资源简介

一、考情分析
1．高考对本单元内容的考查重点有电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识，通常与电磁学知识综合考查，而电学实验在考查基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的处理等知识的同时，既注重基础，又有创新，对应用方面的能力要求较高．
2．电学实验考查学生的能力主要有：实验仪器的选择和分析、常见实验仪器的读数、实验步骤、电路图的设计、实物图连接、图象的应用分析、实验注意事项等．
二、知识特点
高考对本单元的考查重点是电路分析、计算以及动态问题分析，电路的故障分析，电学实验等，欧姆定律、焦耳定律往往与电磁感应现象相互交叉渗透；电功率、焦耳热的计算往往与现实生活联系较密切．
考查电路的基本概念，基本规律及电路的动态分析问题一般以选择题的形式出现．
考查各种电学仪器的使用、各实验的方法和原理、仪器选择、电路的设计和连接、实验数据的处理及误差分析，以实验形式设置．
三、复习方法
正确理解电路的基础概念和基本规律，掌握基本规律的使用范围和适用条件，掌握电路分析和计算的基本方法；熟练掌握串、并联电路的特点，并能正确进行电压、电流、电阻、电功率等物理量的计算，会进行简单的串、并联电路的分析计算．掌握闭合电路欧姆定律的不同表达形式，并能够结合图象分析不同的电路综合问题；要熟练掌握基本仪器的使用方法，读数方法，常见仪器和电路的选取方法，仪器的连接方式，实验数据及误差分析方法等．
第1讲　电流　电阻　电功及电功率
　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点一　电流　欧姆定律
1．电流
(1)定义：自由电荷的定向移动形成电流．
(2)方向：规定正电荷定向移动的方向．
(3)电流的大小：
①定义式：I＝；
②微观式：I＝neSv；
式中的n是单位体积内自由电荷数，v指电荷定向移动速率．
2．欧姆定律
(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．
(2)公式：I＝.
(3)适用条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路．
知识点二　电阻定律
1．电阻
(1)定义式：R＝.
(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大．
2．电阻定律
(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．
(2)表达式：R＝ρ.
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；
半导体：电阻率随温度升高而减小．
知识点三　　电功率、焦耳定律
1．电功
(1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功．
(2)公式：W＝qU＝IUt.
(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：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢．
(2)公式：P＝＝IU.
3．焦耳定律
(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量．
(2)计算式：Q＝I2Rt.
4．热功率
(1)定义：单位时间内的发热量．
(2)表达式：P＝＝I2R.
1．思考判断
(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以电流是矢量．(　×　)
(2)根据I＝，可知I与q成正比．(　×　)
(3)电流I随时间t变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量．(　√　)
(4)由R＝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．(　×　)
2.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜．在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的电流的大小关系是(　A　)
A．IA＝IB B．IA＝2IB
C．IB＝2IA D．不能确定
解析：这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等、导线的组成材料不同等，但解题关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I＝可知电流相等．
3.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab＝10 cm，bc＝5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为(　A　)
A．0.5 A B．1 A
C．2 A D．4 A
解析：设金属薄片厚度为d′，根据电阻定律公式R＝ρ，有RCD＝ρ，RAB＝ρ，故＝×＝；根据欧姆定律，电压相同时，电流与电阻成反比．故两次电流之比为4?1，故第二次电流为0.5 A，故选A.
4．有一根长1.22 m的导线，横截面积为0.10 mm2.在它两端加0.60 V电压时，通过它的电流正好是0.10 A．则这根导线的材料是(下表是常温下几种材料的电阻率，单位为Ω·m)(　C　)
铜 锰铜合金 镍铜合金 铝
1.7×10－8 4.4×10－7 5.0×10－7 2.9×10－8
A.铜丝 B．锰铜合金
C．镍铜合金 D．铝丝
解析：由R＝及R＝ρ得ρ＝＝ Ω·m＝4.9×10－7 Ω·m.所以导线是由镍铜合金制成的．
5．下图的四个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯在不同电压下消耗的电功率P与电压二次方U2之间函数关系的是(　C　)
解析：白炽灯为纯电阻，其功率表达式为P＝，而U越大，电阻越大，图象上对应点与原点连线的斜率越小，C正确．
　　　　　　　　　　　　　　　　
考点1　电流的理解与计算
三个电流表达式的比较
1．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是(　A　)
A．I＝，从上向下 B．I＝，从上向下
C．I＝，从下向上 D．I＝，从下向上
解析：由于自由电子落在B板上，阳离子落在A板上，因此R中的电流方向为自上而下，电流大小I＝＝，A正确．
2.如图所示，在一价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过．若在t时间内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设元电荷为e，则以下说法中正确的是(　D　)
A．正离子定向移动形成的电流方向为A→B，负离子定向移动形成的电流方向为B→A
B．溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零
C．溶液内的电流方向为A→B，电流I＝
D．溶液内的电流方向为A→B，电流I＝
解析：电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向，由图可知，电流方向是A→B，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，电流I＝＝，故选项D正确，A、B、C错误．
3.如图所示，有一根长为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，自由电子定向移动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为(　C　)
A. B.
C．ρnev D.
解析：由电流定义可知I＝＝＝neSv，由欧姆定律可得U＝IR＝neSv·ρ＝ρneLv，又E＝，故E＝ρnev，选项C正确．
考点2　电阻定律和欧姆定律
1．电阻与电阻率的区别
(1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏．
(2)导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小．
(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．
2．电阻的决定式和定义式的比较
公式 决定式 定义式
R＝ρ R＝
区别 指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，电阻与U和I无关
适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质 适用于任何纯电阻导体
