9.1电路的基本概念和规律(原卷版)-2023年高考物理一轮复习提升核心素养

这是一份9.1电路的基本概念和规律(原卷版)-2023年高考物理一轮复习提升核心素养，共15页。试卷主要包含了1电路的基本概念和规律，2 C，消耗的电能为0等内容，欢迎下载使用。
第九章 恒定电流 考查内容自主命题卷全国卷考情分析闭合电路欧姆定律及其应用2020·北京卷·T122020·江苏卷·T6 含容电路的电流和电压 2020·全国卷Ⅰ·T17电阻定律2020·浙江1月选考·T6 含电动机的电路2019·浙江4月选考·T8 测电阻类实验2021·山东卷·T142021·浙江6月选考·T182021·广东卷·T122021·北京卷·T162018·全国卷Ⅰ·T232018·全国卷Ⅲ·T232020·全国卷Ⅰ·T22测量电源的电动势和内电阻2021·天津卷·T102021·湖南卷·T122020·山东卷·T142020·浙江7月选考·T182021·全国乙卷·T23 电表改装及多用电表2021·辽宁卷·T122018·全国卷Ⅱ·T222019·全国卷Ⅰ·T232019·全国卷Ⅲ·T23传感器及其他创新实验 2019·全国卷Ⅱ·T23试题情境生活实践类在日常生产生活和科技方面的主要试题情境有家用电器、电表的原理与应用等，涉及这类情境的题目往往考查纯电阻电路和非纯电阻电路的分析与计算、串并联电路的规律与应用、电路故障的分析与判断等学习探究类学习探究类涉及的主要试题情境是电学实验问题，包括实验原理的创新、实验器材的选择、实验电路的设计、实验数据的处理和实验误差的分析等问题 9.1电路的基本概念和规律一、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．(3)两个表达式：①定义式：I＝；②决定式：I＝.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．(2)表达式：I＝.(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．(4)导体的伏安特性曲线(I－U)图线图1①比较电阻的大小：图线的斜率k＝tan θ＝＝，图1中R1   R2(选填“>”“<”或“＝”)；②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；③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．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：R＝，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(Ω)．(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     ．2．电阻定律(1)内容：导体电阻还与构成它的材料有关，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    ．(2)公式：R＝ρ.其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体的    ，其国际单位是欧·米，符号为Ω·m.(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液．3．电阻率(1)计算式：ρ＝R.(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    ．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＝IUt(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)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)．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＝   .(2)对于纯电阻电路：P电＝P热＝IU＝I2R＝.(3)对于非纯电阻电路：P电＝IU＝    ＋P其他＝    ＋P其他≠＋P其他．电流的理解和计算电流的三种表达式及其比较公式适用范围字母含义公式含义I＝一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝I＝nqSv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：电荷定向移动速率从微观上看n、q、S、v决定了I的大小I＝金属、电解液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻I由U、R决定，I∝U、I∝ 例题1.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现，质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电荷量为e，那么这束质子流内单位体积的质子数n是(　　)A． 　　　　　　　 B． C．   D． (2022·四川省仪陇宏德中学高三模拟)如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，自由电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　　)A.  B.  C．