高三物理一轮复习 第八章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功及电功率课件.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 ra rbb ra rbc ra rbd 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4rb 和4rc 和16rd 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a b c 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 0 314 m 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 1000 由电阻定律 s r2 3 14 10 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 0 1c 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 75wc l2的电阻为12 d l1 l2消耗的电功率的比值大于4 1 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 w q 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550wb 电动机提升重物的功率为550wc 电动机提升重物的功率为450wd 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120wb 电解槽的发热功率为60wc 电解槽消耗的电功率为60wd 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 0vb 电源输出的电功率为12wc 电动机的输出功率为6wd 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 8v 选项a正确 电源的输出功率