高考物理【一轮复习】讲义练习第十章　第50课时　电路的基本概念及电路分析

这是一份高考物理【一轮复习】讲义练习第十章　第50课时　电路的基本概念及电路分析，共13页。试卷主要包含了电流形成的条件，电流的标矢性，电阻定律，某节磷酸铁锂电池放电电压为2等内容，欢迎下载使用。
第50课时 电路的基本概念及电路分析
目标要求 1.知道电流的概念、表达式及微观表达式，理解电阻定律。2.理解部分电路欧姆定律及伏安特性曲线。3.会进行串、并联电路分析，理解电表改装的原理。4.理解焦耳定律并能区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
考点一 电流的概念及表达式 电阻定律
1.电流
电荷的定向移动形成电流，I＝qt。
2.电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。
3.电流的标矢性：电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
4.电阻定律
(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。
(2)公式：R＝ρlS。
其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体的电阻率，其国际单位是欧·米，符号为Ω·m。
(3)电阻率
①物理意义：反映导体的导电性能，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增大；
负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小；
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。
1.由I=qt可知，I与q成正比，与t成反比。( × )
2.电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。( √ )
3.由ρ=RSl知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。( × )
4.电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。( × )
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I＝Qt＝nqvS。
2.在导体导电时，电流的电场建立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·山东聊城市质检)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.mv22eLB.mv2SneC.ρnevD.ρevSL
答案 C
解析 由电流的定义式可知，I＝qt＝nvtSet＝neSv，由欧姆定律可得，U＝IR＝neSv·ρLS＝ρneLv，又电场强度大小为E＝UL，故E＝ρnev，选项C正确。
电流的三种表达式及其比较
例2 (2024·广西卷·6)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为( )
A.2∶3B.2∶1C.5∶3D.1∶3
答案 B
解析 根据电阻定律R＝ρLS，得ΔR＝ρΔxS，根据欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝SI·ΔUΔx，结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比ρ1ρ2＝＝21，故选B。
考点二 部分电路欧姆定律 串、并联电路的特点
1.部分电路欧姆定律
(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
(2)表达式：I＝UR。
(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，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)图中Ra>Rc，Rd”“IR，欧姆定律不适用，大部分电能转化为机械能。
②当电动机通电但卡住不转动时：电动机电路可以看成纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。
课时精练
(分值：100分)
1~6题每小题8分，共48分
1.(2024·山东潍坊市检测)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 Ω
B.B点对应的电阻为40 Ω
C.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 Ω
D.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
答案 B
解析 B点时导体电阻为RB＝UBIB＝60.15 Ω＝40 Ω，故A错误，B正确；A点时导体电阻为RA＝UAIA＝30.1 Ω＝30 Ω，工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故C、D错误。
2.如图所示，a、b、c为不同材料做成的电阻，b与a的长度相等，横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等，长度是a的两倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系U1∶U2∶U3＝1∶1∶2。关于三种材料的电阻率ρa、ρb、ρc，下列说法中正确的是( )
A.ρb是ρc的2倍B.ρa是ρc的2倍
C.ρa是ρb的2倍D.ρc是ρa的2倍
答案 A
解析 串联电路电流相等，由欧姆定律可得R＝UI，可知电阻与电压成正比，故Ra∶Rb∶Rc＝1∶1∶2，由电阻定律R＝ρLS可得电阻率ρ＝RSL，b与a的长度相等，横截面积是a的两倍，可得ρa∶ρb＝1∶2；c与a的横截面积相等，长度是a的两倍，可得ρa∶ρc＝1∶1，故ρa∶ρb∶ρc＝1∶2∶1，故选项B、C、D错误，A正确。
3.(2024·山东淄博市一模)阿秒(as)光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知1 as＝10－18 s，电子所带电荷量为1.6×10－19 C，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为1×10－3 A。目前阿秒光脉冲的最短时间为43 as，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的( )
A.2.8倍B.3.7倍C.4.2倍D.5.5倍
答案 B
解析 根据电流定义式可得I＝eT，可得电子绕氢原子核一周的时间为T＝eI，则有Tt＝1.6×10-191×10-3×43×10-18≈3.7，故选B。
4.(多选)(2024·山东泰安市检测)如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡均正常发光，两个电路两端的电压分别为U甲、U乙，两个电路的总功率分别为P甲、P乙，两个电路中电阻箱接入电路的阻值分别为R甲、R乙；R甲两端的电压为U1，功率为P1；R乙两端的电压为U2，功率为P2；则( )
A.若P甲＝P乙，则U甲＝U乙
B.若P甲＝P乙，则U1＝2U2
C.若U甲＝U乙，则R甲Q
电热
电流通过导体产生的热量
Q＝I2Rt
电功率
单位时间内电流所做的功
P＝UI
对纯电阻电路，电功率等于热功率：P＝P热＝UI＝I2R；
对非纯电阻电路，电功率大于热功率：P>P热
热功率
单位时间内导体产生的热量
P热＝I2R
额定电压
220 V
额定功率
热风时：990 W
冷风时：110 W