高三物理一轮复习 第七章 第1讲 电流、电阻、电功及电功率1.doc

第七章恒定电流考纲要求高考频度备考指导1.欧姆定律2.电阻定律3.电阻的串联、并联4.电源的电动势和内阻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.掌握电路基本概念，会用欧姆定律、电阻定律、焦耳定律分析问题2.掌握闭合电路欧姆定律，能够结合串、并联电路的特点分析问题，会分析电路动态变化问题3.掌握各种电学仪器的使用、电学各实验的方法和原理，能够设计电路、连接电路、分析电路故障，能够用表格、图象等分析实验数据.第1讲电流电阻电功及电功率(对应学生用书第109页)电 流1.定义：电荷的定向移动形成电流2方向：规定为正电荷定向移动的方向3三个公式：【针对训练】1如图711所示，一根截面积为s的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()图711avqb.cqvsd.【解析】由于橡胶棒均匀带电，故时间t内定向移动的电荷量为qvt；根据电流定义式i，可以确定a正确【答案】a电阻和电阻率1.电阻(1)定义式：r.(2)电阻定律：r.2电阻率(1)物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性(2)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大半导体的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减小为零成为超导体【针对训练】2下列说法中正确的是()a每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化b导线越细越长，其电阻率也越大c一般金属的电阻率，都随温度升高而增大d测电阻率时，为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可读数【解析】由于金属的电阻率随温度的升高而增大，故a错误，c正确电阻率与导线的长度无关，b错误测电阻率时，若电流过大，会使被测电阻温度升高，影响测量结果，故d错误【答案】c电功和电功率1.电功(1)公式：wiut.(2)适用条件：适用于任何电路(3)实质：电能转化为其他形式的能的过程2电功率(1)公式：piu.(2)适用条件：适用于任何电路3电热qi2rt(焦耳定律)4电热功率pi2r.(1)计算时，首先要区分电路是否为纯电阻电路，恰当地选取功率表达式；其次要分清计算的是电功还是电热(2)在应用公式进行计算时，由于公式较多容易混淆，但是在计算电功率时要应用p电ui；计算热功率时要应用p热i2r来计算【针对训练】3(2012宝鸡二模)小亮家有一台电风扇，内阻为20 ，额定电压为220 v，额定功率为66 w，将它接上220 v电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动则此时电风扇消耗的功率为()a66 w b2 420 wc11 w d不确定【解析】当扇叶被东西卡住不能转动时，电路为纯电阻电路，所以电风扇消耗的功率也就是热功率p2 420 wb对【答案】b(对应学生用书第110页)电流三公式的比较和应用公式字母含义公式含义定义式iq：(1)是通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上电荷量(2)当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，应是q|q1|q2|反映了i的大小，但不能说iq，i微观式inqsvn：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：定向移动的速率从微观上看n、q、s、v决定了i的大小续表公式字母含义公式含义决定式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，i图712如图712是静电除尘器示意图，a接高压电源的正极，b接高压电源的负极，a、b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，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极a上，排出的烟就成为清洁的了已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜能除m kg，计算高压电源的电流i(电子电荷量设为e，阿伏加德罗常数为na，一昼夜时间为t)【审题视点】(1)除尘器中电子和正离子同时向相反方向定向移动形成电流(2)煤粉吸附的电荷量为定向移动总电荷量的一半【解析】由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电，则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q的关系是：q而qmnnae所以i.【答案】【即学即用】1某电解池，如果在1秒钟内共有5.01018个二价正离子和1.01019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()a0 ab0.8 ac1.6 a d3.2 a【解析】通过横截面的正离子的电荷量q11.6101925.01018 c通过横截面的负离子的电荷量q21.610191.01019 c，则q|q1|q2|3.2 c，根据i得i3.2 a，故d正确【答案】d电阻、电阻率的理解和应用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，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小(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比较公式rr区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与u和i有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如图713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图线如图乙所示，当u10 v时，求电解液的电阻率是多少？图713【审题视点】(1)在p、q间加电压，导体长为a，横截面积为sbc.(2)由ui图象知，u10 v时，i5103 a根据r可以确定此时的电阻值【解析】由题图乙可求得u10 v时，电解液的电阻为r 2 000 由题图甲可知电解液长为la1 m截面积为sbc0.02 m2结合电阻定律r得 m40 m.【答案】40 m(1)公式r是电阻的定义式，而r是电阻的决定式，在温度一定的条件下，导体的电阻大小由长度、截面积及材料决定，一旦导体给定，即使它两端的电压u0，它的电阻仍然存在若考虑温度，导体的电阻率会随着温度的变化而变化(2)ui图线是直线时，斜率等于电阻；若为曲线，电阻跟曲线的斜率无关，只能依据曲线对应的点的坐标来计算得出【即学即用】2.