2021高考物理（选择性考试）人教版一轮学案：8.1电路的基本概念　部分电路

第八章  恒定电流

第一节　电路的基本概念　部分电路

1.成因

电荷的定向移动形成电流.

2.定义

通过导体某横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值.定义式：I＝.

3.微观表达式

对于导体有I＝nqSv，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导体的横截面积，q为自由电荷的电荷量，v为自由电荷的定向移动速率.

4.电流的方向

规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.在外电路，从电源正极（高电势点）流向电源负极（低电势点）；在内电路，从电源负极（低电势点）流向电源正极（高电势点）.虽然电流既有大小又有方向，但电流是标量.

5.恒定电流

大小和方向都不变的电流叫恒定电流.

1.（2019·绵阳模拟）某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是（　　）

A.0.25 A　顺流而下　　B.0.05 A　顺流而下

C.0.25 A　逆流而上  D.0.05 A　逆流而上

答案：D

1.内容

同种材料的导体，其电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关.

2.表达式

R＝ρ.

3.电阻率

（1）物理意义.

ρ是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率.在数值上等于用这种材料制成的单位长度、单位横截面积的导线的电阻值.单位是Ω·m.

（2）各种材料的电阻率.

纯金属的电阻率一般较小，合金的电阻率一般较大，有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响.材料的电阻率与温度的关系为：

①金属的电阻率随温度的升高而增大.

②半导体的电阻率随温度的升高而减小.

③有些物质当温度接近0 K时，电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象，能够发生超导现象的物体叫超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度.

2.一段长为L，电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，其电阻值为（　　）

A.　　　B.3R  C.　　　D.R

答案：D

1.内容

导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.

2.公式

I＝.

3.适用范围

适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电不适用.

4.伏安特性曲线

通过导体中的电流I跟加在其两端的电压U的关系图，如图所示.

3.（多选）下列对欧姆定律和导体电阻的理解错误的是（　　）

A.由R＝知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比

B.比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝

C.导体中电流越大，导体电阻越小

D.由I＝知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比

答案：AC

1.电功

电功是电流所做的功，实质是静电力做的功，因此W＝qU＝IUt，这是计算电功普遍适用的公式.

（1）纯电阻用电器：电功W＝qU＝IUt＝I2Rt＝t.

（2）非纯电阻用电器：电功只能是W＝IUt.

2.电功率

单位时间内电流做的功叫电功率.P＝＝IU，这是计算电功率普遍适用的公式.

（1）纯电阻用电器：电功率P＝IU＝I2R＝.

（2）非纯电阻用电器：电功率只能是P＝IU.

4.如图所示电路中，三个相同的灯泡额定功率是40 W，在不损坏灯泡的情况下，这三个灯泡消耗的总功率最大不应超过（　　）

A.40 W  B.60 W

C.80 W  D.120 W

答案：B

电流通过电阻时产生的热量叫电热，Q＝I2Rt，这是计算电热普遍适用的公式.

（1）纯电阻用电器：电热Q＝IUt＝I2Rt＝t.

（2）非纯电阻用电器：电热只能是Q＝I2Rt.

5.有三个用电器，分别为电解池、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V 60 W”.现在它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量（　　）

A.电解池最多  B.电烙铁最多

C.电风扇最多  D.一样多

答案：B

电荷的定向移动形成电流.知道电流的微观意义，部分电路欧姆定律求电阻.

考点一  对电流的分析和计算

　（2019·江苏模拟）导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为L、横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n的均匀导体两端加上电压U，导体中出现一个匀强电场，导体内的自由电子（－e）受匀强电场的电场力作用而加速，同时由于与阳离子碰撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，即可以表示为kv（k是常数），当电子所受电场力与阻力大小相等时，导体中形成了恒定电流，则该导体的电阻是（　　）

A.　　　B.　　　C.　　　D.

解析：由题意可知当电场力与阻力相等时形成恒定电流，则有e＝kv，解得v＝，则导体中的电流I＝nevS＝，则由欧姆定律可得R＝＝，A正确.

答案：A

本题考查电场强度、电势差、平均功率、电流等知识点.掌握电流的定义，知道电场强度与电势差的关系，区别瞬时物理量与平均物理量是求解的关键.

