第10章 第1课时 电路及其应用（课件PPT）-【优化指导】2025年高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教多选版）

第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 自由电荷 电压 正电荷 nqSv 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 正比 反比 金属 电解质溶液 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 长度 电阻率 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 正比 反比 有关 导体的材料 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 返回导航 高考总复习 第1轮 物理 第十章　电路　电能 谢谢观看！ 高考命题研究 四年考向分析 命题金线之 核心价值 1.科学本质、科学态度：以测定食盐水、导电漆的电阻率，氚核衰变形成电流，探究半导体薄膜压力传感器、热敏电阻的特性为试题情境，培养学生实事求是、勇于探索的科学态度 2．社会责任：以自制简易电饭煲控制器、汽车电源与启动、节水喷灌、风力发电、多用电表的使用为试题情境，培养学生学以致用，服务社会的责任感 1.直流电路基础： 北京卷(2022、2020)，全国乙卷(2023)，江苏卷(2022、2020)，浙江卷(2022、2020)，全国卷Ⅰ(2020) 高考命题研究 四年考向分析 命题银线之 能力引领 1.物理观念：在对电流、电阻与电动势的理解中，在电阻定律、电路串并联规律、闭合电路的欧姆定律的应用中提升能量观念 2．科学思维：在实验电路、实验方法的巧用，器材的选择，图像法、函数法的应用中提升综合分析、模型构建和实验探究的能力 2．测量金属丝的电阻率： 辽宁卷(2023)，浙江卷(2023、2022)，全国乙卷(2023)，广东卷(2022)，湖北卷(2022)，福建卷(2021) 高考命题研究 四年考向分析 命题银线之 能力引领 3．多用电表： 天津卷(2023)，湖南卷(2022)，北京卷(2022) 4．测量电源的电动势和内阻： 湖北卷(2023)，浙江卷(2023、2021)，天津卷(2021)，全国乙卷(2021)，湖南卷(2021) 5．创新、综合实验： 湖南卷(2023)，辽宁卷(2022、2021)，山东卷(2022、2021)，广东卷(2021) 第1课时　电路及其应用 一、电流 1．形成条件：导体中有________；导体两端存在____。 2．方向：______定向移动的方向。 3．三个表达式： (1)定义式：I＝__，q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 (2)决定式：I＝__。 (3)微观表达式：I＝__________。 eq \f(q,t) eq \f(U,R) 二、部分电路的欧姆定律 1．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成____，跟导体的电阻R成____。 2．表达式：I＝ eq \f(U,R) 。 3．适用范围：纯电阻电路(____和__________)，不适用于气态导体或半导体元件。 4．伏安特性曲线是直线的电学元件为线性元件，伏安特性曲线是曲线的电学元件为与非线性元件。 三、导体的电阻 1．电阻 (1)定义式：R＝__，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流。 (2)决定式：R＝ρ eq \f(l,S) ，l表示导体沿电流方向的____，S表示垂直于电流方向的横截面积，ρ是______。 (3)单位：欧姆(Ω)，常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ。 无论是线性元件还是非线性元件，只能用R＝ eq \f(U,I) 求不同状态的电阻值。 eq \f(U,I) 2．影响导体电阻的因素 (1)同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成____，与它的横截面积S成____；导体电阻还与构成它的材料____。 (2)电阻率：表示材料的导电性能。 ①由公式R＝ρ eq \f(l,S) 得电阻率ρ＝__。 ②决定因素：一是__________，二是温度。 eq \f(RS,l) [链接1] 人教必修第三册P56T1： 1．一条导线中的电流为0.5 μA，在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？ B　解析：由q＝It，ne＝q解得n＝1.0×1016，B正确。 (2020·山东卷)氚核 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))He发生β衰变成为氦核 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(2))He。假设含氚材料中 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))He发生β衰变产生的电子可以全部定向移动，在3.2×104 s时间内形成的平均电流为5.0×10－8 A。已知电子电荷量为1.6×10－19 C，在这段时间内发生β衰变的氚核 eq \o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H的个数为(　　) A．5.0×1014　　　　　 B．1.0×1016 C．2.0×1016 D．1.0×1018 [链接2] 人教必修第三册P75T1： 1．如图11­1，A、B间的电压U为10 V，电阻R1为1 kΩ，R2为5 Ω，R3为2 kΩ，R4为10 Ω。试估算干路中的电流I有多大。 　　 (2023·上海卷)如图所示，四个完全相同的灯泡，亮度最高的是(　　) A．L1 B．L2 C．L3 D．L4 A　解析：灯泡的亮度取决于实际功率，四个灯泡完全相同，故它们的电阻相同，由电路图知L1接在干路上，流过它的电流最大，由P＝I2R知其实际功率最大，即最亮。 考点一　电流的理解与计算 1．应用I＝ eq \f(q,t) 计算时应注意：若导体为电解液，因为电解液里的正、负离子移动方向相反，但形成的电流方向相同，故q为正、负离子所带电荷量的绝对值之和。 2．利用“柱体微元”模型求电流 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)柱体微元中总的电荷量为Q＝nLSq。 (2)电荷通过横截面的时间t＝ eq \f(L,v) 。 (3)电流的微观表达式为I＝ eq \f(Q,t) ＝nqvS。 1．(2024·河北沧州模拟)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个环形电流。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 eq \f(ve,2πr) ，电流方向为顺时针 B．