【物理】2020届一轮复习人教版电阻定律闭合电路的欧姆定律学案 30页

第1讲电阻定律闭合电路的欧姆定律 ‎1‎ 电路的基本概念和规律 ‎(1)三个电流表达式的比较 公式 适用范围 字母含义 公式含义 定义式 I=‎ 一切 电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 反映了I的大小,但不能说I∝q或I∝‎ 微观式 I=‎ nqSv 一切 电路 n:导体单位体积内的自由电荷数 q:每个自由电荷的电荷量 S:导体横截面积 v:电荷定向移动速率 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小 决定式 I=‎ 金属、‎ 电解液 U:导体两端的电压 R:导体本身的电阻 I由U、R决定 I∝U,I∝‎ ‎(2)公式R=ρ与R=的比较 比较项目 R=ρ R=‎ 意义 电阻的决定式 电阻的定义式 理解 说明导体的电阻由ρ、l、S决定,即与l成正比,与S成反比 提供了一种测量电阻的方法(伏安法),不能认为R与U成正比,与I成反比 适用范围 只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液 适用于任何纯电阻导体 ‎(3)电阻的串联、并联 串联电路 并联电路 电路 电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In 电压 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 总电阻 R总=R1+R2+…+Rn ‎=++…+‎ 功率分配 ‎=‎ ‎=‎ ‎(4)电功和电热、电功率和热功率的区别与联系 意义 公式 联系 电功 电流在一段电路中所做的功 W=UIt 电热 电流通过导体产生的热量 Q=I2Rt ‎(焦耳定律)‎ 电功率 单位时间内电流所做的功 P=UI ‎【易错警示】含有直流电动机的电路不能简单地认为它一定是一个非纯电阻电路,要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的区别上加以区分。若电动机不转(如电动机转子被卡住),则没有电能转化为机械能,此时电能全部转化为内能,电路中虽然有电动机,但此时的电路仍可当作纯电阻电路处理。‎ ‎1.1(2018湖南常德二模)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核的运动可等效为环形电流。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。下列关于该环形电流的说法正确的是()。‎ A.电流大小为,方向沿顺时针方向 B.电流大小为,方向沿顺时针方向 C.电流大小为,方向沿逆时针方向 D.电流大小为,方向沿逆时针方向 ‎【答案】C ‎1.2(2018湖北随州10月月考)已知三个电阻R1=3 Ω、R2=2 Ω、R3=1 Ω,按如图所示连接,则哪两点间的电阻最小?()。‎ A.A与B两点间 B.B与C两点间 C.A与C两点间 D.无法判断 ‎【答案】C ‎1.3(2018陕西西安七校联考)(多选)如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V,灯泡L上标有“6 V12 W”字样,电动机线圈的电阻RM=0.50 Ω。若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是()。‎ A.电动机的输入功率为12 W B.电动机的输出机械功率为12 W C.电动机的热功率为2.0 W D.整个电路消耗的电功率为22 W ‎【答案】AC ‎2‎ 闭合电路欧姆定律 ‎(1)闭合电路的欧姆定律 ‎(2)路端电压与外电阻的关系 一般 情况 U=IR=·R=,当R增大时,U增大 特殊 情况 ‎(1)当外电路断路时,I=0,U=E ‎(2)当外电路短路时,I短=,U=0‎ ‎(3)路端电压跟电流的关系 ‎①关系式:U=E-Ir。‎ ‎②用图象表示如图所示,其中纵轴截距表示电动势,横轴截距表示短路电流,斜率的绝对值表示内阻。‎ ‎ (4)闭合电路的功率及效率问题 电源总功率 任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:P总=I2(R+r)=‎ 电源内部消 耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的输 出功率 任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R=‎ P出与外电 阻R的关系 ‎①当R=r时,电源的输出功率最大为Pm=‎ ‎②当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小 ‎③当R2R2,由此可以推断,当不用电压表测量时,R2分得的电压小于4V;当把电压表并在R2上时,bc间的电阻Rbc为R2和RV的并联电阻,RbcR2‎ C.U1P2 B.P1=P2‎ C.η1<η2 D.η1>η2‎ ‎【解析】由图线的交点读出,R1接在电源上时,电源的输出功率P1=U1I1=4×2W=8W;R2接在电源上时,电源的输出功率P2=U2I2=2×4W=8W,即P1=P2,A项错误,B项正确;电源的效率η===,效率与路端电压成正比,R1接在电源上时路端电压大,效率高,η1>η2,C项错误,D项正确。‎ ‎【答案】BD ‎5.(2018重庆模拟)(多选)如图所示的电路中,定值电阻为R,滑动变阻器最大阻值R'=2R,电源电动势为E,内阻r=R,灯泡L的电阻为R,为零刻度在中央的理想电流计,为理想电压表,在滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,下列判断正确的是()。‎ A.的示数先减小后增大 B.的示数先增大后减小 C.电源的输出功率先增大后减小 D.灯泡L先变暗后变亮 ‎【解析】在滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,当滑片P滑到变阻器中点,即两边电阻均为R时,电流计的示数为零,则的示数先减小到零后增大,A项正确。