高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功和电功率学案.doc

第1讲电流电阻电功和电功率微知识1 电流、电阻2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的阻碍作用。3电阻定律(1)内容：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，导体的电阻与构成它的材料有关。(2)表达式：r。4电阻率(1)计算式：。(2)物理意义：反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量。(3)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而增大。半导体：电阻率随温度升高而减小。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变为零，成为超导体。微知识2 电功、电功率、焦耳定律1电功(1)定义：电路中电场力移动电荷做的功。(2)公式：wquuit。(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。(2)公式：pui。3焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。(2)计算式：qi2rt。一、思维辨析(判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向。()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i知，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。()4金属的电阻率由导体本身的性质决定，与温度有关。()5公式wuit适用于任何电路中求功，qi2rt适用于任何电路求电热。()二、对点微练1(电流的定义)如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面s的正离子数为n1，负离子数为n2。设元电荷电荷量为e，则以下说法正确的是()a溶液内电流方向从a到b，电流大小为b溶液内电流方向从b到a，电流大小为c溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消d溶液内电流方向从a到b，电流大小为解析电解液中通过一截面的电荷量应为n1en2e，则电流为i。电流方向为正电荷定向移动方向，为ab。答案d2(电阻定律)有、两根不同材料的电阻丝，长度之比为l1l215，横截面积之比为s1s223，电阻之比为r1r225，外加电压之比为u1u212，则它们的电阻率之比为()a23b43c34d83解析由r得，1243，b项正确。答案b3(欧姆定律)(多选)如图所示，图线a表示的导体的电阻为r1，图线b表示的导体的电阻为r2，则下列说法正确的是()ar1r213b把r1拉长到原来的3倍长后电阻等于r2c将r1与r2串联后接于电源上，则功率之比p1p213d将r1与r2并联后接于电源上，则电流之比i1i213解析根据iu图象知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以r1r213，a项正确；根据公式r可得，把r1拉长到原来的3倍长后，横截面积减小为原来的，所以电阻变为原来的9倍，b项错误；串联电路电流相等，所以将r1与r2串联后接于电源上，电流比i1i211，根据公式pi2r可得，功率之比p1p213，c项正确；并联电路电压相等，电流比等于电阻之反比，所以将r1与r2并联后接于电源上，电流比i1i231，d项错误。答案ac4(电功、电功率、电热、热功率)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“220 v60 w”，现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量()a日光灯最多 b电烙铁最多c电风扇最多 d一样多解析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电路，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项正确。答案b见学生用书p117微考点1对电阻、电阻率的理解核|心|微|讲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。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小。(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。2公式r和r的比较公式rr适用条件(1)金属、电解液(2)纯电阻电路导电材料字母含义u：导体两端电压i：通过导体的电流：材料的电阻率l：沿电流方向导体的长度s：垂直电流方向导体的横截面积公式含义提供了一种测量电阻的方法，不能说ru、rr指明了电阻的决定因素，r由、l、s共同决定典|例|微|探【例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 ad4 a【解题导思】(1)正确理解电阻定律r中l和s的物理意义？答：公式中l指沿电流方向导体的长度，s指垂直于电流方向的导体的横截面积。(2)导体中电流与导体两端电压u成正比，与导体的电阻成反比，对吗？答：对。解析设金属薄片厚度为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项。答案a【反思总结】1在温度一定的条件下，导体的电阻大小由长度、横截面积及材料决定，与电压、电流无关。若考虑温度，导体的电阻率会随着温度的变化而变化。2利用r求时，要根据电流方向判断l、s，沿电流方向导体的长度为l，垂直电流方向的面积为s。题|组|微|练1如图甲所示，两根横截面积相同、材料不同的导线和，串联后接入电路。若导线上任意一点的电势随该点与a点的距离x的变化关系如图乙所示，导线和的电阻率分别为1、2，电阻分别为r1、r2，则()a12，r12，r1r2c1r2 d12，r1r2解析由部分电路欧姆定律并结合图象可得u1ir130200，u2ir220020，故r1r2；因为r1r2，由r知，1l，所以12。综上可得，a项正确。答案a2(多选)如图所示，r1和r2是同种材料、厚度相同、上下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所示，则下列说法正确的是()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的边长为l、厚度为d，则i，r，得i，故r1、r2中的电流相等，a项错误，b项正确；由inqsvnqldv得，l大则v小，c项错误，d项正确。答案bd微考点2欧姆定律及伏安特性曲线核|心|微|讲1对公式的理解：公式i变形后得到r和uir，从数学角度看，三个表达式只是用于求解不同的物理量，没有本质差别，但从物理角度看意义不同。i是电流的决定式，反映了电流i与电压u和电阻r的因果关系；r是电阻的定义式，反映了导体的属性，与电压u和电流i无关。2电阻的伏安特性曲线：在iu曲线中，直线斜率的倒数表示电阻r；在ui曲线中，直线斜率表示电阻r。应该注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。特别提醒对于线性变化的ui图线，其直线的斜率和电阻值相等，对于非线性变化的ui图线(图线是曲线)，其图线上某点的切线斜率没有物理意义，该点的切线斜率和该点对应的电阻值一般是不相等的。典|例|微|探【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，下列说法正确的是()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【解题导思】(1)iu图象中如何表示导体的电阻？