2020高考物理一轮总复习第八章第1讲电流电阻电功电功率讲义含解析新人教版.docx

第1讲电流电阻电功电功率全国卷3年考情分析考点内容考纲要求三年考题201620172018欧姆定律卷T23，传感器的应用卷T17，电路分析T23，测电源的内阻卷T22，实物连线卷T23，研究小灯泡的伏安特性曲线卷T23，测微安表的内阻，实物连线卷T23，多用电表卷T23，探究热敏电阻的温度特性卷T22，多用电表的原理和使用卷T23，电阻的测量电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验：描绘小电珠的伏安特性曲线实验：测定电源的电动势和内阻实验：练习使用多用电表第1讲电流电阻电功电功率基础知识填一填知识点1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：规定为正电荷定向移动的方向(3)三个公式定义式：I；微观式：InevS；I.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，适用于纯电阻电路判断正误，正确的划“”，错误的划“”(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)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()知识点2电阻、电阻率、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，其电阻与它的长度成正比，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.3电阻率(1)计算式：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：电阻率随温度的升高而增大.半导体：电阻率随温度的升高而减小.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减小为零成为超导体判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)由R可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比()(2)由可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比()(3)由可知导体的电阻越大，其电阻率越大()(4)由R可知，导体中的电流越小，电阻就越小()知识点3电功、电功率、焦耳定律1电功(1)实质：电流做功的实质是电场力对电荷做正功，电势能转化为其他形式的能的过程(2)公式：WqUUIt，这是计算电功普遍适用的公式2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功叫电功率(2)公式：PUI，这是计算电功率普遍适用的公式3焦耳定律：电流通过电阻时产生的热量QI2Rt，这是计算电热普遍适用的公式4热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R.判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多()(2)WUIt适用于任何电路，而WI2Rtt只适用于纯电阻电路()(3)在非纯电阻电路中，UII2R.()(4)焦耳热公式QI2Rt适用于任何电路()教材挖掘做一做1(人教版选修31 P43第3题改编)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绕原子核沿顺时针的方向做半径为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，电流方向为顺时针B电流大小为，电流方向为顺时针C电流大小为，电流方向为逆时针D电流大小为，电流方向为逆时针解析：C电子做圆周运动的周期T，由I得I，电流的方向与电子运动方向相反，故为逆时针2(人教版选修31 P48第2题改编)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示其中阻值最接近的两个电阻是()Aa和bBb和dCa和c Dc和d解析：A根据R知，定值电阻的UI图线的斜率表示定值电阻的阻值在UI图中分别连接O与4个点，根据它们的倾斜度可知，a和b的阻值最接近，故选A.3(人教版选修31 P55第2题改编)(多选)电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内水烧开前的加热状态，另一种是锅内水烧开后的保温状态，如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理示意图，S是用感温材料制造的开关下列说法中正确的是()A加热状态时是用R1、R2同时加热的B当开关S接通时电饭锅为加热状态，S断开时为保温状态C当7，R2在保温状态时的功率为加热状态时的D当21，R2在保温状态时的功率为加热状态时的解析：BD由P得：当接通S时，电阻变小，功率变大，处于加热状态；当断开S时，电阻变大，功率变小，处于保温状态可知，R2是供加热用的电阻丝，故A错误，B正确逆推：当R2在保温状态时的功率为加热状态时的时，根据公式P，可知8得21，C错误，D正确考点一对电流的理解和计算考点解读1应用I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、负离子带电荷量的绝对值之和2“柱体微元法”即电流微观式的推导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InqSv.典例赏析典例1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，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.Cnev D.解析C由电流定义可知：IneSv.由欧姆定律可得：UIRneSvneLv，又E，故Enev，选项C正确题组巩固1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：B设电子刚射出电场时的速度为v，则eUmv2，所以v .加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束，由IneSv，可得n ，所以长度为l的电子束内的电子数NlSn.2(2019长沙长郡中学检测)如图所示，在1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秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是()A正离子定向移动形成的电流方向从AB，负离子定向移动形成的电流方向从BAB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溶液内的电流方向从AB，电流ID溶液内的电流方向从AB，电流I解析：D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，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是AB，故选项A错误；溶液中正离子由A向B移动，负离子由B向A移动，负电荷由B向A移动相当于正电荷由A向B移动，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流I，电流不为零，故选项B、C错误，选项D正确考点二欧姆定律及电阻定律考点解读1欧姆定律的“二同”(1)同体性：指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体(2)同时性：指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流2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3电阻的决定式和定义式的比较公式决定式定义式RR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)典例赏析典例2(2019益阳模拟)(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解析AD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InevS，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正确某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变(2)导体的体积不变，由VlS可知l与S成反比(3)在、l、S都确定之后，应用电阻定律R求解题组巩固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 