2023届高考一轮复习通用版电路的基本概念和规律学案.pdf

第 八 章 恒 定 电 流 第 1讲 电 路 的 基 本 概 念 和 规 律 必 备 知 识 咱 主 排 查 一、电 流 欧 姆 定 律 1.电 流(1)自 由 电 荷 的 形 成 电 流.(2)方 向：规 定 为 定 向 移 动 的 方 向.(3)定 义 式：/=,公 式 中 g 是 通 过 导 体 横 截 面 的 电 荷 量.2.欧 姆 定 律 内 容：导 体 中 的 电 流 I 跟 导 体 两 端 的 电 压 U 成,跟 导 体 的 电 阻 R 成(2)公 式：/=.(3)适 用 条 件：适 用 于 和 电 解 液 导 电，适 用 于 电 路.二、电 阻 电 阻 定 律 1.电 阻 定 义 式：R=%(2)物 理 意 义：反 映 了 导 体 对 电 流 的.2.电 阻 定 律(1)内 容：同 种 材 料 的 导 体，其 电 阻 与 它 的 成 正 比，与 它 的 成 反 比,导 体 的 电 阻 还 与 构 成 它 的 有 关.(2)表 达 式：R=pg3.电 阻 率 计 算 式：片 库(2)物 理 意 义：反 映 导 体,是 表 征 的 物 理 量.(3)电 阻 率 与 温 度 的 关 系：金 属：电 阻 率 随 温 度 升 高 而.一 些 合 金：电 阻 率 几 乎 不 受 温 度 变 化 的 影 响.三、电 阻 的 串 联、并 联 串 联 电 路 并 联 电 路 电 路 图&%H-F_ 一 基 本 电 压 U=U1+U 2+U 3 U=Ui=U2=Uy电 流 I=h=h=h I=h+I2+h特 点 总 电 阻/?.&=?1+?2+/?3擘 1+卜+?功 率 分 配 Rl R2 RnPR=P2R2=-=PnRn四、电 功 率 焦 耳 定 律 1.电 功(1)定 义：导 体 中 的 自 由 电 荷 在 作 用 下 定 向 移 动，电 场 力 做 的 功 称 为 电 功.(2)公 式：W=q U=.(3)电 流 做 功 的 实 质：转 化 成 其 他 形 式 能 的 过 程.2.电 功 率(1)定 义：单 位 时 间 内 电 流 做 的 功，表 示 电 流 做 功 的.(2)公 式：P=/=.3.焦 耳 定 律(1)电 热：电 流 流 过 一 段 导 体 时 产 生 的.(2)计 算 式：。=.4.热 功 率(1)定 义：单 位 时 间 内 的 发 热 量.(2)表 达 式：P=.,生 活 情 境 1.扫 地 机 器 人 是 智 能 家 用 电 器 的 一 种，它 利 用 自 身 携 带 的 小 型 吸 尘 部 件 进 行 吸 尘 清 扫,如 图 为 某 款 扫 地 机 器 人，已 知 其 电 池 是 容 量 为 3 000 mA h 的 锂 电 池,额 定 工 作 电 压 为 15 V,额 定 功 率 为 30 W,则 下 列 说 法 正 确 的 是()A.题 中“mA-h”是 能 量 的 单 位.B.扫 地 机 器 人 正 常 工 作 时 的 电 流 是 2 A.C.扫 地 机 器 人 充 满 电 后 可 以 工 作 的 时 间 约 为 2 h.D.扫 地 机 器 人 储 存 的 电 能 大 约 是 2 000 J.教 材 拓 展 24人 教 版 选 修 3-1 P 52T4改 编 有 两 个 量 程 的 电 压 表，如 图 所 示，当 使 用“、6 两 个 端 点 时，量 程 为 0 10 V,当 使 用 a、c 两 个 端 点 时，量 程 为 0 100 V.