2019年高考物理总复习第八章恒定电流第1课时电路的基本概念及规律课件教科版.ppt

第八章恒定电流 第1课时电路的基本概念及规律 基础回顾 核心探究 演练提升 基础回顾自主梳理 融会贯通 知识梳理 一 电流电阻定律1 电流 1 定义 通过导体横截面的跟通过这些电荷所用时间t的比值 2 定义式 I 3 方向 规定为定向移动的方向 4 微观表达式 I 电荷量q 正电荷 nqSv 如图n 内自由电荷的个数 q 自由电荷的带电荷量 S 横截面积 v 电荷移动速率 2 电阻 1 定义式 R 2 物理意义 导体的电阻反映了导体对电流的作用 3 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 导体电阻还与构成它的有关 2 表达式 R 单位体积 导体的 定向 阻碍 长度l 横截面积S 材料 4 电阻率 1 计算式 2 物理意义 反映导体的 是表征材料性质的物理量 3 电阻率与温度的关系 金属 电阻率随温度升高而 半导体 电阻率随温度升高而 超导体 当温度降低到附近时 某些材料的电阻率突然变为 成为超导体 导电性能 增大 减小 绝对零度 零 二 电功电功率焦耳定律1 电功 1 定义 电路中移动电荷做的功 2 公式 W qU 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 电流所做的功与做这些功所用时间的 2 公式 P 3 焦耳定律 1 焦耳热 电流通过电阻而产生的 2 计算式 Q 电场力 UIt 电能 比值 UI 热量 I2Rt 三 电阻的串 并联1 特点 I1 I2 In I1 I2 In U1 U2 Un U1 U2 Un R1 R2 Rn 正比 反比 正比 反比 2 串联电路和并联电路的总电阻 3 电压表 电流表的改装 1 电压表的改装 电压表是根据电路的分压作用 在表头上一个分压电阻 并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的 如图所示 串联 串联 2 电流表的改装 电流表是根据电路的分流作用 在表头上一个分流电阻 并在表头的刻度上标出相应的数值后改装而成的 如图所示 并联 并联 自主检测 1 思考判断 1 电流越大 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多 2 导体中只要有电荷运动就形成电流 3 电流I随时间t变化的图像与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量 4 公式Q I2Rt适用于任何电路中电热的计算 答案 1 2 3 4 5 6 A 3 小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段 曲线 所示 由图可知 灯丝的电阻因温度的影响改变了 A 5 B 10 C 1 D 6 B 4 如图所示 有三个电阻 已知R1 R2 R3 1 3 6 则电路工作时 电压U1 U2为 A 1 6B 1 9C 1 3D 1 2 D 核心探究分类探究 各个击破 考点一电阻电阻定律的应用 1 电阻与电阻率的关系 1 电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量 电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量 导体的电阻大 导体材料的电阻率不一定大 同样 导体材料的电阻率大 导体的电阻不一定大 2 电阻率是影响导体电阻大小的因素之一 导体的长度 横截面积一定时 导体材料的电阻率越大 导体的电阻越大 2 电阻的决定式和定义式对比 典例1 两根完全相同的金属裸导线 如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍 把另一根对折后绞合起来 然后给它们分别加上相同电压后 则在相同时间内通过它们的电荷量之比为 A 1 4B 1 8C 1 16D 16 1 C 方法技巧导体形变后电阻的分析方法某一导体的形状改变后 讨论其电阻变化应抓住以下三点 1 导体的电阻率不变 2 导体的体积不变 由V lS可知l与S成反比 3 在 l S都确定之后 应用电阻定律R 求解 D 考点二欧姆定律及伏安特性曲线 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 3 适用范围 金属导电和电解液导电 对气体导电不适用 纯电阻电路 不含电动机 电解槽等的电路 2 导体的伏安特性曲线 1 定义 用纵坐标表示电流I 横坐标表示电压U 