2020版高考物理一轮复习第七章恒定电流第1讲恒定电流学案解析版

恒定电流

考试内容范围及要求 内容 30.电阻定律 31.电阻的串联与并联 32.电流 电源的电动势和内阻 33.欧姆定律 闭合电路欧姆定律 34.电功 电功率 焦耳定律 实验六：决定导线电阻的因素 实验七：描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验八：测量电源的电动势和内阻 高考统计 高考命题解读 要求 2015 2016 2017 2018 1.考查方式 Ⅰ Ⅰ T13 高考对本章内容的高频考点主要是电学实验的知识．同时也会考查电路的相关知识，一般难度较小，常Ⅰ 以选择题的形式出题，而电学实验知识主要考查闭合Ⅱ T8 T11 电路欧姆定律、仪器的选取、电路的设计与创新知Ⅰ T13 识，有一定的难度．常以实验填空、作图等形式出题． T10 2．命题趋势 (1)应用串、并联电路规律、 闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路的 T10 T10 动态分析． (2)非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查实验九：练习使用多用电表 T11 电功、电热的关系． (3)实验及相关电路的设计与创新. 第1讲 电路的基本概念和规律

一、电流 部分电路欧姆定律 1．电流

(1)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．

(2)标矢性：电流是标量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．

(3)三个表达式：①定义式：I＝；②决定式：I＝；③导体中电流的微观表达式I＝nqvS. 2．部分电路欧姆定律

qtUR(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：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气体导电或半导体元件． (4)导体的伏安特性曲线(I－U图线)

URI1

①比较电阻的大小：图线的斜率k＝tanθ＝＝，图1中R1＞R2(选填“>”“<”或“＝”)；

UR②线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律； ③非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用于欧姆定律．

图1

自测1 (多选)如图2所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出( )

图2

A．通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比 B．电阻R＝0.5Ω

C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝

1

＝1.0Ω tanαD．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

二、电阻及电阻定律 1．电阻

(1)定义：导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻．

(2)公式：R＝，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流． (3)单位：国际单位是欧姆(Ω)．

(4)决定因素：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，其大小由导体本身决定，与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关． 2．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＝ρ. 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.

UIlS(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液． 3．电阻率

(1)计算式：ρ＝R.

(2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性． (3)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．

自测2 (2018·兴化一中模拟)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∶4 C．1∶16 答案 C

三、电功、电功率、电热、热功率 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：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)．

(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程． 2．电功率

(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢． (2)公式：P＝＝IU(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)公式：Q＝IRt(适用于任何电路)． 4．电功率P＝IU和热功率P＝IR的应用

(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝IR.

2

2

2

SlB．1∶8 D．16∶1

WtU2

(2)对于纯电阻电路而言：P电＝P热＝IU＝IR＝.

R2

U2

(3)对于非纯电阻电路而言：P电＝IU＝P热＋P其他＝IR＋P其他≠＋P其他．

R2

自测3 (多选)如图3所示，电阻R1＝20Ω，电动机的绕线电阻R2＝10Ω.当开关断开时，电流表的示数是0.5A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数

I和电路消耗的电功率P应是( )

图3

A．I＝1.5A C．P＝15W 答案 BD 四、串、并联电路 1．串联电路的基本特点

(1)电路中各处的电流相同，即I1＝I2＝…＝In.

(2)电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un. (3)总电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn. (4)电压分配：＝＝…＝. 2．并联电路的基本特点

(1)电路中各支路两端的电压相等，即U1＝U2＝…＝Un. (2)电路的总电流等于各支路电流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In. 1111

(3)总电阻：＝＋＋…＋. B．I<1.5A D．P<15W

U1U2R1R2UnRnRR1R2Rn

命题点一 电流与电阻

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. (2)电荷通过横截面的时间t＝. (3)电流的微观表达式I＝＝nqvS.

例1 如图4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，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率为v，则金属棒内的电场强度大小为( )

图4

LvQtmv2A. 2eLC．ρnev

mv2SnB.

eD.

ρev SL