已 知 电 流 表 的 内 阻 为 500 Q,满 偏 电 流/g为 1 m A,则 电 阻 R i、&的 值()A.9 500Q 90 000 QB.C.D.90 000 Q 9 500Q9 500Q 9 000 Q9 000 Q 9 500 Q关 键 能 力 分 层 突 破 电 流 的 三 个 表 达 式:考 点 一 电 流 的 理 解 与 计 算 公 式 适 用 范 围 字 母 含 义 公 式 含 义 定 义 式/=-t一 切 电 路 q 为 时 间 t内 通 过 导 体 横 截 面 的 电 荷 量 5反 映 了/的 大 小，但 不 能 说 也 不 能 说/*微 观 式 I=nqSv一 切 电 路:导 体 单 位 体 积 内 的 自 由 电 荷 数 4：每 个 自 由 电 荷 的 电 荷 量 5：导 体 的 横 截 面 积 电 荷 定 向 移 动 速 率 从 微 观 上 看 n、q、S、V 决 定 了 I的 大 小 决 定 式/=金 属、电 解 液 U：导 体 两 端 的 电 压 R：导 体 本 身 的 电 阻/由 U、R 决 定,/8U,跟 进 训 练 1.2021.北 京 西 城 区 期 末 某 些 肿 瘤 可 以 用“质 子 疗 法”进 行 治 疗.在 这 种 疗 法 中，为 了 能 让 质 子 进 入 癌 细 胞，首 先 要 实 现 质 子 的 高 速 运 动，该 过 程 需 要 一 种 被 称 作“粒 子 加 速 器”的 装 置 来 实 现.质 子 先 被 加 速 到 较 高 的 速 度，然 后 轰 击 肿 瘤 并 杀 死 癌 细 胞.如 图 所 示，来 自 质 子 源 的 质 子（初 速 度 为 零）经 加 速 电 压 为 U 的 加 速 器 加 速 后，形 成 细 柱 形 的 质 子 流.已 知 细 柱 形 质 子 流 的 横 截 面 积 为 5,其 等 效 电 流 为/;质 子 的 质 量 为 机、电 荷 量 为 e.那 么 这 束 质 子 流 内 单 位 体 积 的 质 子 数 是（）2.安 培 提 出 了 著 名 的 分 子 电 流 假 说，根 据 这 一 假 说，电 子 绕 核 运 动 可 等 效 为 一 环 形 电 流.设 电 荷 量 为 e 的 电 子 以 速 率。绕 原 子 核 沿 顺 时 针 方 向 做 半 径 为 r的 匀 速 圆 周 运 动，关 于 该 环 形 电 流 的 说 法，正 确 的 是（）A.电 流 大 小 为 詈，电 流 方 向 为 顺 时 针 2nrB.电 流 大 小 为 空，电 流 方 向 为 顺 时 针 rC.电 流 大 小 为 箸，电 流 方 向 为 逆 时 针 2nrD.电 流 大 小 为 三，电 流 方 向 为 逆 时 针 r考 点 二 电 阻 定 律、欧 姆 定 律 与 伏 安 特 性 曲 线 的 理 解 及 应 用 1.电 阻 的 定 义 式 和 决 定 式 的 比 较：公 式 R寸 区 别 电 阻 的 定 义 式 电 阻 的 决 定 式 提 供 了 一 种 测 电 阻 的 方 法 一 伏 安 法，R 与 U、/均 无 关 说 明 了 导 体 的 电 阻 由 哪 些 因 素 决 定，R由 P、/、S 共 同 决 定 适 用 于 任 何 纯 电 阻 导 体 只 适 用 于 粗 细 均 匀 的 金 属 导 体 和 浓 度 均 匀 的 电 解 液 2.伏 安 特 性 曲 线:类 别 图 象 物 理 意 义 注 意 问 题 线 性 元 件 反 映/和 U 的 正 比 关 系 图 线 斜 率 的 倒 数 表 示 导 体 的 电 阻，R=*=整，遵 从 欧 姆 定 律 I非 线 性 元 件:二 U、U反 映/和 U 的 非 正 比 关 系 图 线 的 斜 率 仅 表 示 电 阻 的 变 化 趋 势，电 阻 值 需 用 点 的 坐 标 值 计 算，即*1跟 进 训 练 A.R ip=tan 60=V3 CB.R z.=tan 60。=6 QC.R 甲=3 QD.R 乙=6 Q4.2022浙 江 省 宁 波 市 十 校 联 考 对 于 常 温 下 一 根 阻 值 为 R 的 均 匀 金 属 丝，其 伏 安 特 性 曲 线 如 图 所 示，下 列 说 法 中 正 确 的 是（）A.常 温 下，若 将 金 属 丝 均 匀 拉 长 为 原 来 的 10倍，则 电 阻 变 为 10RB.常 温 下，若 将 金 属 丝 从 中 点 对 折 起 来，电 阻 变 为 女 C.给 金 属 丝 加 上 的 电 压 逐 渐 从 零 开 始 增 大，苧 比 值 变 大 D.