高三物理一轮复习《电流电阻电功及电功率》.ppt

第八章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功及电功率,【知识梳理】 知识点1 欧姆定律 1.电流: (1)定义:自由电荷的_移动形成电流。 (2)公式:I=_,单位:_,符号:A,1A=1C/s。 (3)方向:规定为_定向移动的方向,电流是_ (A.标量 B.矢量)。,定向,安培(安),正电荷,A,(4)微观式:_。 如图 n:_内自由电荷的个数 q:自由电荷的带电量 S:_横截面积 v:电荷_移动速率,I=nqSv,单位体积,导体,定向,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_, 跟导体的电阻R成_。 (2)公式:_。 (3)适用范围:适用于_和电解液导电,不适用于气 态导体和半导体元件。,正比,反比,金属,知识点2 电阻定律 1.电阻: (1)物理意义:反映_的大小的物理量,电阻越大,阻碍作用_。 (2)定义式:_,单位:_,符号:_。,导体对电流阻碍作用,越大,欧姆,2.电阻定律: (1)内容:同种材料的导体,其电阻跟它的长度成_, 与它的横截面积成_,导体的电阻还与构成它的材 料有关。 (2)表达式:_。,正比,反比,如图,同种材料制成的三段金属导体A、B、C,长度及横 截面积如图所示,若A的电阻为R,则RB=_,RC=_。,2R,3.电阻率: (1)物理意义:反映导体的_,是导体材料本 身的属性。 (2)计算式:_,单位:m。,导电性能,(3)电阻率与温度的关系。 金属:电阻率随温度的升高而_; 半导体:电阻率随温度升高而_。,增大,减小,知识点3 电功、电功率、焦耳定律 1.电功: (1)定义:导体中的自由电荷在_作用下定向移动,电场力做的功称为电功。 (2)公式:_。 (3)电流做功的实质:电能转化为其他形式能的过程。,电场力,W=qU=IUt,2.电功率: (1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的 _。 (2)公式:_。,快慢,3.焦耳定律: (1)电热:电流流过一段导体时产生的_。 (2)计算式:_。 4.热功率: (1)定义:单位时间内的发热量。 (2)表达式: _。,热量,Q=I2Rt,【易错辨析】 (1)导体中只要有电荷运动就形成电流。 ( ) (2)欧姆定律适用于金属导电和气体导电。 ( ) (3)导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。 ( ),(4)电阻率是由导体本身决定的。 ( ) (5)公式Q=I2Rt适用于任何电路中电热的计算。 ( ) (6)公式P=IU只适用于纯电阻电路中电功率的计算。 ( ),提示:(1)。自由电荷定向移动才能形成电流。 (2)。欧姆定律适用于金属导电,不适用于气体导电。 (3)。导体的电阻由导体本身决定,与导体两端的电压及通过导体的电流无关。 (4)。电阻率是导体本身的属性,由导体本身决定。,(5)。无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,公式Q=I2Rt都是适用的。 (6)。公式P=IU适用于任何电路中电功率的计算。,考点1 电阻、电阻定律的应用 【核心要素精讲】 1.电阻与电阻率的关系:,电阻率是影响导体电阻大小的因素之一,导体的长度、横截面积一定时,导体材料的电阻率越大,导体的电阻越大。,2.电阻的决定式和定义式: (1)电阻的决定式R= 指明了电阻的决定因素,适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液。 (2)电阻的定义式 提供了一种测量电阻的方法,并不说明电阻与U和I有关,适用于任何纯电阻电路。,【高考命题探究】 【典例1】(2017西安模拟)有长度相同、质量相同、材料不同的金属导线A、B各一根。已知A的密度比B的大,A的电阻率比B的小。则A、B两根导线的电阻为 世纪金榜导学号42722167( ) A.RARB B.RARB C.RA=RB D.无法判断,【思考探究】 (1)题中给出的质量、密度的信息有何用途? 提示:可根据质量、密度的信息分析导线的体积,进一步分析导线的横截面积。 (2)判断导线电阻大小的依据是什么? 提示:应依据电阻定律 判断导线电阻的大小。,【解析】选D。A的密度比B的大,质量相同,根据公式V= 可得B的体积大,根据公式V=lS可得B的横截面积 大,又因为B的电阻率比A的大,根据公式 可得, 不能判断A、B的电阻值的大小,故D正确。,【强化训练】 1.如图所示,由电源、小灯泡、电阻丝、开关组成的电路中,当闭合开关S后,小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝时,发现小灯泡亮度变暗,发生这一现象的主要原因是 ( ),A.电阻丝的电阻率随温度发生了变化 B.小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C.小灯泡的电阻发生了变化 D.