2020版高考物理一轮复习第8章第1节电流电阻电功及电功率教学案新人教版.docx

第1节电流电阻电功及电功率知识点一| 电流、电阻、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：InqvS；决定式：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。(1)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向。()(2)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。()(3)根据I，可知I与q成反比。()(4)由R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。()(5)比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R。()对伏安特性曲线的理解甲乙(1)图甲中线a、b表示线性元件。图乙中线c、d表示非线性元件。(2)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，故Ran2时，电流方向由A指向B，电流IC当n10，则此铜电阻的UI图线为()A BC DC随温度升高，铜电阻温度计电阻变大，故的值随电流变大，即UI图线的斜率增大，故C正确，A、B、D错误。4.如图所示，是电阻R的IU图象，图中45，由此得出()A电阻R0.5 B电阻R2.0 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2.0 CB根据电阻的定义式RU/I可知，IU图象斜率的倒数等于电阻R，但不能根据直线倾角的正切的倒数求解，则得R10/5 2 ，故A、C错误，B正确。由图知，当U6 V时，I3 A，则每秒通过电阻横截面的电荷量是qIt31 C3.0 C，故D错误。5某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是()A加5 V电压时，导体的电阻约是5 B加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 C由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D此导体为线性元件A对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值。当导体加5 V电压时，电阻R15 ，A正确；当导体加11 V电压时，由题图知电流约为1.4 A，电阻R2大于1.4 ，B错误；当电压增大时，值增大，导体为非线性元件，C、D错误。考法指导1运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题(1)如图所示，非线性元件的IU图线是曲线，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。(2)IU图线中的斜率k，斜率k不能理解为ktan (为图线与U轴的夹角)，因坐标轴的单位可根据需要人为规定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角是不同的。2电阻的伏安特性曲线的应用技巧(1)用IU图线来描述电阻的伏安特性时，图线上每一点对应一组U、I值，为该状态下的电阻值，UI为该状态下的电功率。(2)如果IU图线为直线，图线斜率的绝对值为该电阻的倒数。如果IU图线为曲线，则图线上某点切线斜率的绝对值不表示该点电阻的倒数，电阻的阻值只能用该点的电压和电流的比值来计算。知识点二| 电阻、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。(1)公式R是电阻的定义式，不能说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。()(2)由知，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。()电阻的决定式和定义式的比较公式RR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定电阻的方法，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典例有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体柱截面边长为a，小柱体柱截面边长为b，则()A从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为abB从图示电流方向看大柱体与小柱体的电阻之比为11C若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为abD若电流方向竖直向下，大柱体与小柱体的电阻之比为a2b2B从图示方向看，则根据电阻定律可知，R1，R2，故两电阻阻值相等，比值为11，故A错误，B正确；若电流竖直向下，则根据电阻定律有：R1，R2，故R1R2b2a2，C、D错误。考法1电阻与电阻率的关系1下列关于电阻和电阻率的说法正确的是()A由R可知，U0时，R0；I0时，R趋于无限大 B由可知，分别与R、S成正比C一根导线沿长度一分为二，则每部分电阻、电阻率均为原来的二分之一D电阻率通常会随温度的变化而变化D导体的电阻率由材料本身的性质决定，并随温度的变化而变化。导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流的大小无关，选项A、B、C均错误。电阻率反映材料的导电性能，电阻率与温度有关，选项D正确。2关于材料的电阻率，下列说法中正确的是()A把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的B所有材料的电阻率都随温度的升高而增大C一般来说，纯金属的电阻率比合金的电阻率小D电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大C电阻率是材料本身的一种电学特征，与导体的长度、横截面积无关，选项A错误。金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而半导体材料则相反，选项B错误。一般来说，合金的电阻率比纯金属的电阻率大，选项C正确。电阻率大表示材料的导电性能差，不能表示导体对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积有关，选项D错误。考法指导电阻率与电阻是两个不同的概念，电阻率与材料和温度有关，而导体的电阻R，不但与材料有关，还与l、S有关。大，R不一定大；小，R不一定小。考法2电阻定律的应用3如图所示，厚度均匀的矩形金属薄片边长lab10 cm，lbc5 cm。当将A与B接入电压为U的电路中时，通过的电流为1 A。