画出的I U图像 2 图线的意义 由于导体的导电性能不同 所以不同的导体有不同的伏安特性曲线 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值 对应这一状态下的电阻 3 应用 I U图像中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数 斜率越大 电阻越小 4 两类图线 线性元件的伏安特性曲线 图 甲 中a b 是过原点的直线 表明它的电阻是不变的 非线性元件的伏安特性曲线 图 乙 中c d 是曲线 表明它的电阻是变化的 ABD 核心点拨 1 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值 对应这一状态下的电阻 2 小灯泡的功率为对应点的电压坐标与电流坐标的乘积 方法技巧伏安特性曲线中电阻的处理方法 多维训练 1 伏安特性曲线的理解 如图所示 a b分别表示由相同材料制成的两条长度相同 粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线 下列判断中正确的是 A a代表的电阻丝的阻值小于b代表的电阻丝的阻值B 图像表示的电阻丝的阻值与电压成正比C b代表的电阻丝较粗D 两电阻丝串联接入电路 b电阻丝消耗的电功率比a大 C 2 导学号58826169 根据伏安特性曲线求通过非线性元件的电流 2018 重庆第二外国语学校期中 如图 甲 所示的电路中 电源电动势为3 0V 内阻不计 L1 L2 L3为3个特殊材料制成的相同规格小灯泡 这种小灯泡的伏安特性曲线如图 乙 所示 当开关S闭合时 A L3两端的电压为L1的4倍B 通过L3的电流为L2的2倍C L1 L2 L3的电阻都相同D L3消耗的电功率为0 75W D 考点三串 并联电路及电表的改装 1 串 并联电路的几个常用结论 1 当n个等值电阻R0串联或并联时 R串 nR0 R并 R0 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 某电路中无论电阻怎样连接 该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 2 电压表 电流表的改装 典例3 2015 北京卷 19 如图所示 其中电流表A的量程为0 6A 表盘均匀划分为30个小格 每一小格表示0 02A R1的阻值等于电流表内阻的 R2的阻值等于电流表内阻的2倍 若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值 则下列分析正确的是 A 将接线柱1 2接入电路时 每一小格表示0 04AB 将接线柱1 2接入电路时 每一小格表示0 02AC 将接线柱1 3接入电路时 每一小格表示0 06AD 将接线柱1 3接入电路时 每一小格表示0 01A C 审题图示 当接1 2时 当接1 3时 例题拓展 1 当接线柱1 3接入电路时 1 3两端测得电压量程是1 2两端测得电压量程的几倍 2 当接线柱1 3接入电路时每一小格表示的电压是接线柱1 2接入电路时每一小格表示的电压的几倍 解析 1 图2中Ug I0RA 则R2两端电压为6I0RA 1 3之间的电压为7I0RA为图1中两端电压的7倍 2 第 1 问中量程为7倍关系 那么每一小格表示的电压也是7倍关系 答案 1 7倍 2 7倍 反思总结电表改装应掌握的四个要点 1 把小量程电流表改装成电压表是利用了串联电阻的分压作用 电压表的量程是指通过表头的电流达到满偏电流时加在电压表两端的总电压 即等于加在表头两端的电压和加在分压电阻两端的电压之和 2 把小量程电流表改装成大量程的电流表是利用了并联电阻的分流作用 电流表的量程是指通过表头的电流达到满偏电流时通过表头和分流电阻的电流之和 3 解题时把表头G当做一个阻值为Rg的电阻即可 4 改装后的电流表或电压表的指针偏角大小决定于流过表头的电流大小 多维训练 1 导学号58826170 电流表的改装 2017 北京顺义一模 电流表和电压表都是由小量程的电流表 表头 改装成的 如图所示 有一表头 满偏电流Ig 500 A 内阻Rg 200 用它作多用电表的表头 已知R1 20 R2 180 R3 49 9k R4 499 9k 当接线柱接在 公共 与a端当电流表使用时量程为mA 当接线柱接在 公共 与c端当电压表使用时量程为V 答案 1050 2 电阻的串联及并联 2018 福建三明模拟 如图所示的电路中 R1 10 R2 20 滑动变阻器R3的最大值为30 则A B两端的总电阻的最大值为 最小值为 答案 