（浙江选考）2020版高考物理大一轮复习 第八章 恒定电流 第1讲 电路的基本概念与规律学案.docx

第1讲电路的基本概念与规律考试标准知识内容考试要求说明电源和电流c1.不要求计算液体导电时的电流2.不要求解决与导线内部自由电子定向运动速率相联系的问题.电动势c欧姆定律、UI图象及IU图象c焦耳定律c导体的电阻c一、电源、电流和电动势1电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置2电流(1)定义式：I.(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向(3)微观表达式：InqSv.3电动势(1)定义式：E.(2)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量自测1(2019届西湖高级中学模拟)如图1所示为两节某品牌的不同型号干电池，其上均标有“1.5V”字样，下列说法正确的是()图1A两种型号的电池都有内阻而且一定相同B两种型号的电池储存的能量一定一样多C“1.5V”表示电池供电时正负极之间的电压为1.5VD“1.5V”表示电池供电时每通过1C的电荷量，有1.5J的化学能转化为电能答案D二、欧姆定律、UI图象及IU图象1欧姆定律(1)表达式：I.(2)适用范围金属导电和电解质溶液导电(对气态导体和半导体元件不适用)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)2UI图象及IU图象的比较图线比较内容IU图象(伏安特性曲线)UI图象斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件R1R2R1R2非线性元件电阻随电压U的增大而增大电阻随电压U的增大而减小自测2(多选)如图2所示是电阻R的IU图象，图中45，由此得出()图2A通过电阻的电流与两端电压成正比B电阻R0.5C因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故R1.0D在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C答案AD三、电功、电热、电功率1电功(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功(2)公式：WqUIUt(适用于任何电路)(3)电流做功的实质：电能转化为其他形式的能的过程2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：PUI(适用于任何电路)3焦耳定律(1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比(2)表达式：QI2Rt.4热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R.自测3如果家里的微波炉(1000W)、电视机(100W)和洗衣机(400W)平均每天都工作1h，一个月(30天计)的用电量是()A10kWhB20kWhC45kWhD40kWh答案C解析P100W1000W400W1500W1.5kW，故WPt1.5kW1h3045kWh.四、导体的电阻1电阻的定义式：R.2电阻的决定式：R.3电阻率(1)计算式：R.(2)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而增大半导体(负温度系数)：电阻率随温度升高而减小一些合金：几乎不受温度变化的影响超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体自测4下列关于电阻率的叙述，正确的是()A电阻率与导体的长度和横截面积有关B电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可以用来制成电阻温度计答案B命题点一对电阻定律、欧姆定律的理解电阻的决定式和定义式的比较公式RR区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由、l、S共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法，R与U、I均无关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体联系均可计算导体的电阻，在计算同一导体电阻时，计算结果相同例1如图3所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab10cm，bc5cm，若将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1A；若将C与D接入电压为U的电路中时，则电流为()图3A4AB2AC.AD.A答案A解析根据电阻定律公式R得，RAB，RCD，故.接入电压相同的电路，两次电流之比为14，故将C与D接入电压为U的电路中时电流为4A.变式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()A14B18C116D161答案C变式2已知纯电阻用电器A的电阻是纯电阻用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A和B的电流IA和IB的关系是()AIA2IBBIACIAIBDIA答案D解析由I得，IAIB14，即IA，故选项D正确变式3(2016浙江10月选考9)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40cm时测得电阻为R.若溶液的电阻随长度、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.RB.RC.RD.R答案D解析由于总体积不变，设40cm长时盐水柱的横截面积为S.