电流大小为 eq \f(ve,r) ，电流方向为顺时针 C．电流大小为 eq \f(ve,2πr) ，电流方向为逆时针 D．电流大小为 eq \f(ve,r) ，电流方向为逆时针 C　解析：电子做圆周运动的周期T＝ eq \f(2πr,v) ，由I＝ eq \f(e,T) 得I＝ eq \f(ve,2πr) ，电流的方向与电子运动的方向相反，故为逆时针。 2．(2024·山东青岛模拟)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，自由电子的质量为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(　　) A． eq \f(mv2,2eL) B． eq \f(mv2Sn,e) C．ρnev D． eq \f(ρev,SL) C　解析：由电流定义式可知I＝ eq \f(q,t) ＝ eq \f(nvtSe,t) ＝neSv。由欧姆定律可得U＝IR＝neSv·ρ eq \f(L,S) ＝ρneLv，又E＝ eq \f(U,L) ，故E＝ρnev，C正确。 考点二　欧姆定律与电阻定律 1．R＝ eq \f(U,I) 提供了一种测量电阻的方法，适用于任何纯电阻电路。 2．R＝ρ eq \f(l,S) 指明了电阻的决定因素，适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液。 如何理解U-I(或I-U)图像 [典例1] (多选)我国早在几年前就已经禁止销售100 W及以上的白炽灯，并逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示。图像上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，U0、I0已知，则(　　) A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小 B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tan β C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0 D．在A点，白炽灯的电阻可表示为 eq \f(U0,I0) CD　解析：白炽灯的电阻随电压的增大而增大，A错误；在A点，白炽灯的电阻大小可表示为 eq \f(U0,I0) ，不能表示为tan β或tan α，B错误，D正确；在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0，C正确。 巧用公式R＝ρ eq \f(l,S) [典例2] 有两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到长度为原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为(　　) A．1∶4 B．1∶8 C．1∶16 D．16∶1 C　解析：把第一根导线均匀拉长到长度为原来的2倍，则其横截面积必然变为原来的 eq \f(1,2) ，由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍；第二根导线对折后，长度变为原来的 eq \f(1,2) ，横截面积变为原来的2倍，故其电阻变为原来的 eq \f(1,4) 。给上述变化后的裸导线加上相同的电压，由欧姆定律得I1＝ eq \f(U,4R) ，I2＝ eq \f(U,\f(R,4)) ＝ eq \f(4U,R) ，由I＝ eq \f(q,t) 可知，在相同时间内，通过它们的电荷量之比q1∶q2＝I1∶I2＝1∶16，C正确。 3．对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝，下列说法正确的是(　　) A．常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R B．常温下，若将电阻丝从中点对折，则电阻变为4R C．加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U，则在任意状态下 eq \f(U,I) 的值均不变 D．若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻会突然变为零，这种现象称为超导现象 D　解析：常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则横截面积变为原来的 eq \f(1,10) ，根据电阻定律R＝ρ eq \f(l,S) ，可知电阻变为100R，A错误；常温下，若将电阻丝从中点对折，长度为原来的一半，横截面积为原来的2倍，则电阻变为 eq \f(R,4) ，B错误；电阻丝随着温度的变化阻值会发生变化，C错误；根据超导现象可知，D正确。 4．(2024·山东临沂模拟)如图所示，两图线分别为A、B两电阻的U-I图像，下列关于两电阻的描述正确的是(　　) A．电阻A的阻值随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变 B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值 C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值 D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的阻值 B　解析：由题图可知，电阻A的阻值随电流的增大而增大，电阻B的阻值不变；在两图线的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值大小相等，B正确。 考点三　串、并联电路的特点及应用 项目 串联电路 并联电路 电路图 电压 U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un U＝U1＝U2＝U3＝…＝Un 电流 I＝I1＝I2＝I3＝…＝In I＝I1＋I2＋I3＋…＋In 项目 串联电路 并联电路 总电阻 R总＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn eq \f(1,R总) ＝ eq \f(1,R1) ＋ eq \f(1,R2) ＋ eq \f(1,R3) ＋…＋ eq \f(1,Rn) 功率 分配 eq \f(P1,R1) ＝ eq \f(P2,R2) ＝…＝ eq \f(Pn,Rn) P1R1＝P2R2＝…＝PnRn 巧用串、并联规律解题 [典例3] (2024·江西鹰潭测试)如图为某控制电路的一部分，已知AA′的输入电压为24 V，如果电阻R＝6 kΩ，R1＝6 kΩ，R2＝3 kΩ，则BB′不可能输出的电压是(　　) A．12 V B．8 V C．6 V D．