(新人教版) 2025年高考物理一轮复习课件第10章 第1课时 电路的基本概念及规律
展开考点一 电流的概念及表达式
考点二 部分电路欧姆定律及电阻定律
考点三 串、并联电路分析 电表的改装原理
考点四 电功、电功率、电热、热功率
1.电流电荷的_________形成电流,I=____。2.电流形成的条件:导体中有_________;导体两端存在_____。3.电流的标矢性:电流是标量,但有方向,规定_______定向移动的方向为电流的方向。
思考1.如图所示,设金属导体的横截面积为S,导体中单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,自由电荷定向移动的速率为v,试推导电流的微观表达式。
答案 推导:t时间内电荷定向移动的距离L=vt,t时间内通过导体某一横截面的电荷数N=nvtS,t时间内通过导体某一横截面的电荷量Q=Nq=nvtSq,电流I= =nqvS。
2.在导体导电时,电流的传输速度与电荷定向移动的平均速率相同吗?
答案 不同,电流以光速传输,电荷定向移动的平均速率远小于光速。
例1 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
电流的三种表达式及其比较
部分电路欧姆定律及电阻定律
1.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:_____导电和___________导电,不适用于气态导体或半导体元件。
2.对U-I图像和I-U图像的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、c、d、f 表示线性元件,b、e表示非线性元件。(2)图线b上的点与O点连线的斜率不断变小,电阻不断变小;图线e上的点与O点连线的斜率不断变大,电阻不断变小。(3)图中Ra___Rc,Rd___Rf。(均选填“>”“<”或“=”)(4)对于非线性元件,应根据R= 计算某点的电阻,而不是该点切线的斜率(或斜率的倒数)。
3.电阻定律(1)内容: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_____;导体电阻还与构成它的_____有关。(2)公式:R=_____。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_______,符号为______。
(3)电阻率①物理意义:反映导体的_________,是导体材料本身的属性。②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_____;超导体:一些金属和合金在温度低到临界温度时,电阻可以降到0。
1.由R= 知,导体的电阻与导体两端的电压成正比,与流过导体的电流成反比。( )2.由ρ= 知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比。( )3.电阻率越大,导体对电流的阻碍作用就越大。( )4.U-I图像上的点与坐标原点连线斜率的变化反映阻值的变化。( )
例2 (多选)(2024·广东省模拟)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质,假设由于雷暴对大气层的“电击”,使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场,其电势差约为3×105 V。已知雷暴每秒给地球充电的电荷量约为1.8×103 C,地球表面积近似为5.0×1014 m2,则A.该大气层的等效电阻约为600 ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
例3 如图所示为a、b两电阻的伏安特性曲线,图中α=45°,关于两电阻的描述正确的是A.电阻a的阻值随电流的增大而增大B.因I-U图像的斜率表示电阻的倒数,故电阻b的阻值C.在两图线交点处,电阻a的阻值等于电阻b的阻值D.在两图线交点处电阻a的阻值是电阻b的阻值的2倍
I-U图像上的点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数,由题图可知,电阻a的图像上的点与坐标原点连线的斜率越来越大,故电阻a的阻值随电流的增大而减小,故选项A错误;
电阻的决定式和定义式的区别
串、并联电路分析 电表的改装原理
1.串、并联电路的特点
2.串、并联电路几个常用的推论(1)串联电路的总电阻_____其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻_____其中任一支路的总电阻。(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总电功率P总是_____各个电阻的电功率之和。(4)无论是串联电路还是并联电路,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻_____。
3.电表的两种改装的比较
