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    第十章 第一课时 电路的基本概念及规律2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版)
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    考点一  电流的概念及表达式
    考点二  部分电路欧姆定律及电阻定律
    考点三  串、并联电路分析 电表的改装原理
    考点四  电功、电功率、电热、热功率
    1.电流电荷的 形成电流,I=____。2.电流形成的条件:导体中有 ;导体两端存在 。3.电流的标矢性:电流是标量,但有方向,规定 定向移动的方向为电流的方向。
    思考1.如图所示,设金属导体的横截面积为S,导体中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,自由电荷定向移动的速率为v,试推导电流的微观表达式。
    答案 推导:t时间内电荷定向移动的距离L=vt,t时间内通过导体某一横截面的电荷数N=nvtS,t时间内通过导体某一横截面的电荷量Q=Nq=nvtSq,电流
    2.在导体导电时,电流的传输速度与电荷定向移动的平均速率相同吗?
    答案 不同,电流以光速传输,电荷定向移动的平均速率远小于光速。
    例1 (2024·江苏连云港市检测)如图所示的电解池,通电1 s时间内共有0.2 C的正离子和0.3 C的负离子通过截面xy,则这个电路中的电流是A.0.5 A   B.0.2 A   C.0.8 A   D.0.6 A
    例2 (2023·江苏无锡市南菁中学段考)一根长为L、横截面积为S、电阻率为ρ的金属棒,棒内单位体积自由电子数为n,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,自由电子定向运动的平均速度为v,则电子运动时受到的平均阻力大小为
    电流的三种表达式及其比较
    部分电路欧姆定律及电阻定律
    1.部分电路欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端的 成正比,跟导体的 成反比。(2)表达式:I=_____。(3)适用范围: 导电和 导电,不适用于气态导体或半导体元件。
    2.对U-I图像和I-U图像的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、c、d、f表示线性元件,b、e表示非线性元件。(2)图线b上的点与O点连线的斜率不断变小,电阻不断变小;图线e上的点与O点连线的斜率不断变大,电阻不断变小。(3)图中Ra  Rc,Rd Rf。(均选填“>”“<”或“=”)(4)对于非线性元件,应根据R= 计算某点的电阻,而不是该点切线的斜率(或斜率的倒数)。
    3.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成 ,与它的横截面积S成 ;导体电阻还与构成它的 有关。(2)公式:R=_____。其中l是导体的长度,S是导体的横截面积,ρ是导体的 ,其国际单位是 ,符号为 。
    (3)电阻率①物理意义:反映导体的 ,是导体材料本身的属性。②电阻率与温度的关系金属:电阻率随温度升高而 ;负温度系数半导体:电阻率随温度升高而 ;超导体:一些金属和合金在温度低到临界温度时,电阻可以降到0。
    3.电阻率越大,导体对电流的阻碍作用就越大。(  )4.U-I图像上的点与坐标原点连线斜率的变化反映阻值的变化。(  )
    例3 (2023·江苏南京市开学考)如图所示是某白炽灯的伏安特性曲线,图中OA连线与横轴的夹角为α,A点的坐标为(U0,I0),其切线与纵轴交点的纵坐标为I1,则A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.对应A点,白炽灯的电阻可表示为tan α
    I-U图像斜率的倒数表示电阻,由题图可知,随着电压的增大,白炽灯电阻增大,故A错误;
