0.16 a發(fā)熱功率為p熱i2r(0.16)240 w1 w轉(zhuǎn)化為機械能的功率為p機pp熱36 w1 w35 w。(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后，電動機成為純電阻元件，電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此時電動機中的電流為i a5.5 a電動機消耗的功率即電功率等于熱功率為p電p熱ui2205.5 w1210 w。課時作業(yè)1關(guān)于電流，下列說法中正確的是()a通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大b電子運動的速率越大，電

14、流越大c單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大d因為電流有方向，所以電流是矢量答案c解析電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，故a錯誤，c正確；電流的微觀表達式inqsv，電流的大小由單位體積的電荷數(shù)、每個電荷所帶電荷量、導(dǎo)體的橫截面積和電荷定向移動的速率共同決定，故b錯誤；矢量運算遵循平行四邊形定則，標(biāo)量的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則，電流的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則，故電流是標(biāo)量，d錯誤。2銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為，每摩爾銅原子中有n個自由電子。今有一根橫截面積為s的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為i時，電子平均定向移動的速率為()a光速c b. c. d.答案d解析由電流表達式ines

15、v可得v，其中n，故v，d正確。3下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中不正確的是()a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bwuit適用于任何電路，而wi2rtt只適用于純電阻電路c在非純電阻電路中，uiti2rtd焦耳熱qi2rt適用于任何電路答案a解析電功率越大，電流做功越快，但產(chǎn)生的熱量不一定越多，故a錯誤；wuit適用于任何電路，而wi2rtt只適用于純電阻電路，故b正確；在非純電阻電路中，電功大于電熱，即uiti2rt，故c正確；任何電路中求焦耳熱都要用qi2rt，故d正確。4.(多選)如圖所示，定值電阻r120 ，電動機繞線電阻r210 ，當(dāng)開關(guān)s斷開時，電流表的

16、示數(shù)是i10.5 a，當(dāng)開關(guān)合上后，電動機轉(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()ai1.5 a bi1.5 acp15 w dp15 w答案bd解析當(dāng)開關(guān)s斷開時，由歐姆定律得ui1r110 v，當(dāng)開關(guān)閉合后，通過r1的電流仍為0.5 a，通過電動機的電流i21 a，故電流表示數(shù)i0.5 a1 a1.5 a，b正確；電路中電功率pui15 w，d正確。5.如圖所示，電源的電動勢為30 v，內(nèi)阻為1 ，一個標(biāo)有“6 v12 w”的電燈與一個繞線電阻為2 的電動機串聯(lián)。開關(guān)閉合后，電路中的電燈正常發(fā)光，則電動機輸出的機械功率為()a36 w b44 w c48 w

17、 d60 w答案a解析電路中電燈正常發(fā)光，所以ul6 v，電路中電流為i a2 a，則電動機兩端的電壓umeirul22 v，故電動機輸出的機械功率p出p電p熱umii2rm36 w，a正確。6如圖為某臺電風(fēng)扇的銘牌，如果已知該電風(fēng)扇在額定電壓下工作，轉(zhuǎn)化為機械能的功率等于電動機消耗電功率的98%，則在額定電壓下工作，通過電動機的電流及電動機線圈的電阻r分別是()電風(fēng)扇規(guī)格400 mm額定電壓 220 v工作頻率 50 hz額定功率 88 wai2.5 a，r11 bi2.5 a，r88 ci0.4 a，r11 di0.4 a，r550 答案c解析從銘牌上可得額定功率為88 w，額定電壓為22

18、0 v，故根據(jù)公式i可得額定電流為i a0.4 a，轉(zhuǎn)化為機械能的功率等于電動機消耗的電功率的98%，根據(jù)能量守恒定律可知線圈電阻消耗功率為2%p，故2%pi2r，解得r11 ，c正確。7.隨著中國通訊業(yè)的發(fā)展，國產(chǎn)手機在手機市場上已經(jīng)占有了相當(dāng)大的市場份額。如圖所示的是中國某股份有限公司生產(chǎn)的一塊手機電池外殼的文字說明。由此可知，此電池的電動勢和待機狀態(tài)下的平均工作電流分別是()a4.2 v,14.58 ma b4.2 v,700 mac3.7 v,14.58 ma d3.7 v,700 ma答案c解析由題圖知電池電動勢為3.7 v，而不是充電限制電壓4.2 v，a、b錯誤；又因為電池的容量

19、為700 mah，待機時間為48 h，所以待機狀態(tài)下的平均工作電流為 ma14.58 ma，故c正確，d錯誤。8.(多選)如圖所示，r1和r2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但r1的尺寸比r2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是()ar1中的電流小于r2中的電流br1中的電流等于r2中的電流cr1中自由電荷定向移動的速率大于r2中自由電荷定向移動的速率dr1中自由電荷定向移動的速率小于r2中自由電荷定向移動的速率答案bd解析設(shè)正方形的邊長為l、厚度為d，由i，r，得i，故r1、r2中的電流相等，a錯誤，b正確；由inqsvnqldv得，

20、l大則v小，c錯誤，d正確。9如圖甲所示為一測量電解液電阻率的玻璃容器，p、q為電極，設(shè)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當(dāng)里面注滿某電解液，且p、q加上電壓后，其ui圖象如圖乙所示，當(dāng)u10 v時，求電解液的電阻率。答案40 m解析由題圖乙可求得u10 v時電解液的電阻為r 2000 。由題圖甲可知電解液長為：la1 m橫截面積為：sbc0.02 m2結(jié)合電阻定律r得 m40 m。10(2019湖南雅禮中學(xué)高三月考)下面是對電源和電流概念的認識，正確的是()a電動勢反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的本領(lǐng)b電動勢和電勢差的單位相同，電動勢實質(zhì)上就是電勢差c電流的方向就是電荷定向移動的方向

21、d在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反答案d解析電動勢反映了電源把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，a錯誤；電動勢的單位和電勢差相同，但電動勢與電勢差是兩個不同的物理量，它們的物理意義不同，b錯誤；電流的方向就是正電荷定向移動的方向，c錯誤；在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反，d正確。11(2019湖北武漢二模)2019年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團隊宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率就是電阻率的倒數(shù)，即。下列說法正確的是()a材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能越強b材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)c電導(dǎo)率的單位是d電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)答案c解析材料的電導(dǎo)率越小，電阻率就越大，則其導(dǎo)電性能就越弱，a錯誤；材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無關(guān)，b錯誤；根據(jù)r，則，則電導(dǎo)率的單位是，c正確；導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，則電導(dǎo)率大小與溫度有關(guān)，d錯誤。12(2019江蘇南通一模)導(dǎo)體中的電流是這樣產(chǎn)生的：當(dāng)在一根長度為l、橫截面積為s，單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n的均勻?qū)w兩端加上電壓u時，導(dǎo)體中出現(xiàn)一個勻強電場，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子(e)受勻強電場的電場力作用而加速，同時由于與陽離子碰撞而受到阻礙，這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動，可以認為阻礙電子運動的阻力大小與電子移動的