xx届高考物理第一轮考纲知识复习-电流、电阻、电功和电功率

1 / 20 XX 届高考物理第一轮考纲知识复习 :电流、电阻、电功和电功率 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 m 第 1 节电流、电阻、电功和电功率 【高考目标导航】 考纲点击热点提示 1.欧姆定律 2.电阻定律 3.电阻的串联、并联 4.电源的电动式和内阻 5.闭合电路的欧姆定律 6.电功率、焦耳定律 实验七：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） 实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线 实验九：测定电源的电动势和内阻 实验十：练习使用多用电表 1.导体伏安特性曲线 U-I 图 像和 I-U图像的应用以及闭合电路欧姆定律路端电压和电流关系图象的应用 2.应用电路的串、并联规律结合闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析，题型多为选择题 3.含容电路、含电动机电路等的分析和计算，以及电路故障2 / 20 的分析与判断，常以选择题的形式出现 4.电路中的电功和电热的计算，能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点 5.电学基本仪器的使用及读数，电学实验以及相关电路的设计，几乎是每年高考的必考内容 【考纲知识梳理】 一电流 1 定义：电荷的定向移动形成电流。 2 电流的方向 :规定正电荷定向移动 的方向为电流的方向。 在外电路中电流由高电势点流向低电势点，在电源的内部电流由低电势点流向高电势点（由负极流向正极）。 3 电流强度： （ 1）定义 :通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值， I=q/t。 （ 2）在国际单位制中电流的单位是安 .1mA=10-3A，1A=10 -6A。 （ 3）电流强度的定义式中，如果是正、负离子同时定向移动， q 应为正负离子的电荷量和。 二电阻 1 定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻。 2 定义式： R=U/I，单位 : 3 / 20 3 电阻是导体本身的 属性，跟导体两端的电压及通过电流无关。 4 电阻定律 （ 1）内容：温度不变时，导体的电阻 R 与它的长度 L 成正比，与它的横截面积 S 成反比。 （ 2）公式： R=L/S 。 （ 3）适用条件：粗细均匀的导线；浓度均匀的电解液。 5 电阻率：反映了材料对电流的阻碍作用。 （ 1）有些材料的电阻率随温度升高而增大（如金属）；有些材料的电阻率随温度升高而减小（如半导体和绝缘体）；有些材料的电阻率几乎不受温度影响（如锰铜和康铜）。 （ 2）半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的增加而减小，这种材料称为半导 体，半导体有热敏特性，光敏特性，掺入微量杂质特性。 （ 3）超导现象：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到零，这种现象叫超导现象，处于这种状态的物体叫超导体。 三、电动势 1、定义：在电源内部，非静电力所做的功 W 与被移送的电荷 q 的比值叫电源的电动势。 2、定义式： E=W/q 3、单位：伏（ V） 4 / 20 4、物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过 1c 电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。 四、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：或 3、适用条件：金属导体，电解质溶液，不适用于空气导体和某些半导体器件 4、伏安特性曲线： （ 1）导体中的电流 I 随导体两端的电压 U 变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线。 （ 2）用纵轴表示电流 I，用横轴表示电压 U，画出的 I U图线叫做导体的伏安特性曲线。 （ 3）如图所示，是金属导体的伏安特性曲线。在 I U 图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。即 k=tan= 。图线的斜率越大，电阻越小。 5、 线性元件：伏安特性曲线是直 线的电学元件，适用于欧姆定律。 非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件，不适用于欧姆定律。 5 / 20 五、电功和电功率、焦耳定律 1.电功：在电路中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流，在此过程中电场力对自由电荷做功，在一段电路中电场力所做的功，用 W=Uq=UIt来计算。 2.电功率：单位时间内电流所做的功， P=W/t=UI 3.焦耳定律：电流流过导体产生的热量，有 Q=I2Rt来计算 4电功率与热功率之间的关系 （ 1）纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有 一部分转化成热功率 （ 2）纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等 （ 3）非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能 【要点名师透析】 一、对电阻、电阻率及伏安特性曲线的理解 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，电阻大的导体对电流的阻碍作用大 .电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好 . (2)导体的电阻大，电阻率不一定大，所以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 . 6 / 20 (3)导体的电阻、电阻率均与温度有关 . 2.电阻的决定式和定义式的区别与相同点 3.导体的伏安特性曲线 (1)定义：纵坐标表示电流 I、横坐标表示电压 U 的关系图线 . (2)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律 . (3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线，且不适用于欧姆定律的元件 . 【例 1】 (14分 )如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、 Q 为电极，设 a=1m,b=,c=，当里面注满某电解液，且 P、Q 加上电压后，其 U-I 图线如图乙所示，当 U=10V 时， 求电解液的电阻率 是多少？ 【答案】 40m 【详解】由题图乙可求得电解液的电阻为 R=2000(4 分 ) 由题图甲可知电解液长为： l=a=1m(2 分 ) 截面积为： S=bc=(2 分 ) 结合电阻定律 R=得 (2分 ) =m=40m.(4 分 ) 7 / 20 二、电功与电热及电功率与热功率 【例 2】 (14分 )有一个小型直流电动机 ,把它接入电压为 U1=的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是 I1=；若把电动机接入 U2=的电路中，电动机正常工作，工作电流是 I2=求电动机正常工作时的输出功率多大 ?如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大 ? 【答案】 【详解】 U1=时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机线圈内阻 r=(4 分 ) U2=时，电动机正常工作，此时电动机为非纯电阻，则由电功率与热功率的定义式，得 P 电 =U2I2=2W(2 分 ) P 热 =I22r=(2 分 ) 所以由能量守恒 ,电动机的输出功率 P 出 =P电 -P 热 =(2分 ) 此时若电动机突然被卡住 ,则电动机又为纯电阻，其热功率 P 热 =8W(4分 ) 【感悟高考真题】 1.（ XX北京高考 T20）物理关系式不仅反映8 / 20 了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。如关系式U=IR既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了 V（伏）与 A（安）和（欧）的乘积等效。现有物理量单位： m（米）、s（秒）、 N（牛）、 j（焦）、 W（瓦）、 c（库）、 F（法）、 A（安）、（欧）和 T（特），由他们组合成的单位都与电压单位 V（伏）等效的是 /c和 N/F和 Tm2/s /A和 cTm/sD.