所以长度变为50cm后，横截面积SS，根据电阻定律有R，R，联立两式得RR，选项D正确变式4如图4所示，两个同种材料制成的导体放在水平面上，两导体是横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体横截面边长为a，小柱体横截面边长为b，则()图4A若电流沿图示方向，大柱体与小柱体的电阻之比为abB若电流沿图示方向，大柱体与小柱体的电阻之比为a2b2C若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为baD若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为b2a2答案D解析电流如题图方向时，由R，R大，R小，故R大R小11，故A、B错误；电流方向竖直向下时，R大，R小，则R大R小b2a2，故C错误，D正确命题点二伏安特性曲线的理解1图5甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件2图线a、b的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaRb(如图甲所示)3图线c的电阻随电压的增大而减小，图线d的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)图54非线性元件的IU图线是曲线时，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数类型1线性元件的分析例2如图6所示，图线1表示的导体电阻为R1，图线2表示的导体电阻为R2，则下列说法正确的是()图6AR1R213BR1R231C将R1与R2串联后接在恒定电源上，则流过两电阻的电流之比为13D将R1与R2并联后接在恒定电源上，则流过两电阻的电流之比为13答案A解析在IU图象中，R，由题图可知，k11，k2，所以R1R213，选项A正确，B错误；R1与R2串联后接在恒定电源上，流过两电阻的电流相等，选项C错误；R1与R2并联后接在恒定电源上，流过两电阻的电流之比，选项D错误变式5某导体的伏安特性曲线如图7所示，下列说法中错误的是()图7A该导体的电阻是25B当该导体两端的电压为5V时，该导体的电功率为0.5WC当该导体两端的电压为1V时，通过该导体的电流为0.04AD当通过该导体的电流为0.1A时，该导体两端的电压为2.5V答案B解析IU图象的斜率表示电阻的倒数，故电阻R25，故A正确；当该导体两端电压为5V时，电流I0.2A，电功率PUI1W，故B错误；当该导体两端电压为1V时，电流IA0.04A，故C正确；当电流为0.1A时，电压UIR0.125V2.5V，故D正确类型2非线性元件的分析例3(多选)我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，之后逐步淘汰白炽灯假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图8所示图象上A点与原点的连线与横轴成角，A点的切线与横轴成角，则()图8A白炽灯的电阻随电压的增大而减小B在A点，白炽灯的电阻可表示为tanC在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D在A点，白炽灯的电阻可表示为答案CD解析白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；在A点，白炽灯的电阻大小可表示为，选项B错误，选项D正确；在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0，选项C正确变式6如图9所示为某电学元器件的UI图线，图中倾斜虚线为曲线上P点的切线当通过该元器件的电流为0.4A时，该元器件的阻值为()图9A250B125C100D62.5答案B解析由题图可知，当电流为0.4A时，电压为50V，则由欧姆定律可知，阻值为：R125，故B正确，A、C、D错误命题点三电功、电功率和电热的计算1纯电阻电路与非纯电阻电路的比较：纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热WUIt，QI2Rtt，WQWUIt，QI2Rt，WQ电功率与热功率P电UI，P热I2R，P电P热P电UI，P热I2R，P电P热2.电功与电热的处理方法：(1)首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，正确选择计算公式(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，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解例4一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是()A电饭煲的电阻为44，洗衣机电动机线圈的电阻为440B电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC1min内电饭煲消耗的电能为6.6104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍答案C解析由于电饭煲是纯电阻元件，所以R144，P1UI11100W，其在1min内消耗的电能W1UI1t6.6104J，洗衣机为非纯电阻元件，所以R2，P2UI2110W，其在1min内消耗的电能W2UI2t6.6103J，其热功率P热P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍故选C.