金 属 材 料 的 电 阻 率 随 温 度 的 升 高 而 减 小 考 点 三 串、并 联 电 路 及 电 表 的 改 装 角 度 1 串、并 联 电 路 的 特 点（1）当 个 等 值 电 阻 Ro串 联 或 并 联 时，R；i，=Ro,R并=4 o.n（2）串 联 电 路 的 总 电 阻 大 于 电 路 中 任 意 一 个 电 阻，并 联 电 路 的 总 电 阻 小 于 电 路 中 任 意 一 个 电 阻.（3）在 电 路 中，某 个 电 阻 增 大（或 减 小），则 总 电 阻 增 大（或 减 小）.（4）电 路 中 无 论 电 阻 怎 样 连 接，电 路 消 耗 的 总 电 功 率 始 终 等 于 各 个 电 阻 消 耗 的 电 功 率 之 和.例 1.（多 选）仪 器 中 常 用 两 个 阻 值 不 同 的 可 变 电 阻 来 调 节 电 路 的 电 流，一 个 作 粗 调，一 个 作 细 调，这 两 个 可 变 电 阻 可 以 按 图 甲 串 联 起 来 或 按 图 乙 并 联 起 来 再 接 入 电 路.已 知 R 阻 值 较 大，R2阻 值 较 小，则（）A.图 甲 中 品 作 细 调 C.图 乙 中 此 作 细 调 B.图 甲 中 凡 作 粗 调 D.图 乙 中 R2作 粗 调 角 度 2 电 压 表、电 流 表 的 改 装 改 装 为 大 量 程 电 压 表 改 装 为 大 量 程 电 流 表 原 理 串 联 电 阻 分 压 并 联 电 阻 分 流改 装 原 理 图+_ _ 1 1/O-*+-4 L Jo分 压 电 阻 或 分 流 电 阻 U=ISR+ISRS,所 以 R=1g/g%=(/g)R,所 以 R=igRg-g改 装 后 的 电 表 内 阻 RA R+；%例 2.某 同 学 组 装 一 个 多 用 电 表.可 选 用 的 器 材 有:微 安 表 头（量 程 100 NA,内 阻 900。）；电 阻 箱 R1（阻 值 范 围 0 999.9 Q）；电 阻 箱&（阻 值 范 围 0 99 999.9 C）；导 线 若 干.要 求 利 用 所 给 器 材 先 组 装 一 个 量 程 为 1 m A的 直 流 电 流 表，在 此 基 础 上 再 将 它 改 装 成 量 程 为 3 V 的 直 流 电 压 表.组 装 好 的 多 用 电 表 有 电 流 1 m A和 电 压 3 V 两 挡.回 答 下 列 问 题：（1）在 虚 线 框 内 画 出 电 路 图 并 标 出 品 和 此，其 中*为 公 共 接 线 柱，。和 匕 分 别 是 电 流 挡 和 电 压 挡 的 接 线 柱.;可 以：I J O O O:*a b（2）电 阻 箱 的 阻 值 应 取 R=Q,R i=Q.（保 留 到 个 位）.跟 进 训 练 5.2022湖 南 长 沙 模 拟（多 选）如 图 所 示，虚 线 框 内 为 改 装 好 的 电 表，M.N 为 新 电 表 的 接 线 柱.已 知 灵 敏 电 流 计 G 的 满 偏 电 流 为 200 RA,内 阻 为 495.0 C,电 阻 箱 读 数 为 5.0 Q.根 据 以 上 数 据 计 算 可 知 改 装 好 的 电 表（）A.电 压 量 程 为 1 mV B.电 压 量 程 为 99 mVC.电 流 量 程 为 20 mA D.电 流 量 程 为 2 HA考 点 四 电 功、电 功 率 及 焦 耳 定 律 1.纯 电 阻 电 路 与 mE纯 电 阻 电 路 的 比 较 纯 电 阻 电 路 非 纯 电 阻 电 路 实 例 白 炽 灯、电 炉、电 饭 锅、电 热 毯、工 作 中 的 电 动 机、电 解 槽、日 光 电 熨 斗 及 转 子 被 卡 住 的 电 动 机 等 灯 等 能 量 电 路 中 消 耗 的 电 能 全 部 转 化 为 内 电 路 中 消 耗 的 电 能 除 转 化 为 内 能 转 化 能，W=Q 外，还 转 化 为 其 他 形 式 的 能 WQ2.