第10章 第1讲 电路及应用(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习

赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第十章 电路和电能 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 第1讲 第十章 电路和电能 电路及应用 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.理解电流的定义及定义式I=，会推导电流的微观表达 式。2.理解欧姆定律和电阻定律，并会用它们解决问题。 3.掌握串、并联电路的特点，理解电表改装的原理。4.理解电功、电功率、焦耳定律，并能在纯电阻电路和非纯电阻电路中进行计算。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1 电流的理解和应用 考点2 欧姆定律和电阻定律 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3 串、并联电路的规律　电表的改装 考点4 电功、电功率、电热、热功率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 电流的理解和应用 赢在微点 物理 大一轮 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 7 必|备|知|识 1.电流：电荷的定向移动形成电流，I= 。 2.电流形成的条件：(1)导体中有可以自由移动的电荷；(2)导体两端存在电压。 3.电流的标矢性：电流是 ，但有方向，规定 定向移动的方向为电流的方向。 标量 正电荷 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4.电流的微观表达式：I= ，其中n为单位体积内的自由电荷个数，S为导体的横截面积，q为单个自由电荷的电荷量，v为自由电荷定向移动的平均速率。 nqSv 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5.三种电流表达式的比较。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)由I=可知，I与q成正比，与t成反比( ) (2)正电荷定向移动的方向为电流的方向，电流是矢量( ) (3)电荷定向移动形成电流，电荷定向移动速率就是电流的传导速率( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　如图所示的电解池，在1 s的时间内， 共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy，则 这个电路中的电流大小是( ) A.0 B.1.5 A C.3 A D.6 A 考向1 电流的理解及计算 关|键|能|力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题可知时间为t=1 s，通过截面的电荷量为q=3 C+3 C=6 C，则这个电路中的电流大小是I== A=6 A，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　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. 考向2 电流的微观表达式 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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，电荷定向移动的平均速率为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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 欧姆定律和电阻定律 赢在微点 物理 大一轮 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 17 必|备|知|识 1.欧姆定律。 (1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成 比，跟导体的电阻成 比。 (2)公式：I= 。 (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。 正 反 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.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 比，与它的横截面积S成 比；导体电阻还与构成它的材料有关。 (2)表达式：R= 。 正 反 ρ 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)由R=可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比( ) (2)U-I图线的斜率变化反映了导体阻值的变化( ) (3)电阻率越大，导体对电流的阻碍作用越大( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 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匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 欧姆定律的理解和应用 【典例3】　(2025·张家口模拟)金属铂的电阻率随温度的变化而变化，可用于制作电阻温度计。如图所示为金属铂的U-I图像，下列判断正确的是( ) A.电压为U1时，电阻为 B.电压为U1时，电阻为 C.电压为U2时，电阻为 D.金属铂的电阻率随温度升高而减小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 U-I图像中图线上的点与原点连线的斜率表示电阻，可知电压为U1时，电阻为R=，A项正确，B项错误；同理，电压为U2时，电阻为R=，C项错误；随着电流的增大，电阻的温度将升高，图线上各点与原点连线的斜率逐渐增大，则电阻增大，根据R=ρ可知，金属铂的电阻率随温度升高而增大，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 U-I图线上某点切线的斜率不表示电阻，U-I图线上某点与坐标原点连线的斜率表示电阻。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 电阻定律的理解和应用 【典例4】　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，电流为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为( ) A.0.5 A B.1 A C.2 A D.4 A 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 设金属薄片厚度为d'，根据电阻定律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，第二次电流为0.5 A，A项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 串、并联电路的规律　电表的改装 赢在微点 物理 大一轮 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 29 必|备|知|识 1.电阻的串、并联规律。 电路 特点 串联电路 并联电路 电流 I=I1=I2=…=In I= I1R1=I2R2=…=InRn 电压 ==…= U1= 总电阻 R总= = 功率分配 = P1R1=P2R2=…=PnRn I1+I2+…+In U2=U3=…=Un R1+R2+…+Rn ++…+ =…= 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.电表的改装。   