第十章 第1講 電路的基本概念和規(guī)律-2025屆高三一輪復(fù)習(xí)物理

第十章電路及其應(yīng)用電能核心素養(yǎng)考點(diǎn)內(nèi)容高考真題備考建議物理觀念電流、電壓、電阻、電阻率、電動(dòng)勢(shì)、電功、電功率、焦耳熱、供電效率2023全國(guó)乙T20(電學(xué)黑箱)2023全國(guó)甲T22(研究小燈泡伏安曲線)2023全國(guó)乙T23(測(cè)金屬絲電阻率)2023江蘇T13(探究電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響)2023遼寧T12(測(cè)導(dǎo)電漆電阻率)2023廣東T12(測(cè)導(dǎo)電液電阻率)2023北京T16(測(cè)金屬絲電阻率)2023湖北T12(測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻)2023湖南T12(探究壓膜電阻及應(yīng)用)2023浙江T18(測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻)2022全國(guó)甲T10(測(cè)電表內(nèi)阻)2022全國(guó)乙T10(伏安法測(cè)電阻)2022河北T12(用多用電表分析電路故障)2022湖南T12(自制歐姆表實(shí)驗(yàn))2022浙江T12(非純電阻電路能量的轉(zhuǎn)化)2022山東T4(伏安法測(cè)電阻)試題特點(diǎn):電學(xué)實(shí)驗(yàn)試題涉及的理論主要有閉合電路及部分電路的歐姆定律,串、并聯(lián)電路的規(guī)律等;近幾年來(lái)試題難度呈逐年降低趨勢(shì);試題設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:(1)完成基本實(shí)驗(yàn)的能力。試題源于教材,重點(diǎn)考查基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技能與方法(2)設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)的能力。創(chuàng)新點(diǎn)主要是實(shí)驗(yàn)器材、原理、方法、數(shù)據(jù)處理等方面,旨在考查探究能力備考建議:立足教材上的實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)原理、器材選擇、電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方法、安全意識(shí)及誤差分析等方面進(jìn)行全面復(fù)習(xí)科學(xué)思維伏安法測(cè)電阻、伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等實(shí)驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)(模型)、基于電路理論及數(shù)據(jù)的推理論證(原理、數(shù)據(jù)處理及誤差分析)、創(chuàng)新思維設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案等科學(xué)探究用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材去設(shè)計(jì)、完成新的實(shí)驗(yàn)方案(電表電阻、電容器電容、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量等)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任具有安全意識(shí)、尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、具有嚴(yán)肅認(rèn)真及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度第1講電路的基本概念和規(guī)律對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P213考點(diǎn)一電流的理解與計(jì)算一、電源及其作用1.電源是能把①?gòu)恼龢O“搬運(yùn)”到負(fù)極的裝置。

2.電源的作用:維持電路兩端有一定的②,使電路中保持③的電流。

二、電流:電荷的定向移動(dòng)形成電流。1.形成條件內(nèi)因:導(dǎo)體中有大量的可以自由移動(dòng)的電荷——④電荷。

外因:導(dǎo)體兩端存在⑤差。

2.電流的方向:物理學(xué)上規(guī)定,⑥電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏髡较颉?/p>

在⑦電路中電流由電源正極流向負(fù)極;

在⑧電路中電流由電源負(fù)極流向正極。

3.電流是標(biāo)量。電流雖然既有大小又有方向,但它的運(yùn)算遵循代數(shù)運(yùn)算法則,是標(biāo)量。4.電流的大小和單位(1)定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量與時(shí)間的比值。(2)定義式:I=⑨。

(3)單位:⑩。1A=1C/s。

三、電流的微觀表達(dá)式及其推導(dǎo)從微觀上看,電流大小取決于導(dǎo)體中單位體積的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量q、定向移動(dòng)的速率v、導(dǎo)體的橫截面積S。電流的微觀表達(dá)式為I=。

推導(dǎo):如圖所示,設(shè)柱形導(dǎo)體的橫截面的面積為S,自由電子數(shù)密度(單位體積內(nèi)的自由電子數(shù))為n,自由電荷定向移動(dòng)的平均速率為v,自由電荷的電荷量為q,則時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體的橫截面的自由電荷數(shù)N=,時(shí)間t內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量Q==,根據(jù)電流的定義可得,導(dǎo)體中的電流I=Qt=。

