第十章　第1課時　電路的基本概念及規(guī)律-2025年高中物理大一輪復(fù)習(xí)

考情分析試題情境生活實踐類家用電器、新能源電動汽車、超級電容器、手機充電等學(xué)習(xí)探究類電表改裝、導(dǎo)體電阻率的測量、測量電源的電動勢和內(nèi)阻、用多用電表測量電學(xué)中的物理量第1課時電路的基本概念及規(guī)律目標(biāo)要求1.知道電流的概念、定義式及微觀表達(dá)式。2.理解部分電路歐姆定律及電阻定律。3.會進(jìn)行串、并聯(lián)電路分析，理解電表改裝的原理。4.理解焦耳定律并能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路。考點一電流的概念及表達(dá)式1．電流電荷的__________形成電流，I＝________。2．電流形成的條件：導(dǎo)體中有________________；導(dǎo)體兩端存在________。3．電流的標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，但有方向，規(guī)定________________定向移動的方向為電流的方向。思考1.如圖所示，設(shè)金屬導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，自由電荷定向移動的速率為v，試推導(dǎo)電流的微觀表達(dá)式。________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．在導(dǎo)體導(dǎo)電時，電流的傳輸速度與電荷定向移動的平均速率相同嗎？________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1如圖所示，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n，自由電子的質(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，自由電子定向移動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強度大小為()A.eq\f(mv2,2eL)B.eq\f(mv2Sn,e)C．ρnevD.eq\f(ρev,SL)電流的三種表達(dá)式及其比較公式適用范圍公式含義I＝eq\f(q,t)一切電路eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q、I∝eq\f(1,t)I＝nqSv一切電路從微觀上看，n、q、S、v決定了I的大小I＝eq\f(U,R)金屬、電解質(zhì)溶液I由U、R決定，I∝U、I∝eq\f(1,R)考點二部分電路歐姆定律及電阻定律1．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________成正比，跟導(dǎo)體的________成反比。(2)表達(dá)式：I＝________。(3)適用范圍：________導(dǎo)電和______________導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件。2．對U－I圖像和I－U圖像的理解(如圖甲、乙所示)(1)圖線a、c、d、f表示線性元件，b、e表示非線性元件。(2)圖線b上的點與O點連線的斜率不斷變小，電阻不斷變小；圖線e上的點與O點連線的斜率不斷變大，電阻不斷變小。(3)圖中Ra________Rc，Rd________Rf。(均選填“>”“<”或“＝”)(4)對于非線性元件，應(yīng)根據(jù)R＝eq\f(U,I)計算某點的電阻，而不是該點切線的斜率(或斜率的倒數(shù))。3．電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成____________，與它的橫截面積S成________；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的________有關(guān)。(2)公式：R＝________。其中l(wèi)是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，ρ是導(dǎo)體的____________，其國際單位是____________，符號為____________。(3)電阻率①物理意義：反映導(dǎo)體的________________，是導(dǎo)體材料本身的屬性。②電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而________；負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而________；超導(dǎo)體：一些金屬和合金在溫度低到臨界溫度時，電阻可以降到0。1．由R＝eq\f(U,I)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。()2．由ρ＝eq\f(RS,l)知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導(dǎo)體的長度成反比。()3．電阻率越大，導(dǎo)體對電流的阻礙作用就越大。()4．U－I圖像上的點與坐標(biāo)原點連線斜率的變化反映阻值的變化。()例2(多選)(2024·廣東省模擬)離地面高度5.0×104m以下的大氣層可視為電阻率較大的漏電介質(zhì)，假設(shè)由于雷暴對大氣層的“電擊”，使得離地面高度5.0×104m處的大氣層與帶負(fù)電的地球表面之間形成穩(wěn)定的電場，其電勢差約為3×105V。已知雷暴每秒給地球充電的電荷量約為1.8×103C，地球表面積近似為5.0×1014m2，則()A．