物理第七章 恒定電流 第1講 電路的基本概念與規(guī)律

第1講電路的基本概念與規(guī)律第七章恒定電流考試標準知識內(nèi)容必考要求加試要求說明電源和電流bc1.不要求計算液體導電時的電流.2.不要求解決與導線內(nèi)部自由電子定向運動速率相聯(lián)系的問題.電動勢bc歐姆定律、UI圖象及IU圖象cc焦耳定律cc導體的電阻cc內(nèi)容索引過好雙基關回扣基礎知識 訓練基礎題目研透命題點細研考綱和真題 分析突破命題點課時作業(yè)限時訓練 練規(guī)范 練速度過好雙基關一、電源、電流和電動勢一、電源、電流和電動勢1.電源電源通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為 的裝置.2.電流電流(1)定義式：I .(2)方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向.(3)微觀表達式：I .3.電動勢電動勢(1)定義式：E .(2)物理意義：反映電源 本領大小的物理量.電勢能nqSv非靜電力做功二、歐姆定律、二、歐姆定律、UI圖象及圖象及IU圖象圖象1.歐姆定律歐姆定律(1)表達式I .(2)適用范圍 導電和電解質(zhì)溶液導電(對氣態(tài)導體和半導體元件不適用). 電路(不含電動機、電解槽等的電路).金屬純電阻2.UI圖象及圖象及IU圖象的圖象的比較比較 圖線比較內(nèi)容IU圖象(伏安特性曲線)UI圖象斜率圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體電阻的倒數(shù)圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體的電阻線性元件 R1R2 R1R2非線性元件電阻隨電壓U的增大而增大電阻隨電壓U的增大而減小自測自測1關于電源電動勢，以下說法正確的是A.由電動勢E 可知E跟q成反比，電路中移送的電荷越多，電動勢越小B.由電動勢E 可知E跟W成正比，電源做的功越多，電動勢越大C.由電動勢E 可知電動勢E的大小跟W和q的比值相等，跟W的大小和q的大小無關，由電源本身決定D.以上說法都不正確答案解析三、電功、電熱、電功率三、電功、電熱、電功率1.電功電功(1)定義：導體中的恒定電場對自由電荷的 .(2)公式：WqU (適用于任何電路).(3)電流做功的實質(zhì)： 轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程.2.電功率電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的 .(2)公式：P (適用于任何電路).電場力做的功IUt電能快慢UI3.焦耳定律焦耳定律(1)電熱：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比.(2)表達式：Q .4.熱功率熱功率(1)定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量.(2)表達式：P .I2RtI2R自測自測2下列用電器中，利用電流的熱效應的是A.洗衣機 B.電視機C.電熨斗 D.電冰箱答案四、導體的電阻四、導體的電阻1.電阻的定義式：電阻的定義式：R .2.電阻的決定式：電阻的決定式：R .3.電阻率電阻率(1)計算式： .(2)電阻率與溫度的關系金屬：電阻率隨溫度升高而 .半導體(負溫度系數(shù))：電阻率隨溫度升高而 .一些合金：幾乎不受溫度變化的影響.超導體：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然_ ，成為超導體.增大減小減小為零自測自測3下列關于電阻率的敘述，正確的是A.電阻率與導體的長度和橫截面積有關B.電阻率表征了材料的導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與 溫度有關C.電阻率大的導體，電阻一定大D.有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可以用來制成電阻 溫度計答案研透命題點命題點一對電阻定律、歐姆定律的理解電阻的決定式和定義式的比較公式區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了導體的電阻由哪些因素決定，R由、l、S共同決定提供了一種測電阻的方法伏安法，R與U、I均無關只適用于粗細均勻的金屬導體和濃度均勻的電解液適用于任何純電阻導體聯(lián)系均可計算導體的電阻，在計算同一導體電阻時，計算結(jié)果相同例例1(2016浙江10月選考9)一根細橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口.管中鹽水柱長為40 cm時測得電阻為R.若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導體相同.