2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第9章 恒定電流 第39講 電路的基本概念和規(guī)律(一)學(xué)案(含解析).doc
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電路的基本概念和規(guī)律(一)研讀考綱明方向重讀教材定方法(對應(yīng)人教版選修31的頁碼及相關(guān)問題)1P42例題1體會自由電子定向移動速率的推導(dǎo)過程;思考電流能瞬間導(dǎo)通的原因。提示:閉合開關(guān)瞬間,電路中各個位置迅速建立恒定電場,各處自由電子幾乎同時開始定向移動。2P43問題與練習(xí)T2:1 s通過導(dǎo)線某橫截面的電子有多少個?T3:等效電流多大?提示:T2:n1.01019(個)。T3:I。3P43閱讀教材,思考:電磁感應(yīng)中的感生電動勢和動生電動勢的“非靜電力”各是什么作用力?提示:感生電動勢中為電場力;動生電動勢中為洛倫茲力。4P45問題與練習(xí)T3:EI表示什么?提示:電源總功率。5P46閱讀教材,思考:能否說R與U成正比或R與I成反比?提示:不能。電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),不由I、U決定,而是由導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積決定,導(dǎo)體電阻的決定式為R。6P47圖2.34,滑動變阻器的滑片滑到最左端時燈泡兩端電壓為多少?提示:為零。7P48問題與練習(xí)T24:UI圖象中什么表示電阻?提示:由歐姆定律可知,UI圖象中某點與原點連線的斜率表示在這一點時的電阻。8P4950閱讀教材,思考:串聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻增大;并聯(lián)電路中其中一個電阻增大則總電阻減小,這種說法對嗎?提示:不對。不論串聯(lián)、并聯(lián),其中一個電阻增大則總電阻一定增大。9P51例題1例題2如何將電流表G改裝成電壓表或大量程電流表?提示:電流表G串聯(lián)電阻改裝成電壓表,并聯(lián)電阻改裝成大量程電流表。10P52問題與練習(xí)T1:體會分壓電路的作用。T2:討論甲、乙兩種接法的誤差。T3:分析原因。提示:T2:甲接法測量值偏小,乙接法測量值偏大。T3:電壓表使被測電阻兩端總電阻偏小,電壓比不接電壓表時小。11P54例題1考慮:當(dāng)電動機(jī)正常工作時,I還成立嗎?提示:不成立。歐姆定律不適用于非純電阻電路。12P55問題與練習(xí)T2:S接通和斷開,電飯鍋分別處于哪種狀態(tài)?T3:排列實際功率大小。提示:T2:S接通加熱,S斷開保溫。T3:PaPdPbPc。13P58思考與討論R1阻值比R2大嗎?提示:相等。14P59問題與練習(xí)T4:并聯(lián)或串聯(lián),甲、乙消耗的電功率之比是多少?提示:R,R甲R乙12。并聯(lián)時,P,P甲P乙21;串聯(lián)時,PI2R,P甲P乙12。15P6061閱讀“閉合電路的歐姆定律”一部分,思考:電源正負(fù)極實際電壓就是電源電動勢嗎?提示:不一定,只有當(dāng)外電路斷開時才是。16P62思考與討論討論UI圖象回答課本問題。提示:外電路斷開時,I0,UE,對應(yīng)圖象中縱軸截距,故E影響圖象的縱截距;電源短路時,U0,對應(yīng)圖象的橫軸截距,因電流很大,故應(yīng)快速讀出電流后立即斷開電路;短路電流I,故r影響圖象斜率大小。17P64仔細(xì)觀察圖2.82歐姆表電路,思考:當(dāng)用歐姆表粗測導(dǎo)體的電阻時,電流是從紅表筆流出還是從黑表筆流出?提示:黑表筆。“紅入黑出”,不論多用電表是作歐姆表、電壓表還是電流表使用,電流都是從紅表筆流入、黑表筆流出。18P69問題與練習(xí)T4:請畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖。提示:如圖所示。19P104學(xué)習(xí)使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器并掌握讀數(shù)方法。第39講電路的基本概念和規(guī)律(一)考點一電流和電源一、電流1電流(1)定義:電荷的定向移動形成電流。(2)公式:I(注意:如果是正、負(fù)離子同時反向移動形成電流,q是兩種電荷電荷量絕對值之和)。(3)方向:規(guī)定和正電荷定向移動的方向相同,和負(fù)電荷定向移動的方向相反。(4)性質(zhì):電流既有大小也有方向,但它的運算遵守代數(shù)運算規(guī)則,是標(biāo)量。(5)單位:國際單位制單位是安培(A),常用單位還有毫安(mA)、微安(A)。(6)微觀表達(dá)式:InqSv,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個自由電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動的速率。2形成電流的三種微粒:自由電子、正離子和負(fù)離子,其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子,液體導(dǎo)電中定向移動的電荷是正離子和負(fù)離子,氣體導(dǎo)電中定向移動的電荷是自由電子、正離子和負(fù)離子。3形成電流的條件:導(dǎo)體兩端存在電壓。4電流的分類:方向不改變的電流叫直流電流;方向和大小都不改變的電流叫恒定電流;方向隨時間周期性變化的電流叫交變電流。