2019版高考物理大第八章恒定电流第22讲电流电阻电功及电功率学案.docx

第22讲电流电阻电功及电功率考纲要求考情分析命题趋势1.欧姆定律2电阻定律3电阻的串联、并联4电功率、焦耳定律2016全国卷，172016北京卷，192016江苏卷，8高考对本节内容的考查主要是以选择题、实验题的形式考查欧姆定律、电阻定律、电功、电功率、焦耳定律、伏安特性曲线等考点1电流(1)形成的条件：导体中有_自由电荷_；导体两端存在_电压_.(2)标矢性：电流是标量，_正电荷_定向移动的方向规定为电流的方向(3)两个表达式：定义式I；决定式I.2电阻、电阻定律(1)电阻：反映了_导体对电流阻碍作用_的大小，表达式为R.(2)电阻定律：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，导体的电阻还与构成它的材料有关表达式为R.(3)电阻率：物理意义：反映导体的_导电性能_，是导体材料本身的属性；电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而_增大_；半导体的电阻率随温度升高而_减小_.3部分电路欧姆定律及其应用(1)内容：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(2)表达式：I.(3)适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件(4)导体的伏安特性曲线(IU)图线比较电阻的大小：图线的斜率ktan ，图中R1_R2(选填“”“”或“”)；线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律；非线性元件：伏安特性曲线不是过原点的直线的电学元件，不适用于欧姆定律4电功率、焦耳定律(1)电功：电路中_电场力_移动电荷做的功表达式为WqU_UIt_.(2)电功率：单位时间内电流做的功表示电流做功的_快慢_.表达式为P_UI_.纯电阻用电器：电功率PIUI2R.非纯电阻用电器：电功率只能是P_UI_.(3)焦耳定律：电流通过导体产生的_热量_跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比表达式为Q_I2Rt_.纯电阻用电器：电热QIUtI2Rtt.非纯电阻用电器：电热只能是Q_I2Rt_.1判断正误(1)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向()(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)由知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度L成反比()(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多()(5)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()(6)公式WUIt及QI2Rt适用于任何电路()(7)公式WtI2Rt只适用于纯电阻电路()2如图所示，用输出电压为1.4 V、输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 的镍氢电池充电下列说法错误的是(D)A电能转化为化学能的功率为0.12 WB充电器输出的电功率为0.14 WC充电时，电池消耗的热功率为0.02 WD充电器把0.14 W的功率储蓄在电池内解析充电器对电池的充电功率为P总UI0.14 W，电池充电时的热功率为P热I2r0.02 W，所以转化为化学能的功率为P化P总P热0.12 W，因此充电器把0.12 W的功率储蓄在电池内，故选项A、B、C正确，D错误一对电流表达式的理解公式及适用范围字母含义定义式I一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量微观式InqSv一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：电荷定向移动速率决定式I金属、电解液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻电流微观表达式的相关说明(1)判断某个量与其他量的变化关系，可以根据公式推导出该物理量的表达式，就能看出该物理量与其他量是否有关，以及随其他量的变化规律(2)电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电视机显像管等问题中都有应用例1截面积为S的导线上通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线截面的自由电子数是(A)nSvtnvtABCD解析因为I，所以qIt，自由电子数为N，则正确又因为电流的微观表达式为InevS，所以自由电子数为NnvSt，正确故选项A正确二电阻定律的理解及应用两个公式的对比公式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液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)导体形变后电阻的分析方法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，因其由导体材料本身决定(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求解例2(多选)(2017广东江门质检)如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、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，则下列说法中正确的是(BD)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导体的边长为l，厚度为d.材料的电阻率为，由R可知R1R2，故两导体加上相同的电压时，流过两导体的电流相等，选项A错误，B正确；因为R1的横截面积大于R2的横截面积，根据电流的微观解释InqSv可知，选项C错误，D正确三欧姆定律与伏安特性曲线的理解及应用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图线的区别(1)图甲中图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件(2)在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaQWUItI2RtW其他PUII2RP其他如电风扇、电动机、电解槽等例4如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图电动机内电阻r0.8 ，电路中另一电阻R10 ，直流电压U160 V，电压表示数UV110 V试求：(1)通过电动机的电流；(2)输入电动机的电功率；(3)若电动机以v1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该物的质量(g取10 m/s2)解析(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压URUUV(160110)V50 V，流过电阻R的电流IR A5 A，即通过电动机的电流IMIR5 A(2)电动机的分压UMUV110 V，输入电动机的功率P电IMUM550 W.(3)电动机的发热功率P热Ir20 W，电动机输出的机械功率P出P电P热530 W，又因P出mgv，所以m53 kg.