答案①電子②電壓③持續(xù)④自由⑤電勢(shì)⑥正⑦外⑧內(nèi)⑨qt⑩安培(A)nqSvnSvtNqnSvtqnqSv鋰電池以碳材料為負(fù)極,以含鋰的化合物為正極。在充電過(guò)程中,通過(guò)化學(xué)反應(yīng),電池正極產(chǎn)生鋰離子,鋰離子通過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極,嵌在有很多微孔的負(fù)極碳材料中,嵌入的鋰離子越多,電池中充入的電荷量也就越多,在放電時(shí),負(fù)極的鋰離子又會(huì)通過(guò)電解液返回正極,則圖示時(shí)刻,鋰離子電池處于放(選填“放”或“充”)電狀態(tài),電場(chǎng)力對(duì)鋰離子做負(fù)(選填“正”或“負(fù)”)功,兩端的電壓正在逐漸減小(選填“增大”或“減小”)。

四個(gè)模型情境圖示應(yīng)用I=qt電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流1.電荷量q是通過(guò)電解液橫截面的電荷量而不是單位面積的電荷量;2.電荷量不相等的同種電荷同向通過(guò)某一橫截面時(shí),q=q1+q2,異種電荷反向通過(guò)某一橫截面時(shí),q=|q1|+|q2|金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)形成的電流1.電荷量q是通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子的總電荷量,而不是單位面積的自由電子的電荷量;2.若已知單位體積的自由電子數(shù)為n,則利用I=qt推導(dǎo)可得金屬導(dǎo)體內(nèi)的電流I=neSv,式中v為電子定向移動(dòng)的速率,S為金屬導(dǎo)體的橫截面面積,e電荷持續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的環(huán)形電流(等效電流)計(jì)算環(huán)形電流時(shí),除了要弄清運(yùn)動(dòng)電荷q的大小外,還要弄清時(shí)間t的含義。計(jì)算環(huán)形電流時(shí)一般取一個(gè)周期的時(shí)間,即I=qT,T續(xù)表情境圖示應(yīng)用I=qt帶電粒子流定向移動(dòng)形成的電流(等效電流)計(jì)算某一橫截面的電流時(shí),首先計(jì)算時(shí)間t內(nèi)打在該橫截面的粒子數(shù)N,再利用I=qt=Nq0t進(jìn)行計(jì)算,角度1電流的定義與計(jì)算如圖所示,電解池通電后,在t秒內(nèi)有n1個(gè)二價(jià)正離子及n2個(gè)二價(jià)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)中間某截面S。設(shè)e為元電荷,關(guān)于電解池中電流大小及電流方向的描述,正確的是()。A.當(dāng)n1=n2時(shí),電流為零B.當(dāng)n1>n2時(shí),電流方向從A→B,電流I=2(C.當(dāng)n1<n2時(shí),電流方向從B→A,電流I=2(D.無(wú)論n1、n2大小如何,電流方向均從A→B,電流I=2(答案D解析流過(guò)容器中間某截面上的電荷量q=2(n1+n2)e,則電流I=2(n1+n2)et,方向與正電荷定向移動(dòng)方向相同(多選)如圖所示,真空中有一長(zhǎng)直細(xì)金屬導(dǎo)線MN,沿垂直導(dǎo)線方向均勻射出速率相同的電子,已知電子質(zhì)量為m、電荷量大小為e,不考慮出射電子間的相互作用,與導(dǎo)線同軸有一半徑為R的假想圓柱面。柱面某位置放置一個(gè)弧長(zhǎng)為a、長(zhǎng)度為b的金屬片,如圖所示。在該金屬片上檢測(cè)到出射電子形成的電流為I,電子流對(duì)該金屬片的壓強(qiáng)為p。下列說(shuō)法正確的是()。A.導(dǎo)線沿垂直導(dǎo)線方向均勻射出的電子速率v0=pabB.導(dǎo)線沿垂直導(dǎo)線方向均勻射出的電子速率v0=peabC.單位長(zhǎng)度導(dǎo)線單位時(shí)間內(nèi)射出的電子的總動(dòng)能Ek=πD.單位長(zhǎng)度導(dǎo)線單位時(shí)間內(nèi)射出的電子的總動(dòng)能Ek=p答案BC解析設(shè)單位時(shí)間單位長(zhǎng)度射出的電子數(shù)為n,則單位時(shí)間打在金屬片的粒子數(shù)N=nab2πR,金屬片上形成的電流I=qt=Ntet=Ne,所以n=2πRIeab,根據(jù)動(dòng)量定理得金屬片上的壓強(qiáng)p=Fab=mv0Nab=mv0ab·Ie,解得v0=eabpmI,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B角度2電流的微觀表達(dá)式及應(yīng)用(改編)來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度不計(jì)),經(jīng)電壓為U的加速器加速后,形成細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流的橫截面積為S,該質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)為n。已知質(zhì)子的質(zhì)量為m,其電荷量為e,則質(zhì)子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流為()。A.neS2eUm B.2C.2neS2eUm D答案A解析質(zhì)子經(jīng)加速電壓為U的加速器加速后,有eU=12mv2,根據(jù)電流微觀表達(dá)式,有I=neSv,聯(lián)立解得I=neS2eUm(2024屆江西聯(lián)考)某均勻?qū)w,長(zhǎng)度為l、橫截面積為S,單位體積內(nèi)自由電荷數(shù)為n,在導(dǎo)體兩端加上電壓U,于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生,在導(dǎo)體中自由電荷的電荷量為q,自由電荷受勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用而加速,但又和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子發(fā)生碰撞而減速。若阻礙電荷定向移動(dòng)的阻力大小與電荷移動(dòng)的平均速率v成正比,其大小為f=kv(k為常量)。當(dāng)電場(chǎng)力與阻力達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),在宏觀上導(dǎo)體中便形成了穩(wěn)定電流,則該導(dǎo)體的電阻及單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)該導(dǎo)體橫截面的自由電荷數(shù)分別為()。A.klqnS,nqSU2kl B.C.klq2nS,nqSUkl D答案C解析由題意知,當(dāng)電子受到的電場(chǎng)力F與碰撞的阻力f平衡時(shí),導(dǎo)體中便形成了穩(wěn)定電流,即F=f。已知f=kv,F=Eq=qUl,由歐姆定律有U=IR,自由電荷定向運(yùn)動(dòng)形成的電流,由微觀表達(dá)式有I=nqSv,解得R=klq2nS;由電流的定義式,有I=ΔqΔt=Δn考點(diǎn)二歐姆定律及電阻定律一、電阻:表征導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量。1.定義:導(dǎo)體兩端的電壓U與通過(guò)導(dǎo)體的電流I的比值,即R=①。