3 V D　解析：若两开关都闭合，则电阻R1和R2并联，再和R串联，UBB′为并联电路两端电压，则R并＝ eq \f(R1R2,R1＋R2) ＝2 kΩ，UBB′＝ eq \f(R并,R并＋R) UAA′＝ eq \f(2,2＋6) ×24 V＝6 V；若S1闭合S2断开，则R1和R串联，则UBB′＝ eq \f(R1,R1＋R) UAA′＝ eq \f(6,6＋6) ×24 V＝12 V；若S2闭合S1断开，则R2和R串联，则UBB′＝ eq \f(R2,R2＋R) UAA′＝ eq \f(3,3＋6) ×24 V＝8 V；若两开关都断开，则UBB′＝UAA′＝24 V，D正确。 电压表、电流表的改装 项目 大量程电压表 大量程电流表 原理 串联电阻分压 并联电阻分流 改装 原理图 项目 大量程电压表 大量程电流表 分压电 阻或分 流电阻 U＝IgR＋IgRg， 所以R＝ eq \f(U,Ig) －Rg IgRg＝(I－Ig)R， 所以R＝ eq \f(IgRg,I－Ig) [典例4] (2022·辽宁卷)某同学要将一个小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω。 (1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA； (2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)； (3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图(b)中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。 解析：(1)由题图可知当S接A端时，R1和R2串联接入电路，和电流表并联，满偏时电流表两端的电压为Um＝Imr＝250×10－6×1.2×103 V＝0.3 V，此时R1和R2的电流为I＝ eq \f(Um,R1＋R2) ＝ eq \f(0.3,40＋360) A＝0.75×10－3 A＝0.75 mA，所以总电流为 I总＝Im＋I＝1 mA，即量程为0～1 mA。 (2)当开关S接B端时，由题图可知R1和电流表串联再和R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大；所以比接在A端时大。 (3)题图甲是电流表的外接法，误差是由电压表的分流引起的；题图乙是电流表的内接法，误差是由电流表的分压引起的，因为题目中电压表电阻未知，故采用题图乙的方法可以修正由电表内阻引起的实验误差。 答案：(1)1　(2)大　(3)乙 5．实验室有一个破损的双量程动圈式电压表，两个量程分别是50 V和500 V，其内部电路如图甲所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得R1＝49.9 kΩ，R2＝499.9 kΩ，现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1 mA，内阻为60 Ω；表头G2的满偏电流为0.5 mA，内阻为100 Ω，又有两个定值电阻r1＝40 Ω，r2＝20 Ω，若在保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，则： (1)原表头G的满偏电流Ig＝________，内阻rg＝________。 (2)用于修复电压表的器材有：________________(填器材符号)。 (3)在虚线框中画出修复后的电路。 解析：(1)由题图甲可知，对原电压表有Ig(rg＋R1)＝50 V，Ig(rg＋R2)＝500 V，代入数据解得Ig＝1 mA，rg＝100 Ω。 (2)修复电压表，表头满偏电流为Ig＝1 mA，故应用G1表头；阻值为rg＝100 Ω，故应串联r1，需要的实验器材为G1、r1。 (3)电路图如图所示。 答案：(1)1 mA　100 Ω　(2)G1、r1　(3)见解析图 1．(多选)(2023·全国乙卷)黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12＝3.0 V，U23＝2.5 V，U34＝－1.5 V。符合上述测量结果的可能接法是(　　) A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间 B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间 C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间 D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间 图4 CD　解析：根据题意画出电路图，如图1所示，可见U12＞0，U23＞0，U34>0，A错误；根据题意画出电路图，如图2所示，可见U12＞0，U23＞0，U34>0，B错误；根据题意画出电路图，如图3所示，可见U12＞0，U23＞0，U34＜0，C正确；根据题意画出电路图，如图4所示，可见U12＞0，U23＞0，U34＜0，D正确。 图1 图2 图3 2．(经典高考题)某同学要将一个量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一个阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装。然后利用一个标准毫安表，根据图甲所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)。 INCLUDEPICTURE "2025版优化指导.高考总复习.第1轮.物理（配人教多选版）教用/rjwlss604.tif" \* MERGEFORMAT 　 (1)根据图甲和题给条件，将图乙中的实物连线。 (2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图丙所示。由此可以推测出所改装的电表量程不是预期值，而是___________________________。 (填正确答案标号) A．18 mA B．21 mA C．25 mA D．28 mA (3)产生上述问题的原因可能是________。(填正确答案标号) A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 Ω B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 Ω C．R值计算错误，接入的电阻偏小 D．R值计算错误，接入的电阻偏大 (4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________。 解析：(1)实物连线如图所示。 (2)毫安表示数为16.0 mA时，对应微安表的示数为160.0 μA，说明量程扩大了100倍，当微安表示数为250 μA时，毫安表的示数应为25 mA，即为改装后电表的量程，C正确。 (3)根据IgRg＝(I－Ig)R得I＝＋Ig，出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R计算错误，接入的电阻偏小，A、C正确。 (4)若微安表的满偏电压为U，则对并联的电阻R有U＝(25－0.25)×10－3 A·R，U＝(20－0.25)×10－3 A·kR，解得k＝ eq \f(99,79) 。 答案：(1)见解析图　(2)C　(3)AC　(4) eq \f(99,79) $$