二、電源的電動勢1電源:通過非靜電力做功使導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2電動勢(1)定義:電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。(2)表達(dá)式:E。(3)物理意義:反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)大小的物理量。注意:電動勢由電源中非靜電力的特性決定,跟電源的體積無關(guān),跟外電路無關(guān)。(4)方向:電動勢雖然是標(biāo)量,但為了研究電路中電勢分布的需要,規(guī)定由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部指向正極的方向(即電勢升高的方向)為電動勢的方向。1.如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻分布著負(fù)電荷,每米電荷量為q。當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時,由于棒運動而形成的等效電流大小為()Aqv B. CqvS D.答案A解析t秒內(nèi)橡膠棒通過的長度lvt,總電荷量Qqlqvt,Iqv,故A正確。2.(2018重慶一中期末)如圖所示的電解池接入電路后,在t秒內(nèi)有n1個一價正離子通過溶液內(nèi)某截面S,有n2個一價負(fù)離子通過溶液內(nèi)某截面S,設(shè)e為元電荷,以下說法正確的是()A當(dāng)n1n2時,電流為零B當(dāng)n1n2時,溶液中電流方向從AB,電流為IC當(dāng)n1Re。在圖乙中,圖線上的點與O點連線的斜率表示電阻倒數(shù)的大小,斜率越大,電阻越小,Rdbc。電流沿以下方向流過該金屬電阻,其中電阻的阻值最小的是()答案A解析根據(jù)電阻定律R可知,RA,RB,RC,RD,結(jié)合abc可得:RCRDRBRA,故RA最小,A正確。3教材母題(人教版選修31 P48T5)初中數(shù)學(xué)課中已經(jīng)學(xué)過,正比例函數(shù)可以表示為ykx的形式,它的圖象是一條過原點的直線,k的大小描述直線的傾斜程度,叫做直線的斜率。請證明:當(dāng)導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過原點的直線時,其斜率等于這個導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)。變式子題小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線在P點的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是()A隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小B對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為RC對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為RD對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM的面積答案D解析由圖可知小燈泡的電阻隨所加電壓的增大而逐漸增大,A錯誤;根據(jù)歐姆定律,對應(yīng)P點,小燈泡的電阻應(yīng)為R,B、C錯誤;對應(yīng)P點,小燈泡的功率為PU1I2,也就是圖中矩形PQOM的面積,D正確??键c三電功和電熱1電功:電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做功。電場力對電荷做功,電荷的電勢能減少,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。因此電功WqUUIt,這是計算電功普遍適用的公式。2電功率:單位時間內(nèi)電流所做的功叫電功率。PUI,這是計算電功率普遍適用的公式。3焦耳定律(1)電熱:由于導(dǎo)體的電阻,使電流流過導(dǎo)體時消耗的電能中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的那一部分叫電熱。(2)電熱計算公式(焦耳定律):QI2Rt,這是普遍適用的電熱計算公式。焦耳定律是電流熱效應(yīng)的實驗規(guī)律,凡是要計算電熱,都應(yīng)首選焦耳定律。焦耳定律說明了有電阻才能產(chǎn)生電熱,如果一段電路上的電阻R0,這段電路上將無電熱產(chǎn)生。如電流流過超導(dǎo)體時。(3)熱功率定義:單位時間內(nèi)電流產(chǎn)生的熱量。公式:PI2R。4純電阻電路與非純電阻電路1(多選)關(guān)于三個公式PUI、PI2R、P的適用范圍,下列說法正確的是()A第一個公式普遍用于求電功率,后兩式普遍用于求熱功率B在純電阻電路中,三個公式既可用于求電功率,又可用于求熱功率C在非純電阻電路中,第一個公式可用于求電功率,第二個公式可用于求熱功率D由UIR可知,三個公式?jīng)]有任何區(qū)別,它們表達(dá)相同的意義,所以P即電功率答案BC解析首先要明確,公式UIR只適用于純電阻電路,因此三個公式在純電阻電路中沒有區(qū)別,但在非純電阻電路中它們各不相同。其次,PUI表示電功率,而 PI2R表示熱功率。因此,在純電阻電路中UII2R,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;而在非純電阻電路中UII2R,即消耗的電能中只有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。