    例4 (2024·江苏连云港市期中)近地大气层可视为电阻率较大的漏电介质,雷暴对大气层“电击”时,离地面H处的大气层与带负电的地面之间电势差为U,已知雷暴t秒钟内给地球充电的电荷量为Q,地球表面积近似为S,则A.离地面越近电势越高
    由于大气层带正电,地球表面带负电,则电场线由大气层指向地球表面,根据沿着电场线方向,电势逐渐降低,可知离地面越近电势越低,故A错误;
    电阻的决定式和定义式的区别
    串、并联电路分析 电表的改装原理
    1.串、并联电路的特点
    2.串、并联电路几个常用的推论(1)串联电路的总电阻 其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻 其中任一支路的总电阻,且 其中最小的支路总电阻。(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总电功率P总是 各个电阻的电功率之和。(4)无论是串联电路还是并联电路,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻 。
    3.电表的两种改装的比较
    1.并联电路的总电阻一定大于其中某一支路的电阻。(  )2.串联电路中某一电阻增大,总电阻增大,并联电路中某一电阻增大,总电阻减小。(  )3.若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压。(  )
    例5 (2024·江苏扬州市丁沟中学期中)如图所示,R1=2 Ω,R2=10 Ω,R3=10 Ω,A、B两端接在电压恒定的电源上,则A.S断开时,R1与R2两端的电压之比为5∶1B.S闭合时,R1与R2两端的电压之比为2∶5C.S闭合时,通过R2与R3的电流之比为2∶1D.S闭合时,R1与R2的功率之比为2∶5
    S断开时,R1与R2串联,两端电压之比为U1∶U2=R1∶R2=1∶5,A错误;
    S闭合时,通过R2与R3的电流之比为1∶1,C错误;
    例6 (2023·江苏省吴江中学检测)电流表G改装成电流表和电压表的电路如图所示,已知G的满偏电流Ig=300 μA,内阻Rg=1 400 Ω,R1=100 Ω,R2=500 Ω,R3=2 580 Ω,A、B为两表笔。(1)若开关S接1,则表笔A上允许通过的最大电流Im=________A;
    当电流表G上的电流达到最大值Ig时,表笔A上的电流最大,设开关S接1时R1上的电流为I1,则I1=     Im=I1+Ig,代入数值解得Im=6×10-3 A
    (2)若开关S接3,两表笔A、B并联在某电路两端,电流表G的指针指在表盘刻度“2”上,则该电路两端电压的测量值U=____V。
    电功、电功率、电热、热功率
    1.电功和电热、电功率和热功率的区别和联系
    2.纯电阻用电器与非纯电阻用电器的比较
    1.公式W=UIt=  =I2Rt适用于所有电路。(  )2.在非纯电阻电路中P=UI>I2R。(  )3.焦耳定律只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。(  )
    例7 四盏白炽灯泡连接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V 40 W”,b、d灯泡的规格为“220 V 100 W”,各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。对这四盏灯泡实际消耗功率的说法正确的是A.a灯泡实际消耗的功率最小B.b灯泡实际消耗的功率最小C.c灯泡实际消耗的功率最小D.d灯泡实际消耗的功率最小
    例8 (2023·江苏沭阳县一中期中)如图所示为电动机提升重物的装置,电动机线圈电阻r=1 Ω电动机两端电压为5 V,电路中的电流为1 A,重物m受到重力为20 N。不计摩擦力,求:(1)电动机的输入功率和线圈电阻上消耗的热功率各是多少?
    电动机的输入功率P=IU=5 W线圈电阻上消耗的热功率P热=I2r=12×1 W=1 W
    (2)电动机的输出功率和效率各是多少?
    电动机的输出功率P出=P-P热=4 W
    (3)电动机可以把重物以多大的速度竖直向上提升?