电源的电压随温度发生了变化,【解析】选A。导体的电阻与温度有关,对于大多数金属导体而言,电阻率随温度的升高而增大,所以当用酒精灯对电阻丝加热时,电阻丝的温度就会升高,电阻率就会增大,此时电路中的电流就会减小,灯泡的亮度就会变暗,选项A正确。,2.(2017泉州模拟)某金属导线的电阻率为,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为 ( ) A.4和4R B.和4R C.和16R D.16和16R,【解析】选C。因温度和材料不变,所以电阻率不变;将 导线均匀拉长到直径为原来的一半,则横截面积变为原 来的 ,长度为原来的4倍,根据电阻定律公式:R0= =16 =16R,选项C正确。,【加固训练】 1.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 ( ),【解析】选A。根据电阻定律 ,电阻阻值最小的应该是截面积最大,长度最短;A图中,截面积最大,长度最短,故A图电阻阻值最小,选A。,2.有一种“电测井”技术,用钻头在地上 钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反 映地下的有关情况,如图所示为一钻孔, 其形状为圆柱体,半径为10cm,设里面充 满浓度均匀的盐水,其电阻率=0.314m,在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=100V,I=100mA。求该钻孔的深度。,【解析】盐水电阻 =1 000 由电阻定律 , S=r2=3.1410-2m2 解得h=100m 答案:100m,考点2 对欧姆定律及伏安特性曲线的理解 【核心要素精讲】 1.I= 与 的区别: (1)I= 表示通过导体的电流I与电压成正比,与电阻R 成反比。 (2)R= 表明了一种测量电阻的方法,不能错误地认为 “电阻跟电压成正比,跟电流成反比”。,2.伏安特性曲线: (1)定义:用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出的I-U图象。 (2)应用。 伏安特性曲线上每一点的纵、横坐标对应此时的电流值、电压值。 I-U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。,I-U图象中图线上某点到I轴、U轴的垂线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率。 (3)两类图线。,线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)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(图乙中c、d)是曲线,表明它的电阻是变化的。,【自思自悟】 (1)电流、电阻的定义式、决定式分别是哪个公式? (2)如何利用伏安特性曲线分析元件的电阻、电功率? (3)线性元件与非线性元件有什么区别?,【高考命题探究】 【典例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,则下列说法中正确的是 世纪金榜导学号42722168( ),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R= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积大小,【解析】选A、B、D。由图象可以看出,随着电压的增 大,图线的斜率逐渐减小,导体的电阻等于斜率的倒数, 所以导体的电阻不断增大,选项A正确。灯泡的电阻在 图线上每一点都是R= ,选项B正确、C错误。小灯泡 的功率P=UI,选项D正确。,【感悟提高】 (1)特点:本题属于伏安特性曲线的应用问题。 (2)方法:I-U图象中图线上_ _表示电阻;I-U图象中图线上_ _对应此时的电功率。 (3)拓展:U-I图象中图线上_表示 电阻;U-I图象中图线上_ _对应此时的电功率。,某点与O点连线的斜率的倒,数,某点到I轴、U轴的垂,线与坐标轴所围的面积,某点与O点连线的斜率,某点到U轴、I轴的垂线与坐,标轴所围的面积,【强化训练】 1.(多选)(2017唐山模拟)如图所示是电阻R的I-U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R=0.5 C.因I-U图象的斜率表示电阻的倒数,故R= =1.0 D.在R两端加上6.0V的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C,【解析】选A、D。由I-U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 6.0V电压时I= =3.0A,每秒通过电阻横截面的 电荷量q=It=3.01C=3.0C,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 ( ),A.B点的电阻为12 B.B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】选B、D。