2.單位:在國(guó)際單位制中,電阻的單位是歐姆,簡(jiǎn)稱歐(Ω);1Ω=1V/A。3.決定因素:導(dǎo)體的電阻大小由②決定,與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)。同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的③成正比,與它的④成反比。導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。

4.電阻定律:R=⑤,其中l(wèi)是導(dǎo)體的長(zhǎng)度,S是導(dǎo)體的橫截面積,ρ是導(dǎo)體的電阻率。

二、電阻率1.電阻率是反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的物理量,它是導(dǎo)體材料本身的屬性。2.電阻率的國(guó)際單位是歐·米,符號(hào)為Ω·m。3.電阻率與溫度的關(guān)系:ρ=ρ0(1+αt),式中ρ0為導(dǎo)體在0℃時(shí)的電阻率,α為電阻溫度系數(shù),t為溫度。金屬導(dǎo)體:α>0,電阻率隨溫度升高而增大;半導(dǎo)體:α<0,電阻率隨溫度升高而減小;超導(dǎo)現(xiàn)象及超導(dǎo)體:一些金屬及化合物,當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值時(shí),它的電阻率突然減小到零,這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體叫作超導(dǎo)體。三、歐姆定律1.內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流跟⑥成正比,跟⑦成反比。

2.表達(dá)式:I=⑧。

3.適用范圍:金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電,不適用于⑨導(dǎo)體或⑩元件。

答案①UI②導(dǎo)體本身③長(zhǎng)度l④橫截面積⑤ρlS⑥導(dǎo)體兩端的電壓⑦導(dǎo)體的電阻⑧UR⑨氣態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中,常用橫坐標(biāo)表示電壓,縱坐標(biāo)表示電流,這樣畫出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。根據(jù)圖1、圖2所示的伏安特性曲線,回答下列問(wèn)題:(1)圖1中直線A、B對(duì)應(yīng)的元件是線性元件還是非線性元件?A、B相比較,誰(shuí)的阻值較大?(2)圖1中,若用量角器測(cè)得直線A、B與橫軸的夾角分別為45°、53°,則能否根據(jù)R=k=1tanθ來(lái)計(jì)算A、B的電阻?能否夠根據(jù)R=k=1tanθ來(lái)計(jì)算A(3)在圖2中,圖線的切線的斜率的倒數(shù)能否表示導(dǎo)體在該狀態(tài)的電阻?若要表示導(dǎo)體在該狀態(tài)的電阻,則應(yīng)用哪條線的斜率的倒數(shù)?答案(1)線性元件A(2)不能能(3)不能圖線上的點(diǎn)(Un,In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)角度1對(duì)歐姆定律的理解與應(yīng)用歐姆定律I=UR和電阻的定義式R=U比較項(xiàng)目歐姆定律I=UR電阻的定義式R=前后物理量的關(guān)系I與U成正比,與R成反比R是導(dǎo)體本身的性質(zhì),不隨U、I的改變而改變適用條件適用于金屬導(dǎo)體、電解液等適用于計(jì)算一切導(dǎo)體的電阻說(shuō)明歐姆定律的表達(dá)式是I=UR,而公式R=UI應(yīng)該理解成電阻的比值定義式,比值定義的魅力就在于被定義的物理量與比值中的那兩個(gè)物理量無(wú)關(guān),但R=UI告訴了我們一種測(cè)量導(dǎo)體電阻的方法,即伏安法。對(duì)于定值電阻,由于U與I成正比,對(duì)某一導(dǎo)體,若其電阻阻值為R,加在其兩端的電壓為U,流經(jīng)電阻的電流為I。若不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響,下列論述正確的是()。A.該電阻兩端電壓增至2U,則電阻阻值可能增至2RB.該電阻兩端電壓增至2U,則通過(guò)電阻的電流可能為2IC.該電阻兩端電壓增加ΔU,則通過(guò)電阻的電流一定為ΔD.若該電阻兩端電壓增加ΔU,電流增加ΔI,則一定有R=Δ答案B解析題中給出的導(dǎo)體,不一定是金屬導(dǎo)體,若為金屬導(dǎo)體則歐姆定律成立,否則不成立,B項(xiàng)正確。由歐姆定律知,電阻R=UI。若電壓U、電流I的變化量分別為ΔU、ΔI,則對(duì)于電阻阻值保持不變的純電阻,有R=UI=ΔUΔI。而對(duì)于一般情形,由于U=IR,取較小的變化量,有ΔU=R·ΔI+I·ΔR,即ΔUΔI=R+IΔRΔI≠R。