專題91電路的基本概念和規(guī)律真題精講-2019領(lǐng)軍高考物理真題透析一輪復(fù)習(xí)解析版

1、第九章恒定電流第 1 1 講電路的基本概念和規(guī)律(一)真題速遞1.(2018北京高考T11)如圖甲所示，用電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源，向滑動變阻器R供電。改變變阻器R的阻值，路端電壓U與電流I均隨之變化。甲乙(1)以U為縱坐標(biāo),1為橫坐標(biāo),在圖乙中畫出變阻器阻值R變化過程中U-I圖象的示意圖，并說明U-I圖象與兩坐標(biāo)軸交點(diǎn)的物理意義。(2)a.請?jiān)趫D乙畫好的U-I關(guān)系圖線上任取一點(diǎn)，畫出帶網(wǎng)格的圖形，以其面積表示此時電源的輸出功率。b.請推導(dǎo)該電源對外電路能夠輸出的最大電功率及條件。(3)請寫出電源電動勢定義式，并結(jié)合能量守恒定律證明：電源電動勢在數(shù)值上等于內(nèi)、外電路電勢降落之和。【答案】見解

2、析【解析】(1)U-I圖象如圖所示，其中圖象與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為電源電動勢，與橫軸交點(diǎn)的坐標(biāo)值為短路電流。(2)a.如圖所示仆b.電源輸出的電功率子數(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)動的根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比可得甲、乙兩圖中電容器兩極板間的電壓的電荷量Q=CU,則Qi：Q2=3:5,選項(xiàng)C正確.3. （2015安徽卷T17）一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為P=2R=(E)2RE2Rr(R-)4rRm,一，E2當(dāng)外電路電阻R=r時，電源輸出的電功率最大，為Pma=E_4r丁電動勢定義式:E 二，4根據(jù)能量守恒定律

3、,在圖甲所示電路中,非靜電力做功 W 產(chǎn)生的電能等于在外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的電熱,I*rt+lRt=Ixq+IEq=二羊口二wE二電力=Ir+IR=Uk+U-q2.（2016全國甲卷Ti7）阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E（內(nèi)阻可忽略）連接成如圖所示電路.開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Qi；閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為（）IxC3C.5D.3【解析】斷開S和閉合S后等效電路分別如圖甲、乙所示.P,棒內(nèi)單位體積自由電用甲國乙平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為（）mv2SnB-e【答案】C【解析】由電流定義可知二三半二芳，由歐姆定律可得：3

4、 爾=2飛=*心,又Eii=7故后=廣陋）選項(xiàng) C 正確.4. （2015浙江理綜）下列說法正確的是（）A.電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比B.力對物體所做的功與力的作用時間成正比C.電容器所帶電荷量與兩極間的電勢差成正比D.彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)與彈簧伸長量成正比【答案】C【解析】根據(jù)公式P=I2R可知熱功率與電流大小平方成正比，A錯誤；功的公式W=Flcos%其中位移l與時間t不一定成正比關(guān)系，B錯誤；由公式Q=CU可知C正確；彈簧的勁度系數(shù)由彈簧本身決定，與彈簧伸長量無關(guān)，D錯誤.（二）考綱解讀主題內(nèi)容求要說明電場歐姆定律電阻定律電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電源的電動勢和內(nèi)阻IInn本講共4

5、個考點(diǎn)，兩個二級考點(diǎn)，兩個一級考點(diǎn)，近幾年的高考中涉及本講的考點(diǎn)多不太多,A.mv2eLC.pnevD.pevSL2017年本講第四個考點(diǎn)升級為二級考點(diǎn)，2018年全國卷未考，2019年高考要格外重視。（三）考點(diǎn)精講考向一利用柱體微元”模型求電流利用柱體微元”模型求解電流的微觀問題時，注意以下基本思路：設(shè)柱體微元的長度為L,橫截面積為S,單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷的電荷量為q,電荷定向移動的速率為v,則：（1）柱體微元中的總電荷量為Q=nLSq.（2）電荷通過橫截面的時間t=V.（3）電流的微觀表達(dá)式I=Q=nqvS.【例1】如圖3所示，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的

6、電阻率為p,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（）關(guān)鍵詞棒兩端加上恒定的電壓；棒內(nèi)產(chǎn)生電流.【解析】由電流定義可知：工片辿/=百由歐拇定律可得：看又故E=pnef選項(xiàng) C 正確.階梯練習(xí)1 .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，然后與做熱運(yùn)動的陽離子碰撞而減速，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2mvA.2eLB

7、.mv2SneC.pnevD.pevSL圖3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Ff=kv（k是常量），則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于（A.B.&C含D.當(dāng)neSneSnelnel【答案】B【解析】電子定座動，由平衡條件得,門=“,則導(dǎo)體中的電流電阻式二 A 急，選項(xiàng) B 正確.2.在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束.已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m,則在剛射出加速電場時，一小段長為內(nèi)的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是（）IAl/mIAl/mA.茁，獲B.至、：通C；旦DISeS：2eUe2e