故選B、C。2規(guī)格為“220 V36 W”的排氣扇,線圈的電阻為40 ,求:(1)接上220 V的電壓后,排氣扇轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率和發(fā)熱功率;(2)如果接上電源后,扇葉被卡住,不能轉(zhuǎn)動,求電動機(jī)消耗的功率和熱功率。答案(1)35 W1 W(2)1210 W1210 W解析(1)排氣扇在220 V的電壓下正常工作時的電流為:I A0.16 A,發(fā)熱功率為P熱I2R(0.16)240 W1 W。轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率為P機(jī)PP熱36 W1 W35 W。(2)扇葉被卡住不能轉(zhuǎn)動后,電動機(jī)成為純電阻電路,電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時電動機(jī)中的電流為I A5.5 A,電動機(jī)消耗的功率即電功率等于熱功率為P電P熱UI2205.5 W1210 W。課后作業(yè) 鞏固強(qiáng)化練1關(guān)于電流,下列說法中正確的是()A通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,電流越大B電子運動的速率越大,電流越大C單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大D因為電流有方向,所以電流是矢量答案C解析電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,故A錯誤,C正確;電流的微觀表達(dá)式IneSv,電流的大小由單位體積的電荷數(shù)、每個電荷所帶電荷量、導(dǎo)體的橫截面積和電荷定向移動的速率共同決定,故B錯誤;矢量運算遵循平行四邊形定則,標(biāo)量的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則,電流的運算遵循代數(shù)運算規(guī)則,故電流是標(biāo)量,D錯誤。2銅的摩爾質(zhì)量為m,密度為,每摩爾銅原子中有n個自由電子。今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線,當(dāng)通過的電流為I時,電子平均定向移動的速率為()A光速c B.C. D.答案D解析由電流表達(dá)式IneSv可得v,其中n,故v,D正確。3下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中不正確的是()A電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路,而WI2Rtt只適用于純電阻的電路C在非純電阻的電路中,UItI2RtD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路答案A解析電功率越大,電流做功越快,但產(chǎn)生的熱量不一定越多,故A錯誤;WUIt適用于任何電路,而WI2Rtt只適用于純電阻的電路,故B正確;在非純電阻的電路中,電功大于電熱,即UItI2Rt,故C正確;任何電路中求焦耳熱都要用QI2Rt,故D正確。4.(多選)如圖所示,定值電阻R120 ,電動機(jī)繞線電阻R210 ,當(dāng)開關(guān)S斷開時,電流表的示數(shù)是I10.5 A,當(dāng)開關(guān)合上后,電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來,電路兩端的電壓不變,電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是()AI1.5 A BI1.5 ACP15 W DP15 W答案BD解析當(dāng)開關(guān)S斷開時,由歐姆定律得UI1R110 V,當(dāng)開關(guān)閉合后,通過R1的電流仍為0.5 A,通過電動機(jī)的電流I21 A,故電流表示數(shù)I0.5 A1 A1.5 A,B正確;電路中電功率PUI15 W,D正確。5.如圖所示,電源的電動勢為30 V,內(nèi)阻為1 ,一個標(biāo)有“6 V12 W”的電燈與一個繞線電阻為2 的電動機(jī)串聯(lián)。開關(guān)閉合后,電路中的電燈正常發(fā)光,則電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為()A36 W B44 W C48 W D60 W答案A解析電路中電燈正常發(fā)光,所以UL6 V,電路中電流為I A2 A,則電動機(jī)兩端的電壓UMEIrUL22 V,故電動機(jī)輸出的機(jī)械功率P出P電P熱UMII2RM36 W,A正確。6如圖為某臺電風(fēng)扇的銘牌,如果已知該電風(fēng)扇在額定電壓下工作,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率等于電動機(jī)消耗電功率的98%,則在額定電壓下工作,通過電動機(jī)的電流及電動機(jī)線圈的電阻R分別是()AI2.5 A,R11 BI2.5 A,R88 CI0.4 A,R11 DI0.4 A,R550 答案C解析從銘牌上可得額定功率為88 W,額定電壓為220 V,故根據(jù)公式I可得額定電流為I A0.4 A,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率等于電動機(jī)消耗的電功率的98%,根據(jù)能量守恒定律可知線圈電阻消耗功率為2%P,故2%PI2R,解得R11 ,C正確。