現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50 cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱電阻變?yōu)榇鸢附馕龃鸢附馕鲎兪阶兪?對于歐姆定律的理解，下列說法中正確的是A.歐姆定律適用于一切導電物質(zhì)B.由R 可知，導體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成 反比C.由I 可知，通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成 反比D.由R 可知，導體兩端的電壓為零時，導體的電阻也為零解析解析歐姆定律只適用于純電阻電路，由歐姆定律I 可知，導體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，選項C對，A錯；導體的電阻由導體本身決定，跟導體兩端的電壓和通過導體的電流無關，選項B、D錯.變式變式2(2016諸暨市期末)某技術質(zhì)量監(jiān)督局對市場中電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量進行抽查，結(jié)果公布如下：十幾個不合格產(chǎn)品中，大部分存在導體電阻不合格，主要是銅材質(zhì)量不合格，使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的銅；再一個就是銅材質(zhì)量可能合格，但把橫截面積縮小，買2.5平方毫米的電線，拿到手的僅為1.5平方毫米，載流量不夠；另一個問題是絕緣層質(zhì)量不合格，用再生塑料作電線外皮，電阻率達不到要求則以下說法正確的是A.橫截面積減小的銅的電阻率增大B.再生銅或含雜質(zhì)很多的銅的電阻率很小C.再生塑料作電線外皮，使電線的絕緣性能下降D.銅是導體，電阻為零，橫截面積和雜質(zhì)對其沒有影響答案變式變式3已知用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍，加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半，那么通過A和B的電流IA和IB的關系是答案解析A.若電流沿圖示方向，大柱體與小柱體的電阻之比為abB.若電流沿圖示方向，大柱體與小柱體的電阻之比為a2b2C.若電流方向豎直向下，大柱體與小柱體的電阻之比為baD.若電流方向豎直向下，大柱體與小柱體的電阻之比為b2a2變式變式4(2017金華十校聯(lián)考)如圖1所示，兩個同種材料制成的導體放在水平面上，兩導體是橫截面為正方形的柱體，柱體高均為h，大柱體橫截面邊長為a，小柱體橫截面邊長為b，則圖1答案解析則R大R小b2a2，故C錯誤，D正確.命題點二伏安特性曲線的理解1.伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值，對應這一狀態(tài)下的電阻.考向考向1對非線性元件的分析對非線性元件的分析例例2小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖2所示，P為圖線上一點，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中錯誤的是A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B.對應P點，小燈泡的電阻為RC.對應P點，小燈泡的電阻為RD.對應P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積圖2答案解析解析解析由題圖可知，U越大，小燈泡的電阻越大，故選項A正確.R 中的U、I與小燈泡所處狀態(tài)下的電壓與電流相對應，故選項B正確，C錯誤.對應P點，功率PU1I2，與題圖中PQOM所圍的面積相等，故選項D正確.變式變式5一個標有“220 V60 W”的白熾燈泡，所加電壓U由零逐漸增大到220 V，在此過程中，電壓(U)和電流(I)的關系可用圖線表示.下列選項給出的四個圖線，比較符合實際的是答案解析解析白熾燈燈絲的電阻隨溫度(功率)的升高而增大，故選B.解析考向考向2線性元件的分析線性元件的分析例例3如圖3所示，圖線1表示的導體電阻為R1，圖線2表示的導體電阻為R2，則下列說法正確的是A.R1R213B.R1R231C.將R1與R2串聯(lián)后接在恒定電源上，則流過兩電阻電流之比為13D.將R1與R2并聯(lián)后接在恒定電源上，則流過兩電阻電流之比為13答案解析圖3R1與R2串聯(lián)后接在恒定電源上，流過兩電阻的電流相等，選項C錯誤；變式變式6(2016湖州市期末)某導體的伏安特性曲線如圖4所示，下列說法中錯誤的是A.該導體的電阻是25 B.當該導體兩端的電壓為5 V時，該導體的電功率為0.5 JC.當該導體兩端的電壓為1 V時，通過該導體的電流為0.04 AD.