1.并联电路的总电阻一定大于其中某一支路的电阻。( )2.串联电路中某一电阻增大,总电阻增大,并联电路中某一电阻增大,总电阻减小。( )3.若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压。( )
例4 (2023·海南海口市一中模拟)如图所示,R1=2 Ω,R2=10 Ω,R3=10 Ω,A、B两端接在电压恒定的电源上,则A.S断开时,R1与R2的两端电压之比为5∶1B.S闭合时,R1与R2两端的电压之比为2∶5C.S闭合时,通过R2与R3的电流之比为2∶1D.S闭合时,R1与R2的功率之比为2∶5
S断开时,R1与R2串联,两端电压之比为U1∶U2=R1∶R2=1∶5,A错误;
S闭合时,通过R2与R3的电流之比为1∶1,C错误;
例5 (2023·河南灵宝市第一中学模拟)如图所示,某学习小组进行电表改装的实验,已知表头内阻为100 Ω,满偏电流为300 mA,使用OA接线柱时它是量程为0~3 A的电流表,使用OB接线柱时它是量程为0~0.6 A的电流表,使用OC接线柱时它是量程为0~60 V的电压表,则图中的R1=___ Ω,R2=____ Ω,R3=____ Ω。
使用OA接线柱时,量程为0~3 A,
使用OB接线柱时,量程为0~0.6 A,
其中Ig=0.3 A,Rg=100 Ω联立解得R1=20 Ω,R2=80 Ω
使用OC接线柱时,量程为0~60 V,
电功、电功率、电热、热功率
1.电功和电热、电功率和热功率的区别和联系
2.纯电阻用电器与非纯电阻用电器的比较
1.公式W=UIt= =I2Rt适用于所有电路。( )2.在非纯电阻电路中P=UI>I2R。( )3.焦耳定律只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。( )
例6 (2023·上海市浦东新区一模)四只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接,电路两端电压分别为6 V和10 V。当灯泡都正常发光时,R1、R2消耗的电功率分别为P1和P2,则A.P1>P2 B.P1
例7 (2023·浙江嘉兴市期末)如图所示,2022年长江流域发生严重干旱灾害期间,农民通过潜水泵抽取地下水灌溉农田。已知潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成,某地下水源距离地表6 m深,安装潜水泵时将一
根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通,水泵出水口离地表高度为0.45 m,水流从出水口水平喷出时的速度为4 m/s,每秒出水量为3 kg。水泵由功率为330 W的电动机带动,已知电动机额定电压为220 V,
水泵的抽水效率为75%,水的密度为1.0×103 kg/m3,重力加速度g取10 m/s2,则A.出水口钢管横截面面积为2.5×10-3 m2B.每秒内水流机械能增加24 JC.水泵的输入功率为217.5 WD.电动机线圈的电阻为
设每秒出水量为m,根据题意有m=ρV,V=Svt=Sv,联立解得S=7.5×10-4 m2,故A错误;
1.(2023·江西萍乡市期中)电鳐是一种放电能力很强的鱼类,它借助头侧与胸鳍间发达的卵圆形发电器官,产生最高达到200 V的电压,其放电电流可达60 A,有海中“活电站”之称。某电鳐每秒能放电150次,其放电情况可近似如图所示。则1 s内该电鳐放电的电荷量大约为A.300 C B.180 C C.60 C D.30 C
2.某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示,以下关于导体的电阻说法正确的是A.B点对应的电阻为12 ΩB.B点对应的电阻为40 ΩC.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
3.(2024·浙江省模拟)在我国偏远乡村的电路上常用熔断保险丝。当电路中有较大电流通过时,保险丝会快速熔断,及时切断电源,保障用电设备和人身安全。经测量,有一段电阻为R、熔断电流为2 A的保险丝。若将这段保险丝对折后绞成一根,那么保险丝的电阻和熔断电流将变为
4.(2023·重庆市七校联考)如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的部分参数如图乙所示,则下列说法正确的是A.电机的输入功率等于54 WB.电源规格中的45 A·h,A·h 是电功的单位C.电机在正常工作时突然被卡 住不转动,此时通过电机的 电流会超过2 AD.电机线圈的电阻为6 Ω
由参数可知,电机正常工作时的电流为2 A,额定电压为12 V,所以电机的输入功率为P=UI=24 W,故A错误;A·h是电荷量的单位,故B错误;由参数可知,电机正常工作时的电流为2 A,若电机在正常工作时突然被卡住不转动,此时通过电机的电流会超过2 A,故C正确;根据题意,由于电机为非纯电阻电路,则电机线圈的电阻小于6 Ω,故D错误。
5.(2020·全国卷Ⅰ·17)图(a)所示的电路中,K与L间接一智能电源,用以控制电容器C两端的电压UC。如果UC随时间t的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R两端电压UR随时间t变化的图像中,正确的是
