高考物理一轮复习 专题91 电路的基本概念和规律真题精讲Word文件下载.docx

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2.（2016·

全国甲卷T17）阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E（内阻可忽略）连接成如图所示电路．开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；

闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为（　　）

A.B.

C.D.

【答案】C

【解析】断开S和闭合S后等效电路分别如图甲、乙所示．

根据串联电路的电压与电阻成正比可得甲、乙两图中电容器两极板间的电压U1＝E，U2＝E，C所带的电荷量Q＝CU，则Q1∶Q2＝3∶5，选项C正确．

3.（2015·

安徽卷T17）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（　　）

A.B.

C．ρnevD.

4．（2015·

浙江理综）下列说法正确的是（　　）

A．电流通过导体的热功率与电流大小成正比

B．力对物体所做的功与力的作用时间成正比

C．电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比

D．弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比

【答案】C　

【解析】根据公式P＝I2R可知热功率与电流大小平方成正比,A错误；

功的公式W＝Flcosα,其中位移l与时间t不一定成正比关系，B错误；

由公式Q＝CU可知C正确；

弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,与弹簧伸长量无关，D错误．

（二）考纲解读

主题

内容

要求

说明

电场

欧姆定律

电阻定律

电阻的串联、并联

电源的电动势和内阻

ⅡⅠⅠⅡ

本讲共4个考点，两个二级考点，两个一级考点，近几年的高考中涉及本讲的考点多不太多，2017年本讲第四个考点升级为二级考点，2018年全国卷未考，2019年高考要格外重视。

（三）考点精讲

考向一　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.

（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3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3

关键词①棒两端加上恒定的电压；

②棒内产生电流．

【答案】　C

阶梯练习

1．在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v（不随时间变化）的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv（k是常量），则该导体的电阻应该等于（　　）

A.B.C.D.

【答案】　B

2．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（　　）

A.B.

C.D.

【解析】　在加速电场中有eU＝mv2，得v＝.在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电量为q＝IΔt＝I，则电子个数n＝＝.B正确．

考向二　欧姆定律及电阻定律

1．电阻的决定式和定义式的比较

公式

R＝ρ

R＝

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ρ、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

2.对伏安特性曲线的理解（如图4甲、乙所示）

图4

（1）图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件．

（2）在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra＞Re.

在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小．斜率越大，电阻越小，Rd＜Rf.

（3）图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小．注意：

曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数．根据R＝，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数．

【例2】　如图5所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab＝10cm，bc＝5cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为（　　）

A．0.5AB．1AC．2AD．4A

图5

关键词：

电压恒为U的电路．

【答案】　A

3．用电器到发电站的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率为ρ.为使线路上的电压降不超过U，那么，输电线的横截面积的最小值为（　　）

【解析】　输电线的总长为2l，由公式R＝、R＝ρ得S＝，故B正确．

4．（多选）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图6所示，P为图上一点，PN为图线在P点的切线，PM为I轴的垂线．则下列说法中正确的是（　　）

图6

A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻不变

B．对应P点，小灯泡的电阻R＝

C．对应P点，小灯泡的电阻R＝

D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的“面积”

【答案】　BD

考向三　电功、电功率、电热及热功率

电功和电热、电功率和热功率的区别与联系

意义

联系

电功

电流在一段电路中所做的功

W＝UIt

对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；

对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞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电＝P热＝UI＝I2R；

对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热

热功率

单位时间内导体产生的热量

P＝I2R

【例3】　（多选）如图7所示，电源电动势E＝3V，小灯泡L的规格为“2V,0.4W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝4Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作．则（　　）

图7

A．电源内阻为1Ω

B．电动机的内阻为4Ω

C．电动机正常工作电压为1V

D．电源效率约为93.3%

①S接1，L正常发光；

②S接2，L和M均正常工作．

【答案】　AD

方法总结

非纯电阻电路的分析方法

1．抓住两个关键量：

确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键．若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率P＝UMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率Pr＝Ir，最后求出输出功率P出＝P－Pr.

2．坚持“躲着”求解UM、IM：

首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流．然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流．

3．应用能量守恒定律分析：

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．

5．如图8所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是（　　）

图8

A．电动机的输出功率为14W

B．电动机两端的电压为7.0V

C．电动机产生的热功率为4.0W

D．电源输出的功率为24W

6．如图9所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220V，吹冷风时的功率为120W，吹热风时的功率为1000W．关于该电吹风，下列说法正确的是（　　）

A．电热丝的电阻为55Ω

B．电动机的电阻为Ω

C．当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120J

D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880J

电阻的串、并联

1．串、并联电路的特点

串联电路

并联电路

电流

I＝I1＝I2＝…＝In

I＝I1＋I2＋…＋In

I1R1＝I2R2＝…＝InRn

电压

＝＝…＝

U1＝U2＝…＝Un

总电阻

R总＝R1＋R2＋…＋Rn

＝＋＋…＋

功率分配

P1R1＝P2R2＝…＝PnRn

2.四个有用的结论

（1）串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻增多时，总电阻增大．

（2）并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路增多时，总电阻减小．

（3）不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小．

（4）不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和．

3．一个典型的极值电路

图10

如图10所示，如果R1＝R2，当P从a→b时，RAB先增大后减小，且当RaP＝RPb（即P位于a、b的中点）时RAB最大．

【例3】（多选）在如图11所示的电路中，电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计．则（　　）

图11

A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40Ω

B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40Ω

C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80V

D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V

【答案】　AC

【例4】　如图12所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1∶R2∶R3是（　　）

图12

A．1∶1∶1B．4∶1∶1

C．1∶4∶4D．1∶2∶2

【解析】　因为三个电阻消耗的功率一样大，则有＝得R2＝R3，所以通过R1的电流是通过R2电流的2倍，则有（2I）2R1＝I2R2得R1＝.故R1∶R2∶R3＝1∶4∶4，C正确．