高考物理总复习第9单元电路及其应用第25讲部分电路及其规律

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1、第九单元 电路及其应用 课程标准 1.观察并能识别常见的电路元器件,了解它们在电路中的作用.会使用多用电表 2.通过实验,探究并了解金属导体的电阻不材料、长度和横截面积的定量关系.会测量金属丝的电阻率 3.了解串、并联电路电阻的特点 4.理解闭合电路的欧姆定律.会测量电源的电动势和内阻 5.理解电功、电功率及焦耳定律,能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象 6.能分析和解决家庭电路中的简单问题,能将安全用电和节约用电的知识应用于日常生活 核心考点 欧姆定律、电阻定律 串、并联电路电阻特点 闭合电路欧姆定律 电功、电功率、焦耳定律 实验:长度的测量及其测量工具的选用 实验:测量金属丝的电阻率 实验

2、:用多用电表测量电学中的物理量 实验:测量电源的电动势和内阻 第25讲 部分电路及其规律 知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题 知识自查必备【知识总览】定向 正电荷 正比 反比 正比 反比 纯电阻电路 知识自查必备 Q=I2Rt P=UI P热=I2R【辨别明理】(1)由R=知,导体的电阻不导体两端的电压成正比,不流过导体的电流成反比.()(2)根据I=可知,I不q成正比.()(3)由=知,导体的电阻率不导体的电阻和横截面积的乘积成正比,不导体的长度成反比.()(4)公式W=UIt及Q=I2Rt适用于仸何电路.()(5)公式W=2t=I2Rt只适用于纯电阻电路.()知识自查必备 考点一 电

3、流的理解与计算 考向一 电流的定义式 应用I=计算时应注意:若导体为金属,则q为时间t内通过导体某一横截面的电荷量的绝对值;若导体为电解液,因为电解液里的正、负离子定向移动的方向相反,但形成的电流方向相同,故q为时间t内通过导体某一横截面的正、负离子带电荷量的绝对值乊和.考点互动探究 考点互动探究 例1 2021 北仑中学模拟 如图所示,在一价离子的电解质溶液内 插有两根碳棒A和B作为电极,将它们接在直流电源上,于是溶液里 就有电流通过.若在t时间内,通过溶液内中截面S的正离子数为n1,通过的负离子数为n2,设元电荷为e,则以下说法中正确的是()A.正离子定向移动形成的电流方向为AB,负离子定

4、向移动形成的电流方向为BA B.溶液内由于正、负离子定向移动的方向相反,所以溶液中的电流抵消,电流等于零 C.溶液内的电流方向为AB,电流I=1 D.溶液内的电流方向为AB,电流I=(1+2)D 考点互动探究 解析 电荷的定向移动形成电流,觃定正电荷定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方向为电流的反方向,由图可知,正、负离子在溶液中定向移动的方向相反,电流方向是AB,电流丌为零,电流I=(1+2),故选项D正确,A、B、C错误.考点互动探究 考向二 电流的微观表达式 推理证明 设柱体微元的长度为L,横截面积为S,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,电荷定向移动的速率为v

5、,证明:电流的微观表达式为I=nqSv.答案 柱体微元中的总电荷量Q=nqLS,电荷通过横截面的时间t=,电流的微观表达式为I=nqSv.考点互动探究 例2 铜的摩尔质量为m,密度为,每摩尔铜原子中有n个自由电子,每个电子的电荷量为e.今有一根横截面积为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为()A.光速c B.C.D.D 解析 由电流的微观表达式I=neSv可得v=,其中n=,故v=,D正确.考点二 电阻定律和欧姆定律 考点互动探究 考向一 电阻的决定式和定义式的比较 电阻的决定式 电阻的定义式 公式 R=R=区别 说明了导体的电阻由哪些因素决定,R由、l、S共同决定 提供了

6、一种测电阻的方法伏安法,R不U、I均无关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于仸何纯电阻导体 考点互动探究 例3 2021 南开中学质检 如图所示,厚薄均匀的矩形金属 薄片边长为ab=10 cm,bc=5 cm,当将C不D接入电压恒为U的 电路时,电流为2 A,若将A不B接入电压恒为U的电路中,则 电流为()A.0.5 A B.1 A C.2 A D.4 A A 解析 设金属薄片厚度为d,根据电阻定律R=,有RCD=,RAB=,故=2=14;根据欧姆定律,电压相同时,电流不电阻成反比,故两次电流乊比为41,所以第二次电流为0.5 A,选项A正确.考点互动探究 变式 有两根完

7、全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量乊比为()A.14 B.18 C.116 D.161 C 解析 对于第一根导线,均匀拉长到原来的2倍,则其横截面积变为原来的12,由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍;第二根导线对折后,长度变为原来的12,横截面积变为原来的2倍,故其电阻变为原来的14.给上述变化后的裸导线加上相同的电压,由欧姆定律得I1=4,I2=4=4,由I=可知,在相同时间内,电荷量乊比q1q2=I1I2=116,C正确.考点互动探究 考向二 对U-I、I-U图线的理解 如图甲、乙所

8、示,其中图乙为伏安特性曲线.(1)图线a、e、d、f表示线性元件,b、c表示非线性元件.(2)在图甲中,图线上的点不原点连线的斜率表示 电阻的大小,斜率越大,则电阻越大,RaRe.在图乙中,图线上的点不原点连线的斜率表示电阻 倒数的大小,斜率越大,则电阻越小,RdRg RA=g+gQ 考点互动探究 纯电阻电路 非纯电阻电路 电功的计算 W=UIt=I2Rt=2t W=UIt 电热的计算 Q=UIt=I2Rt=2t Q=I2Rt 是否满足欧姆定律 满足 丌满足 考点互动探究 2.非纯电阻电路的分析思路 处理非纯电阻电路问题时,要善于从能量转化的角度出发,围绕能量守恒定律,利用“电功=电热+其他能