6.(2023·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
7.(多选)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′可能输出的电压是A.12 V B.8 V C.6 V D.3 V
8.(2024·浙江省模拟)如图所示,某扫地机器人电池容量为9 000 mA·h,额定电压为8 V,额定功率为24 W,为延长锂电池寿命,当剩余电量为总容量的20%时就需要充电,则下列说法正确的是
C.扫地机器人充满电后一次工作时间约为2.4 hD.扫地机器人充满电后一次工作时间内消耗的电能约为30 W·h
扫地机器人是非纯电阻用电器,根据题中条件无法计算扫地机器人的电阻,B错误;
扫地机器人充满电后一次工作时间内消耗的电能约为E电=Uq×80%=57.6 W·h,D错误。
9.(多选)(2023·福建省厦门一中模拟)如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100 Ω,下列说法正确的是A.由甲图可知,该表头满偏电 流Ig=2 mAB.甲图是改装成的双量程电压 表,接b时量程为9 VC.乙图中R1= ,R2=10 ΩD.乙图中R1=5 Ω,R2=45 Ω
10.(多选)(2023·广东汕尾市期末)已知在相等亮度下,白炽灯消耗的电能是荧光灯的5倍,是LED灯的15倍。在额定电压220 V下工作的白炽灯、荧光灯和LED灯,如果要求荧光灯和LED灯发光亮度与100 W的白炽灯相同,则
11.在图甲所示的电路中,电源的电动势为3.0 V,内阻不计,灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下列说法中正确的是A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B.灯泡L1的电阻为7.5 ΩC.灯泡L2的电阻为12 ΩD.灯泡L3两端的电压为1.5 V
灯泡L2、L3串联,灯泡规格相同,故电压U2=U3=1.5 V,由题图乙读出其电流I2=I3=0.20 A,灯泡L1的电压U1=3.0 V,由题图乙读出其电流I1=0.25 A,所以 =1.25,故A错误,D正确;
12.(2024·山东省模拟)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=160 V,理想电压表示数UV=110 V。(1)求通过电动机的电流;
由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR=U-UV=50 V
即通过电动机的电流IM=IR=5 A
(2)求输入电动机的电功率;
电动机的分压UM=UV=110 V输入电动机的电功率P入=IMUM=550 W
(3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取10 m/s2)
电动机的发热功率P热=IM2r=20 W电动机输出的机械功率P出=P入-P热=530 W
13.(2023·重庆市巴蜀中学模拟)P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体,P1的上、下表面积大于P2的上、下表面积,将P1和P2按如图所示方式接到电源上,闭合开关后,下列说法正确的是A.若P1和P2的体积相同,则通过P1的电流大于通过P2的 电流B.若P1和P2的体积相同,则P1的电功率大于P2的电功率C.若P1和P2的厚度相同,则P1和P2内自由电荷定向移动的平均速率相等D.若P1和P2的厚度相同,则P1两端的电压大于P2两端的电压
P1和P2是串联在电路中的,所以通过P1的电流总等于通过P2的电流,A错误;由电阻定律可得 则若P1和P2的体积相同,上、下表面积越大的电阻的阻值越大,根据P=I2R,由于通过P1的电流总等于通过P2的电流,则电阻越大的电功率越大,所以P1的电功率大于P2的电功率,B正确;根据I=nqSv,若P1和P2的厚度相同,由于P1和P2的面积S不相等,故P1和P2内自由电荷定向移动的平均速率不相等,C错误;
2024高考物理一轮复习 第42讲 电路的基本概念和规律(课件): 这是一份2024高考物理一轮复习 第42讲 电路的基本概念和规律(课件),共35页。PPT课件主要包含了复习目标,网络构建,知识梳理题型归纳,真题感悟,内容索引,考情分析,PARTONE等内容,欢迎下载使用。
新高考物理一轮复习讲义课件第10章 第1讲 电路的基本概念及规律(含解析): 这是一份新高考物理一轮复习讲义课件第10章 第1讲 电路的基本概念及规律(含解析),共60页。PPT课件主要包含了电路的基本概念及规律,电流的概念及表达式,欧姆定律及电阻定律,课时精练等内容,欢迎下载使用。
高考物理一轮复习讲义课件第10章第1课时 电路的基本概念及规律(含解析): 这是一份高考物理一轮复习讲义课件第10章第1课时 电路的基本概念及规律(含解析),共60页。PPT课件主要包含了电路的基本概念及规律,电流的概念及表达式,课时精练等内容,欢迎下载使用。