(考点分析) 第一节 电路的基本概念及电路分析-2023年高考物理一轮系统复习学思用

【考点分析】　第一节 电路的基本概念及电路分析

【考点一】  电流的概念及表达式

【典型例题1】  如图所示，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，自由电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　　)

A．            B．        C．ρnev          D．

【解析】  由电流定义可知：I＝＝＝neSv.由欧姆定律可得：U＝IR＝neSv·ρ＝ρneLv，又E＝，故E＝ρnev，选项C正确．

【答案】  C

【考点二】  欧姆定律的理解和应用

【典型例题2】  小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中错误的是(　　)

A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大  

B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝

C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝     

D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积

【解析】  由题图可知，U越大，小灯泡的电阻越大，故A说法正确．R＝中的U、I与小灯泡所处状态下的电压与电流相对应，故B说法正确，C说法错误．对应P点，小灯泡的功率P＝U1I2，与题图中PQOM所围的面积相等，故D说法正确．

【答案】  C

【考点三】  伏安特性曲线在电路中的实际应用

【典型例题3】  额定电压均为220 V的白炽灯L1和L2的U－I特性曲线如图甲所示，现将和L2完全相同的L3与L1和L2一起按如图乙所示电路接入220 V电路中．则下列说法正确的是(　　)

A．L2的额定功率约为99 W

B．L2的实际功率约为17 W

C．L2的实际功率比L3的实际功率小17 W

D．L2的实际功率比L3的实际功率小82 W

【解析】  由L2的伏安特性曲线可得，在额定电压220 V 时的电流为0.45 A，则L2的额定功率为P额＝U额I额＝99 W，选项A正确；

图示电路为L1和L2串联再与L3并联，所以L1和L2串联后两端的总电压为220 V，那么流过L1和L2的电流及两灯的电压满足I1＝I2，U1＋U2＝220 V，由L1和L2的U－I图线可知，I1＝I2＝0.25 A，U1＝152 V，U2＝68 V，故灯L2的实际功率P2＝I2U2＝17 W，故选项B正确；

由于L3两端的电压为220 V，故P3＝P额＝99 W，则P3－P2＝82 W，故选项C错误，选项D正确．

【答案】  ABD

【考点四】  电阻定律的理解和应用

【典型例题4】  一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R.若盐水柱的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)，则盐水柱电阻变为(　　)

A．R            B．R             C．R               D．R

【解析】  由于总体积不变，设40 cm长时盐水柱的横截面积为S，则盐水柱长度变为50 cm后，横截面积S′＝S，根据电阻定律得：R＝ρ，R′＝ρ，联立两式得R′＝R，选项D正确．

【答案】  D

【考点五】  电路的串联、并联

【典型例题5】  如图所示，经过精确校准的电压表V1和V2，分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时，读数依次为12.7 V和12.3 V，则(　　)

A．a、b间的实际电压略大于12.7 V          B．a、b间的实际电压略小于12.7 V

C．电压表V1的内阻大于V2的内阻          D．电压表V1的内阻小于V2的内阻

【解析】  由于电压表不是理想电表(内阻不是无穷大)，当a、b两端接入电压表后，电阻R与电压表的并联电阻小于电阻R，根据欧姆定律和串、并联电路规律可知，电阻R与电压表的并联总电压小于电阻R的实际电压，即a、b两端实际电压将大于电压表的示数，即a、b间的实际电压略大于12.7 V，故A项正确，B项错误；

根据欧姆定律可知，若电压表的内阻越大，电压表与R的并联电阻就越大，电压表的示数也越大，即电压表V1的内阻大于V2的内阻，故C项正确，D项错误．

【答案】  AC

【考点六】  纯电阻电路中的功和功率

【典型例题6】  额定电压都是110 V、额定功率PA＝110 W和PB＝40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是(　　)

【解析】  由P＝和已知条件可知RA<RB.对于A电路，由于RA<RB，所以UB>110 V，B灯烧毁两灯不能正常发光；对于B电路，由于RA<RB，A灯并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>110 V，B灯烧毁；对于C电路，B灯与变阻器并联，并联电阻可能等于RA，所以可能有UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光；对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110 V，两灯可以正常发光；比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IA－IB)×110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IA＋IB)×110 V，所以C电路消耗电功率最小．

【答案】  C

【考点七】  非纯电阻电路中的功和功率

【典型例题7】  如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻RA＝2 Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，A示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，A示数为4 A．求：

(1)电炉子的电阻及发热功率；

(2)电动机的内阻；

(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？

【解析】  (1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得

R＝＝ Ω＝2 Ω

其发热功率为P＝UI1＝12×6 W＝72 W.

(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得

UI2＝IRM＋P输出

所以RM＝＝ Ω＝1 Ω.

(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得

P化＝UI3－IRA

所以P化＝(12×4－42×2) W＝16 W.

【答案】  (1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W