因此,小燈泡發(fā)光時(shí),因溫度對(duì)電阻的影響,溫度升高時(shí),顯然ΔU在中山、珠海兩地之間地下埋設(shè)有兩條40km的輸電線,現(xiàn)輸電線的某處發(fā)生了短路,為確定短路的位置,首先是中山檢修員用如圖所示的裝置接入輸電線A、B兩端,電流表的示數(shù)為0.2A,檢測(cè)完畢后,珠海檢修員用相同的裝置接入輸電線C、D兩端,電流表的示數(shù)為0.3A,已知輸電線的電阻與其長(zhǎng)度成正比,則短路位置離中山()。A.24km B.20km C.16km D.10km答案A解析由題知,兩地相距40km,輸電線的電阻與其長(zhǎng)度成正比,設(shè)每千米輸電線的電阻為R0,短路位置離中山的距離為s,則短路位置離珠海的距離為40km-s,則CD間兩條輸電線的總長(zhǎng)度為2(40km-s),總電阻RCD=2(40km-s)R0;同理可得,AB間的總電阻RAB=2sR0。用測(cè)量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)時(shí),電源電壓U不變,所以由歐姆定律得U=IABRAB,U=ICDRCD,因電源電壓不變,所以可得IABRAB=ICDRCD,代入數(shù)據(jù)有0.2A×2sR0=0.3A×2(40km-s)R0,解得s=24km,A項(xiàng)正確。角度2伏安特性曲線名稱伏安特性曲線圖示注意U-I圖像不能等同于伏安特性曲線(多選)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(diǎn),PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線。下列說(shuō)法正確的是()。A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大B.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻R=UC.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻R=UD.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡電阻為圖中矩形PQOM所圍的面積答案AB解析圖線上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O的連線的斜率的倒數(shù)表示電阻,由題圖可知隨著所加電壓的增大,斜率減小,即小燈泡的電阻增大,A項(xiàng)正確;由歐姆定律可得,對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻R=U1I2,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的功率P=U1I2,與題圖中PQOM所圍的面積相等角度3電阻定律R=ρlS電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式?jīng)Q定式定義式R=ρlR=U區(qū)別給出了決定電阻大小的因素提供了一種測(cè)定電阻的方法,電阻與U和I無(wú)關(guān)適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和分布均勻的導(dǎo)電介質(zhì)適用于純電阻導(dǎo)體(2024屆杭州質(zhì)檢)由導(dǎo)電介質(zhì)制成的電阻的截面圖如圖所示,導(dǎo)電介質(zhì)的電阻率為ρ,制成內(nèi)、外半徑分別為a和b的半球殼層形狀(圖中陰影部分),半徑為a、電阻不計(jì)的球形電極被嵌入導(dǎo)電介質(zhì)的球心作為一個(gè)引出電極,在導(dǎo)電介質(zhì)的外層球殼鍍上一層電阻不計(jì)的金屬膜作為另外一個(gè)電極。設(shè)該電阻的阻值為R,通過(guò)一定的物理分析,下列表達(dá)式中合理的是()。A.R=ρ(b+aC.R=ρa(bǔ)b2π(b答案D解析根據(jù)電阻定律R=ρlS可知,導(dǎo)體的電阻在ρ、S不變的情況下,R與l成正比,對(duì)應(yīng)題中a到b距離(b-a),在ρ、l不變的情況下,電阻R與面積S成反比,對(duì)應(yīng)題中2πab,A、B、C三項(xiàng)錯(cuò)誤,DR1、R2是用相同金屬材料制成的電阻,其上、下表面分別是邊長(zhǎng)為a、b的正方形,厚度分別為d1、d2,連接方式如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()。A.電阻R1、R2之比為d1∶d2B.通過(guò)R1、R2的電流之比為b∶aC.R1、R2的電功率之比為d12D.R1、R2兩端電壓之比為d2∶d1答案D解析由電阻定律知,R1、R2的電阻之比R1∶R2=ρa(bǔ)ad1:ρbbd2=d2∶d1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;兩個(gè)電阻串聯(lián),則通過(guò)R1、R2的電流之比為1∶1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;R1、R2消耗的電功率之比P1P2=I2R1I2R2=d2d1,C項(xiàng)錯(cuò)誤考點(diǎn)三焦耳定律與電路功率一、電功和電功率1.電功(用W表示):電路中①力對(duì)定向移動(dòng)的電荷所做的功(或者說(shuō)電路中的電流所做的功)。

