（新课标）2020高考物理一轮复习 8.1 电路的基本概念和规律课件 新人教版

第八单元恒定电流年份题号命题点命题规律Ⅰ卷23题传感器实验设计Ⅱ卷17题含容电路的计算2016年Ⅱ卷23题半偏法测电压表内阻实验拓展Ⅰ卷23题小灯泡的伏安特性实验拓展Ⅱ卷23题电桥法测电阻实验拓展2017年Ⅲ卷23题多用电表的电路与读数Ⅰ卷23题探究热敏电阻的温度特性Ⅱ卷23题组装多用电表和改装量程2018年Ⅲ卷23题用电压表和定值电阻测电阻(1)电学实验是必考内容，近几年考题难度适中(2)欧姆定律、串、并联规律电路分析等有时会有选择题(3)考查电学实验是以教材中的实验为基础，以方法迁移为命题点8．1电路的基本概念和规律知识清单考点整合集中记忆一、电流形成条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向，电流是标量．表达式(1)定义式：I＝qt(2)微观式：I＝nqSv(3)决定式：I＝UR二、电阻与电阻定律电阻：反映导体对电流阻碍作用，定义式R＝UI.电阻定律：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．表达式：R＝ρLS.电阻率ρ(1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性．(2)ρ与温度的关系：金属的电阻率随温度的升高而增大；半导体的电阻率随温度的升高而减小．三、部分电路欧姆定律内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟它的电阻R成反比．表达式：I＝UR适用条件：适用于金属导体和电解液导电，适用于纯电阻电路．四、电功和电热电功：W＝qU＝UIt电功率：P＝Wt＝IU电热：焦耳定律Q＝I2Rt热功率：P＝I2R两种电路(1)纯电阻电路：电功等于电热，W＝Q＝Pt＝UIt＝I2Rt＝U2tR(2)非纯电阻电路：电功大于电热，电功W＝UIt，电热Q＝I2Rt五、串、并联电路的规律串联电路①电路中各处电流相同，I＝I1＝I2＝I3＝…②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和，U＝U1＋U2＋U3＋…③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，R＝R1＋R2＋…并联电路①并联电路中各支路两端的电压相同．U＝U1＝U2＝U3＝…②并联电路干路中的电流等于各支路的电流之和，I＝I1＋I2＋I3＋…③并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和，1R＝1R1＋1R2＋…考点讲练考点突破针对训练考点一电流微观表达式的应用1．电流微观表达式I＝nqvSn是导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电量，S是导体横截面积，v是电荷定向移动的平均速率．2．“柱体微元”模型的应用推导电流的微观表达式，研究“流体冲击力”，推导“洛伦兹力表达式”，都利用了“柱体微元”模型，这是解决流体问题的重要方法．如图所示：在时间t内横截面积S的左侧，长为vt的导体内所有定向移动的电子能够通过S.其电量为Q＝nvtS0q，根据I＝Qt，可得I＝nqvS0.一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I.已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为()A.MIρNASeB.MINAρSeC.INAMρSeD.INASeMρ【答案】A【解析】设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为n＝ρSvtMNAt时间内通过导体截面的电荷量为：q＝ne则电流强度为：I＝qt＝ρSveNAM得v＝MIρNASe.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，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，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC．ρnevD.ρevSL【答案】C【解析】根据电流的微观表达式I＝neSv、欧姆定律I＝UR、电阻定律R＝ρLS及电势差与电场强度的关系U＝EL可得金属棒内的电场强度大小E＝ρnev，故选C项．考点二电阻定律的理解及应用1.电阻的决定式和定义式公式R＝ρLSR＝UI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定电阻的方法，但电阻与U和I无关区别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2.应用公式R＝ρLS注意导体长度L必沿电流方向，横截面积S必垂直电流方向．(2018·山东学业考试)(多选)如图所示，将滑动变阻器串联接入电路，可通过移动滑片P的位置来改变电路中的总电流大小，则下列说法正确的是()A．将C和D接入电路，滑片P向右移动时，电流增大B．将D和B接入电路，滑片P向右移动时，电流增大C．将C和A接入电路，滑片P向右移动时，电流减小D．将A和B接入电路，滑片P向右移动时，电流减小【答案】BC【解析】A项，将C和D接入电路时，滑片的移动不会改变电阻，相对于把滑动变阻器当做定值电阻使用，故A项错误；B项，将B和D接入电路时，接入电路的部分是PD部分，当滑片P向右移动时，电阻减小，电流增大．故B项正确；C项，将C和A接入电路时，接入电路的部分是PC部分，当滑片P向右移动时，电阻增大，电流减小．故C项正确；D项，将A和B接入电路时，接入电路的部分是滑竿，这是错误的接法，接入的电阻为0.所以D项错误．(2018·浙江模拟)有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体柱截面边长为a，小柱体柱截面边长为b，则()A．从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bB．从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为1∶1C．若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a∶bD．若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a2∶b2【答案】B【解析】A项，从图示方向看，则根据电阻定律可知，R1＝ρaah＝ρh，R2＝ρbbh＝ρh，故两电阻相等，比值为1∶1，故A项错误，B项正确．