AB1 AC2 A D4 A解析：A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.2一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银的电流为0.1 A若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，那么通过水银的电流将是( )A0.4 A B0.8 AC1.6 A D3.2 A解析：C大圆管内径大一倍，即横截面积为原来的4倍，由于水银体积不变，故水银柱长度变为原来的，则电阻变为原来的，因所加电压不变，由欧姆定律知电流变为原来的16倍，C正确考点三伏安特性曲线的理解及应用考点解读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应用IU图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小3两类图线线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线，表明它的电阻是不变的非线性元件的伏安特性曲线是曲线，表明它的电阻是变化的典例赏析典例3(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( )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所围面积大小解析ABD由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是R，由图线不难看出，随电压的增大，电流的增加变得越发缓慢(IU图线的斜率逐渐减小)，电阻变大，故A、B正确，C错误；小灯泡的功率PUI，所以D正确伏安特性曲线问题的处理方法1首先分清是IU图线还是UI图线2对线性元件：R；对非线性元件R，即非线性元件的电阻不等于UI图象某点切线的斜率3在电路问题分析时，IU(或UI)图象中的电流、电压信息是解题的关键，要将电路中的电子元件和图象有机结合题组巩固1(2019唐山模拟)(多选)如图所示是电阻R的IU图象，图中45，由此得出()A通过电阻的电流与其两端的电压成正比B电阻R0.5 C因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故R1.0 D在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C解析：AD由IU图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I和U成正比，A正确；而电阻R 2 ，B错误；由于纵、横坐标的标度不一样，故不能用tan 计算斜率表示电阻的倒数，C错误；在R两端加上6.0 V电压时，I A3.0 A，每秒通过电阻横截面的电荷量qIt3.01 C3.0 C，D正确2(多选)某导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()AB点的电阻为12 BB点的电阻为40 C导体的电阻因温度的影响改变了1 D导体的电阻因温度的影响改变了10 解析：BD根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA30 ，RB 40 ，所以RRBRA10 ，B、D正确，A、C错误考点四电功、电热、电功率和热功率考点解读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电动机、电解槽、日光灯等电功与电热WUIt，QI2Rtt，WQWUIt，QI2RtWQ电功率与热功率P电UI，P热I2R，P电P热P电UI，P热I2R，P电P热典例赏析典例4(2019新乡模拟)(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m50 kg，电源提供给电动机的电压为U110 V，不计各种摩擦，当电动机以v0.9 m/s的恒定速率向上提升重物时，通过电动机的电流为I5.0 A，重力加速度g取10 m/s2，则()A电动机的输入功率为550 WB电动机提升重物的功率为550 WC电动机提升重物的功率为450 WD电动机的线圈电阻为22 思考探究(1)如何计算电动机的输入功率及电动机提升重物的功率？提示：电动机的输入功率根据PUI计算，电动机提升重物的功率根据PFv计算(2)电动机的输入功率、提升重物的功率、热功率之间有什么关系？提示：电动机的输入功率提升重物的功率热功率(3)若电动机由于故障突然卡死，卡死的瞬间，电动机的电流如何计算？提示：卡死的瞬间，电动机看做纯电阻，电流I.解析AC根据PUI，可得电动机的输入功率为550 W，选项A正确；根据PFv，可得电动机提升重物的功率为450 W，选项B错误，C正确；根据能量守恒定律UII2RFv，可得电动机的线圈电阻为4 ，选项D错误1在任何电路中，P电UI、P热I2R、WUIt、QI2Rt都适用2处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”找等量关系求解3在非纯电阻电路中，t既不表示电功也不表示电热，是没有意义的题组巩固1(多选)如图所示的电路中，电源的输出电压恒为U，电动机M线圈的电阻与电炉L的电阻相同，电动机正常工作，在相同的时间内，下列判断正确的是( )A电炉放出的热量与电动机放出的热量相等B电炉两端电压小于电动机两端电压C电炉两端电压等于电动机两端电压D电动机消耗的功率等于电炉消耗的功率解析：AB电炉是纯电阻，电动机是非纯电阻，由于电炉和电动机构成串联电路，二者的电流相等，则电炉两端电压小于电动机两端电压，又QI2Rt，选项A、B正确，C错误；由电器消耗的功率PIU，可知电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，选项D错误2(多选)某起重机的电动机输入电压为380 V，当起重机以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7103 kg的货物时，测得电动机的电流为20 A，g取10 m/s2.则下列说法正确的是( )A电动机的内阻为19 B电动机的内阻为4.75 C电动机的输出功率为7.6103 WD电动机的工作效率为75 %解析：BD由UImgvI2r，可得电动机的内阻为r4.75 ，选项B正确，A错误；电动机的输出功率为mgv5.7103 kg10 m/s20.1 m/s5.7103 W，选项C错误；电动机的工作效率为100%75%，选项D正确思想方法(十六)串、并联电路的分析方法方法阐述2.四个有用的结论(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，并联支路增多时，总电阻减小(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3.一个典型的极值电路如图所示，如果R1R2，当P从ab时，RAB先增大后减小，且当RaPRPb(即P位于a、b的中点)时RAB最大典例赏析典例如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V调节变阻器R1和R2使两灯泡都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，