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 电 功 的 计 算 o U2W=UIt=I2Rt=-t W=UIt电 热 的 计 算 Q=UIt=I2Rt=-t Q=I2Rt是 否 满 足 欧 姆 定 律 满 足 不 满 足 功=电 热+其 他 能 量”分 析、求 解.角 度 1纯 电 阻 电 路 例 3.一 车 载 加 热 器（额 定 电 压 为 24 V）发 热 部 分 的 电 路 如 图 所 示，a、A c 是 三 个 接 线 端 点，设、“c、b e间 的 功 率 分 别 为 P而、P g P b e贝 U（）A.PahPbc B.P ab=PacC.Pac=Pbc D.P(lbPac角 度 2 非 纯 电 阻 电 路 例 4.扫 地 机 器 人 利 用 自 身 携 带 的 小 型 吸 尘 部 件 进 行 吸 尘 清 扫，并 能 根 据 红 外 感 应 绕 开 障 碍 物.某 扫 地 机 器 人 正 常 工 作 时 电 动 机 两 端 的 电 压 为 10 V、电 流 为 3 A,线 圈 电 阻 为 1 Q.则 下 列 有 关 它 的 说 法 正 确 的 是（）A.正 常 工 作 时,B.正 常 工 作 时,C.正 常 工 作 时,电 动 机 的 发 热 功 率 为 100 W电 动 机 的 输 出 功 率 为 9 W电 动 机 的 总 功 率 为 30 WD.电 动 机 被 杂 物 卡 住 无 法 运 转（不 考 虑 保 护 电 路 的 作 用）时，电 动 机 的 发 热 功 率 为 9 W跟 进 训 练 6.（多 选）U S B电 风 扇 体 积 小、便 于 携 带，并 且 采 用 了 新 型 的 无 刷 直 流 电 机，比 传 统 的 马 达 风 扇 更 安 静、更 省 电.目 前，U S B电 风 扇 已 经 成 了 上 班 族、学 生 党 的 常 备 利 器.关 于 USB电 风 扇，以 下 说 法 正 确 的 是（）A.风 扇 正 常 工 作 时，同 一 扇 叶 上 各 点 角 速 度 大 小 相 等 B.风 扇 正 常 工 作 时，同 一 扇 叶 上 各 点 线 速 度 大 小 相 等 C.若 风 扇 内 部 电 机 两 端 电 压 为 U,输 入 电 流 为/,则 电 机 消 耗 的 总 功 率 D.若 风 扇 内 部 电 机 两 端 电 压 为 U,输 入 电 流 为/,则 电 机 输 出 的 机 械 功 率温 馨 提 示：请 完 成 课 时 分 层 作 业(二 十 五)第 八 章 恒 定 电 流 第 1讲 电 路 的 基 本 概 念 和 规 律 必 备 知 识 自 主 排 查 1.(1)定 向 移 动(2)正 电 荷(3耳 2.正 比 反 比(21(3)金 属 纯 电 阻 二、1.(2)阻 碍 作 用 2.(1)长 度 横 截 面 积 材 料 3.(2)导 电 性 能 材 料 性 质(3)增 大 四、1.(1)电 场 力(2)/S(3)电 能 2.快 慢(2)/。3.(1)热 量 户 用 4.(2)fiR生 活 情 境 1.解 析：题 中 mA-h”是 电 荷 量 的 单 位，A 错 误；扫 地 机 器 人 正 常 工 作 时 的 电 流/=*=2 A,B 正 确；扫 地 机 器 人 充 满 电 后 可 以 工 作 的 时 间；：A=I.5 h,C 错 误；扫 地 机 器 人 额 定 功 率 30 W,根 据 E=W=Pf=30X5 400J=162 000J,D 错 误.答 案：B教 材 拓 展 2.解 析：接 a、b 时，由 串 联 电 路 特 点 有 c 时，同 理 有 R=Ri+&+4=%得 7?2=-/?g-/?i=90 000 Q.答 案：A关 键 能 力 分 层 突 破 1.解 析：本 题 考 查 公 式/=qSo的 应 用.质 子 被 加 速 时 有。0=1帆 2,由 于/=eSo,解 得=e J翁，A、B.C 错 误，D 正 确.答 案：D2.解 析：电 子 做 圆 周 运 动 的 周 期 7=羿，由/导/=言，电 流 的 方 向 与 电 子 运 动 方 向 相 反，故 为 逆 时 针.