2019版高考物理一轮复习第八章恒定电流第1讲电流电阻电功和电功率学案.doc

第1讲电流电阻电功和电功率考情微解读微知识1 电流、电阻2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的阻碍作用。3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，导体的电阻与构成它的材料有关。(2)表达式：R。4电阻率(1)计算式：。(2)物理意义：反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量。(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。超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然变为零，成为超导体。微知识2 电功、电功率、焦耳定律1电功(1)定义：电路中电场力移动电荷做的功。(2)公式：WqUUIt。(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：PUI。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：QI2Rt。一、思维辨析(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向。()2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。()3由I知，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。()4金属的电阻率由导体本身的性质决定，与温度有关。()5公式WUIt适用于任何电路中求功，QI2Rt适用于任何电路求电热。()二、对点微练1(电流的定义)如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1，负离子数为n2。设元电荷电荷量为e，则以下说法正确的是()A溶液内电流方向从A到B，电流大小为B溶液内电流方向从B到A，电流大小为C溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消D溶液内电流方向从A到B，电流大小为解析电解液中通过一截面的电荷量应为n1en2e，则电流为I。电流方向为正电荷定向移动方向，为AB。答案D2(电阻定律)有、两根不同材料的电阻丝，长度之比为l1l215，横截面积之比为S1S223，电阻之比为R1R225，外加电压之比为U1U212，则它们的电阻率之比为()A23B43C34D83解析由R得，1243，B项正确。答案B3(欧姆定律)(多选)如图所示，图线a表示的导体的电阻为R1，图线b表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是()AR1R213B把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2C将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1P213D将R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1I213解析根据IU图象知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以R1R213，A项正确；根据公式R可得，把R1拉长到原来的3倍长后，横截面积减小为原来的，所以电阻变为原来的9倍，B项错误；串联电路电流相等，所以将R1与R2串联后接于电源上，电流比I1I211，根据公式PI2R可得，功率之比P1P213，C项正确；并联电路电压相等，电流比等于电阻之反比，所以将R1与R2并联后接于电源上，电流比I1I231，D项错误。答案AC4(电功、电功率、电热、热功率)有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V60 W”，现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量()A日光灯最多 B电烙铁最多C电风扇最多 D一样多解析电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来产热，而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)，综上所述，只有B项正确。答案B见学生用书P117微考点1对电阻、电阻率的理解核|心|微|讲1电阻与电阻率的区别(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小。(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。2公式R和R的比较公式RR适用条件(1)金属、电解液(2)纯电阻电路导电材料字母含义U：导体两端电压I：通过导体的电流：材料的电阻率l：沿电流方向导体的长度S：垂直电流方向导体的横截面积公式含义提供了一种测量电阻的方法，不能说RU、RR指明了电阻的决定因素，R由、l、S共同决定典|例|微|探【例1】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab10 cm，bc5 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()A0.5 A B1 AC2 A D4 A【解题导思】(1)正确理解电阻定律R中l和S的物理意义？答：公式中l指沿电流方向导体的长度，S指垂直于电流方向的导体的横截面积。(2)导体中电流与导体两端电压U成正比，与导体的电阻成反比，对吗？答：对。 解析设金属薄片厚度为D，根据电阻定律公式R，有RCD，RAB，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41，故第二次电流为0.5 A，故选A项。答案A【反思总结】1在温度一定的条件下，导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定，与电压、电流无关。若考虑温度，导体的电阻率会随着温度的变化而变化。2利用R求时，要根据电流方向判断l、S，沿电流方向导体的长度为l，垂直电流方向的面积为S。 题|组|微|练1如图甲所示，两根横截面积相同、材料不同的导线和，串联后接入电路。若导线上任意一点的电势随该点与a点的距离x的变化关系如图乙所示，导线和的电阻率分别为1、2，电阻分别为R1、R2，则()A12，R12，R1R2C1R2 D12，R1R2解析由部分电路欧姆定律并结合图象可得U1IR130200，U2IR220020，故R1R2；因为R1R2，由R知，1l，所以12。综上可得，A项正确。答案A2(多选)如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、上下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，则下列说法正确的是()AR1中的电流小于R2中的电流BR1中的电流等于R2中的电流CR1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DR1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，得I，故R1、R2中的电流相等，A项错误，B项正确；由InqSvnqLdv得，L大则v小，C项错误，D项正确。答案BD微考点2欧姆定律及伏安特性曲线核|心|微|讲1对公式的理解：公式I变形后得到R和UIR，从数学角度看，三个表达式只是用于求解不同的物理量，没有本质差别，但从物理角度看意义不同。I是电流的决定式，反映了电流I与电压U和电阻R的因果关系；R是电阻的定义式，反映了导体的属性，与电压U和电流I无关。2电阻的伏安特性曲线：在IU曲线中，直线斜率的倒数表示电阻R；在UI曲线中，直线斜率表示电阻R。应该注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。 