2210 考点四电功 电功率及电热的计算 1 纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 2 电动机的三个功率及关系 典例4 2018 浙江绍兴一中模拟 电动自行车是生活中重要的交通工具 某品牌电动自行车的铭牌如下 当蓄电池充满电后 根据此铭牌中的有关数据 下列说法不正确的是 A 该车的额定功率约为4 00 102WB 该车的额定时速约为20km hC 该车以额定功率约能行驶2 4小时D 该车一次充满电所储存的电能约为1 56 106J 核心点拨 由36V 12A h 根据W UIt Uq 可求充满一次储存的电能 A 方法技巧公式的应用及非纯电阻电路的分析方法 1 在任何电路中 P电 UI P热 I2R W UIt Q I2Rt都适用 2 处理非纯电阻电路的计算问题时 要善于从能量转化的角度出发 利用 电功 电热 其他能量 找等量关系求解 针对训练 导学号58826171 2018 河北石家庄一中模拟 多选 在如图所示的电路中 输入电压U恒为8V 灯泡L标有 3V 6W 字样 电动机线圈的电阻RM 1 若灯泡恰能正常发光 下列说法正确的是 A 电动机的输入电压是5VB 电动机的效率是80 C 流过电动机的电流是2AD 整个电路消耗的电功率是10W AC 演练提升真题体验 强化提升 高考模拟 C C 3 串 并联规律应用 2018 湖南株洲质检 如图为某控制电路的一部分 已知AA 的输入电压为24V 如果电阻R 6k R1 6k R2 3k 则BB 输出的电压不可能是 A 12VB 8VC 6VD 3V D 4 示数与偏角的分析 2018 北京昌平检测 多选 用两个相同的小量程电流表 分别改装成了两个量程不同的大量程电流表A1 A2 若把A1 A2分别采用并联或串联的方式接入电路 如图所示 则闭合开关后 下列有关电表的示数和电表指针偏转角度的说法正确的是 A 图 甲 中的A1 A2的示数相同B 图 甲 中的A1 A2的指针偏角相同C 图 乙 中的A1 A2的示数和偏角都相同D 图 乙 中的A1 A2的指针偏角不相同 示数相同 BD 解析 电流表改装时 其实是把电阻与原来的电流表相并联 故 甲 电路中两个小量程的电流表是并联的 所以图 甲 中的A1 A2的指针偏角相同 但改装后的两个电流表每一格代表的数值不同 故两个改装后的电流表的示数不同 选项A错误 B正确 当把两个电流表串联在电路中 通过改装前的电流表的电流不相等 故它们的偏转角度不相同 但是对改装后的电流表而言串联起来都测干路中的电流 示数应该是相等的 选项C错误 D正确 5 电表的改装 2016 海南卷 12 某同学改装和校准电压表的电路图如图所示 图中虚线框内是电压表的改装电路 1 已知表头G满偏电流为100 A 表头上标记的内阻值为900 R1 R2和R3是定值电阻 利用R1和表头构成1mA的电流表 然后再将其改装为两个量程的电压表 若使用a b两个接线柱 电压表的量程为1V 若使用a c两个接线柱 电压表的量程为3V 则根据题给条件 定值电阻的阻值应选R1 R2 R3 答案 1 1009102000 2 用量程为3V 内阻为2500 的标准电压表 V对改装表3V挡的不同刻度进行校准 所用电池的电动势E为5V 滑动变阻器R有两种规格 最大阻值分别为50 和5k 为了方便实验中调节电压 图中R应选用最大阻值为 的滑动变阻器 3 校准时 在闭合开关S前 滑动变阻器的滑动端P应靠近 填 M 或 N 端 解析 2 电压表与之并联之后 电阻小于2500 对于分压式电路 要求滑动变阻器的最大阻值远小于并联部分 同时还便于调节 故滑动变阻器选择小电阻 即选择50 的电阻 3 在闭合开关S前 滑动变阻器的滑动端P应靠近M端 这样把并联部分电路短路 起到一种保护作用 答案 2 50 3 M 4 若由于表头G上标记的内阻值不准 造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小 则表头G内阻的真实值 填 大于 或 小于 900 解析 4 造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小 说明通过表头G的电流偏小 则实际电阻偏大 故其实际阻值大于900 答案 4 大于 拓展增分 利用 柱体微元 模型求电流利用 柱体微元 模型求解电流的微观问题时 注意以下基本思路 设柱体微元的长度为L 横截面积为S 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 电荷定向移动的速率为v 则 1 柱体微元中的总电荷量为Q nLSq AC