高考物理大一轮总复习（主干回顾固基础+典例突破知规律+特色培优增素养）71 电流 电阻 电功及电功率课件.ppt

01主干回顾固基础 知识点1电阻定律 电流1 电流 1 定义 电荷的定向移动形成电流 2 条件 有自由移动的电荷 导体两端存在电压 特别提醒 形成电流的微粒有三种 自由电子 正离子和负离子 其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子 液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子 气体导电时定向移动的电荷是电子 正离子和负离子 特别提醒 如果是正负离子同时定向移动形成电流 那么q是两种离子电荷量绝对值之和 微观表达式 其中n为导体中单位体积内自由电荷的个数 q为每个自由电荷的电荷量 s为导体的横截面积 v为自由电荷定向移动的速率 i nqsv 4 方向 规定 特别提醒 电流既有大小又有方向 但它的运算遵循算术运算法则 是标量 正电荷定向移动的方向为电流的方向 和 负电荷定向移动的方向相反 5 单位 国际单位制中 电流的单位是安培 a 常用单位还有毫安 ma 微安 a 1ma 10 3a 1 a 10 6a 6 电流的分类 方向不改变的电流叫直流电流 方向和大小都不改变的电流叫恒定电流 方向改变的电流叫交变电流 3 电阻定律 1 内容 同种材料的导体 其电阻r与它的长度l成正比 与它的横截面积s成反比 导体电阻还与构成它的材料有关 式中l是导体的长度 s是导体的横截面积 是导体的电阻率 其国际单位是欧 米 符号为 m 3 适用条件 粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液 4 电阻率该式表明 各种材料的电阻率在数值上等于用该种材料所制成的长度为1m 横截面积为1m2的导体的电阻 2 物理意义 某种材料的电阻率由这种材料的性质决定 温度一定 与导体的大小 形状无关 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量 3 电阻率与温度的关系 金属 电阻率随温度升高而 半导体 电阻率随温度升高而 超导体 当温度降低到附近时 某些材料的电阻率突然 成为超导体 增大 减小 绝对零度 变为零 知识点2电功率 焦耳定律 1 电功 1 定义 电路中移动电荷做的功 电场力 w qu iut 3 单位 国际单位是焦耳 j 常用单位是度 kw h 4 意义 电流做功的过程实质是 1kw h 3 6 106j 电荷的电势能转化成其他形式的能的过程 3 焦耳定律 1 内容 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 4 热功率 1 定义 单位时间内的发热量通常称为热功率 3 单位 国际单位是瓦特 简称瓦 w q i2rt 一 基础知识题组1 电流定义的理解 某电解池 如果在1秒钟内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019个一价负离子通过某横截面 那么通过这个横截面的电流是 a 0ab 0 8ac 1 6ad 3 2a 答案 d 解析 材料的电阻率与长度无关 a错误 半导体材料的电阻率随温度升高而减小 故b正确 纯金属的电阻率较合金的电阻率小 c正确 电阻率大的导体 电阻不一定大 故d错误 答案 bc 3 电流形成的理解 关于电流 下列说法中正确的是 a 导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率b 电子运动的速率越大 电流越大c 电流是一个矢量 其方向就是正电荷定向移动的方向d 在国际单位制中 电流是一个基本物理量 其单位安培是基本单位 解析 电荷在导体中定向移动形成电流 由电流的微观表达式i nesv可知 电流的大小不只是和电荷定向移动的速率有关 故选项b错 电流的传导速率等于电场的传播速率 故选项a错 电流虽有方向 但只有正 负两个方向 故电流是标量 故选项c错 只有选项d正确 答案 d 4 电功与电热的区别 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 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 只有选项b正确 答案 b 二 规律方法题组5 电功率与热功率关系 多选 理发用的电吹风机中有电动机和电热丝 电动机带动风叶转动 电热丝给空气加热 得到热风把人的头发吹干 设电动机线圈的电阻为r1 它与电热丝电阻r2串联 接到电源上 电吹风机两端电压为u 电流为i 消耗的电功率为p 下列关系式中正确的是 a iu pb p i2 r1 r2 c ui pd p i2 r1 r2 解析 整个电吹风消耗的电功率p ui 故a错 c对 发热的功率p热 i2 r1 r2 由能量守恒知 p p热 i2 r1 r2 故b错 d对 答案 cd 6 非纯电阻电路中的功率关系 多选 如图所示的电路中 输入电压u恒为12v 灯泡l上标有 6v 12w 字样 电动机线圈的电阻rm 0 5 若灯泡恰能正常发光 以下说法中正确的是 a 电动机的输入功率为12wb 电动机的输出功率为12wc 电动机的热功率为2wd 整个电路消耗的电功率为22w 答案 ac 电功和电热的处理方法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 