答 案：c3.解 析：在 数 学 中 斜 率 就 等 于 图 线 与 横 轴 的 夹 角 的 正 切 值(tan a),而 在 物 理 中 斜 率 与 tan a 并 没 有 直 接 联 系.R 甲=U 2-U _12 01 2 1 1 4 0C=3C,R 乙 AUAI12-02-0Q=6Q.答 案：CD4.解 析：常 温 下，若 将 金 属 丝 均 匀 拉 长 为 原 来 的 10倍，横 截 面 积 减 小 为 原 来 的 0 1 倍，电 阻 率 不 变，根 据 电 阻 定 律 可 知，电 阻 变 为 原 来 的 100倍，即 变 为 100R,故 A 错 误；常 温 下，若 将 金 属 丝 从 中 点 对 折 起 来，长 度 变 为 原 来 的 一 半，横 截 面 积 变 为 原 来 的 2 倍，故 电 阻 变 为 原 来 的：，故 B 错 误；给 金 属 丝 加 上 的 电 压 逐 渐 从 零 开 始 增 大，根 据 图 线 与 原 点 连 线 的 4斜 率 可 知 金 属 丝 的 电 阻 值 变 大，所 以 苧 的 值 变 大，故 C 正 确；故 D 错 误.故 选 C.答 案:C例 1 解 析：串 联 电 路 中 电 流 处 处 相 等，电 压 与 电 阻 成 正 比，阻 值 大 的 电 阻 分 压 大，可 调 节 范 围 大，因 此 Ri作 粗 调，选 项 A 错 误，B 正 确；并 联 时 两 可 变 电 阻 两 端 的 电 压 相 等，通 过 的 电 流 与 电 阻 成 反 比，阻 值 小，通 过 的 电 流 大，可 调 节 范 围 大，因 此 R2作 粗 调，故 选 项 C 错 误，D 正 确.答 案：BD例 2 解 析：(2)接 时 改 装 成 量 程 为 1 m A 的 电 流 表，有/gRg=(/-/g)Ri,解 得 吊=100 Q接 匕 时 改 装 成 量 程 为 3 V 的 电 压 表，有 U=IgRg+IR2解 得&=2 910Q.答 案：如 下 图 所 示(2)100 2910I j R io 6*a%0b5.解 析：电 流 计 与 电 阻 箱 并 联，利 用 并 联 电 路 的 特 点 与 欧 姆 定 律 可 知，M、N 两 端 的 电 压 为：U=4；Rg=200X 1()-6义 495.0 V=0.099V=99 m V,流 过 的 电 流 为：/=/&+：=R200X10-6A+A=0.02A=20mA,故 B、C 正 确，A、D 错 误.故 选 BC.答 案：BC例 3 解 析：接 则 电 路 的 总 电 阻 为:R _ 9R(R+9R)_ 9 0 0a b R+9R+9R 19)接 ac,则 电 路 的 总 电 阻 为：凡 产 鬻 瞿=宗,K+VK+VK接 比，则 电 路 的 总 电 阻 为：&产 鬻 罂=熬，K+9 K+9 K 19由 题 知，不 管 接 哪 两 个 接 线 端 点，电 压 不 变，为 U=2 4 V,根 据 P=可 知 P.=P*儿 0故 A、B、C 错 误，D 正 确.答 案：D例 4 解 析：电 动 机 正 常 工 作 时 有 P*=/2=32X1 W=9 W,A 错 误；电 动 机 总 功 率 P总=U/=10X3 W=30W,C 正 确；正 常 工 作 时，电 动 机 的 输 出 功 率 尸 出=P总 一 P族=21 W,B 错 误；电 动 机 被 杂 物 卡 住 无 法 运 转（不 考 虑 保 护 电 路 的 作 用）时，电 动 机 为 纯 电 阻 电 路，发 T 12热 功 率 P，=亍=1OOW,D 错 误.答 案：c6.解 析：由 于 扇 叶 转 动 时 为 同 轴 转 动，故 扇 叶 上 各 点 的 角 速 度 大 小 相 等，但 同 一 扇 叶 上 各 点 的 转 动 半 径 不 一 定 相 等，故 线 速 度 不 一 定 相 等，选 项 A 正 确，B 错 误；电 机 的 总 功 率 为 尸 总=。/,而 电 机 输 出 的 机 械 功 率 P 出=（7/一/2区 打，选 项 C、D 正 确.答 案：ACD