用过p点的切线斜率的倒数表示，还是p点与坐标原点连线的斜率倒数表示？答：用p点与坐标原点连线的斜率倒数表示。(2)如何从iu图象求小灯泡的功率？答：功率pui，所以对应矩形的面积表示功率。解析由于灯泡的电阻r，结合图象知，a、b项正确，c项错误；小灯泡的功率pui，所以d项正确。答案abd题|组|微|练3.为探究小灯泡l的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动滑动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的ui图象应是图中的()解析小灯泡的电阻随温度的升高而增大，在ui图象中o点与图象上一点的连线的斜率反映电阻的大小，故b项正确。答案b4(多选)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0.25 a，则此时()al1上的电压为l2上电压的2倍bl1消耗的电功率为0.75 wcl2的电阻为12 dl1、l2消耗的电功率的比值大于4解析电路中的总电流为0.25 a，l1中电流为0.25 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 v，l1消耗的电功率为pui0.75 w，选项b正确；根据并联电路规律，l2中电流为0.125 a，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 v，l1的电压大约为l2电压的10倍，选项a错误；由欧姆定律，l2的电阻为r 2.4 ，选项c错误；l2消耗的电功率为pui0.30.125 w0.037 5 w，l1、l2消耗的电功率的比值大于4，选项d正确。答案bd微考点3电功和电热核|心|微|讲电功和电热的区别和联系典|例|微|探【例3】在如图所示的电路中，电源电动势为12 v，电源内阻为1.0 ，电路中的电阻r0为1.5 ，小型直流电动机m的内阻为0.5 ，闭合开关s后，电动机转动，电流表的示数为2.0 a。则以下判断正确的是()a电动机的输出功率为14 wb电动机两端的电压为7.0 vc电动机产生的热功率为4.0 wd电源输出的功率为24 w【解题导思】(1)加在电动机两端的电压能用uir计算吗？为什么？答：不能，uir只能用于纯电阻电路，电动机不是纯电阻用电器。(2)电动机消耗电能转化为什么形式的能？答：电动机消耗电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能。解析电动机两端的电压u机ei(rr0)7.0 v，选项b正确；电动机输出的功率p机出u机ii2r机12 w，选项a错误；电动机产生的热功率为p机热i2r机2.0 w，选项c错误；电源输出的功率p出eii2r20 w，选项d错误。答案b题|组|微|练5一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 v的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 a，通过洗衣机电动机的电流是0.50 a，则下列说法正确的是()a电饭煲的电阻为44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为440 b电饭煲消耗的电功率为1 555 w，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 wc1 min内电饭煲消耗的电能为6.6104 j，洗衣机电动机消耗的电能为6.6103 jd电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析由于电饭煲是纯电阻电器，所以r144 ，p1ui11 100 w，其在1 min内消耗的电能w1ui1t6.6104 j，洗衣机为非纯电阻电器，所以r2，p2ui2110 w，其在1 min内消耗的电能w2ui2t6.6103 j，其热功率p热p2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。答案c6(多选)锂电池因能量高环保无污染而广泛使用在手机等电子产品中。现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图所示，充电器电源的输出电压为u，输出电流为i，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是()a电能转化为化学能的功率为uii2rb充电器输出的电功率为uii2rc电池产生的热功率为i2rd充电器的充电效率为100%解析充电器将电能转化为锂电池的化学能和电池产生的热能，即uite化i2rt，充电器输出的电功率为ui，电池产生的热功率为i2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为uii2r，充电器的充电效率为(1)100%。综述a、c项正确。答案ac见学生用书p119“柱体微元”模型素能培养1模型特点带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型。2处理方法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inqvs。经典考题一根长为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.cnevd.解析由电流定义可知inesv，由欧姆定律可得uirnesvnelv，又e，故enev，选项c正确。答案c对法对题1导体中电流i的表达式inqsv，其中s为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()a导体运动的速率b导体传导的速率c电子热运动的速率d自由电荷定向移动的速率解析从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动速率，还与导体的横截面积有关，公式inqsv中的v就是自由电荷定向移动的速率。故选d项。答案d2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.解析电子加速后，由动能定理知eumv2，电子射出加速电场的速度v，设单位长度内自由电子数为n，得inev，n，所以长为l的电子束内的电子个数是nnl，b项正确。答案b见学生用书p1191(多选)通常一次闪电过程历时0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前，云、地之间的电势差约为1.0109 v，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 c，闪击持续时间约为60 s。假定闪电前云、地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是()a闪电电流的瞬时值可达到1105 ab整个闪电过程的平均功率约为11014 wc闪电前云、地间的电场强度约为1106 v/md整个闪电过程向外释放的能量约为6106 j解析由电流的定义式i知i a1105 a，a项正确；整个过程的平均功率p w31010 w(t代入0.2 s或0.3 s)，b项错误；由e v/m1106 v/m，c项正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功wqu6109 j，d项错误。答案ac2(多选)如图所示是某导体的iu图线，图中45，下列说法正确的是()a通过电阻的电流与其两端的电压成正比b此导体的电阻r2 ciu图线的斜率表示电阻的倒数，所以r1.0 d在r两端加6.0 v电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 c解析由题图可知，通过电阻的电流i与其两端电压u成正比，a项正确；导体电阻r2 ，对应iu图线斜率的倒数，