(1)電功的計(jì)算公式:W=②。

(2)在國(guó)際單位制中的單位:焦耳,符號(hào)為J。常用的單位:千瓦時(shí)(kW·h),也稱“度”,1kW·h=3.6×106J。(3)電流做功的過(guò)程就是③能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。

2.電功率(用P表示):電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間的比值。(1)電功率的計(jì)算公式:P=Wt=④(2)在國(guó)際單位制中的單位:瓦特,符號(hào)為W。(3)電功率是表示電流做功快慢的物理量。二、電熱和熱功率1.電熱(用Q表示):電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。(1)電熱的計(jì)算公式:Q=⑤。

(2)注意:Q=⑥,物理學(xué)上叫作焦耳定律。

※焦耳定律:電流通過(guò)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(shí)間成正比,即Q=I2Rt。2.熱功率:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。(1)熱功率的計(jì)算公式:P熱=⑦。

(2)熱功率是表示電流發(fā)熱快慢的物理量。三、電路中的能量轉(zhuǎn)化從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度看,電動(dòng)機(jī)從電源獲得能量,一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(熱能),即P電=⑧+⑨,其中P電=⑩,P熱=。

答案①靜電力②UIt③電④UI⑤I2Rt⑥I2Rt⑦I2R⑧P機(jī)⑨P熱⑩UII2R如圖所示,當(dāng)電動(dòng)機(jī)接上電源后,會(huì)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng),回答下列問(wèn)題:(1)電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈電阻如何計(jì)算?(2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),探究線圈兩端電壓與線圈電阻損失電壓之間的大小關(guān)系。(3)風(fēng)扇正常工作時(shí),涉及哪些功率?各功率間的關(guān)系如何?答案(1)電動(dòng)機(jī)未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線圈可視為純電阻電路,電阻可由兩端電壓與通過(guò)的電流來(lái)確定。(2)設(shè)線圈兩端電壓為U,線圈因電阻損失電壓為Ur,若電流為I,機(jī)械功率為ΔP,由能量守恒定律,有IU=ΔP+IUr>IUr,即U>Ur。(3)風(fēng)扇正常工作時(shí),涉及的功率有輸入功率、發(fā)熱功率、機(jī)械功率或輸出功率。機(jī)械功率等于輸入功率減去發(fā)熱功率。角度1串、并聯(lián)電路的分析與計(jì)算(多選)有三個(gè)電阻的阻值及額定電流分別為R1=10Ω、I1=1A,R2=20Ω、I2=2A,R3=5Ω、I3=2A。將它們以不同方式組合,組成的電路分別如圖1、圖2、圖3所示。下列說(shuō)法正確的是()。A.圖1中電路兩端允許加載的最大電壓為60VB.圖2中電路允許通過(guò)的最大電流為3.5AC.圖3中電路兩端允許加的最大電壓為17.5VD.圖3中電路允許通過(guò)的最大電流為2A答案BC解析圖1中三個(gè)電阻是串聯(lián)關(guān)系,串聯(lián)電路中的電流處處相等,所以圖1中要保證三個(gè)電阻的安全,電路中的最大電流I1=1A,根據(jù)歐姆定律可得,電路兩端允許加載的最大電壓Umax=I1(R1+R2+R3)=35V,A項(xiàng)錯(cuò)誤;圖2中三個(gè)電阻是并聯(lián)關(guān)系,并聯(lián)電路各支路電壓相等,根據(jù)U=IR計(jì)算出各電阻兩端允許加載的最大電壓,分別是U1=10V,U2=40V,U3=10V,要保證三個(gè)電阻安全,圖2中電路兩端允許加載的最大電壓為10V,當(dāng)電路兩端加載的電壓為10V時(shí),電路允許通過(guò)的最大總電流Imax=UmaxR1+UmaxR2+UmaxR3=1010+1020+105A=3.5A,B項(xiàng)正確;在圖1和圖2的分析中,已經(jīng)知道,R1、R2的額定電壓分別是10V和40V,故圖3中并聯(lián)部分允許承受的最大電壓Umax'=10V,該部分的最大電流Imax'=Umax'R1+Umax'R2=1010+1020A=1.5A,又知R3的額定電流I3=2A,故整個(gè)電路允許通過(guò)的最大電流Imax″=Imax'=1.5在串聯(lián)電路中,會(huì)出現(xiàn)限流現(xiàn)象,即不同電阻允許通過(guò)的電流不一樣,串聯(lián)電路允許通過(guò)的最大電流由額定電流最小的那個(gè)電阻決定。在并聯(lián)電路中,會(huì)出現(xiàn)限壓現(xiàn)象,即不同電阻兩端允許加載的電壓不一樣,并聯(lián)電路兩端允許加載的最大電壓由額定電壓最小的那個(gè)電阻決定。另外,要謹(jǐn)記:對(duì)于串聯(lián)電路,R總大于任一電阻阻值,一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻串聯(lián)時(shí),總電阻接近大電阻。對(duì)于并聯(lián)電路,R總小于任一電阻阻值,一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻。但是,無(wú)論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,其中任一電阻增大或減小,總電阻都隨之增大或減小。(2024屆海淀區(qū)模擬)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的具有兩個(gè)量程的電流表如圖所示,已知表頭的滿偏電流為Ig,定值電阻R1、R2的阻值均等于表頭的內(nèi)阻。