全国版2019版高考物理一轮复习第9章恒定电流第33课时电路的基本概念和规律学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 33 课时 电路的基本概念和规律 考点 1 对电流的理解 一、电流 1电流 (1)定义：电荷的 定向移动 形成电流。 (2)公式： I qt(注意：如果是正、负离子同时移动形成电流时 q 是两种电荷电荷量绝对值之和 )。 (3)方向：规定和 正电荷定向移动 的方向相同，和负电荷定向移动的方向相反。 (4)性质：电流既有 大小 也有 方向 ，但它的运算遵守代数运算规则，是标量。 (5)单位：国际单位制单位是 安培 (A)，常用单位还有毫安 (mA)、微安 (A) 。 (6)微观表达式： I nqSv， n 是单位 体积内的自由电荷数， q 是每个自由电荷的电荷量，

2、S 是导体的横截面积， v 是自由电荷定向移动的速率。 2形成电流的三种微粒：自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电中定向移动的电荷是 自由电子 ，液体导电中定向移动的电荷是 正离子 和 负离子 ，气体导电中定向移动的电荷是 电子 、 10正离子 和 11负离子 。 3形成电流的条件： 12导体两端存在电压 。 4电流的分类：方向不改变的电流叫 13直流电流 ；方向和大小都不改变的电流叫 14恒定电流 ；方向改变的电流叫 15交变电流 。 二、电源的电动势 1电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。 2电动势 (1)定义：电动势在数值上等于非静电力把

3、1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (2)表达式： E 16Wq。 (3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化 成电能的本领大小的物理量。 注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。 (4)方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极的方向 (即电势升高的方向 )为电动势的方向。 例 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【 精品教育资源文库 】 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

4、，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.klneS B. klne2S C.kSnel D. kSne2l 解析 电子定向移动，由平衡条件得， kv eUl，则 U kvle ，导体中的电流 I neSv，电阻 R UI klne2S， B 正确。 答案 B 电流表达式 的应用 (1)宏观表达式 I qt，注意 q 是流过导体横截面的电量，如即时训练第 3 题。 (2)微观表达式 I nqSv，注意 n 是单位体

5、积内的自由电荷数，而不是电荷总数。处理微观问题，常用的是 “ 柱状微元 ” 模型。这是解决流体类问题的重要方法，同时注意与电场力、动能定理等结合。如例 1 与平衡力结合。 1 (人教版选修 3 1 P43T3 改编 )安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设电荷量为 e 的电子以速率 v 绕原子核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆周运动。关于该环形 电流的说法，正确的是 ( ) A电流大小为 ve2 r，电流方向为顺时针 B电流大小为 ver ，电流方向为顺时针 C电流大小为 ve2 r，电流方向为逆时针 D电流大小为 ver ，电流方向为逆时针 答案 C

6、 解析 电子做圆周运动的周期 T 2 rv ，由电流定义式得 I eT ve2 r，电流方向与电子运动方向相反，为逆时针， C 正确。 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，【 精品教育资源文库 】 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 l 的电子束内的电子个数是 ( ) A.I leS m2eU B.I le m2eU C.IeS m2eU D.IS le m2eU 答案 B 解析 在加速电场中有 eU 12mv2，得 v 2eUm 。在刚射出加速电场

7、时，一小段长为 l 的电子束内电量为 q I t I lv ，则电子个数 n qe I le m2eU， B 正确。 3 (2018 重庆一中期末 )如图所示的电解池接入电路后，在 t 秒内有 n1个一价正离子通过溶液内某截面 S，有 n2个一价负离子通过溶液内某截面 S，设 e 为元电荷，以下说法正确的是 ( ) A当 n1 n2时 ，电流为零 B当 n1n2时，溶液中电流方向从 A B，电流为 I ?n1 n2?et C当 n1bc。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是 ( ) 解析 根据电阻定律 R lS可知， RA cab， RB bac， RC abc， RD abc

8、，结合 abc可得： RC RDRBRA，故 RA最小， A 正确。 答案 A 电阻定律的应用技巧 (1)在温度一定的条件下，导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定，与电压、电流无关，若考虑温度，导体的电阻率会随着温度的变化而变化。 (2)利用 R lS求 时，要根据电流正确判断 l、 S，沿电流方向导体的长度为 l，垂直于电流方向的横截面积为 S。 (3)某一导体的形状改变后，利用其体积不变，由 V Sl 可知 l 与 S 成反比，再利用 R lS计算。 【 精品教育资源文库 】 1 (多 选 )下列说法正确的是 ( ) A据 R UI可知，加在电阻两端的电压变为原来的 2 倍时，导体的