7.隨著中國通訊業(yè)的發(fā)展,國產(chǎn)手機(jī)在手機(jī)市場上已經(jīng)占有了相當(dāng)大的市場份額。如圖所示的是中國某股份有限公司生產(chǎn)的一塊手機(jī)電池外殼的文字說明。由此可知,此電池的電動勢和待機(jī)狀態(tài)下的平均工作電流分別是()A4.2 V,14.58 mA B4.2 V,700 mAC3.7 V,14.58 mA D3.7 V,700 mA答案C解析由題圖知電池電動勢為3.7 V,而不是充電電壓4.2 V,A、B錯誤。又因為電池的容量為700 mAh,待機(jī)時間為48 h,所以平均工作電流為 mA14.58 mA,故C正確,D錯誤。8如圖甲所示為一測量電解液電阻率的玻璃容器,P、Q為電極,設(shè)a1 m,b0.2 m,c0.1 m,當(dāng)里面注滿某電解液,且P、Q加上電壓后,其UI圖象如圖乙所示,當(dāng)U10 V時,求電解液的電阻率。答案40 m解析由題圖乙可求得電解液的電阻為R 2000 。由題圖甲可知電解液長為:la1 m,橫截面積為:Sbc0.02 m2。結(jié)合電阻定律R得 m40 m。真題模擬練9.(2018棗莊模擬)(多選)如圖所示,R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體,但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓,通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示,則下列說法中正確的是()AR1中的電流小于R2中的電流BR1中的電流等于R2中的電流CR1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率DR1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率答案BD解析設(shè)正方形的邊長為L、厚度為d,由I,R,得I,故R1、R2中的電流相等,A錯誤,B正確。由InqSvnqLdv得,L大則v小,C錯誤,D正確。10.(2018襄陽模擬)如圖所示,一個電阻R和一個燈泡L串聯(lián)接在電壓恒為U的電源上,電路中的電流為I。電阻兩端的電壓為U1,電功率為P1;燈泡兩端的電壓為U2,電功率為P2,則下列關(guān)系式正確的是()AP1UI BP2CU2UIR DU1UIR答案C解析R消耗的功率應(yīng)為P1U1I,故A錯誤;根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律U1U2U,而電阻兩端的電壓U1IR,故U2UIR,故C正確,D錯誤;燈泡的功率應(yīng)為P2U2I,故B錯誤。11(2018湖南長沙調(diào)研)改革開放以來,人們的生活水平和生活質(zhì)量有了較大的改善,電冰箱、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)等家用電器得到了普遍使用。根據(jù)下圖中銘牌上提供的信息,判斷在12小時內(nèi)正常使用的電冰箱與連續(xù)運轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇消耗電能的情況是()A電冰箱比電風(fēng)扇多B電風(fēng)扇比電冰箱多C電風(fēng)扇與電冰箱一樣多D電冰箱比電風(fēng)扇可能多,也可能少答案B解析依據(jù)電冰箱銘牌可知,電冰箱在12 h內(nèi)消耗電能0.25 kWh,而電風(fēng)扇在12 h內(nèi)消耗電能WPt0.78 kWh,B項正確。12(2018江西南昌調(diào)研)(多選)如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V,吹冷風(fēng)時的功率為120 W,吹熱風(fēng)時的功率為1000 W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說法正確的是()A若S1、S2閉合,則電吹風(fēng)吹冷風(fēng)B電熱絲的電阻為55 C電動機(jī)工作時輸出的機(jī)械功率為880 WD當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時,電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為120 J答案BD解析開關(guān)均閉合時,電動機(jī)、電熱絲均工作,電吹風(fēng)吹熱風(fēng),A項錯誤;電動機(jī)工作時輸出的機(jī)械功率為電動機(jī)消耗的電功率減去其自身產(chǎn)熱的功率,其數(shù)值一定小于120 W,C項錯誤;電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時電熱消耗的功率為P1000 W120 W880 W,對電熱絲,由P可得電熱絲電阻R 55 ,B項正確;電吹風(fēng)吹熱風(fēng)、冷風(fēng)時電動機(jī)消耗的電功率不變,均為120 W,故每秒鐘消耗的電能為120 J,D項正確。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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