當(dāng)使用1和2兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),電流表的量程為I1,當(dāng)使用1和3兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),電流表的量程為I2。下列說(shuō)法正確的是()。A.I1=2IgB.I2=3IgC.若僅使R1阻值變小,則I1和I2均變大D.若僅使R2阻值變小,則I1和I2均變大答案C解析設(shè)R1=R2=Rg=R,根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可知I1=Ig+Ig(R2+Rg)R1=3Ig,I2=Ig+IgRgR1+R2=1.5Ig,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)镮1=Ig+Ig(R2+Rg)R1,I2=Ig+IgRgR1電表的改裝問(wèn)題,就是串聯(lián)電路與并聯(lián)電路的分析問(wèn)題。當(dāng)小量程的電流表改裝成電壓表時(shí),采用串聯(lián)電路,這時(shí)要抓住串聯(lián)電路電流相等的特點(diǎn),采用歐姆定律列式分析;當(dāng)小量程的電流表改裝成大量程的電流表時(shí),采用并聯(lián)電路,這樣要抓住并聯(lián)電路電壓相等的特點(diǎn),采用歐姆定律列式分析。角度2電路中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題純電阻電路與非純電阻電路的比較比較項(xiàng)目純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗等工作中的電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等能量轉(zhuǎn)化電路中消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W=Q電路中消耗的電能除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為其他形式的能W>Q電功的計(jì)算W=UIt=I2Rt=U2W=UIt電熱的計(jì)算Q=UIt=I2Rt=U2Q=I2Rt電功率的計(jì)算P=UI=I2R=UP=UI熱功率的計(jì)算P熱=UI=I2R=UP熱=I2R在現(xiàn)代社會(huì)中電熱水壺已進(jìn)入千家萬(wàn)戶,如果將一電熱水壺接在220V的電源兩端,經(jīng)時(shí)間t0電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)斷開。若不計(jì)熱量損失、電阻絲的阻值不受溫度的影響。下列說(shuō)法正確的是()。A.如果將電熱水壺接在110V的電源兩端,需經(jīng)2t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)斷開B.如果將電熱水壺接在110V的電源兩端,需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)斷開C.如果將電熱水壺接在55V的電源兩端,需經(jīng)4t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)斷開D.如果將電熱水壺接在55V的電源兩端,需經(jīng)16t0的時(shí)間電熱水壺的開關(guān)自動(dòng)斷開答案D解析設(shè)電熱水壺電熱絲的電阻為R,則經(jīng)過(guò)t0的時(shí)間,220V的電壓產(chǎn)生的熱量Q=U2Rt0=(220V)2Rt0。若U1=110V,需要產(chǎn)生相同的熱量Q=U12Rt1=(110V)2Rt1,解得t1=4t0,A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤;若U2=55V,需要產(chǎn)生相同熱量開關(guān)才能自動(dòng)斷開,由Q=U22Rt1=(55某款小型電風(fēng)扇的銘牌如圖。當(dāng)在該小電風(fēng)扇上加3V電壓時(shí),它不轉(zhuǎn)動(dòng),測(cè)得此時(shí)通過(guò)它的電流為0.6A,則下列說(shuō)法正確的是()。FS-69電風(fēng)扇規(guī)格100mm額定電壓6V額定功率2.4WA.小電風(fēng)扇的內(nèi)阻為0.5ΩB.當(dāng)在小電風(fēng)扇上加6V電壓時(shí),通過(guò)的電流為1.2AC.小電風(fēng)扇正常工作時(shí)的機(jī)械功率為2.4WD.小電風(fēng)扇正常工作時(shí)的熱功率為0.8W答案D解析小風(fēng)扇不轉(zhuǎn)時(shí),電路為純電阻電路,根據(jù)歐姆定律可得R=UI=5Ω,A項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)電壓為6V時(shí),風(fēng)扇正常工作,由公式可得I=PU=2.46A=0.4A,B項(xiàng)錯(cuò)誤;風(fēng)扇正常工作時(shí)機(jī)械功率P機(jī)械=UI-I2R=2.4W-(0.4)2×5W=1.6W,C項(xiàng)錯(cuò)誤;風(fēng)扇熱功率P熱=I2R=0.8W解決電路中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題,關(guān)鍵是明確電能的轉(zhuǎn)化情況。對(duì)于純電阻電路,電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,因此有P電=P熱。對(duì)于非純電阻電路問(wèn)題,例如含電動(dòng)機(jī)的電路,當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度看,電動(dòng)機(jī)從電源獲得能量,一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,還有一部分轉(zhuǎn)化為熱能,即P電=P機(jī)+P熱,其中P電=UI,P熱=I2R。當(dāng)電動(dòng)機(jī)不能正常工作(轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí),P機(jī)=0,電路轉(zhuǎn)化為純電阻電路,此時(shí)電動(dòng)機(jī)從電源獲得的能量全部轉(zhuǎn)化為熱能,即P電=P熱。見《高效訓(xùn)練》P731.氚核