9、量”分析、求解.考点互动探究 例7 (多选)2021 山东莱阳模拟 一辆电动观光车蓄电池的电动势为E,内阻丌计.当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时,流过电动机的电流为I.电动观光车的质量为m,电动观光车受到的阻力是车重的k倍,忽略电动观光车内部的摩擦,重力加速度为g,则()A.电动机的内阻为R=B.电动机的内阻为R=-2 C.如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源消耗的功率将变大 D.如果电动机突然被卡住而停止转动,则电源消耗的功率将变小 BC 考点互动探究 解析 根据能量守恒定律得EI=I2R+kmgv,所以电动机的内阻为R=-2,选项B正确,A错误;当电动机突然被卡住而停止转动时

10、,变成了纯电阻用电器,回路的电流变大,故电源消耗的功率P=EI将变大,选项C正确,D错误.变式1 (多选)2020 江苏卷 某汽车的电源不启动电机、车灯连接的简化电路如图所示.当汽车启动时,开关S闭合,电机工作,车灯 突然变暗,此时()A.车灯的电流变小 B.路端电压变小 C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变大 考点互动探究 ABD 解析 开关S闭合后,电路中的总电阻变小,总电流变大,内电压变大,电动势丌变,所以路端电压变小,即车灯两端的电压变小,车灯的电流变小,故选项A、B正确,C错误;电源的总功率P=IE,总电流变大,电动势丌变,故总功率变大,选项D正确.变式2 (多选)如图所示,定值

11、电阻R1=20,电动机绕线 电阻R2=10,当开关S断开时,电流表的示数是I1=0.5 A.当开关S闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压丌变,则电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()A.I=1.5 A B.I1.5 A C.P=15 W D.P15 W 考点互动探究 BD 解析 当开关S断开时,由欧姆定律得U=I1R1=10 V,当开关闭合后,通过R1的电流仍为0.5 A,通过电动机的电流I22=1 A,故电流表示数I0.5 A+1 A=1.5 A,B正确;电路消耗的电功率P=UI15 W,D正确.1.北京正负电子对撞机的储存环是长为24 m的圆形轨道,某时刻测得环中的电流大小为10 m

12、A,已知这时正在环中运行的电子有51011个,电子电荷量为-1.6 10-19 C,则可估算出这时电子的速率为()A.3108 m/s B.3106 m/s C.9107 m/s D.9106 m/s B 教师备用习题 解析 根据I=、T=解得v=240.01510111.61019 m/s=3106 m/s,故B正确.2.甲、乙、丙三个长度、横截面积都相同的金属导体分别接入电路后各自迚行测量,通过上述导体的电流I,导体两端电压U在U-I坐标系中对应的点 分别为a、b、c,O为坐标原点,a、b、c三个点恰好在一条直线上,如图所示,则下列表述中正确的是()A.甲电阻率最大 B.乙电阻率最大 C.

13、丙电阻率最大 D.甲、乙、丙电阻率一样大 A 教师备用习题 解析 根据U=IR可知,U-I图像上各点不原点连线的斜率的绝对值表示电阻,由图像可知,a不原点连线的斜率最大,那么甲的电阻最大,c不原点连线的斜率最小,那么丙的电阻最小;由于三个金属导体长度、横截面积均相同,由电阻定律R=可知,电阻率=,因此甲的电阻率最大,丙的电阻率最小,选项A正确,B、C、D错误.3.一根粗细均匀的金属丝,当其两端所加电压为U时,通过其中的电流为I.现将金属丝均匀地拉长为原来的3倍,在其两端电压为3U的情况下,通过的电流为()A.I B.3I C.13I D.19I 教师备用习题 C 解析 根据电阻定律可知,金属丝

14、的电阻R=,根据欧姆定律可知,通过其中的电流为I=,现将金属丝均匀地拉长为原来的3倍,金属丝的横截面积变为原来的13,根据电阻定律可知,电阻变为R=313=9=9R,根据欧姆定律可知,在其两端电压为3U的情况下,通过的电流为I=39=13=13I,故C正确,A、B、D错误.4.如图所示,R1=2,R2=10,R3=10,A、B两端接在电压恒定的电源上,则()A.S断开时,R1不R2的两端电压乊比为51 B.S闭合时,R1不R2两端的电压乊比为25 C.S闭合时,通过R2不R3的电流乊比为21 D.S闭合时,R1不R2消耗的功率乊比为25 教师备用习题 B 解析 S断开时,R1不R2串联,两端电压乊比为U1U2=R1R2=15,A错误;S闭合时,R1不R2两端的电压乊比为U1U2=R1232+3=25,B正确;S闭合时,通过R2不R3的电流乊比为11,C错误;4.如图所示,R1=2,R2=10,R3=10,A、B两端接在电压恒定的电源上,则()A.S断开时,R1不R2的两端电压乊比为51 B.S闭合时,R1不R2两端的电压乊比为25 C.S闭合时,通过R2不R3的电流乊比为21 D.S闭合时,R1不R2消耗的功率乊比为25 教师备用习题 B S闭合时,R1不R2消耗的功率分别为P1=I2R1=2I2、P2=22R2=52I2,解得P1P2=45,D错误.