考点二  欧姆定律与伏安特性曲线的理解和应用

1.图线的区别

（1）图甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件.

（2）在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra<Rb（如图甲所示）.

（3）图线c的斜率增大，电阻减小；图线d的斜率减小电阻增大（如图乙所示）.

甲　　　　　　　　　　乙

（注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数）

2.图线的意义

（1）由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线.

（2）伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻.

　（多选）在如图甲所示的电路中，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S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时（　　）

甲　　　　　　　　　　　　乙　　

A.L1上的电压为L2上电压的2倍

B.L1消耗的电功率为0.75 W

C.L2的电阻为12 Ω

D.L1、L2消耗的电功率的比值大于4

解析：电路中的总电流为0.25 A，L1中电流为0.25 A，由图乙可知电压为3.0 V，L1消耗的电功率为P＝IU＝0.75 W，选项B正确；L2中电流为0.125 A，可知电压约为0.3 V，L1的电压大约为L2电压的10倍，选项A错误；由欧姆定律，L2的电阻为R＝＝ Ω＝2.4 Ω，选项C错误；L2消耗的电功率为P＝IU＝0.125×0.3 W＝0.037 5 W，L1与L2消耗的电功率的比值大于4，选项D正确.

答案：BD

电阻在I-U图线中是与坐标原点连线斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数.

考点三  对电功、电热、电功率的理解和计算

1.串联电路的特点（如图所示）

电流：I＝I1＝I2＝I3＝…＝In，

电压：U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un，

电阻：R＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn，

电压分配：U1∶U2∶…∶Un＝R1∶R2∶…∶Rn，

功率分配：＝＝…＝＝I2.

2.并联电路的特点（如图所示）

电流：I＝I1＋I2＋I3＋…＋In，

电压：U＝U1＝U2＝U3＝…＝Un，

电阻：＝＋＋…＋，

电流分配：I1∶I2∶…∶In＝∶∶…∶，

功率分配：P1∶P2∶…∶Pn＝∶∶…∶.

　（多选）下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则（　　）

A.电动机的输入功率为576 W

B.电动机的内电阻为4 Ω

C.该车获得的牵引力为104 N

D.该车受到的阻力为63 N

解析：由于U＝48 V，I＝12 A，则P入＝IU＝576 W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，r＝＝ Ω＝1.57 Ω，故选项B错误；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63 N，故选项C错误，D正确.

答案：AD

1.（2019·湖南浏阳一中模拟）一根粗细均匀的细橡胶管，里面灌满盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，长度为30 cm；在盐水柱两端加电压U时，盐水柱中自由电荷定向移动的平均速率为v.现握住橡胶管的两端把它均匀拉长至40 cm.然后在两端同时加电压U时，此时盐水柱中自由电荷定向移动的平均速率为（　　）

A.v　　　B.v　　　C.v　　　D.v

答案：A

2.（2019·九江市第三中学模拟）一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则（　　）

A.通过导线的电流为

B.通过导线的电流为

C.自由电子定向移动的平均速率为

D.自由电子定向移动的平均速率为

答案：C

3.（多选）（2019·河南新乡模拟）如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m＝50 kg，电源提供给电动机的电压为U＝110 V，不计各种摩擦，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为I＝5.0 A，重力加速度g取10 m/s2，则（　　）

A.电动机的输入功率为550 W

B.电动机提升重物的功率为550 W

C.电动机提升重物的功率为450 W

D.电动机的线圈电阻为22 Ω

解析：根据P入＝IU，可得电动机的输入功率为P入＝550 W，选项A正确；由于重物匀速上升，则P出＝Fv＝mgv＝450 W，选项B错误，C正确；根据能量守恒定律可得IU＝I2R＋P出，电动机的线圈电阻为R＝＝4 Ω，选项D错误.

答案：AC

4.如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，已知a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其伏安特性曲线如图乙所示，当U＝10 V时，求电解液的电阻率ρ.

　甲　　　　　　　　　　　乙

解析：由图乙得电解液的电阻为

R＝＝ Ω＝2 000 Ω.

由图甲知电解液长为l＝a＝1 m，

横截面积为S＝bc＝0.02 m2.

结合电阻定律R＝ρ，

得ρ＝＝Ω·m＝40 Ω·m.

答案：40 Ω·m