ρnev  D.(2022·上海市徐汇区模拟)一定值电阻两端加上某一稳定电压，经一段时间通过该电阻的电荷量为0.2 C，消耗的电能为0.6 J．为在相同时间内使通过该电阻的电荷量为0.6 C，则在其两端需加的电压为(　　)A．1 V   B．3 VC．6 V   D．9 V 欧姆定律及电阻定律电阻的决定式和定义式的区别公式R＝ρR＝区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体 例题2.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是(　　)A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积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ρ。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(　　)A．　　 B． C．　　 D．如图所示，一段长为a，宽为b，高为c(a>b>c)的导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为R，则最小的电阻为(　　)A.   B.C.   D．R电路的串联、并联串、并联电路的特点 串联电路并联电路电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…Rn＝＋＋…＋功率分配＝＝…＝P1R1＝P2R2＝…＝PnRnP总＝P1＋P2＋…＋Pn 例题3.如图为某控制电路的一部分，已知AA′的输入电压为24 V，如果电阻R＝6 kΩ，R1＝6 kΩ，R2＝3 kΩ，则BB′不可能输出的电压是(　　)A．12 V  　　　 B．8 VC．6 V  　　　 D．3 V(2022·湖北恩施市模拟)如图所示为示波器衰减电路的示意图，ab之间为信号电压的输入端，cd为衰减电路的输出端，P是和衰减旋钮固连在一起的开关，R1、R2、R3、R4为四个定值电阻，当P接通1时电压没有被衰减，当P分别接通2、3、4时电压被衰减10倍、100倍、1 000倍(即输出电压变为输入电压的0.1、0.01、0.001)，若某个示波器的衰减电路中，R4＝1 Ω，不计导线电阻，则其他电阻的阻值分别为(　　)A．R1＝900 Ω，R2＝90 Ω，R3＝9 ΩB．R1＝999 Ω，R2＝99 Ω，R3＝9 ΩC．R1＝10 Ω，R2＝100 Ω，R3＝1 000 ΩD．R1＝1 000 Ω，R2＝100 Ω，R3＝10 Ω两根材料相同的均匀导线x和y，其中，x长为l，y长为2l，串联在电路上时沿长度方向的电势φ随位置的变化规律如图所示，那么，x和y两导线的电阻和横截面积之比分别为(　　)A．3∶1　1∶6   B．2∶3　1∶6C．3∶2　1∶5   D．3∶1　5∶1电功、电功率　电热、热功率电功率P＝IU和热功率P＝I2R的比较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＝UI，热功率均为P热＝I2R.只有在纯电阻电路中P电＝P热，IU＝I2R＝才成立．2．对于非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他，即IU＝I2R＋P其他，I≠(欧姆定律不适用)．例题4. 如图所示，当AB间加上电压时，R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等，则三电阻的阻值之比R1∶R2∶R3为(　　)A．1∶1∶4   B．1∶1∶1C．1∶1∶2   D．2∶2∶1(2022·福建莆田市第二十四中学高三月考)如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示．在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R，则时间t内(　　)A．充电宝输出的电功率为UI＋I2RB．充电宝产生的热功率为I2RC．手机电池产生的焦耳热为tD．手机电池储存的化学能为UIt－I2Rt(多选)一额定电压为9 V、额定功率为9 W的小灯泡L和一内阻r＝1 Ω的直流电动机M并联，再与R＝4 Ω的定值电阻串联后接在电路中的A、B两点间，电流表A可视为理想电表，电路如图所示，当A、B间接15 V电压时，电动机和小灯泡正常工作。则下列说法正确的是(　　)A．电流表示数为10 AB．通过电动机的电流为9 AC．定值电阻两端的电压为6 VD．电动机输出的机械功率为4.25 W1．（2022·全国·高二专题练习）铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子定向移动的平均速率为（　　）A．光速c B． C． D．2．（2020·四川·成都市锦江区嘉祥外国语高级中学高一开学考试）小明在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像，根据图像，下列说法错误的是（　　）A．当在导体乙的两端上加1V的电压时，通过导体乙的电流为0.1AB．将甲、乙两导体并联后接到输出电压为3V的电源上时，干路中的电流为0.9AC．通过导体甲的电流与其两端的电压成正比D．导体甲的电阻大于导体乙的电阻3．（2022·全国·高二专题练习）金属铂的电阻对温度的高低非常敏感，可用于制作电阻温度计。金属铂的电阻率随温度升高而增大。现有甲、乙两个U-I图像，其中一个为描述金属铂的图像，下列判断正确的是（　　） A．