8、U【答案】B【解析】在加速電場中有eU=1mv2,得v=、行?.在剛射出加速電場時，一小段長為Al的電子束內(nèi)電量為q=IAt=I4則電子個數(shù)門=9=$匡總正確.vee2eU考向二歐姆定律及電阻定律1.電阻的決定式和定義式的比較公式R=4UR=7區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了導(dǎo)體的電阻由哪些因素決定，R由仍l、S共同決定提供了一種測電阻的方法伏安法，R與U、I均無關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液適用于任何純電阻導(dǎo)體2.對伏安特性曲線的理解（如圖4甲、乙所示）6fdu中乙圖4(1)圖線a、e、d、f表示線性元件，b、c表示非線性元件.(2)在圖甲中，斜率表示電阻的大小，斜率越大，

9、電阻越大，RaRe.在圖乙中，斜率表示電阻倒數(shù)的大小.斜率越大，電阻越小，RdQ電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P=UI對純電阻電路， 電功率等于熱功率，P電=P熱=UI=I2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，P電P熱熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量P=I2R點(diǎn)的切線,PM為I軸的垂線.則下列說法中正確的是（）圖6【例3】（多選）如圖7所示，電源電動勢E=3V,小燈泡L的規(guī)格為“20.4W”，開關(guān)S接1,當(dāng)滑動變阻器調(diào)到R=4時，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動機(jī)M均正常工作.則（）A.電源內(nèi)阻為1QB,電動機(jī)的內(nèi)阻為4QC.電動機(jī)正常工作電

10、壓為1VD.電源效率約為93.3%關(guān)鍵詞：S接1,L正常發(fā)光；S接2,L和M均正常工作.【答案】AD【解析】小燈泡正常工作時的電阻&二七=10Q,漬過小燈泡的電流六聲 0.2A,當(dāng)開關(guān) S 接 1時，22s=7=15Q.電源內(nèi)阻五五一比二 1A正瑜當(dāng)開關(guān) S 接 2 時，電動機(jī) M 兩端的電壓公r7SV=Ef-U=03W電源的效率外=-=羊 19 里 3%,D 正確.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P=iMr,最后求出輸出

11、功率P出=pPr.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 .應(yīng)用能量守恒定律分析：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.階梯練習(xí)5.如圖8所示，電源電動勢為12V,電源內(nèi)阻為1.0Q,電路中的電阻Ro 為1.5，小型直流電動機(jī)A.電動機(jī)的輸出功率為14WB.電動機(jī)兩端的電壓為7.0VC.電動機(jī)產(chǎn)生的熱功率為4.0WD.電源輸出的功率為24W【解析】 由題意得電動機(jī)兩端的電壓SET 鳳+

12、勺=則電動機(jī)的輸入功率尸二=14W.熱功率P*=FR 后之W,則輸出功率 P 尸 R-P 亡=D電源的輸出功率 W,故 E 正確，A、C、D 錯誤.6 .如圖9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220V,吹冷風(fēng)時的功率為120W,吹熱風(fēng)時的功率為1000W.關(guān)于該電吹風(fēng)，下列說法正確的是（）I瑰”*圖9A.電熱絲的電阻為55Q8 .電動機(jī)的電阻為千3C.當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時，電熱絲每秒鐘消耗的電能為120JD.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時，電動機(jī)每秒鐘消耗

13、的電能為880J【答案】A【解析】電吹風(fēng)吹熱如寸電熱絲消耗的功率為 p=1000120W=88OW,對電熱絲，由 P 二與可得電熱絲的電阻為火二券=翳。二行外選項(xiàng) A 正確$由于不知道電動機(jī)線圈的發(fā)熱功率，所以電動機(jī)線圈的電阻無法計(jì)算 j選項(xiàng) B 錯誤；當(dāng)吹冷風(fēng)時，電熱絲沒有工作，選項(xiàng) C 錯誤 i 當(dāng)電吹風(fēng)吹熱即寸，電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為M的內(nèi)阻為0.5S后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，電流表的示數(shù)為2.0A,則以下判斷中正確的是（120L 選項(xiàng)口錯俁.電阻的串、并聯(lián)1.串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I=I1=I2=InI=11+I2+In11R1=樂2=InRn電壓U1_U2_UnR1R2RnU

14、1=U2=Un總電阻R總=R1+R2+Rn11,1,1=+,+R總R1R2Rn功率分配P1-P2aR1R2RnP1R1=P困2=PnRn9.四個有用的結(jié)論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個電阻，串聯(lián)電阻增多時，總電阻增大.(2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻，并聯(lián)支路增多時，總電阻減小.(3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，只要某個電阻增大，總電阻就增大，反之則減小.(4)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率等于各電阻消耗的電功率之和.10一個典型的極值電路圖10如圖10所示，如果RI=R2,當(dāng)P從a-b時，RAB先增大后減小，且當(dāng)Rp=Rpb(即P位于a、b的中點(diǎn))時RAB最大.