根据电阻的定义式可以求出A、B两 点的电阻分别为RA= =30,RB= =40,所以 R=RB-RA=10,B、D正确,A、C错误。,【加固训练】 1.(2017济宁模拟)如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是 ( ),A.a代表的电阻丝较粗 B.b代表的电阻丝较粗 C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值 D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比,【解析】选B。b图线的斜率大,表示电阻小,由电阻定 律R= ,可知b代表的电阻丝较粗,选项B正确,A、C 错误;电阻是导体本身的性质,与电阻两端的电压无关, 选项D错误。,2.(多选)(2017济宁模拟)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0.25A,则此时 ( ),A.L1的电压为L2电压的2倍 B.L1消耗的电功率为0.75W C.L2的电阻为12 D.L1、L2消耗的电功率的比值大于41,【解析】选B、D。由题意知,开关闭合后,L1的电流是L2的两倍,根据伏安特性曲线知,L1的电压不等于L2的两倍,选项A错误;由伏安特性曲线知,当电流为0.25A时,电压为3.0V,故功率为0.75W,选项B正确;由题意知,L2的电流为0.125A,根据伏安特性曲线知电压约为0.3V,再根据R= 知选项C错误;由P=UI知,选项D正确。,考点3 电功、电功率及电热的计算 【核心要素精讲】 1.电功与电热的区别与联系: (1)电功W=IUt是电荷定向移动时,电场力做的功,数值上等于电能的消耗量;电热Q=I2Rt是电流流过一段导体时产生的热量。,(2)电路中消耗的电能全部转化为内能时,W=Q;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时,WQ。 2.纯电阻电路与非纯电阻电路: (1)两种电路的对比。,(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。,【自思自悟】 (1)电功与电热有什么联系? (2)纯电阻电路中,计算电功的公式W=UIt和计算电热的公式Q=I2Rt能否混用?非纯电阻电路中呢? (3)欧姆定律的适用范围是什么?,【高考命题探究】 【典例3】(多选)(2017新乡模拟)如图所示是某一直流电动机提升重物的示意图,重物质量m=50kg,电源提供给电动机的电压为U=110V,不计各种摩擦,当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时,通过电动机的电流为I=5.0A,重力加速度g取10m/s2,则 世纪金榜导学号42722169( ),A.电动机的输入功率为550W B.电动机提升重物的功率为550W C.电动机提升重物的功率为450W D.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P=UI计算,电动机提升重物的功率根据P=Fv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,电动机看作纯电阻,电流I= 。,【解析】选A、C。根据P=UI,可得电动机的输入功率为550W,选项A正确;根据P=Fv,可得电动机提升重物的功率为450W,选项B错误、C正确;根据能量守恒定律UI=I2R+Fv,可得电动机的线圈电阻为4,选项D错误。,【迁移训练】,迁移1:含电解槽的非纯电阻电路 如图所示,有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标有“110V,60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则 ( ) A.电解槽消耗的电功率为120W B.电解槽的发热功率为60W C.电解槽消耗的电功率为60W D.电路消耗的总功率为60W,【解析】选C。灯泡能正常发光,说明电解槽和灯泡均 分得110V电压,且干路电流I=I灯= A,则电解槽 消耗的功率P=P灯=IU=60W,C正确,A错误;电解槽的发热 功率P热=I2R内=1.3W,B错误;整个电路消耗的总功率 P总=220 W=120W,D错误。,迁移2:含电动机的非纯电阻电路 (多选)在如图所示电路中,电阻R0的阻 值为3.0,小型直流电动机M的内阻为 2.0。闭合开关S后,电动机转动,理 想电流表的示数为1.0A,此时路端电压为11V。则以下判断中正确的是 世纪金榜导学号42722170( ),A.电动机两端的电压为8.0V B.电源输出的电功率为12W C.电动机的输出功率为6W D.电动机的机械效率为75%,【解析】选A、C、D。电动机的电压U=U外-IR0=8