C项，若电流竖直向下，则根据电阻定律有：R1＝ρha2，R2＝ρhb2，故R1∶R2＝b2∶a2；故C、D两项错误．考点三伏安特性曲线的理解及应用两个伏安特性曲线对比比较U­I图线I­U图线两个图像图线斜率含义表示电阻的大小表示电阻倒数的大小判断电阻变化RaRe，Rb变小RdRf，Rc变小特别注意伏安特性曲线上某点的电压与电流的比值是这一状态下的电阻，此比值不是曲线上该点切线的斜率.(多选)某白炽灯的伏安特性曲线如图所示．图像上A点与原点连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则()A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβC．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D．在A点，白炽灯的电阻可表示为U0I0【答案】CD【解析】白炽灯的电阻随电压的增大而增大，A项错误；在A点，白炽灯的电阻可表示为U0I0，不能表示为tanβ或tanα，故B项错误，D项正确；在A点，白炽灯的功率可表示为U0I0，C项正确．如图所示，图线1、2、3分别表示导体A、B、C的伏安特性曲线，其中导体C为一非线性电阻，当串联接在电压恒为6V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3，则下列说法正确的是()A．此时流过三导体的电流均为1AB．R1∶R2∶R3＝1∶2∶3C．若将三导体串联后改接在3V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变D．若将三导体并联后接在3V的直流电源上，则通过它们的电流比I1∶I2∶I3＝3∶2∶1【答案】A【解析】A项，由图可知，R1为1Ω，R2为3Ω当三个电阻串联时，通过各个电阻的电流相等，则三个电阻两端的电压之和应为6V；则由图可知，三个电阻中的电流应为1A；电压分别为1V、2V、3V；则由欧姆定律可知，电阻之比为：R1∶R2∶R3＝1∶3∶2；故A项正确，B项错误；C项，若将三个电阻串联接在3V的电源上时，两定值电阻的阻值不变，而C由于电压变化，则电阻一定变化，比值即变化；故C项错误；D项，若将三个电阻并联在3V的电源上，各电阻的电流分别为：3A、1A、2.36A；故D项错误．(2018·深圳二模)(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0.25A，则此时()A．L1的电压为L2电压的2倍B．L1消耗的电功率为0.75WC．L2的电阻为12ΩD．L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1【答案】BD【解析】电路中的总电流为0.25A，L1中电流为0.25A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0V，L1消耗的电功率为P＝UI＝0.75W，B项正确．根据并联电路规律，L2中电流为0.125A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3V，L1的电压大于L2电压的2倍，A项错误．由欧姆定律，L2的电阻为R＝U/I＝0.30.125Ω＝2.4Ω，C项错误．L2消耗的电功率为P＝UI＝0.3×0.125W＝0.0375W，L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1，D项正确．考点四电功和电热的计算1．纯电阻电路与非纯电阻电路比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、被卡住的电动机电动机、电解槽、日光灯等电功W＝IUt＝I2Rt＝U2RtW＝IUt电热Q＝IUt＝I2Rt＝U2RtQ＝I2Rt电功与电热的关系W＝QUIt＝E其他＋Q欧姆定律欧姆定律适用U＝IR欧姆定律不适用UIR2.思维网络W＝UIt纯电阻电路：U＝IR→W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2Rt非纯电阻电路：UIR→W＝Q＋E→η＝EW×100%(2018·上海一模)锂电池能量密度高、绿色环保．现用充电宝为一手机锂电池(图甲)充电，等效电路如图乙所示，充电宝的输出电压为U，输出电流为I，该锂电池的内阻为r，则()A．充电宝输出的电功率为UI＋I2rB．电能转化为化学能的功率为UIC．锂电池产生的热功率为I2rD．锂电池产生的热功率为U2r【答案】C【解析】充电宝输出的电功率：P＝UI，故A项错误；锂电池产生的热功率为Pr＝I2r，故电能转化为化学能的功率为P出＝UI－I2r，故B项错误，C项正确，D项错误．(多选)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＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V．(g取10m/s2)下列说法正确的是()A．通过电动机的电流为137.5AB．输入电动机的电功率为550W.C．电动机输出的机械功率为20WD．若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，重物的质量为53kg【答案】BD【解析】由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50V，流过电阻R的电流IR＝URR＝5010A＝5A，即通过电动机的电流，IM＝IR＝5A.电动机的分压UM＝UV＝110V，输入电动机的功率P电＝IMUM＝550W.电动机的发热功率P热＝IM2r＝20W，电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝530W，又因P出＝mgv，所以m＝P出gv＝53kg.注意事项求解非纯电阻问题的“四个注意”(1)对非纯电阻电路，U2Rt既不是电功也不是电热．(2)对非纯电阻电路，要注意利用能量守恒“电功＝电热＋其他能量”．(3)求非纯电阻的电流和电压时，不能应用欧姆定律，应对电路中的其他纯电阻分析，间接的求非纯电阻的电流和电压(见练9)．(4)当电动机不转动时为纯电阻电路．题型拓展典例剖析提炼方法串、并联规律的应用——电流表和电压表的改装1．电压表与电流表改装对比改装成电压表改装成电流表原理串联分压并联分流改装电路连接电阻大小R串＝URUgRg＝(n－1)RgR并＝IgIRRg＝Rgn－1与扩程倍数n的关系串联的电阻是原电表内阻的n－1倍并联的电阻是原电表内阻的1/(n－1)校准电路2.双量程电压表与电流表的原理(1)双量程电压表如图1所示，对于量程U1，由U1Ig＝Rg＋R1可得：R1＝U1Ig－Rg；对于量程U2，由U2Ig＝Rg＋R1＋R2可得：R2＝U2Ig－Rg－R1，