02典例突破知规律 考点1对电流表达式的理解考点解读 典例透析横截面的直径为d 长为l的导线 两端电压为u 当这三个量中一个改变时 对自由电子定向运动的平均速率的影响是 a 电压u加倍 自由电子定向运动的平均速率不变b 导线长度l加倍 自由电子定向运动的平均速率加倍c 导线横截面的直径加倍 自由电子定向运动的平均速率不变d 以上说法均不正确 解题探究 根据选项涉及的物理量选用各电流公式进行分析 1 请写出以下三个表达式 电流的微观表达式 i 电阻定律 r 欧姆定律 i 2 根据以上三个表达式导出自由电子定向移动的速率表达式为v 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如何变化等 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 变式训练 铜的摩尔质量为m 密度为 每摩尔铜原子有n个自由电子 今有一根横截面积为s的铜导线 当通过的电流为i时 电子平均定向移动的速率为 答案 d 考点2电阻 电阻定律的应用考点解读 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 导体电阻阻值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 两个公式的对比 典例透析两根完全相同的金属裸导线a和b 如果把导线a均匀拉长到原来的2倍 电阻为ra 导线b对折后绞合起来 电阻为rb 然后分别加上相同的电压 求 1 它们的电阻之比 2 相同时间内通过导线横截面的电荷量之比 解题探究 1 某质量一定的导线 形状改变后 体积改变吗 提示 不改变 v sl 2 质量一定的导线 电阻率不变 体积一定 长度变为原来的n倍 电阻为原来的多少倍 变式训练 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 0 2m c 0 1m 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 40 m 考点3电功与电热及其功率考点解读 1 两种电路的电功与电热 2 用电器的额定功率和实际功率 1 用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压 额定电压时消耗的功率是额定功率 即p额 i额 u额 2 实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率 即p实 i实 u实 p实不一定等于p额 若u实 u额 则p实 p额 用电器可能被烧毁 典例透析 2013 河北月考 有一个小型直流电动机 把它接入电压为u1 0 2v的电路中时 电动机不转 测得流过电动机的电流是i1 0 4a 若把电动机接入u2 2 0v的电路中 电动机正常工作 工作电流是i2 1 0a 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 解题探究 1 电动机不转时 是纯电阻吗 如何计算电动机内阻 提示 电动机不转时 可把电动机视为纯电阻 用欧姆定律求电动机内阻 2 电动机转动时 是纯电阻吗 电动机转动时 怎样求电动机的输出功率 提示 电动机转动时 不能看成纯电阻 依据能量转化关系来求解 非纯电阻问题的 三大注意 1 无论是纯电阻还是非纯电阻 电功均为w uit 电热均为q i2rt 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 变式训练 1 在国庆日那天 群众游行队伍中的国徽彩车 是由一辆电动车装扮而成 该电动车充一次电可以走100km左右 假设这辆电动彩车总质量为6 75 103kg 当它匀速通过天安门前500m长的检阅区域时用时250s 驱动电机的输入电流i 10a 电压为300v 电动彩车行驶时所受阻力为车重的0 02倍 g取10m s2 不计摩擦 只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量 求 1 驱动电机的输入功率 2 电动彩车通过天安门前时的机械功率 3 驱动电机的内阻和机械效率 解析 1 驱动电机的输入功率p入 ui 300v 10a 3000w 答案 1 3000w 2 2700w 3 3 90 2 一台小型电动机在3v电压下工作 用此电动机提升重力为4n的物体时 通过电动机的电流是0 2a 在30s内可将该物体匀速提升3m 若不计除电动机线圈生热之外的能量损失 求 1 电动机的输入功率 2 在开始提升物体后的30s内 电动机线圈所产生的热量 3 线圈的电阻 思路分析解答本题时应注意以下两点 1 本题中利用电动机提升物体 是非纯电阻电路 2 计算电热时应利用公式q p热t i2rt 答案 1 0 6w 2 6j 3 5 03特色培优增素养 建模提能 柱体微元 模型求解电流大小1 模型构建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 模型条件 1 外加电压为恒定电压 2 带电粒子流仅带一种电荷 3 带电粒子在柱体内做定向移动 3 模型特点 1 柱体的长 l柱体的横截面积 s 2 带电粒子在柱体内做匀加速直线运动 4 处理思路 1 选取一小段粒子流为柱体微元 2 运用相关物理规律 结合柱体微元和整体对象的关联性进行分析计算 答案 ac 名师指津 在利用 柱体微元 模型求解电流大