图甲应为铂的U-I图像，且电压为U1时，电阻为B．图甲应为铂的U-I图像，且电压为U1时，电阻为C．图乙应为铂的U-I图像，且电压为U1时，电阻为D．图乙应为铂的U-I图像，且电压为U1时，电阻为4．（2022·北京·高考真题）某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（　　）A．B．为压力传感器C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高5．（2022·全国·高二课时练习）如图所示，三只电阻R1、R2、R3分别以甲、乙、丙三种方式接在同一个输出电压不变的电源上。已知R1＝12Ω，I2，I，则R2、R3的大小分别为（　　） A．R2＝12Ω，R3＝12Ω B．R2＝6Ω，R3＝12ΩC．R2＝12Ω，R3＝6Ω D．R2＝R3＝6Ω6．（2020·四川·成都市锦江区嘉祥外国语高级中学高一开学考试）如图所示电路中，电源两端电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关S后，在滑片P向右滑动的过程中，关于理想电压表和理想电流表的判断正确的是（　　）A．电流表A示数变小，电压表V1示数变小，V2示数变大B．电流表A示数变小，电压表V1示数变大，V2示数不变C．电流表A示数变大，电压表V1示数变小，V2示数不变D．电流表A示数变小，电压表V1示数不变，V2示数变小7．（2016·全国·高三竞赛）某型号手机电池的背面印有如图所示的一些符号，另外在手机使用说明书上还写有“通话时间，待机时间”。则该手机通话和待机时的功率分别约为（　　）A．， B．，C．， D．，8．（2022·山东省临沂第一中学高一开学考试）如图所示是“探究电流通过导体时产生热的多少跟什么因素有关”的实验装置，两个透明容器中密封着等量的空气，通电一段时间后，左侧U形管中液面高度差比右侧的大。下列说法错误的是（　   　） A．U形管中液面高度的变化反映了电阻产生热量的多少B．通过左、右两边容器中电阻丝的电流相同C．右边容器中的电阻R2比左边容器中的电阻R1小D．通电时间相同，两个容器中空气吸收的热量相同9．（2020·湖南·新邵县教研室高三期末）一个微型吸尘器的直流电动机的额定电压为U，额定电流为I，线圈电阻为R，将它接在电动势为E，内阻为r的直流电源的两极间，电动机恰好能正常工作，则（　　）A．电动机消耗的总功率为 B．电动机消耗的热功率为C．电源的输出功率为 D．电源的效率为10．（2022·全国·高二专题练习）两根材料相同的均匀导线x和y，x长为l，y长为2l，串联在电路中时，沿长度方向电势的变化关系如图所示，则x、y导线的横截面积之比为（　　） A．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶111．（2022·全国·高三课时练习）如图所示，横截面都是正方形的三段导体，它们的材料和长度都相同，导体乙刚好能嵌入导体甲，导体丙刚好能嵌入导体乙。现将三段导体串联接入到同一电路中，则（　　）A．导体丙的电阻最大B．导体甲两端的电压最大C．导体乙消耗的电功率最大D．三段导体在相等时间内产生的热量相等12．（多选）（2022·河北·沧县风化店中学高二开学考试）无人机已在航拍领域被广泛的应用，它利用自身携带的小型电机升空进行航拍，如图为某牌子的无人机，已知其电池容量为15000mAh，电机额定工作电压为20V，无人机正常工作时电机总额定功率为300W，则下列说法正确的是（　　）A．无人机正常工作时的电流是15AB．电池容量15000mAh中“mAh”是能量的单位C．无人机的电机总电阻是1.33ΩD．无人机充满电后一次工作时间约为1h13．（多选）（2022·福建·三明市第二中学高二开学考试）如图所示为一长方体金属导体，P、Q、M、N为电极，已知a=1m；b=0.2m，c=0.1m，当P、Q和M、N电极分别加上电压时，则下列说法正确的是（     ）A．P、Q和M、N电极间的电阻之比为RPQ:RMN=1:100B．P、Q和M、N电极间的电阻之比为RPQ:RMN=100:1C．若P、Q和M、N电极加的电压相同，通过的电流之比为1:100D．若P、Q和M、N电极加的电压相同，通过的电流之比为100:114．（2022·四川省仪陇宏德中学高一开学考试）如图所示，这是某电热水壶的简化电路图，开关S可切换加热和保温两种状态，电热水壶的额定电压为220V，额定加热功率P加热为1100W，R1、R2是发热电阻，R2的阻值为440Ω。某次正常加热时，电热水壶将质量为2kg、温度为24℃的水加热到90℃，耗时10min。已知水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）。（1）分析保温、加热状态下开关S所接的位置。（2）水吸收的热量是多少？（3）该电热水壶的保温功率P保温是多大？（4）该电热水壶的加热效率是多少？ 15．（2022·全国·高二课时练习）如图所示是某型号电饭煲的电路图。是一个限温开关，手动闭合，此开关在锅体内温度达到居里点（103℃）时会自动断开。是一个自动温控开关，当温度低于约70℃时会自动闭合，温度高于80℃时会自动断开。红灯是加热状态时的指示灯，黄灯是保温状态时的指示灯。限流电阻，加热电阻丝，两灯电阻均不计。（1）手动闭合开关后，电饭煲进入煮饭的加热过程，请说明两个指示灯中的哪一个发光，并计算加热电阻此时消耗的电功率。（2）若开始时没有手动闭合开关，电饭煲进入保温过程，在也没有闭合的情况下，两个指示灯中的哪一个发光，并计算加热电阻此时消耗的电功率。