特别提醒对于线性变化的UI图线，其直线的斜率和电阻值相等，对于非线性变化的UI图线(图线是曲线)，其图线上某点的切线斜率没有物理意义，该点的切线斜率和该点对应的电阻值一般是不相等的。典|例|微|探【例2】(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，下列说法正确的是()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RC对应P点，小灯泡的电阻为RD对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积【解题导思】(1)IU图象中如何表示导体的电阻？用过P点的切线斜率的倒数表示，还是P点与坐标原点连线的斜率倒数表示？答：用P点与坐标原点连线的斜率倒数表示。(2)如何从IU图象求小灯泡的功率？答：功率PUI，所以对应矩形的面积表示功率。 解析由于灯泡的电阻R，结合图象知，A、B项正确，C项错误；小灯泡的功率PUI，所以D项正确。答案ABD题|组|微|练3.为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是图中的()解析小灯泡的电阻随温度的升高而增大，在UI图象中O点与图象上一点的连线的斜率反映电阻的大小，故B项正确。答案B4(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时()AL1上的电压为L2上电压的2倍BL1消耗的电功率为0.75 WCL2的电阻为12 DL1、L2消耗的电功率的比值大于4解析电路中的总电流为0.25 A，L1中电流为0.25 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V，L1消耗的电功率为PUI0.75 W，选项B正确；根据并联电路规律，L2中电流为0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V，L1的电压大约为L2电压的10倍，选项A错误；由欧姆定律，L2的电阻为R 2.4 ，选项C错误；L2消耗的电功率为PUI0.30.125 W0.037 5 W，L1、L2消耗的电功率的比值大于4，选项D正确。答案BD微考点3电功和电热核|心|微|讲电功和电热的区别和联系典|例|微|探【例3】在如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 ，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断正确的是()A电动机的输出功率为14 WB电动机两端的电压为7.0 VC电动机产生的热功率为4.0 WD电源输出的功率为24 W【解题导思】(1)加在电动机两端的电压能用UIR计算吗？为什么？ 答：不能，UIR只能用于纯电阻电路，电动机不是纯电阻用电器。(2)电动机消耗电能转化为什么形式的能？答：电动机消耗电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。 解析电动机两端的电压U机EI(rR0)7.0 V，选项B正确；电动机输出的功率P机出U机II2r机12 W，选项A错误；电动机产生的热功率为P机热I2r机2.0 W，选项C错误；电源输出的功率P出EII2r20 W，选项D错误。答案B题|组|微|练5一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法正确的是()A电饭煲的电阻为44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为440 B电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 WC1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 JD电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析由于电饭煲是纯电阻电器，所以R144 ，P1UI11 100 W，其在1 min内消耗的电能W1UI1t6.6104 J，洗衣机为非纯电阻电器，所以R2，P2UI2110 W，其在1 min内消耗的电能W2UI2t6.6103 J，其热功率P热P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。答案C6(多选)锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是()A电能转化为化学能的功率为UII2rB充电器输出的电功率为UII2rC电池产生的热功率为I2rD充电器的充电效率为100%解析充电器将电能转化为锂电池的化学能和电池产生的热能，即UItE化I2rt，充电器输出的电功率为UI，电池产生的热功率为I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为UII2r，充电器的充电效率为(1)100%。综述A、C项正确。答案AC见学生用书P119“柱体微元”模型素能培养1模型特点带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型。2处理方法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QnLSq。(2)电荷通过横截面的时间t。(3)电流的微观表达式InqvS。经典考题一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为，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.CnevD.解析由电流定义可知IneSv，由欧姆定律可得UIRneSvneLv，又E，故Enev，选项C正确。答案C对法对题1导体中电流I的表达式InqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()A导体运动的速率B导体传导的速率C电子热运动的速率D自由电荷定向移动的速率解析从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率，还与导体的横截面积有关，公式InqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率。故选D项。答案D2在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是()A. B. C. D. 解析电子加速后，由动能定理知eUmv2，电子射出加速电场的速度v ，设单位长度内自由电子数为n，得Inev，n ，所以长为l的电子束内的电子个数是Nnl ，B项正确。答案B见学生用书P1191(多选)通常一次闪电过程历时0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前，云、地之间的电势差约为1.0109 V，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 s。假定闪电前云、地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是()A闪电电流的瞬时值可达到1105 AB整个闪电过程的平均功率约为11014 WC闪电前云、地间的电场强度约为1106 V/mD整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J解析由电流的定义式I知I A1105 A，A项正确；整个过程的平均功率P W31010 W(t代入0.2 s或0.3 s)，B项错误；由E V/m1106 V/m，C项正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功WqU6109 J，D项错误。答案AC2(多选)如图所示是某导体的IU图线，图中45，下列说法正确的是()A通过电阻的电流与其两端的电压成正比B此导体的电阻R2 CIU图线的斜率表示电阻的倒数，所以R1.0 D在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C解析由题图可知，通过电阻的电流I与其两端电压U成正比，A项正确；导体电阻R2 ，对应IU图线斜率的倒数