答案(1)5 A(2)550 W(3)53 kg非纯电阻问题的“四大注意”(1)无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为WUIt，电热均为QI2Rt.(2)处理非纯电阻的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解(3)非纯电阻在一定条件下可当作纯电阻处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻(4)若电路中，为电动机与纯电阻串联在求电动机电压和电流时，不能对电动机应用欧姆定律，应对其他纯电阻元件分析，间接得到电动机电压和电流1关于电阻和电阻率，下列说法正确的是(D)A把一根粗细均匀的导线分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B由可知，R，C材料的电阻率随温度的升高而增大D对某一确定的导体，当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，发现它的电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大解析材料的电阻率与材料的长度无关，故选项A、B错误；电阻率虽与温度有关，但有的材料的电阻率随温度升高而减小，故选项C错误；当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，若电阻增大，则说明电阻率增大，故选项D正确2(2017广东佛山调研)在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V6 W”字样，电动机线圈的电阻RM1 .若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是(A)A电动机的输入电压是5 VB流过电动机的电流是3.2 AC电动机的效率是80%D整个电路消耗的电功率是10 W解析灯泡恰能正常发光，说明灯泡两端的电压为3 V，通过灯泡的电流为2 A，电动机的输入电压是8 V3 V5 V，流过电动机的电流是I2 A，选项A正确，B错误；电动机内阻消耗功率I2RM4 W，电动机输入功率为IU25 W10 W，故输出功率为6 W，效率为60%，整个电路消耗的电功率是10 W6 W16 W，选项C、D错误3(2018山东名校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是(A)解析选项A中电阻横截面积最大，长度最小，根据R可知，其电阻最小故选项A正确，B、C、D错误4一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U变化的关系图象如图甲所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U的电源上，如图乙所示三个用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图丙所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系为(C)AP14P2BPDCP1P2解析从电阻器D的IU图线可以看出，电阻器的阻值随所加电压的增大而减小，在题图乙中，三个电阻消耗的功率相等，都为P，说明三个电阻的阻值相等，即R1R2RD.连接成图丙所示的电路时，电阻器D两端的电压小于U，电阻器D的阻值RDRD，所以电阻器D与R2的并联电阻R并，根据串联分压的规律，这时电阻器D两端的电压UD，电阻R1两端的电压U1，由电功率计算式综合比较得出，选项A、B、D错误，C正确例1(2018安徽芜湖质检6分)(多选)如图为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是()A该电池的容量为500 mAh，表示电池储存能量的多少，mAh为能量单位B该电池的电动势为3.6 VC该电池在工作1小时后达到的电流为500 mAD若电池以10 mA的电流工作，可用50小时答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分AC未能正确理解电池容量的概念，不理解mAh这个单位的意义.6分规范答题 解析 电池上的3.6 V表示电池的电动势，500 mAh表示电池的容量，可以由电池容量计算电池在一定放电电流下使用的时间，由500 mAht10 mA得，t50 h电池的容量表示电池工作时能移动的电荷量的多少，mAh是一个电荷量单位，故选项A、C错误，B、D正确答案BD1(多选)如图所示是某型号电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W关于该电吹风，下列说法正确的是(BD)A若S1、S2均闭合，则电吹风吹冷风B电热丝的电阻为55 C电动机工作时输出的机械功率为880 WD当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J解析开关均闭合时，电动机、电热丝均工作，电吹风吹热风，选项A错误；电动机工作时输出的机械功率为电动机的功率减去自身消耗的热功率，其数值一定小于120 W，选项C错误；由PR 55 ，选项B正确；电吹风吹热风、冷风时电动机消耗的电功率不变，均为120 W，故每秒钟消耗的电能为120 J，选项D正确2(多选)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(AD)AR1为线性元件，R2为非线性元件BR1的电阻R1tan 451 CR2的电阻随电压的增大而减小D当U1 V时，R2的电阻等于R1的电阻解析由图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故选项A正确；R1的电阻不等于tan 45，应为U与I的比值，大小为2 ，故选项B错误；R2为非线性元件，其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，选项D正确；由图可知R2随电压增大而增大，故选项C错误1重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射5价重离子束，其电流强度为1.2105 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e1.61019 C)(B)A3.01012B1.51013C7.51013 D3.751014解析1 s内发射的重离子的电荷量为QIt1.2105 C，每个重离子的电荷量为5e，则通过的重离子数为n1.51013(个)，选项B正确2用图甲的电路可以测量电阻的阻值图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，G是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表G的电流为零时，测得MPl1，PNl2，则Rx的阻值为(C)AR0BR0CR0DR0解析电流表G中的电流为零，表示电流表G两端电势差为零(即电势相等)，则R0与Rl1两端电压相等，Rx与Rl2两端电相等，其等效电路图如图乙所示I1R0I2Rl1，I1RxI2Rl2.由公式R知Rl1，Rl2.由以上几式得，即RxR0.