該大氣層的等效電阻約為600ΩB．該大氣層的平均漏電電流約為1.8×103AC．該大氣層的平均電阻率約為1.7×1012Ω·mD．該大氣層的平均電阻率約為1.7×108Ω·m例3如圖所示為a、b兩電阻的伏安特性曲線，圖中α＝45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A．電阻a的阻值隨電流的增大而增大B．因I－U圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值R＝eq\f(1,tanα)＝1ΩC．在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值D．在兩圖線交點處電阻a的阻值是電阻b的阻值的2倍電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了一種測電阻的方法，并不能說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體考點三串、并聯(lián)電路分析電表的改裝原理1．串、并聯(lián)電路的特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流I＝____________I＝____________電壓U＝____________U＝____________電阻R＝____________eq\f(1,R)＝eq\f(1,R1)＋eq\f(1,R2)＋…＋eq\f(1,Rn)功率分配eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)P1R1＝P2R2＝…＝PnRnP總＝P1＋P2＋…＋Pn2.串、并聯(lián)電路幾個常用的推論(1)串聯(lián)電路的總電阻________其中任一部分電路的總電阻。(2)并聯(lián)電路的總電阻________其中任一支路的總電阻。(3)無論電阻怎樣連接，每一段電路的總電功率P總是________各個電阻的電功率之和。(4)無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路中任意一個電阻變大時，電路的總電阻________。3．電表的兩種改裝的比較改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表內(nèi)部電路改裝原理串聯(lián)分壓并聯(lián)分流所需電阻阻值R＝eq\f(U,Ig)－RgR＝eq\f(Ug,I－Ig)改裝后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig校準(zhǔn)電路1．并聯(lián)電路的總電阻一定大于其中某一支路的電阻。()2．串聯(lián)電路中某一電阻增大，總電阻增大，并聯(lián)電路中某一電阻增大，總電阻減小。()3．若將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后，增大了原電流表的滿偏電壓。()例4(2023·海南海口市一中模擬)如圖所示，R1＝2Ω，R2＝10Ω，R3＝10Ω，A、B兩端接在電壓恒定的電源上，則()A．S斷開時，R1與R2的兩端電壓之比為5∶1B．S閉合時，R1與R2兩端的電壓之比為2∶5C．S閉合時，通過R2與R3的電流之比為2∶1D．S閉合時，R1與R2的功率之比為2∶5例5(2023·河南靈寶市第一中學(xué)模擬)如圖所示，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行電表改裝的實驗，已知表頭內(nèi)阻為100Ω，滿偏電流為300mA，使用OA接線柱時它是量程為0～3A的電流表，使用OB接線柱時它是量程為0～0.6A的電流表，使用OC接線柱時它是量程為0～60V的電壓表，則圖中的R1＝______Ω，R2＝________Ω，R3＝________Ω?？键c四電功、電功率、電熱、熱功率1．電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別和聯(lián)系意義公式聯(lián)系電功電流在一段電路中所做的功W＝______對純電阻電路，電功等于電熱：W＝Q＝UIt＝I2Rt；對非純電阻電路，電功大于電熱：W>Q電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q＝______電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P＝______對純電阻電路，電功率等于熱功率：P＝P熱＝UI＝I2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率：P>P熱熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量P熱＝____2.純電阻用電器與非純電阻用電器的比較1．公式W＝UIt＝eq\f(U2,R)t＝I2Rt適用于所有電路。()2．在非純電阻電路中P＝UI>I2R。()3．焦耳定律只適用于純電阻電路，不適用于非純電阻電路。()例6(2023·上海市浦東新區(qū)一模)四只完全相同的燈泡分別用圖甲、乙兩種方式連接，電路兩端電壓分別為6V和10V。當(dāng)燈泡都正常發(fā)光時，R1、R2消耗的電功率分別為P1和P2，則()A．P1>P2 B．P1<P2C．P1＝P2 D．無法確定例7(2023·浙江嘉興市期末)如圖所示，2022年長江流域發(fā)生嚴(yán)重干旱災(zāi)害期間，農(nóng)民通過潛水泵抽取地下水灌溉農(nóng)田。已知潛水泵由電動機、水泵、輸水鋼管組成，某地下水源距離地表6m深，安裝潛水泵時將一根輸水鋼管豎直打入地底下與地下水源連通，水泵出水口離地