变式7如图10所示是某一电器的铭牌，从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是()图10答案A解析铭牌上标注功率为24W，功率较低，所以应为电风扇，选项A正确变式8(多选)现有充电器为一手机电池充电，等效电路如图11所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是()图11A充电器输出的电功率为UII2rB电能转化为化学能的功率为UII2rC电池产生的热功率为I2rD充电器的充电效率为100%答案BC解析充电器输出的电功率为：P输出UI，故A错误；电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有：UItI2rtPt，故有：PUII2r，故B正确；电池产生的热功率为P热I2r，故C正确；充电器的充电效率为100%，故D错误变式9(2018嘉兴市期末)如图12所示为一台冬天房间里取暖用的暖风机其内部电路可简化为加热电阻丝与电动机串联，电动机带动风叶转动，将加热后的热空气吹出设电动机的线圈电阻为R1，电阻丝的电阻为R2，将暖风机接到额定电压为U(有效值)的交流电源上，正常工作时，电路中的电流有效值为I，电动机、电阻丝、暖风机消耗的电功率分别为P1、P2、P，则下列关系式正确的是()图12AP1I2R1BP2I2R2CPUIDPI2(R1R2)答案C变式10(2016浙江10月选考11)如图13为一种服务型机器人，其额定功率为48W，额定工作电压为24V机器人的锂电池容量为20Ah，则机器人()图13A额定工作电流为20AB充满电后最长工作时间为2hC电池充满后总电荷量为7.2104CD以额定电流工作时每秒消耗能量为20J答案C解析根据PUI可知，机器人额定工作电流为2A，选项A错误；机器人的锂电池容量为20Ah，则在额定电流2A下工作时，能够工作最长时间为10h，选项B错误；电池充满电后的总电荷量QIt203600C7.2104C，选项C正确；在额定电流下，机器人功率为48W，即每秒消耗能量48J，选项D错误1(2019届温州市模拟)下列说法正确的是()A电流强度是矢量B带电微粒所带的电荷量有可能是2.41019CC通过导体横截面的电荷量越多，电流越大D电动势在数值上等于非静电力在电源内部把1C的正电荷从负极移送到正极所做的功答案D2关于导体的电阻和电阻率，下列说法中正确的是()A由R可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比B由R可知，同种导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比C由可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比D由可知导体的电阻越大，其电阻率越大答案B解析导体的电阻是导体本身的性质，与两端电压和通过导体的电流无关，同种导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，选项A错，B对；电阻率是材料本身的性质，只与材料和温度有关，与导体的长度和横截面积无关，选项C、D均错3某同学在商场买了一个标有“220V800W”的电水壶，为了验证电水壶质量是否合格，他特意用多用电表测量了电水壶的电阻，若电水壶合格，那么该同学测得的电水壶的阻值()A接近60.5B略大于60.5C明显大于60.5D明显小于60.5答案D解析依据电水壶标签上额定电压和额定功率求出的电阻为高温状态下的电阻，而用多用电表测出的电水壶电阻为常温下的电阻，且温度相差很大，根据金属材料的电阻随温度的升高而增大可知选项D正确4.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间t变化的图象如图1所示，此图象的斜率可表示为()图1AUBRC.D.答案C5随着人们生活水平的逐步提高，家用电器的种类不断增多下列关于家庭电路的说法中正确的是 ()A灯与控制它的开关是并联的，与插座是串联的B使用测电笔时，不能用手接触到笔尾的金属体C电路中电流过大的原因之一是使用的电器总功率过大D增加大功率用电器时，只需换上足够粗的保险丝即可答案C解析因为开关是控制灯工作与否的，所以开关必须与灯是串联关系，而灯的工作情况不影响插座的工作，所以是并联的，故A错误；使用测电笔时，必须接触笔尾的金属体，故B错误；电路中电流过大的原因有两个：一个是使用的电器总功率过大，另一个是发生短路，故C正确；增加大功率用电器的时候，不但要换上足够粗的保险丝，输电线也要更换横截面积大的导线，故D错误6.如图2所示，R1、R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，正方形的边长之比为21，通过这两个导体的电流方向如图所示，则以下说法正确的是()图2A导体材料的电阻率跟长度成正比，跟材料的横截面积成反比B若通过导体的电流方向如图，两个导体的电阻R1R241C若两导体的电流方向垂直于正方形面通过，则导体电阻之比R1R241D若通过导体的电流方向如图，不管两导体电阻是串联还是并联在电路中，两电阻的热功率相同答案D解析材料的电阻率由材料本身的性质决定，与长度及横截面积无关，A选项错误；设导体的厚度为D，正方形边长为l，若通过导体的电流方向如题图所示，则R，即两导体电阻相等，不管两导体电阻是串联还是并联在电路中，两电阻的热功率相同，B选项错误，D选项正确；若电流方向垂直正方形面通过，由电阻定律可得R，则R1R214，C选项错误7如图3所示，a、b、c为同一种材料做成的电阻，b与a的长度相等，但横截面积b是a的两倍；c与a的横截面积相等，但长度c是a的两倍当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是()图3A电压表的示数是的2倍B电压表的示数是的2倍C电压表的示数是的2倍D电压表的示数是的2倍答案A解析由题意可知：Lc2La2Lb，Sb2Sa2Sc；设b的电阻RbR，由电阻定律R，得：Ra2Rb2R，Rc2Ra4R，RcRaRb421，由题图可知，a、b、c三个电阻串联，通过它们的电流I相等，由UIR得：UcUaUb421，UV3UV1UV2421.8一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银的电流为0.1A，若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，那么通过水银的电流将是()A0.4AB0.8AC1.6AD3.2A答案C解析