和 TAm 【答案】选 B. 【详解】根据， j/c 的单位是电压 V，根据， N/c 的单位是电场强度单位，而不是电压 V，所以 A 错误；根据， c/F 的单位是电压 V，根据，电动势的单位就应该是 Tm2/s，所以 Tm2/s 的单位是电压 V， B 选项正确。根据， W/A的单位电压 V，根据洛伦兹力公式， cTm/s的单位是 N 而不是电压 V， c 选项不正确；根据公式，单位是电压 V，根据公式， TAm 的单位是 N，而不是电压单位 V.所以 D 错误 . 2、（ 09 年 广东理科基础 5）导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是 A横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 c电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 9 / 20 D电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 答案： A 解析：对于同中材料的物体 ,电阻率是个定值 ,根据电阻定律可知 A 正确。 3、（ 09年北京卷 23）单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量（以下简称流量）。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体（如自来水、啤酒等）流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两部分组成。 传感器的结构如图所示，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极和 c,a,c 间的距离等于测量管内径 D，测量管的轴线与 a、 c 的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极 a、 c 的间出现感应电动势 E，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为 B。 （ 1）已知，设液体在测量管内各处流速相同，试求 E 的大小（去） （ 2）一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为 正值。但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你10 / 20 提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法； （ 3）显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为 a、 c间导电液体的电阻 r 随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以 E、 R。 r 为参量，给出电极 a、 c间输出电压 U 的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。 解析： （ 1）导电液体通过测量管时，相当于导线做切割磁感线的运动，在电极 a、 c 间切割感应线的液柱长度为 D，设液体的流速为 v，则产生的感应电动势为 E=BDv 由流量的定义，有 Q=Sv= 式联立解得 代入数据得 （ 2）能使仪表显示的流量变为正值的方法简便，合理即可，如： 改变通电线圈中电流的方向，使磁场 B 反向，或将传感器输出端对调接入显示仪表。 （ 3）传感器的显示仪表构成闭合电路，有闭合电路欧姆定律 11 / 20 输入显示仪表是 a、 c 间的电压 U，流量示数和 U 一一对应，E 与液体电阻率无关，而 r 随电阻率的变化而变化，由 式可看出， r 变化相应的 U 也随之变化。在实际流量不变的情况下，仪表显示的流量示数会随 a、 c 间的电压 U 的变化而变化，增大 R，使 R r，则 UE, 这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响。 4、（ XX 年全国 卷理综） 24.(15 分 )材料的电阻率 随温度变化的规律为 0(1+at), 其中 称为电阻温度系数，0 是材料在 t=0 时的电阻率 .在一定的温度范围内 是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温数系数 .利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻 值在一定温度范围内不随温度变化的电阻 .已知：在 0时，铜的电阻率为 10 8m, 碳的电阻率为10 -5m, 附近，在 0 时， .铜的电阻温度系数为10 3 -1,碳的电阻温度系数为 -10 -4 -1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长的导体，要求其电阻在 0 附近不随温度变化，求所需碳棒的长度 (忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化 ). 答案 【解析】设碳棒的长度为 X,则铜棒的电阻为 ,碳棒的电阻 ,要使得在 00c附近总电阻不随温度变化 ,则有 ,则有式中 t的12 / 20 系数必须为零 ,即有 x 【考 点精题精练】 1.(XX淮阴模拟 )关于电阻率，下列说法中正确的是() A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好 B.各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而减小 c.所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大 D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻 【答案】选 D. 【详解】电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，说明其导电性能越差， A 错；各种材料的电阻率大都与温度有关，纯金属的电阻率随温度升高而增大，超导体是当温度降低到某个临界温度时，电阻率突然变为零， B、 c 均错；某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用于制作标准电阻， D 对 . 2.(XX泰安模拟 )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 “220V ，60W”. 现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量 () 13 / 20 A.日光灯最多 B.电烙铁最多 c.电风扇最多 D.一样多 【答案】选 B. 【详解】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用电器，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 正确 . 3.导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是 () A.横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B.长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 c.电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D.电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 【答案】选 A. 【详解】对于同种材料的导体，电阻率是个定值，根据电阻定律 R=可知 A 对 B 错 .导体的电阻不随电流或电压的变化 而变化 .故 c、 D 错 . 4.(XX镇江模拟 )如图所示，电阻 R1=20 ，电动机绕线电阻 R2=10, 当电键 S 断开时，电流表的示数是 I1=；当电键 S 合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数 I 和电路消耗的电功率 P 应满足 () 14 / 20 = =I22R2,故 I21A;所以电流表的示数 I，电路消耗的电功率 P=UIUa I2 UbaR2 142mA 7mA，所以选项 c 正确 11 (16分 )如图所示是静电除尘器示意图， A 接高压电源正极， B 接高压电源的负极， AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极 A 的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极 A 上