第九章 电路和电能-【赢在微点】2024高考物理大一轮复习顶层设计核心微讲教师用书word（新教材新高考）

第九章 电路和电能 第1讲　电路及其应用 如图甲所示是金属膜电阻器,它是以特种金属或合金作电阻材料,在陶瓷或玻璃表面上形成电阻膜层的电阻器。调整材料的成分、改变金属膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度可以调整阻值。金属膜电阻可等效为如图乙所示的金属棒:其电阻为R、长度为l、横截面积为S、电阻率为ρ。在棒两端加上电压U时,棒内产生电流I,在通电时间t内通过棒某一截面的电荷量为q,电流做功为W,产生的热量为Q。 甲　 乙 (1)导体棒中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,电流为矢量。 (×) (2)单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,导体中电流越大。 (√) (3)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。 (×) (4)根据ρ=知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度成反比。 (×) (5)n个阻值为R的电阻串联总电阻为nR,n个阻值为R的电阻并联总电阻为。 (√) 考点1　电流的理解及计算 1.形成原因:电荷的定向移动形成电流。 2.定义:通过导体某横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值。定义式:I=。 3.微观表达式:I=nqSv,其中n为单位体积内的自由电子个数,S为导体的横截面积,q为自由电荷的电荷量,v为自由电荷的定向移动速率。 4.电流的方向❶:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。(注❶:电流既有大小,又有方向,但它的运算遵循代数运算法则,是标量) 5.恒定电流:大小和方向都不变的电流叫恒定电流。 1.三种电流表达式的比较。 2.利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题。 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。 考向1 电流的理解及计算 【典例1】　一条导线中的电流为50 μA,已知电子所带电荷量为-1.6×10-19 C,则在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电子个数为 (　　) A.1×1015 B.1×1019 C.2×1016 D.2×1017 解析　根据电流的定义式I=可得3.2 s内流过的电荷量为q=It=50×10-6×3.2 C=1.6×10-4 C,在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电子个数n===1×1015,A项正确。 答案　A 考向2 等效电流的计算 【典例2】　在氢原子模型中,电子绕核的运动可视为一个环形电流。设氢原子中电子以速率v沿半径为r的圆形轨道运动,电子的电量为e,则其等效电流的电流强度等于 (　　) A. B. C. D. 解析　设电子转动周期为T,由圆周运动基本公式可得T=,由电流定义式可得I=,联立解得I=,A项正确。 答案　A 考向3 电流的微观表达式 【典例3】　如图所示,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 (　　) 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,C项正确。 答案　C 考点2　欧姆定律及电阻定律 一、欧姆定律 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.公式:I=❷。(注❷:电压是产生电流的原因,电阻对电流有制约作用) 3.适用范围:适用于金属导电和电解液导电,对于气体导电不适用。 二、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.表达式:R=ρ。 3.电阻率。 (1)物理意义:ρ是反映材料导电性能的物理量,叫材料的电阻率。在数值上等于用这种材料制成的单位长度、单位横截面积的导线的电阻值。单位是 Ω·m。 (2)各种材料的电阻率。 纯金属的电阻率一般较小,合金的电阻率一般较大,有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响。材料的电阻率与温度的关系: ①金属的电阻率随温度的升高而增大。 ②半导体的电阻率随温度的升高而减小。 ③有些物质当温度接近0 K时,电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象,能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度。 电阻的决定式和定义式的区别。 公式 R=ρ R= 区 别 电阻的决定式 电阻的定义式 说明了电阻的决定因素 提供了一种测电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均