相同点 都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)
(多选)一根粗细均匀的金属导线，在其两端加上电压U0时，通过导线的电流为I0，导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压2U0，则(　　)
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
【审题关键点】　本题应根据电阻定律R＝ρ，结合欧姆定律I＝和电流的微观表达式I＝neSv进行分析．
【解析】　将金属导线均匀拉长，因半径变为原来的一半，则横截面积变为原来的，其长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ分析可知，电阻变为原来的16倍，又电压变为2U0，根据欧姆定律I＝可知，电流变为，A正确，B错误；根据电流的微观表达式I＝nevS，其中n、e不变，电流变为原来的，横截面积变为原来的，则自由电子定向移动的平均速率变为，C错误，D正确．
【答案】　AD
高分技法
1．(多选)如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大．在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是(　BD　)
A．R1中的电流小于R2中的电流
B．R1中的电流等于R2中的电流
C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率
D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
解析：设正方形的边长为L、厚度为d，则I＝，R＝ρ＝ρ＝，得I＝，故R1、R2中的电流相等，A错误，B正确；由I＝nqSv＝nqLdv得，L大则v小，C错误，D正确．
2．用如图所示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为(　C　)
A.R0 B.R0
C.R0 D.R0
解析：通过电流表G的电流为零时，P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等，即U0＝UMP，根据欧姆定律有U0＝R0，UMP＝Rl1，则＝，由此得＝，根据电阻定律得，电阻丝的电阻R∝l，故＝，所以Rx＝R0，正确选项为C.
考点3　导体伏安特性的理解和应用
1．图线的意义
(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线．
(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻．
2．两类图线
如图甲所示，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列说法中正确的是(　　)
A．L1中的电流为L2中电流的2倍
B．L3的电阻约为1.875 Ω
C．L3的电功率约为0.75 W
D．L2和L3的总功率约为3 W
【解析】　由于不计电源内阻，所以L1两端电压为3 V，L2和L3两端的电压均为U＝1.5 V，由题图乙可知此时通过L1的电流为1.0 A，通过L2和L3的电流为I＝0.8 A，所以L1中的电流不是L2中电流的2倍，A错误；L3的电阻R＝＝1.875 Ω，B正确；L3的电功率P＝UI＝1.5×0.8 W＝1.2 W，C错误；L2和L3的总功率P′＝2P＝2.4 W，D错误．
【答案】　B
高分技法
(1)I?U图象叫做导体的伏安特性曲线，U?I图象是元件两端的电压与流过它的电流之间的关系图象．
(2)U?I(或I?U)图象为曲线时，图线上某点与O点连线的斜率表示电阻(的倒数)，但图线的斜率没有实际意义．
3.某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是(　B　)
A．B点的电阻为12 Ω
B．B点的电阻为40 Ω
C．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
解析：根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA＝ Ω＝30 Ω，RB＝ Ω＝40 Ω，所以ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故B正确，A、C、D错误．
4.(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是(　ABD　)
A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝
D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小
解析：I?U图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，说明电阻逐渐增大，A正确；对应P点，小灯泡的电阻为R＝≠，B正确，C错误；对应P点，小灯泡的功率为P＝I2U1，此值恰为图中矩形PQOM的面积，D正确．
考点4　电功与电热的计算
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 工作中的电动机、电解槽、日光灯等
能量 转化 电路中消耗的电能全部转化为内能W＝Q 电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能W>Q
电功的 计算 W＝UIt＝I2Rt＝t W＝UIt
电热的 计算 Q＝UIt＝I2Rt＝t Q＝I2Rt
2.非纯电阻电路的分析思路：处理非纯电阻电路问题时，要善于从能量转化的角度出发，围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”分析、求解．
(多选)如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图，重物质量m＝50 kg，电源提供给电动机的电压为U＝110 V，不计各种摩擦，当电动机以v＝0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为I＝5.0 A，重力加速度g取10 m/s2，则(　　)
A．电动机的输入功率为550 W
B．电动机提升重物的功率为550 W
C．电动机提升重物的功率为450 W
D．电动机的线圈电阻为22 Ω
【分析】　(1)重物匀速上升，拉力F＝mg，故提升重物的功率P＝Fv＝mgv.
(2)电动机的输入功率＝提升重物的功率＋热功率．
【解析】　电动机的输入功率P入＝UI＝110×5.0 W＝550 W，A对；提升重物的功率P出＝mgv＝50×10×0.9 W＝450 W，B错，C对；由P入＝P出＋P热和P热＝I2R线得R线＝＝ Ω＝4 Ω，D错．
【答案】　AC
高分技法
非纯电阻电路中电功、电功率的分析方法
(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.
(2)用好“定律”找准“关系”,首先利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流；然后根据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UM和电流IM.
5.如图所示，有一电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(　C　)
A．电解槽消耗的电功率为120 W
B．电解槽的发热功率为60 W
C．电解槽消耗的电功率为60 W
D．电路消耗的总功率为60 W
解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝＝ A，则电解槽消耗的电功率P＝P灯＝60 W，选项A错误，选项C正确；电解槽的发热功率P热＝I2R电≈1.3 W，选项B错误；整个电路消耗的总功率P总＝U总I＝220× W＝120 W，选项D错误．
6．(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　AD　)
自重 40 kg 额定电压 48 V
载重 75 kg 定额电流 12 A
最大行驶速度 20 km/h 额定输出功率 350 W
A.电动机的输入功率为576 W
B．电动机的内电阻为4 Ω
C．该车获得的牵引力为104 N
D．该车受到的阻力为63 N
解析：由于U＝48 V，I＝12 A，则P＝IU＝576 W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，r＝＝ Ω＝1.57 Ω，故选项B错误；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63 N，故选项C错误，D正确．

展开更多......

收起↑