若将C与D接入同一电路中，则通过的电流为()A4 A B2 AC AD AA设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则。设A与B接入电路中时的电阻为R1，C与D接入电路中时的电阻为R2，则。由欧姆定律得，故I24I14 A。选项A正确。知识点三| 电功、电功率与电热、热功率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。(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。()(5)公式PUI只适用于纯电阻电路中电功率的计算。()纯电阻电路与非纯电阻电路(1)两种电路的对比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工作中的电动机、电解槽、日光灯等能量转化电路中消耗的电能全部转化为内能，WQ电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能，WQ电功的计算WUItI2RttWUIt电热的计算QUItI2RttQI2Rt(2)非纯电阻电路的分析思路：处理非纯电阻电路问题时，要善于从能量转化的角度出发，围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”分析、求解。典例一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？解析：(1)因为P入IU所以I A0.3 A。(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为P内I2R0.3320 W1.8 W电风扇正常工作时转化为机械能的功率为P机P入P内66 W1.8 W64.2 W电风扇正常工作时的效率为100%97.3%。(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流I A11 A电动机消耗的电功率PIU11220 W2 420 W。电动机的发热功率P内I2R11220 W2 420 W。答案：(1)0.3 A(2)64.2 W1.8 W97.3%(3)11 A2 420 W2 420 W考法1纯电阻电路中功率的计算1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P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是()甲乙AP甲P乙CP1P2DP1P2D设灯泡额定电流为I，则两灯泡都正常发光，电流均为额定电流I，甲电路中总电流I甲2I，乙电路中总电流I乙I，所以P甲U甲I甲82I16I，P乙U乙I乙16I16I，P甲P乙，选项A、B均错误；R1消耗的功率P1P甲2P灯，R2消耗的功率P2P乙2P灯，故P1P2，选项C错误，D正确。2.(2019杭州模拟)如图所示是饮水机的工作电路简化图，S是温控开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换，使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管电阻，R是与加热管串联的电阻。表格是从其说明书中摘录的一些技术数据。不考虑R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率。下列说法正确的是()稳定电压220 V频率50 Hz加热功率550 W保温功率22 WA当S闭合时饮水机处于加热状态，R0220 B当S闭合时饮水机处于加热状态，R02 112 C当S断开时饮水机处于保温状态，R88 D当S断开时饮水机处于保温状态，R2 112 D由电功率公式PI2R和I可知，电压不变的条件下，电阻越小电流越大，功率越大。电源电压不变，当S断开时，R与R0串联；当S闭合时，只有R0接入在电源上，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关S闭合时是加热状态；利用公式R，知R088 ；当S断开时，R与R0串联，饮水机处于保温状态，R 88 2 112 。综上分析，D正确。考法2非纯电阻电路中功率的计算3.(2019北京模拟)电池对用电器供电时，是其他形式能(如化学能)转化为电能的过程；对充电电池充电时，可看作是这一过程的逆过程。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示。己知充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的电动势为E，内阻为r。下列说法正确的是()A充电器的输出电功率为EII2rB电能转化为化学能的功率为UII2rC电能转化为化学能的功率为UII2rD充电效率为100%C充电器输出的电功率为：PUI，故A错误；充电时，电能转化为化学能和热能，根据能量守恒定律，有：UII2rP化，故电能转化为化学能的功率P化UII2r，故B错误，C正确；电池产生的热功率为P热I2r；充电器的充电效率为： 100%100%，故D错误。4(2019成都模拟)如图所示，电源电动势E8 V，内电阻为r0.5 ，“3 V,3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R01.5 ，下列说法正确的是()A通过电动机的电流为1.6 AB电动机的效率是62.5%C电动机的输入功率为1.5 WD电动机的输出功率为3 WD灯泡L正常发光，通过灯泡的电流：IL1 A，电动机与灯泡串联，通过电动机的电流IMIL1 A，故A错误；路端电压：UEIr7.5 V，电动机两端的电压：UMUUL4.5 V，电动机的输入功率P入UMIM4.51 W4.5 W，电动机的输出功率：P输出UMIMIR04.5 W121.5 W3 W，电动机的效率为：100%66.7%，故B、C错误，D正确。考法3STS中的电功、电功率问题5(2019杭州模拟)智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置。充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.600.70之间(包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗)。如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，下列说法正确的是()容量20 000 mAh兼容性所有智能手机边充边放否保护电路是输入DC5V2AMAX输出DC5V0.1A2.5A尺寸156*82*22mm转换率0.60A充电宝充电时将电能转化为内能B该充电宝最多能储存能量为3.6106 JC该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为2 hD该充电宝给电量为零、容量为3 000 mAh的手机充电，则理论上能充满4次D充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；容量q20 000 mAh