當通過該導體的電流為0.1 A時，該導體兩端的電壓為2.5 V答案解析圖4當該導體兩端電壓為5 V時，電流I0.2 A，電功率PUI1 W，故選項B錯誤；當電流為0.1 A時，電壓UIR0.125 V2.5 V，故D正確.命題點三電功、電功率和電熱的計算1.純電阻電路與非純電阻電路的比較： 純電阻電路非純電阻電路實例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機等電動機、電解槽、日光燈等電功與電熱WUIt，QI2Rt ，WQWUIt，QI2Rt，WQ電功率與熱功率P電UI，P熱I2R ，P電P熱P電UI，P熱I2R，P電P熱2.首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路，正確選擇計算公式.3.處理非純電阻電路的計算問題時，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功電熱其他能量”尋找等量關系求解.例例4一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計)，均正常工作.用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，則下列說法中正確的是A.電飯煲的電阻為44 ，洗衣機電動機線圈的電阻為440 B.電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 WC.1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J，洗衣機電動機消耗的電能為 6.6103 JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍答案解析解析解析由于電飯煲是純電阻元件，其在1 min內(nèi)消耗的電能W1UI1t6.6104 J，洗衣機為非純電阻元件，其在1 min內(nèi)消耗的電能W2UI2t6.6103 J，其熱功率P熱P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍.故選C.變式變式7如圖5所示是某一電器的銘牌，從銘牌上的信息可推斷該銘牌對應的電器可能是答案圖5解析解析銘牌上標注功率為24 W，功率較低，所以應為電風扇，選項A正確.解析變式變式8QQ是一款流行的互聯(lián)網(wǎng)即時通訊工具，某版本QQ有“在線時長”功能，用戶通過積累在線時長可以獲得更高等級、享受更多服務，許多網(wǎng)友為追求虛擬的等級而純粹地開機在線，造成大量的電能浪費.如圖6所示是某網(wǎng)友QQ界面的電腦屏幕抓拍圖，假定QQ用戶使用的臺式電腦功率約為200 W，請你估算他升到下一級還要消耗多少電能A.0.2 kWh B.2 kWhC.20 kWh D.200 kWh答案解析圖6解析解析由題圖可知，該網(wǎng)友升到下一等級的剩余時間為t110 h，臺式電腦的平均功率約為P200 W0.2 kW，所以消耗的電能為WPt10.2 kW10 h2 kWh，故選項B正確.變式變式9(2016浙江10月選考11)如圖7為一種服務型機器人，其額定功率為48 W，額定工作電壓為24 V.機器人的鋰電池容量為20 Ah，則機器人A.額定工作電流為20 AB.充滿電后最長工作時間為2 hC.電池充滿后總電荷量為7.2104 CD.以額定電流工作時每秒消耗能量為20 J答案解析圖7解析解析根據(jù)PUI可知，機器人額定工作電流為2 A，選項A錯誤；機器人的鋰電池容量為20 Ah，則在額定電流2 A下工作時，能夠工作最長時間為10 h，選項B錯誤；電池充滿電后的總電荷量QIt203 600 C7.2104 C，選項C正確；在額定電流下，機器人功率為48 W，即每秒消耗能量48 J，選項D錯誤.變式變式10(2016浙江4月學考12)如圖8所示的路燈為太陽能路燈，每只路燈的光伏電池板有效采光面積約為0.3 m2.晴天時電池板上每平方米每小時接收到的太陽輻射能約為3106 J.如果每天等效日照時間約為6 h，光電池一天產(chǎn)生的電能可供30 W的路燈工作8 h.光電池的光電轉(zhuǎn)換效率約為A.4.8% B.9.6%C.16% D.44%答案解析圖8解析解析光電池的光電轉(zhuǎn)換效率是轉(zhuǎn)化得到的電能與接收到的光能的比值，故選C.課時作業(yè)1.(2017湖州市質(zhì)檢)下列說法正確的是A.電流強度是矢量B.帶電微粒所帶的電荷量有可能是2.41019 CC.通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大D.電動勢數(shù)值上等于非靜電力在電源內(nèi)部把1 C的正電荷從負極移送到 正極所做的功答案1234567891011121314151617182.關于電源的電動勢，下面說法正確的是A.電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領的物理量B.電動勢在數(shù)值上等于外電路中通過1 C電荷量時電源提供的能量C.