    根据P出=Gv可得v=0.2 m/s
    1.(2023·江苏南通市期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为L的圆形轨道,当环中电子以速度v沿轨道做匀速圆周运动时形成的电流为I,已知电子电荷量为-e,则环中运行的电子数目为
    2.(2024·江苏镇江中学阶段检测)家用电热水器,在使用时具有漏电危险,当发生漏电时,电流会经过水管中的水与人体相连从而发生意外事故。“隔电墙”可以在一定程度上保护人体的安全,其装置如图甲,其内部结构是一个螺旋状的绝缘管道,结构如图乙,它实则上是将水管的水道变得更细更长,安装位置如图丙。下列分析正确的是A.漏电时“隔电墙”能完全隔断电流B.“隔电墙”是靠减小水流速度来减 小电流而保护人体安全C.“隔电墙”是通过增加管道中水的 电阻率来保护人体安全的D.“隔电墙”是通过增加管道中水的电阻来减小电流从而保护人体安全
    根据电阻定律可知    水的电阻率不变,在该情况下,将水流变长,横截面积变小来增大电阻,减小电流,从而对人体起到保护
    作用,但不能完全隔断电流。故A、B、C错误,D正确。
    3.如图所示,是将滑动变阻器作为分压器用的电路,A、B为分压器的输出端,R是电阻,电源电压为U保持恒定。如果滑片P位于变阻器的中央,下列判断正确的是
    C.滑片P向上移动,输出电压增大D.负载电阻R的阻值越大,输出电压越小
    由电路可知,电阻R与滑动变阻器的下半部分并联,并联后再与上半部分串联,由并联电路特点可知,并联部分的总电阻小于滑动变阻器最大电阻的一半,再由串联电路特点可知,输出端的电
    压即并联部分的电压小于 故A、B错误;滑片P向上移动,并联部分的电阻变大,由“串反并同”的规律可知,输出电压增大,故C正确;负载电阻R的阻值越大,并联部分的电阻越大,由“串反并同”的规律可知,输出电压越大,故D错误。
    4.(2022·江苏盐城市期中)某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示,以下关于导体的电阻说法正确的是A.B点对应的电阻为12 ΩB.B点对应的电阻为40 ΩC.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度 的影响改变了1 ΩD.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
    5.如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的部分参数如图乙所示,则下列说法正确的是A.电机的输入功率等于54 WB.电源规格中的45 A·h,A·h是 电功的单位C.电机在正常工作时突然被卡住不转动,此时通过电机的电流会超过2 AD.电机线圈的电阻为6 Ω
    由参数可知,电机正常工作时的电流为2 A,额定电压为12 V,所以电机的输入功率为P=UI=24 W,故A错误;
    A·h是电荷量的单位,故B错误;由参数可知,电机正常工作时的电流为2 A,若电机在正常工作时突然被卡住不转动,此时通过电机的电流会超过2 A,故C正确;根据题意,由于电机为非纯电阻电路,则电机线圈的电阻小于6 Ω,故D错误。
    6.(2022·江苏卷·2)如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计,四个灯泡中消耗功率最大的是A.R1 D.R4
    7.(2024·江苏盐城市阶段检测)如图甲所示,有一种电吹风由线圈电阻为r的小型电动机与电阻为R的电热丝串联组成,电路如图乙所示,将电吹风接在电路中,电吹风两端的电压为U,电吹风正常工作,此时电热丝两端的电压为U1,则下列判断正确的是 
    8.四只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接,电路两端电压分别为6 V和10 V。当灯泡都正常发光时,R1、R2消耗的电功率分别为P1和P2,则A.P1>P2 B.P1灯泡都正常发光,根据电路结构,两电路总电流关系为I1=2I2,电路总功率分别为U1I1=P1+2PL,U2I2=P2+2PL,得P1-P2=2U1I2-U2I2>0,即P1>P2,故选A。
    9.(2023·江苏省常州高级中学检测)如图所示,同种材料制成且厚度相等的长方体合金块A和B,上表面为正方形,边长之比为2∶1。A、B分别与同一电源相连,电源内阻忽略不计,则A.通过A、B的电流之比为2∶1B.通过A、B的电流之比为1∶2C.A、B中自由电荷定向移动速率之比为2∶1D.A、B中自由电荷定向移动速率之比为1∶2
    根据I=nqSv,因SA∶SB=2∶1,则vA∶vB=1∶2,C错误,D正确。
    10.四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按如图所示连接法连入电路,则A.电流表A1的读数小于电流表A2的读数B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指 针的偏转角C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
    电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成,并联在电路中,电流表A1与电流表A2的指针偏转角相同,电流表A1的量
    程较大,则电流表A1的读数较大,A、B错误;电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成,串联在电路中,通过表头的电流相同,故指针的偏转角相同,因V1量程较大,所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数,C错误,D正确。
    11.如图所示,把两只完全相同的表头进行改装,已知表头内阻为100 Ω,下列说法正确的是A.由甲图可知,该表头满偏电流 Ig=2 mAB.甲图是改装成的双量程电压表, 其中b量程为6 V C.乙图中D.乙图中R1=5 Ω,R2=45 Ω
    12.如图所示的电路中,电阻R1、R2、R3的阻值均为2 Ω。电流表内阻不计,在B、C两点间加上6 V的电压时,电流表的示数为A.0    B.1 A     C.1.5 A    D.2 A
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