9、电阻也变为原来的 2倍 B不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变 C据 RSl 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积 RS 成正比，与导体的长度 l 成反比 D导体的电阻率与导体的长度 l、横截面积 S、导体的电阻 R 皆无关 答案 BD 解析 R UI是电阻的定义式，导体电阻由导体自身性质决定，与 U、 I 无关，当导体两端电压 U 加倍时，导体内的电流 I 也加倍，但比值 R 仍不变， A 错误、 B 正确；导体的电阻率由材料和温度决定，与 R、 S、 l 无关， C 错误、 D 正确。 2一段长为 L，电阻为 R 的均匀电阻丝，把它拉制成 3

10、L 长的均匀细丝后，其电阻值为( ) A.R3 B 3R C.R9 D 9R 答案 D 解析 当把它拉制成 3L 长的均匀细丝后，横截面积变为原来的 13，则电阻 R 3LS39 LS 9R， D 正确。 3.某个由导电介 质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为 ，制成内外半径分别为 a 和 b 的半球壳层形状 (图中阴影部分 )，半径为 a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为 R。下面给出 R 的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解 R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达

11、式的合理性做出判断，根据你的判断， R 的合理表达式应为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A R ?b a?2 ab B R ?b a?2 ab C R ab2 b a D R ab2 b a 答案 B 解析 根据 R lS，从单位上看，只有 A、 B 符合， C、 D 错误；再代入特殊值，若 ba，球壳无限薄，此时电阻为零，因此只有 B 正确， A 错误。 考点 3 对欧姆定律及伏安特性曲线的理解 一、 部分电路欧姆定律 1内容：通过一段电路的电流，跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电阻成反 比，这一规律叫部分电路欧姆定律。 2表达式： I UR。 3定律的适用范围： 金属导电 和

12、 电解液导电 。 二、伏安特性曲线 1导体的伏安特性曲线：用横轴表示电压 U，纵轴表示电流 I，画出的 IU 关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映出导体中的电流与电压的关系。 2金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线。具有这种特性的电学元件叫做线性元件，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件。 对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做非线性元件，通常也叫非 纯电阻元件。 特别提醒：在 R 一定的情况下， I 正比于 U，所以 IU 图线和 UI 图线都是通过原点的直线，如图甲、乙所示。 IU 图线中， R1R2。 【 精品教育资源文库 】 例

13、3 如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器， P、 Q 为电极，设 a 1 m， b0.2 m， c 0.1 m，当里面注满某电解液，且 P、 Q 加上电压后，其 UI 图象如图乙所示，当U 10 V 时，求电解液的电阻率 。 解析 由题图乙可求得电解液的电阻为 R UI 10510 3 2000 。 由题图甲可知电解液长为： l a 1 m， 横截面积为： S bc 0.02 m2。 结合电阻定律 R lS 得 RSl 20000.021 m 40 m 。 答案 40 m 利用图象求电阻需要分析图示电阻是定值电阻还是变化的电阻。结合图象分析图象斜率表示电阻还是表示电阻的倒数。 【 精品教

14、育资源文库 】 1 (多选 )如图是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是 ( ) A导体的电阻是 25 B导体的电阻是 0.04 C当导体两端 的电压是 10 V 时，通过导体的电流是 0.4 A D当通过导体的电流是 0.1 A 时，导体两端的电压是 2.5 V 答案 ACD 解析 由题图可知导体的电阻 R UI 50.2 25 ， A 正确， B 错误；当导体两端的电压是 10 V 时，电流 I1 U1R 1025 A 0.4 A， C 正确；当通过导体的电流是 0.1 A 时，导体两端的电压 U2 I2R 0.125 V 2.5 V， D 正确。 2以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象， 如图所示，下列说法中正确的是( ) A这四个图象都是伏安特性曲线 B这四种电学元件都是线性元件 C 是线性元件， 是非线性元件 D这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻 答案 C 解析 伏安特性曲线是以