電源的電動勢跟電源的體積有關，跟外電路有關D.電源的電動勢越大，非靜電力做功越多答案1234567891011121314151617183.關于導體的電阻和電阻率，下列說法中正確的是A.由R 可知，導體的電阻與導體兩端電壓成正比，與流過導體的電 流成反比B.由R 可知，導體的電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積 成反比C.由 可知，導體的電阻率與導體的橫截面積成正比，與導體的長 度成反比D.由 可知導體的電阻越大，其電阻率越大答案123456789101112131415161718解析解析解析導體的電阻是導體本身的性質(zhì)，與兩端電壓和電流無關，選項A錯，B對；電阻率是材料本身的性質(zhì)，只與材料和溫度有關，與導體的長度和橫截面積無關，選項C、D均錯.1234567891011121314151617184.(2017溫州市質(zhì)檢)掃地機器人是智能家用電器的一種，它利用自身攜帶的小型吸塵部件進行吸塵清掃.如圖1為某款掃地機器人，已知其電池容量2 200 mAh，額定工作電壓15 V，額定功率33 W，則下列說法正確的是A.題中“mAh”是能量的單位B.掃地機器人的電阻是20 C.掃地機器人正常工作時的電流是2.2 AD.掃地機器人充滿電后一次工作時間約為2 h圖1答案123456789101112131415161718解析解析選項A中電阻橫截面積最大，長度最小，根據(jù)R 可知，其電阻最小，故選A.5.歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，還研究了電阻定律.有一個長方體金屬電阻，材料分布均勻，邊長分別為a、b、c，且abc，電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻阻值最小的是答案解析123456789101112131415161718解析解析普通家用照明白熾燈的規(guī)格為“220 V,40 W”，正常工作時，電壓為220 V，電功率為40 W，此時的工作電流為 0.2 A，C正確，A、B、D錯誤.6.一只普通的家用照明白熾燈在正常發(fā)光時，通過它的電流強度值與下列哪一數(shù)值較為接近A.20 A B.2 A C.0.2 A D.0.02 A答案解析1234567891011121314151617187.(2017湖州市期末)如圖2所示，a、b、c為同一種材料做成的電阻，b與a的長度相等，但橫截面積b是a的兩倍；c與a的橫截面積相等，但長度c是a的兩倍.當開關閉合后，三個理想電壓表的示數(shù)關系是A.電壓表 的示數(shù)是 的2倍B.電壓表 的示數(shù)是 的2倍C.電壓表 的示數(shù)是 的2倍D.電壓表 的示數(shù)是 的2倍答案解析123456789101112131415161718圖2123456789101112131415161718解析解析由題意可知：Lc2La2Lb，Sb2Sa2Sc；設b的電阻RbR，由電阻定律R 得：Ra2Rb2R，Rc2Ra4R，RcRaRb421，由題圖可知，a、b、c三個電阻串聯(lián)，通過它們的電流I相等，由UIR得：UcUaUb421，UV3UV1UV2421.8.如圖3所示，R1和R2分別標有“2 1.0 A”和“4 0.5 A”，將它們串聯(lián)后接入電路中，則此電路中允許消耗的最大功率為A.1.5 W B.3.0 WC.5.0 W D.6.0 W解析解析串聯(lián)電路中通過各元件的電流相同，故此電路中允許通過的最大電流為0.5 A，由PI2R，可知R1、R2在最大允許電流時的功率分別為0.5 W、1 W，故A項正確.答案解析圖31234567891011121314151617189.室內(nèi)有幾種用電器：1.5 kW的電飯煲、200 W的電燈、750 W的取暖器、250 W的電視機和2 kW的空調(diào)器.如果進線處只有13 A的保險絲，供電電壓為220 V，為用電安全，下列情況下不能同時使用的是A.電飯煲和電燈 B.取暖器和空調(diào)器C.電飯煲和空調(diào)器 D.電燈、電視機和空調(diào)器答案123456789101112131415161718解析解析解析當保險絲達到最大電流時電路中的總功率PUI22013 W2 860 W電飯煲和電燈同時使用的功率為：P1(1 500200) W1 700 W2 860 W，可以同時使用；取暖器和空調(diào)器同時使用的功率為：P2(7502 000) W2 750 W2 860 W，可以同時使用；電飯煲和空調(diào)器同時使用的功率為：P3(1 5002 000) W3 500 W2 860 W，不可以同時使用；電燈、電視機和空調(diào)器同時使用的功率為：P4(2002502 000) W2 450 W2 860 W，可以同時使用；故選C.12345678910111213141516171810.(2017嘉興市質(zhì)檢)第56屆日本電池大會上華為發(fā)布了5分鐘即可充滿3 000 mAh電池50%電量的快充技術成果，引起業(yè)界廣泛關注.