高考物理大一轮复习 第08章 恒定电流 第1讲 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律 电功率学案 新人教版.doc

第一讲电阻定律欧姆定律焦耳定律电功率考试内容要求高考命题统计命题规律201520162017卷卷卷卷卷卷卷卷欧姆定律高考对本章内容的高频考点主要是电学实验的知识同时也会考查电路的相关知识，一般难度较小，常以选择题的形式出题，而电学实验知识主要考查闭合电路欧姆定律、仪器的选取、电路的设计与创新知识，有一定的难度常以实验填空题的形式出题预计2019年高考将会从以下几个方面考查：(1)应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路的动态分析(2)非纯电阻电路的分析与计算、将结合实际问题考查电功、电热的关系(3)实验及相关电路的设计与创新.电阻定律电阻的串联、并联电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)t239分t239分t239分t225分t239分实验：描绘小电珠的伏安特性曲线t239分实验：测定电源的电动势和内阻实验：练习使用多用电表t239分一电流的理解及三个表达式1.定义：电荷的定向移动形成电流2条件：(1)有自由移动的电荷；(2)导体两端存在电压.3两个表达式(1)定义式：i，q为在时间t内通过导体横截面的电荷量(2)电流微观表达式的推导建立模型如图所示，ad表示粗细均匀的一段导体长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为s，导体每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.理论推导ad导体中的自由电荷总数nnlsnsvt总电荷量qnq所有这些电荷都通过横截面s所需要的时间：导体ad中的电流inqsv.4方向：电流是标量，为研究问题方便，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电源正极到负极，在内电路中电流由电源负极到正极二电阻定律及欧姆定律1.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：物理意义：反映导体的导电性能，是表示材料性质的物理量电阻率与温度的关系：a金属：电阻率随温度升高而增大.b半导体(负温度系数)：电阻率随温度升高而减小.c一些合金：几乎不受温度的影响怎样理解r中l、s的含义？如图有一长方形金属电阻，边长分别为a、b、c，沿图中方向有电流通过时，其电阻分别是多少？提示：l是沿电流方向的长度，s是与l垂直的平面的面积r1，r2.2部分电路欧姆定律(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(对气体导电、半导体导电不适用)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)3导体的伏安特性曲线(1)iu图线：以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为iu图线，如图所示(2)电阻的大小：图线的斜率k，图中r1r2.(3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律.三电功、电功率、电热及热功率1.电功(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功(2)公式：wquiut(适用于任何电路)(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：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢.(2)公式： piu(适用于任何电路)3焦耳定律(1)电热：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(2)公式：qi2rt.4电功率piu和热功率pi2r的应用(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为p电ui，热功率均为p热i2r.(2)对于纯电阻电路而言：p电p热iui2r.(3)对于非纯电阻电路而言：p电iup热p其他i2rp其他p其他1判断正误(1)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多()(2)电流i随时间t变化的图象与坐标轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量()(3)电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多()(4)wuit适用于任何电路，而wi2rtt只适用于纯电阻电路()(5)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()(6)由r可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(人教选修31p43第3题改编)安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是()a电流大小为，电流方向为顺时针b电流大小为，电流方向为顺时针c电流大小为，电流方向为逆时针d电流大小为，电流方向为逆时针答案：c3(多选)下列说法正确的是()a根据r可知，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍b不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变c根据可知，导体的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d导体的电阻率与导体的长度l、横截面积s、导体的电阻r皆无关答案：bd4(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()a电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多bwuit适用于任何电路，而wi2rtt只适用于纯电阻的电路c在非纯电阻的电路中，uii2rd焦耳热qi2rt适用于任何电路答案：bcd考点一三个电流表达式的应用公式适用范围字母含义公式含义定义式i一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量反映了i的大小，但不能说iq，i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：电荷定向移动速率从微观上看n、q、s、v决定了i的大小决定式i金属、电解液u：导体两端的电压r：导体本身的电阻i由u、r决定，iu，i1.(2018长沙检测)如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒a和b作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过若在t秒内，通过溶液内截面s的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是()a正离子定向移动形成的电流方向从ab，负离子定向移动形成的电流方向从bab溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零c溶液内的电流方向从ab，电流id溶液内的电流方向从ab，电流i解析：选d电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从a向b运动，因此电流方向是ab，故选项a错误；溶液中正离子由a向b移动，负离子由b向a移动，负电荷由b向a移动相当于正电荷由a向b移动，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，故选项b错误；溶液中的正离子从a向b运动，因此电流方向是ab，电流i，故选项c错误，选项d正确2在长度为l、横截面积为s、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即ffkv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于()abcd解析：选b电子定向移动，由平衡条件得，kve，则u，导体中的电流inesv，电阻r，选项b正确.