13H發(fā)生β衰變成為氦核

23He。假設(shè)含氚材料中

13H發(fā)生β衰變產(chǎn)生的電子可以全部定向移動(dòng),在3.2×104s時(shí)間內(nèi)形成的平均電流為5.0×10-8A。已知電子的電荷量為1.6×10-19C,則在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生β衰變的氚核

A.5.0×1014 B.1.0×1016C.2.0×1016 D.1.0×1018答案B解析由q=It,ne=q聯(lián)立解得n=1.0×1016。2.某款理發(fā)用的電吹風(fēng)的電路如圖所示,它主要由電動(dòng)機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。在閉合開關(guān)S1、S2后,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(shí)的功率為120W,吹熱風(fēng)時(shí)的功率為1000W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說(shuō)法正確的是()。A.電熱絲的電阻為55ΩB.電動(dòng)機(jī)的電阻為12103C.當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí),電熱絲每秒鐘消耗的電能為120JD.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電動(dòng)機(jī)每秒鐘消耗的電能為880J答案A解析電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),電熱絲消耗的功率P=1000W-120W=880W;對(duì)電熱絲,由P=U2R可得電熱絲的電阻R=U2P=2202880Ω=55Ω,A項(xiàng)正確。因?yàn)椴恢离妱?dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率,所以電動(dòng)機(jī)線圈的電阻無(wú)法計(jì)算,B項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí),電熱絲沒有工作,C項(xiàng)錯(cuò)誤。當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí),3.(多選)對(duì)于一根常溫下阻值為R的均勻金屬絲,下列說(shuō)法正確的是()。A.常溫下,若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的10倍,則電阻變?yōu)?0RB.常溫下,若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái),則電阻變?yōu)?4C.若加在金屬絲兩端的電壓從零逐漸增大到U0,則任一狀態(tài)下的UID.若把金屬絲的溫度降低到絕對(duì)零度附近,則電阻率可能會(huì)突然變?yōu)榱愦鸢窧D解析設(shè)金屬絲的體積為V,原長(zhǎng)為L(zhǎng),橫截面積為S,由電阻定律可得R=ρLS=ρL2V,常溫下,若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的10倍,則電阻變?yōu)?00R,A項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下,若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái),則電阻變?yōu)?4R,B項(xiàng)正確;若加在金屬絲兩端的電壓增大,金屬絲發(fā)熱,金屬絲的電阻率隨溫度的升高而增大,由R=ρLS可知,電阻變大,由R=UI可知,UI的比值變大,C項(xiàng)錯(cuò)誤;若把金屬絲的溫度降低到絕對(duì)零度附近4.用某種半導(dǎo)體材料制成的電阻的電流隨其兩端電壓變化的關(guān)系圖線如圖所示,在圖線上取一點(diǎn)M,其坐標(biāo)為(U0,I0),其中過(guò)M點(diǎn)的切線與橫軸正向的夾角為β,MO與橫軸的夾角為α。下列說(shuō)法正確的是()。A.該電阻的阻值隨其兩端電壓的升高而減小B.該電阻的阻值隨其兩端電壓的升高而增大C.當(dāng)該電阻兩端的電壓U=U0時(shí),其阻值為1tanαD.