如圖4是華為某智能手機電池上的信息，支持低壓大電流充電，則A.4.35 V表示該電池的電動勢B.11.4 Wh表示該電池能提供的電量C.3 000 mAh表示該電池能提供的電能D.該電池充滿電后以100 mA的電流工作時，可連續(xù)工作30小時圖4答案123456789101112131415161718解析解析解析4.35 V是充電電壓，不是電池的電動勢，A錯誤；11.4 Wh是電池能提供的電能，不是電池提供的電量，B錯誤；mAh是電量的單位，3 000 mAh表示電池能提供的電量，C錯誤；123456789101112131415161718A.6.1103 W B.6.1102 JC.2.2104 W D.2.2107 J11.(2017浙江11月選考12)小明同學家里部分電器的消耗功率及每天工作時間如下表所示，則這些電器一天消耗的電能約為答案解析123456789101112131415161718電器消耗功率/W工作時間/h電茶壺2 0001空調(diào)1 2003電視機1002節(jié)能燈164路由器924解析解析根據(jù)題表數(shù)據(jù)可知，每天消耗的電能為W2 kW1 h1.2 kW3 h0.1 kW2 h0.016 kW4 h0.009 kW24 h6.08 kWh2.2107 J，故D正確.12345678910111213141516171812.通過電阻R的電流為I時，在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，若電阻為2R，電流為 時，則在時間t內(nèi)產(chǎn)生的熱量為答案解析12345678910111213141516171813.當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J.為在相同時間內(nèi)使0.6 C的電荷量通過該電阻，則其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是A.3 V,1.8 J B.3 V,3.6 JC.6 V,1.8 J D.6 V,3.6 J解析解析通過電阻的電荷量為0.3 C時，電阻兩端所加的電壓為U1 3 V.在相同時間內(nèi)通過電阻的電荷量變?yōu)樵瓉淼?倍，由qIt可知電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由UIR得電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，即電阻兩端需加的電壓為6 V，由WqU得消耗的電能為W2q2U20.66 J3.6 J，選項D正確.答案解析12345678910111213141516171814.(2016溫州市模擬)兩電阻R1和R2的電流I和電壓U的關系圖線如圖5所示，可知兩電阻的大小之比R1R2等于A.13 B.31 C.1 D.14解析解析由題圖可知，R1R2tan 60tan 3031.答案解析圖512345678910111213141516171815.某導體的伏安特性曲線如圖6中AB段(曲線)所示，關于導體的電阻，以下說法正確的是A.B點的電阻為12 B.B點的電阻為4 C.導體的電阻因溫度的影響改變了1 D.導體的電阻因溫度的影響改變了10 圖6123456789101112131415161718答案解析12345678910111213141516171816.(2016永嘉中學期末)如圖7所示，用質(zhì)量為m的銅制成管狀導體，其長度為l，管狀導體內(nèi)腔橫截面直徑為D，管兩端各有導電金屬箍可接入電路中，當兩個導電金屬圖7答案解析箍之間接有恒定電壓U時，則下列圖象能正確描述通過管狀導體的電流I與導體內(nèi)腔橫截面直徑D之間的變化關系的是12345678910111213141516171817.(2017“七彩陽光”聯(lián)考)電飯鍋給我們的生活帶來方便.電飯鍋工作時有兩種狀態(tài)，一種是鍋內(nèi)水燒干前的加熱狀態(tài)，另一種是燒干后的保溫狀態(tài).如圖8是電飯鍋的電路圖，其中R1( 1)R2，則下列判斷正確的是A.自動開關S接通后，電飯鍋處于保溫狀態(tài)B.保溫時的電流是加熱時的一半C.在保溫狀態(tài)下R2的功率是加熱時的一半D.電飯鍋在保溫狀態(tài)下的功率是加熱時的一半答案解析圖812345678910111213141516171812345678910111213141516171818.(2016浙江市模擬)有一臺標稱值為“220 V,50 W”的電風扇，其線圈電阻為0.4 ，在它正常工作時，下列求其每分鐘產(chǎn)生的電熱的四種解法中正確的是答案解析123456789101112131415161718123456789101112131415161718解析解析電風扇消耗的電能轉(zhuǎn)化為機械能與內(nèi)能兩部分，公式UIt和公式Pt都是電功的表達式，不是電熱的表達式，故A、B錯誤；