15、【例3】(多選)在如圖11所示的電路中，電阻R1=10Q,R2=120Q,R3=40另有一測試電源，電動勢為100V,內(nèi)阻忽略不計(jì).則()圖11A.當(dāng)cd端短路時，ab之間的等效電阻是40QB.當(dāng)ab端短路時，cd之間的等效電阻是40QC.當(dāng)ab兩端接通測試電源時，cd兩端的電壓為80VD.當(dāng)cd兩端接通測試電源時，ab兩端的電壓為80V【答案】AC【解析】當(dāng)討端短路時，比與總的并聯(lián)電阻為 30Q,兩電阻并跌后與亂串聯(lián)，加間的等效電阻為 40。，選項(xiàng) A 正確？當(dāng)面端短路時，舟與比的并聯(lián)電阻為 SQ,兩電阻并聯(lián)后與電串聯(lián)，4 間等效電阻為 12SQf選項(xiàng) B錯，當(dāng)山兩端接通測試電源時，電阻之未

16、接入電路，出兩端的電壓即后兩端的電壓，4（1為 Ud=xlMV=gOV，選項(xiàng) C 對，當(dāng)面兩端接通測試電源時，電阻亂未接入電路，地兩端電壓即 1U+4U40用兩端的電壓，為 C-100V=2SV,選項(xiàng) D 錯.L2U+4U【例4】如圖12所示，電路兩端的電壓U保持不變，電阻Ri、R2、R3消耗的電功率一樣大，則電阻之比R1：R2：R3是（）圖12A.1：1：D.1：2：2【答案】C22【解析】因?yàn)槿齻€電阻消耗的功率一樣大，則有警=譬得R2=R3,所以通過R1的電流是通過R2電流的2倍，則有（2I）2R1=I2R2得R1=R2.故R1：R2：R3=1：4：4,C正確.方法總結(jié)1 .處理串、并聯(lián)電

17、路以及簡單的?!聯(lián)電路的方法：（1）準(zhǔn)確地判斷出電路的連接方式，畫出等效電路圖；（2）正確利用串、并聯(lián)電路的基本規(guī)律、性質(zhì)；（3）靈活選用恰當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行計(jì)算.2 .簡化電路的原則：（1）無電流的支路去除；（2）電勢相等的各點(diǎn)合并；（3）理想導(dǎo)線可任意改變長短；（4）B.4：1：C.1：4：4(四)知識還原基礎(chǔ)知識回顧一、電流的理解及三個表達(dá)式1 .定義：電荷的定向移動形成電流.2 .條件：(1)有自由移動的電荷:(2)導(dǎo)體兩端存在電壓.3 .兩個表達(dá)式(1)定義式：I=，q為在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量.(2)微觀表達(dá)式：I=nqSv,其中n為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)，q為每個自由電

18、荷的電荷量，S為導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷定向移動的速率.4 .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義到負(fù)極，在內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極到正極._若一個電子，電荷量為e,繞核運(yùn)動的周期為T,則等效電流I的表達(dá)式是.【答案】I=T【解析】電子繞岸子核做圓周運(yùn)動,形成等效的環(huán)形電流/電子電荷量為力運(yùn)動一周的時間為T?則二、歐姆定律及電阻定律1.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān).(2)表達(dá)式：R=：(3)電阻率物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能、是表征材料性質(zhì)的物理量.

19、電阻率與溫度的關(guān)系：a.金屬：電阻率隨溫度升高而增大b.半導(dǎo)體(負(fù)溫度系數(shù))：電阻率隨溫度升高而減/匕理想電流表的電阻為零，理想電壓表的電阻為無窮大;(5)電壓穩(wěn)定時電容器可看作斷路.c.一些合金：幾乎不受溫度的影響.2 .部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.(2)表達(dá)式：I=己.R(3)適用范圍金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電不適用).純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路).3 .導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)IU圖線：以電流為縱軸、電壓為橫軸所畫出的導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱為IU圖線,如圖1所示.圖1.一.、I1(2)電阻的大小

20、：圖線的斜率k=j=R,圖中R1R2.(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.三、電功、電功率、電熱及熱功率4 .電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功.(2)公式：W=qU=IUL(適用于任何電路).(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程.5 .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_(適用于任何電路).6 .焦耳定律(1)電熱：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=|2Rt.7 .

21、電功率P=IU和熱功率P=R的應(yīng)用(1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率均為(2)對于純電阻電路而言：P電=P熱=IU=|2R=U-.R對于非純電阻電路而言：P電=IU=P_+P其他=I2R+P其他電動機(jī)正常工作時，電功率大于熱功率，當(dāng)電動機(jī)通電卡住不轉(zhuǎn)時，則電功率與熱功率滿足什么關(guān)系?為什么？【答案】相等，電動機(jī)通電卡住不轉(zhuǎn)時相當(dāng)于一個發(fā)熱的純電阻，故電功率與熱功率相等.基礎(chǔ)題自測1 .判斷下列說法是否正確.(1)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.(V)(2)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.(V)(3)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.(X)(4)W=UIt適用于任何電路，而W=|2Rt=Ut只適用于純電阻電路.(V)R(5)由R=U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.(*)(6)由R=pg；可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比