大圆管内径大一倍，即横截面积为原来的4倍，由于水银体积不变，故水银柱长度变为原来的，则电阻变为原来的，因所加电压不变，由欧姆定律知电流变为原来的16倍，C正确9(2017浙江11月选考12)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如下表所示，则这些电器一天消耗的电能约为()电器消耗功率/W工作时间/h电茶壶20001空调12003电视机1002节能灯164路由器924A.6.1103WB6.1102JC2.2104WD2.2107J答案D解析根据题表数据可知，每天消耗的电能为W2kW1h1.2kW3h0.1kW2h0.016kW4h0.009kW24h6.08kWh2.2107J，故D正确10某技术质量监督局对市场中电线电缆产品质量进行抽查，结果公布如下：十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但把横截面积缩小，买2.5平方毫米的电线，拿到手的仅为1.5平方毫米，载流量不够；另一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料作电线外皮，电阻率达不到要求则以下说法正确的是()A横截面积减小的铜的电阻率增大B再生铜或含杂质很多的铜的电阻率很小C再生塑料作电线外皮，使电线的绝缘性能下降D铜是导体，电阻为零，横截面积和杂质对其没有影响答案C11.扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫如图4为某款扫地机器人，已知其电池容量2200mAh，额定工作电压15V，额定功率33W，则下列说法正确的是()图4A题中“mAh”是能量的单位B扫地机器人的电阻是20C扫地机器人正常工作时的电流是2.2AD扫地机器人充满电后一次工作时间约为2h答案C12室内有几种用电器：1.5kW的电饭煲、200W的电灯、750W的取暖器、250W的电视机和2kW的空调器如果进线处只有13A的保险丝，供电电压为220V，为用电安全，下列情况下不能同时使用的是()A电饭煲和电灯B取暖器和空调器C电饭煲和空调器D电灯、电视机和空调器答案C解析当保险丝达到最大电流时电路中的总功率PUI22013W2860W电饭煲和电灯同时使用的功率为：P1(1500200) W1700W2860W，可以同时使用；取暖器和空调器同时使用的功率为：P2(7502000) W2750W2860W，可以同时使用；电饭煲和空调器同时使用的功率为：P3(15002000) W3500W2860W，不可以同时使用；电灯、电视机和空调器同时使用的功率为：P4(2002502000) W2450W2860W，可以同时使用，故C正确13.R1、R2的伏安特性曲线如图5所示下列说法正确的是()图5AR1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域BR1、R2并联后的总电阻的伏安特性曲线在区域CR1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域DR1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在区域答案A解析在IU图象中，图线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知电阻R1的阻值较大，电阻R2的阻值较小R1、R2并联后的总电阻小于任意一个电阻值，所以伏安特性曲线在电阻值比较小的区，故A正确，B错误；若将两电阻串联后接入电路，由于串联后的总电阻大于任意一个电阻，所以R1、R2串联后的总电阻的伏安特性曲线在电阻值比较大的区域，故C、D错误14某导体的伏安特性曲线如图6中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()图6AB点的电阻为12BB点的电阻为4C导体的电阻因温度的影响改变了1D导体的电阻因温度的影响改变了10答案D解析根据电阻的定义式可以求出A、B两点电阻分别为RA30，RB40，所以RRBRA10，D正确，A、B、C错误15第56届日本电池大会上华为发布了5分钟即可充满3000mAh电池50%电量的快充技术成果，引起业界广泛关注如图7是华为某智能手机电池上的信息，支持低压大电流充电，则()图7A4.35V表示该电池的电动势B11.4Wh表示该电池能提供的电量C3000mAh表示该电池能提供的电能D该电池充满电后以100mA的电流工作时，可连续工作30小时答案D解析4.35V是充电电压，不是电池的电动势，A错误；114Wh是电池能提供的电能，不是电池提供的电量，B错误；mAh是电量的单位，3000mAh表示电池能提供的电量，C错误；由t30h知，D正确16(2018杭州市重点中学期末)如图8所示，2013年，杭州正式推出微公交，它是一种零排放的纯电动汽车，这为杭州人绿色出行又提供了一种方案该电动车配有一块12V三元锂电池，容量达260Ah；采用220V普通电压充电，一次完全充电约需8h；行驶时最大时速可达80km/h，充满电后可最多行驶80 km.则以下判断正确的是(在计算过程中不考虑各种能量之间转化的效率，可认为电能的价格为0.8元/kWh)()图8A充电电流为260AB充满电后储存的电能为3120JC折合每公里的电能成本约为0.03元D匀速行驶时的阻力约为2.0104N答案C17(2019届金华市质检)有一台标称值为“220V,50W”的电风扇，其线圈电阻为0.4，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中正确的是()AIA，QUIt3000JBQPt3000JCIA，QI2Rt1.24JDQt60J7.26106J答案C解析电风扇消耗的电能转化为机械能与内能两部分，公式UIt和公式Pt都是电功的表达式，不是电热的表达式，故A、B错误；电流：IAA；电风扇正常工作时产生的电热是由于线圈电阻发热产生的，所以每分钟产生的热量为：QI2Rt()20.460J1.24J，故C正确；电风扇不是纯电阻电路，不能用Qt计算电热，故D错误