當(dāng)該電阻兩端的電壓U=U0時(shí),其阻值為tanβΩ答案A解析由題圖可知,圖線上點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)的連線的斜率表示電阻的倒數(shù),隨著電壓的增大,斜率變大,該電阻的阻值變小,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)該電阻兩端的電壓U=U0時(shí),該電阻的阻值R=U0I0,因?yàn)榭v坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的標(biāo)度不確定,所以不能用R=1tanα計(jì)算電阻的阻值,也不能用R=tanβ計(jì)算電阻的阻值5.(多選)在如圖1所示的電路中,L1、L2、L3為三個(gè)規(guī)格相同的小燈泡,這種小燈泡的I-U特性曲線如圖2所示。在開關(guān)S閉合后,電路中的總電流為0.25A,則此時(shí)()。A.L1兩端電壓為L(zhǎng)2兩端電壓的2倍B.L1消耗的電功率為0.75WC.L2的電阻為4ΩD.L1、L2消耗的電功率的比值大于12答案BD解析電路中的總電流為0.25A,則L1中電流為0.25A,由小燈泡的伏安特性曲線可知,L1兩端電壓為3.0V,L1消耗的電功率P1=U1I1=0.75W,B項(xiàng)正確;根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知,L2中電流為0.125A,由小燈泡的伏安特性曲線可知,L2兩端電壓小于0.5V,所以L1兩端電壓比L2兩端電壓的6倍還大,A項(xiàng)錯(cuò)誤;由歐姆定律可知,L2的電阻R2=U2I2=0.40.125Ω=3.2Ω≠4Ω,C項(xiàng)錯(cuò)誤;L2消耗的電功率P2=U2I2<0.5×0.125W=0.0625W,L1、L2消耗的電功率的比值P1P26.(多選)導(dǎo)體a、b的伏安特性曲線如圖所示,若導(dǎo)體a的電阻為R1,導(dǎo)體b的電阻為R2,則下列說(shuō)法正確的是()。A.R1∶R2=1∶3B.把R1拉長(zhǎng)到原來(lái)的3倍長(zhǎng)后電阻等于R2C.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上,則二者功率之比P1∶P2=1∶3D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,則通過(guò)二者的電流之比I1∶I2=1∶3答案AC解析在線性元件的伏安特性曲線(I-U圖像)中,圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)。由圖可得R1∶R2=1∶3,A項(xiàng)正確;把R1拉長(zhǎng)到原來(lái)的3倍長(zhǎng)后,橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的13,由電阻定律可得,電阻變?yōu)樵瓉?lái)的9倍,B項(xiàng)錯(cuò)誤;在串聯(lián)電路中,通過(guò)各元件的電流相等,所以將R1與R2串聯(lián)后接于電源上后電流之比I1∶I2=1∶1,由公式P=I2R得,功率之比P1∶P2=1∶3,C項(xiàng)正確;在并聯(lián)電路中,各元件的電壓相等,電流與電阻成反比,所以將R1與R2并聯(lián)后接于電源上,電流之比I1∶I2=3∶1,D7.一車載加熱器發(fā)熱部分的電路如圖所示,a、b、c是三個(gè)接線端點(diǎn)。當(dāng)該電路以3種不同的方式接在輸出電壓為u的電源兩端時(shí),它們的功率分別為Pab、Pac、Pbc,則下列關(guān)系式正確的是()。A.Pab>Pbc B.Pab=PacC.Pac=Pbc D.Pab<Pac答案D解析接a、b時(shí),電路的總電阻Rab=90R19;接a、c時(shí),電路的總電阻Rac=18R19;接b、c時(shí),電路的總電阻Rbc=90R19。不管是接哪兩個(gè)點(diǎn),電壓不變,根據(jù)P=U2R,可知P8.長(zhǎng)度為L(zhǎng)的均勻金屬絲總電阻為R,將它彎成如圖所示的圓形閉合導(dǎo)線環(huán),A、B、C、D四點(diǎn)將圓環(huán)等分。將A、C兩點(diǎn)接入輸出電壓恒為U的電源上,則圓環(huán)消耗的功率為P。若將A、B兩點(diǎn)接入同樣的電源上,則圓環(huán)消耗的功率為()。A.43P B.34P C.316P D答案A解析導(dǎo)線環(huán)每一等份的電阻為14R。當(dāng)A、C點(diǎn)接入電路中時(shí),總電阻R1=14R;當(dāng)A、B點(diǎn)接入電路中時(shí),總電阻R2=316R;由P=U2R得P2∶P1=R1∶R2=4∶3,又P1=P,可得P2=9.(多選)刀片電池的電池包