选项C正确3一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同；当二者通过相同的电流且均正常工作时，在相同的时间内(A)电炉放出的热量与电动机放出的热量相等电炉两端电压小于电动机两端电压电炉两端电压等于电动机两端电压电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率A B C D解析电炉和电动机的电阻相同，通过电流相同，根据焦耳定律QI2rt可知在相同的时间内电炉和电动机产生的电热相等，正确；设电流为I，电阻为r，则电炉两端电压U炉Ir，电动机两端电压U机Ir，所以U机U炉，即电动机两端电压大于电炉两端电压，正确，错误；电动机消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为机械能，电炉消耗的电能全部转化为内能，而相等时间内它们产生的热量相等，则在相同的时间内，电动机消耗的电能大于电炉消耗的电能，所以电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率，正确故选项A正确，B、C、D错误4北京家庭采用电压为220 V的供电，香港家庭采用电压为200 V的供电，北京厨房内一支“220 V50 W”照明用的灯泡，若改用200 V的供电，使用相同的时间可以节省电能百分之_17.4_.如果采用200 V供电的同时，又不减弱厨房照明亮度，则原灯泡电阻丝要换成电阻为_800_的新电阻丝解析由P可得，则17.4%，即使用相同的时间可以节省电能百分之17.4，不减弱厨房照明亮度，灯泡功率相等，由50 W，解得R2800 .课时达标第22讲解密考纲主要考查欧姆定律、电阻定律、电功、电功率、焦耳定律、伏安特性曲线等1(多选)电位器是变阻器的一种如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯的亮度，下列说法正确的是(AD)A连接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗B连接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮C连接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗D连接B、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮解析根据电位器结构和连线可知：连接A、B使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，选项A正确；同理，选项D正确；连接A、C时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故选项B、C错误2在显像管的电子枪中，炽热的金属丝不断放出电子进入电压为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(B)ABCD解析设电子刚射出电场时速度为v，长度为l的电子束内的电子数为n，则eUmv2，I，t，由式解得n，故B项正确3当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断，由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别那么，熔丝熔断的可能性较大的是(B)A横截面积大的地方B横截面积小的地方C同时熔断D可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方解析横截面积较小的地方，电阻值大，而电流相同，由PI2R得该处功率大，易熔断故选项B正确4(多选)如图所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等停电时，用多用电表测得A、B间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A、B间电压为U，进线电流为I；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为W.则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是(CD)API2RBPCPIUDP解析电路消耗的电功率的计算公式PUI、P是普遍适用的，而A、B两选项中公式只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻，所以选项A、B错误，选项C、D正确5(多选)一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时(BC)A通过金属导线的电流变为B通过金属导线的电流变为C自由电子定向移动的平均速率变为D自由电子定向移动的平均速率变为解析将金属导线均匀拉长，使其变为原来的2倍，则横截面积变为原来的，根据电阻定律R得电阻变为原来的4倍，根据I可知，电流I变为原来的，故选项B正确，A错误；根据电流微观表达式InqvS，其中n、q不变，电流I变为原来的，横截面积S变为原来的、则电子定向移动的平均速率变为原来的，故选项C正确，D错误6把两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中，A电阻丝长为L，直径为d；B电阻丝长为3L，直径为3d.要使两电阻丝在相同时间内产生的热量相等，则加在两电阻丝上的电压之比应当满足(B)AUAUB11BUAUB1CUAUB3DUAUB34解析根据电阻定律R可知，RARB31，由于是纯电阻，则由Qt，Q、t相同得：加在两电阻丝上的电压之比为UAUB1.故选项B正确7(2017黑龙江双鸭山一中月考)如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W关于该电吹风，下列说法正确的是(A)A电热丝的电阻为55 B电动机的电阻为 C当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 JD当电吹风吹冷风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J解析吹热风时的功率P总PRRM，由PRI2R，I得电热丝电阻R55 ，选项A正确；电动机为非纯电阻，电动机的电阻两端电压小于220 V，电阻小于 ，故选项B错误；电动机吹冷风时，电热丝不工作，选项C错误；吹热风时，电动机功率仍然为120 W，每秒钟耗能120 J，选项D错误8(多选)如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L上标有“6 V12 W”字样，电动机线圈的电阻RM0.50 .若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是(AC)A电动机的输入功率为12 WB电动机的输出功率为12 WC电动机的热功率为2.0 WD整个电路消耗的电功率为22 W解析灯泡L能正常发光，则电动机两端电压为6 V，通过电动机的电流IMIL A2 A，则电动机的输入功率P入UIM62 W12 W，选项A正确；整个电路消耗的电功率P总PLPM24 W，选项D错误；电动机的热功率P热IRM220.50 W2.0 W，选项C正确；电动机的输出功率P出P入P热(122.0) W10 W，选项B错误9如图，已知两只灯泡L1、L2分别标有“110 V 60 W”和“110 V 100 W”，另外有一只滑动变阻器R，将它们连接后接入220 V的电路中，要求两灯泡都正常发光，并使整个电路消耗的总功率最小，则应使用下面哪个电路(B)解析A、C两图中灯泡不能同时正常发光B、D中两灯泡都能正常发光，它们的特点是左右两部分的电流、电压都可以相同，因此消耗的电功率一定相等可以直接看出：B图中总功率为200 W，D图中总功率为320 W，所以选项B正确10(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡并联，通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，M为两元件的