当滑片P滑到变阻器中点,即两边电阻均为R时,外电路的总电阻最大,此时路端电压最大,即的示数先增大后减小;当滑片P滑到变阻器中点时,R外=R=r,此时电源的输出功率最大,则电源的输出功率先增大后减小,B、C两项正确。当滑片P滑到变阻器最左端时,灯泡被短路,不亮;滑片P滑到变阻器中点时,外电路电阻为R,则通过灯泡的电流IL=;当P滑到最右端时,外电路电阻为,通过灯泡的电流IL=,则当滑动变阻器的滑片P从左端滑到右端的过程中,灯泡L一直变亮,D项错误。‎ ‎【答案】ABC ‎6.(2018上海模拟)如图所示,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当开关S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源的输出功率也为P0。则当S1、S2都断开时电源的电动势和总功率分别为()。‎ A.3,‎ B.2,P0‎ C.3,P0‎ D.,P0‎ ‎【解析】当开关S1断开、S2闭合时,电路中电流I1=,P0=R=R;当S1闭合、S2断开时,电路中电流I2=,P0=×4R=×4R,联立解得r=2R,E=3;当S1、S2都断开时,电源的总功率P==P0,C项正确。‎ ‎【答案】C ‎7.(2019天津月考)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,平行板电容器两金属板水平放置,开关S是闭合的,两板间一质量为m,电荷量为q的油滴恰好处于静止状态,为灵敏电流计。则下列说法正确的是()。‎ A.若电阻R2断路,油滴向上加速运动,中有从b到a的电流 B.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,油滴向下加速运动,中有从a到b的电流 C.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,油滴仍然静止,中有从a到b的电流 D.在将S断开后,油滴仍保持静止状态,中无电流通过 ‎【解析】若电阻R2断路,则外电路电阻变大,总电流变小,所以电容器两端的电压变大,根据Q=CU,可知电容器要充电,所以中有从b到a的电流,由于电压增大,所以电容器两板之间的电场强度会变大,导致油滴向上加速运动,A项正确。在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,回路中电阻变大,电流变小,‎ 所以电容器两端的电压增大,故中有从b到a的电流,油滴要加速向上运动,B、C两项错误。在将S断开后,电容器放电,中有从a到b的电流,板间电场强度减小,则油滴向下加速运动,D项错误。‎ ‎【答案】A ‎1.(2016全国卷Ⅱ,17)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图甲所示电路。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()。‎ 甲 A. B. C. D.‎ ‎【解析】S断开时等效电路如图乙所示 乙 电容器两端电压U1=×R×=E S闭合时等效电路如图丙所示 丙 电容器两端电压 U2=×R=E 由Q=CU得==,故C项正确。‎ ‎【答案】C ‎2.(2010吉林卷,19)电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比。在测电源电动势和内阻的实验中得到的实验图线如图所示,图中U为路端电压,I为干路电流,a、b为图线上的两点,相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb。由图可知ηa、ηb的值分别为()。‎ A.、 B.、‎ C.、 D.、‎ ‎【解析】电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比,即η===,E为电源的总电压(电动势)。在U-I图象中,纵轴截距表示电动势,根据图象可知Ua=E,Ub=E,则ηa=,ηb=,所以A、B、C三项错误,D项正确。‎ ‎【答案】D ‎3.(2015浙江卷,14)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 ‎【解析】根据公式P=I2R可知热功率与电流大小的平方成正比,A项错误;功的公式W=Flcosα,其中位移l与时间t不一定成正比,B项错误;由公式Q=CU可知C项正确;弹簧的劲度系数由弹簧本身决定,与弹簧伸长量无关,D项错误。‎ ‎【答案】C ‎4.(2015安徽卷,17)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.ρnev D.‎ ‎【解析】欧姆定律I=,电流的微观表达式I=neSv,电阻定律R=ρ,则金属棒内电场强度大小E===ρnev,故C项正确。‎ ‎【答案】C ‎5.(2015北京卷,19)如图所示,其中电流表的量程为0.6 A,表盘均匀划分为30个小格,每一小格表示0.02 A;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0.04 A B.将接线柱1、2接入电路时,每一小格表示0.02 A C.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.06 A D.将接线柱1、3接入电路时,每一小格表示0.01 A ‎【解析】当接线柱1、2接入电路时,R1与电流表并联,因为R1=,可知流过R1的电流为流过电流表电流的2倍,所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍,所以每一小格是原来的3倍,即0.06A,所以A、B两项错误;当接线柱1、3接入电路时,电流表与R1并联,然后再与R2串联,串联电阻对电流无影响,与1、2接入电路的效果一样,所以每一小格表示0.06A,C项正确,D项错误。‎ ‎【答案】C