考点二欧姆定律和电阻定律的理解与应用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导体的电阻由哪些因素决定，r由、l、s共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法，r与u、i均无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3用图所示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()ar0br0cr0dr0解析：选c通过电流表g的电流为零时，p点的电势与r0和rx连接点的电势相等，即u0ump，根据欧姆定律有u0r0，umprl1，则，由此得，根据电阻定律得，电阻丝的电阻rl，故，所以rxr0，正确选项为c4(2018福州质检)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，p、q为电极，设a1 m，b0.2 m，c0.1 m，当里面注满某电解液，且p、q间加上电压后，其ui图象如图乙所示，当u10 v时，求电解液的电阻率是多少？解析：由题图乙可求得u10 v时，电解液的电阻r 2 000 由题图甲可知电容器长la1 m截面积sbc0.02 m2结合电阻定律r得 m40 m.答案：40 m考点三对伏安特性曲线的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件(2)在图甲中，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，rare.在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小斜率越大，电阻越小，rdrf.(3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变小注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数根据r，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数5(2018杭州五校联盟一诊)如图所示为a、b两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是()a电阻a的电阻随电流的增大而减小，电阻b的阻值不变b在两图线交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值c在两图线交点处，电阻a的阻值大于电阻b的阻值d在两图线交点处，电阻a的阻值小于电阻b的阻值解析：选b由图可知，电阻a的ui图象的斜率越来越大，故a的电阻随电流的增大而增大，电阻b的阻值不变，故选项a错误；两图象的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值相等，故选项b正确，选项c、d错误6(2017河北廊坊期末)如图，电路中电源电动势为3.0 v，内阻不计，l1、l2、l3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示当开关闭合后，下列说法中正确的是()al1中的电流为l2中电流的2倍bl3的电阻约为1.875 cl3的电功率约为0.75 wdl2和l3的总功率约为3 w解析：选b由图象可知，灯泡两端的电压变化时，灯泡的电阻发生变化，l2和l3的串联电阻并不是l1电阻的两倍，根据欧姆定律知l1中的电流不是l2中电流的2倍，a错误；由于电源不计内阻，所以l2和l3两端的电压均为1.5 v，由图可知此时灯泡中的电流为i0.8 a，电阻r1.875 ，b正确；l3的电功率pui1.50.8 w1.2 w，c错误；l2和l3的总功率p2p2.4 w，d错误考点四电功、电功率、电热及热功率电功和电热、电功率和热功率的区别与联系：意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功wuit对纯电阻电路，电功等于电热，wquiti2rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，wq电热电流通过导体产生的热量qi2rt电功率单位时间内电流所做的功pui对纯电阻电路，电功率等于热功率，p电p热uii2r；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，p电p热热功率单位时间内导体产生的热量pi2r 如图所示，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则以下判断中正确的是()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解析：选b由题意得电动机两端的电压uei(r0r)7 v，则电动机的输入功率pui14 w热功率p热i2rm2 w，则输出功率p出pp热12 w电源的输出功率peii2r20 w，故b正确，a、c、d错误非纯电阻电路的分析技巧在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部加在用电器内阻上，只有在输出功率为零时(此时电路变为纯电阻电路)两者才相等但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是i2r.处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解 (多选)如图所示，电源电动势e3 v，小灯泡l的规格为“2 v0.4 w”，开关s接1，当滑动变阻器调到r4 时，小灯泡l正常发光，现将开关s接2，小灯泡l和电动机m均正常工作则()a电源内阻为1 b电动机的内阻为4 c电动机正常工作电压为1 vd电源效率约为93.3%解析：选ad小灯泡正常工作时的电阻rl10 ，流过小灯泡的电流i0.2 a，当开关s接1时，r总15 ，电源内阻rr总rrl1 ，a正确；当开关s接2时，电动机m两端的电压umeiru0.8 v；电源的效率93.3%，d正确7(2018安徽六安模拟)(多选)如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为r，电源电动势为e，通过电源的电流为i，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()a电源内阻rrb电源内阻rrc如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大d如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析：选bc含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，a错误；由能量守恒定律可得eii2rmgvi2r，解得rr，b正确；如果电动机转轴被卡住，则ei(rr)，电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源的现象，c正确，d错误8(2018石家庄模拟)