改装成电压表 改装成电流表 内部电路 改装后的量程 U=Ig(R+Rg) I=Ig 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 量程扩大的倍数 n= n= 接入电阻的阻值 R=-Rg=(n-1)Rg R== 改装后的总电阻 Rx=Rg+R=nRg Rx== 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)串联电路的总电阻一定大于其中任一部分电路的电阻( ) (2)并联电路的总电阻一定大于其中某一支路的电阻( ) (3)串联电路中某一电阻增大，总电阻增大；并联电路中某一电阻 增大，总电阻减小( ) (4)在表头上串联电阻改装成电压表后，表头的满偏电压也增大( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 串、并联电路几个常用的推论。 (1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻，串联电阻的个数增多时，总电阻增大。 (2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻，并联支路的条数增多时，总电阻减小。 关|键|能|力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)不论串联电路还是并联电路，只要某个电阻增大，总电阻就增大，反之则减小。 (4)不论串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 电阻的串、并联 【典例5】　如图所示，R1=1 Ω，R2=3 Ω，R3=6 Ω，A、B两端电压恒定，则( ) A.S闭合时，R1与R2两端的电压之比为1∶2 B.S闭合时，通过R1与R2的电流之比为3∶1 C.S断开时，R1与R2的电压之比为1∶1 D.S断开与闭合两种情况下，电阻R2两端的电压之比为8∶9 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 S闭合时，R1与R2两端的电压之比为===，A项正确；S闭合时，R2、R3电流之和为I1，I1=I2+I3，又I2R2=I3R3，可得I2=I1，故通过R1与R2的电流之比为== ，B项错误；S断开时，R1与R2的电压之比为==，C项错误；S断开情况下， 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电阻R2两端的电压U2=UAB ，S闭合情况下，电阻R2两端的电压U2'=UAB，R并=，解得= ，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 电表的改装 【典例6】　某同学设计了如图所示的电路进行电表的改装，已知电流表A的量程为500 mA，内阻RA=0.4 Ω，其中R1=RA，R2=5RA，下列说法正确的是( ) A.若将接线柱1、2接入电路时，可以测量的最大电流为0.5 A B.若将接线柱1、2接入电路时，可以测量的最大电流为2.0 A C.若将接线柱1、3接入电路时，可以测量的最大电压为1.2 V D.若将接线柱1、3接入电路时，可以测量的最大电压为2.2 V 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据电流表改装原理，若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为I=Ig+=2Ig=1.0 A，A、B两项错误；根据电压表改装原理，若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为U=IgRA+IR2=0.5×0.4 V+1.0×5×0.4 V=2.2 V，C项错误，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电功、电功率、电热、热功率 赢在微点 物理 大一轮 考点4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 41 必|备|知|识 1.电功和电热、电功率和热功率的比较。   意义 公式 联系 电功 电流通过某电路所做的功　 W= (1)对纯电阻电路，电功等于电热，即W=Q； (2)对非纯电阻电路，电功大于电热，即W>Q 电热 电流通过某导体产生的热量 Q= UIt I2Rt 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电功率 电流通过某电路做功的快慢 P= (1)对纯电阻电路，电功率等于热功率，即P=P热； (2)对非纯电阻电路，电功率大于热功率，即P>P热 热功率 电流通过某导体产热的快慢 P热= UI I2R 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.电动机的三个功率及关系。 输入功率 电动机的总功率，由电动机两端电压和通过电动机的电流决定，P入=UI 输出功率 电动机的有用功的功率，也叫机械功率，即P出 热功率 电流通过电动机线圈时的发热功率P热=I2r 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 三者关系 P入=P出+P热 效率 η=×100% 特别说明 (1)正常工作的电动机是非纯电阻元件； (2)电动机因为故障或者其他原因不转动，相当于一个纯电阻元件 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)电功的表达式W=UIt=t=I2Rt适用于所有电路( ) (2)焦耳定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 纯电阻电路的功率 【典例7】　额定电压都是110 V、额定功率PA=110 W和PB=40 W的两盏电灯，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( ) 关|键|能|力 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由P=和已知条件可知RA<RB。对于A电路，由于RA<RB，所以UB>110 V，B灯烧毁两灯不能正常发光；对于B电路，由于RA<RB, A灯并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB>110 V，B灯烧毁;对于C电路，B灯与变阻器并联，并联电阻可能等于RA，所以可能有UA=UB=110 V，两灯可以正常发光；对于D电路，若变阻器的 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA=UB=110 V，两灯可以正常发光；比较C、D两个电路，由于C电路中滑动变阻器功率为(IA-IB)×110 V，而D电路中滑动变阻器功率为(IA+IB)×110 V，所以C电路消耗电功率最小，C项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 非纯电阻电路的功和功率 【典例8】　(多选)如图所示的实验电路中，当调节滑动变阻器R阻值较大使电动机不转动时，此时理想电流表和理想电压表的示数分别为0.60 A和0.30 V；重新调节R使电动机正常转动时，理想电流表和理想电压表的示数分别为2.00 A和10.00 V，下列说法正确的是( ) A.电动机的内电阻为5 Ω B.电动机的内电阻为0.5 Ω C.正常转动时电动机的输出功率为18 W D.正常转动时电动机的输出功率为20 W 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 电动机不转动时，电动机相当于电阻，则电动机的内电阻为r== Ω=0.5 Ω，A项错误，B项正确；正常转动时电动机的总功率为P总=U2I2=10.00×2.00 W=20 W，产生的热功率为P热=r=2.002×0.5 W=2 W，电动机的输出功率为P出=P总-P热=18 W, C项正确，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　电动机不转动时，没有机械能输出，相当于纯电阻元件，消耗的电能全部转化成热能。电动机正常工作时加在电动机两端的电压大于电动机内阻上的电压。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练34 本部分内容讲解结束 $$