图714(2012广州调研)电位器是变阻器的一种如图714所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯的亮度，下列说法正确的是()a连接a、b使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮b连接a、c使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮c连接a、c使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗d连接b、c使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮【解析】根据电位器结构和连线可知：连接a、b使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，a错误；同理，d正确；连接a、c时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故b、c错误【答案】d电功和电热的计算1.电功与电热的比较纯电阻电路非纯电阻电路常用电器白炽灯、电烙铁、电炉等电动机、电风扇、电解槽等电功与电热的关系电功等于电热wquiti2rtt电功：wuit电热：qi2rt电功大于电热wq2.电功率与热功率的比较(1)在纯电阻电路中，电功率等于热功率，即puii2r.(2)在非纯电阻电路中，电功率包含热功率，pui为电功率，pi2r为热功率，有pp.图715如图715所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等停电时，用多用电表测得a、b间的电阻为r；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得a、b间电压为u，进线电流为i；经过一段时间t，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为w，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是()api2r bpcpiu dp【审题视点】(1)由于该电路中除电灯外，还有电视机、洗衣机等故该电路为非纯电阻电路(2)电功、电功率的计算公式较多，而不同的用电器、不同的电路，需要选择不同的公式【解析】电路消耗的电功率的计算公式pui、p是普遍适用的，而a、b两选项中公式只适用于纯电阻电路，而电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻，所以选项a、b错误，正确选项为c、d.【答案】cd【即学即用】3.图716(2012银川模拟)如图716所示，用输出电压为1.4 v，输出电流为100 ma的充电器对内阻为2 的镍氢电池充电下列说法错误的是()a电能转化为化学能的功率为0.12 wb充电器输出的电功率为0.14 wc充电时，电池消耗的热功率为0.02 wd电能转化为化学能的功率为0.14 w【解析】充电器对电池的充电功率为p总ui0.14 w，电池充电时的热功率为p热i2r0.02 w，所以转化为化学能的功率为p化p总p热0.12 w，故a、b、c正确，d错误【答案】d(对应学生用书第112页)应用电阻定律求解输电线问题1.一般解题步骤(1)分析题意画出等效电路图，确定已知条件如电阻、输电线长度等(2)根据欧姆定律、电阻定律等规律列出方程(3)对列出的方程进行分析，找出最简单的解法，如采用比例法等(4)求解方程，并分析计算结果的合理性2应注意的问题：(1)输电线问题中，输电线的长度等于两地距离的二倍(2)注意区分是短路故障还是断路故障，有时还出现漏电故障，漏电处相当于一个电阻如图717所示，在相距40 km的a、b两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在a、b间的某处发生短路，这时接在a处的电压表示数为10 v，电流表的示数为40 ma，求发生短路处距a处有多远？图717【潜点探究】(1)导线长度是两地距离的2倍(2)短路处相当于两地两输电线在此直接相连构成回路(3)由欧姆定律计算输电线电阻，由电阻定律确定短路处与a处距离【规范解答】设发生短路处距离a处为x，据题意知，a、b两地间的距离l40 km电压表的示数u10 v电流表的示数i40 ma4.0102 ar总800 根据欧姆定律i可得：a端到短路处的两根输电线的电阻rx 250 根据电阻定律可知：rxa、b两地间输电线的电阻为r总由/得解得xl40 km12.5 km.【答案】12.5 km【即学即用】4一根阻值为r的均匀电阻丝，长为l，横截面积为s，设温度不变，则在下列情况下其电阻值仍为r的是()a当l不变，s增大一倍时b当s不变，l增大一倍时cl和s都缩小为原来的d当l和横截面的半径都增大一倍时【解析】根据电阻定律r知，当l不变，s增大一倍时，电阻减小为r；当s不变l增大一倍时，电阻增大为2r；当l和s都缩小为原来的时，电阻不变；当半径增大一倍时，s增大为原来的4倍，可见c正确【答案】c(对应学生用书第112页)电流微观表达式的应用1(2012陕西师大附中模拟)有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流为i，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为()anvsbnvtc. d.【解析】根据电流的定义式可知，在t内通过导线横截面的电荷量qit，所以在这段时间内通过的自由电子数为n，所以c项正确，d项错由于自由电子定向移动的速度是v，因此在时间t内，位于以横截面s、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图所示)这段导线的体积vslsvt，所以t内通过横截面s的自由电子数为nnvnsvt.选项a、b均错【答案】c电流、电功的计算2(2011全国高考)通常一次闪电过程历时约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i1105(a)，a正确；整个过程的平均功率p31010(w)(t代0.2或0.3)，b错误；由e1106(v/m)，c正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功wqu6109j，d错【答案】ac电功和电功率的应用3(2012咸阳一模)功率为10 w的发光二极管(led灯)的亮度与功率为60 w的白炽灯相当根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰假设每户家庭有2只 60 w的白炽灯，均用10 w的led灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()a8108 kwh b81010 kwhc81011 kwh d81013 kwh【解析】按每户一天亮灯5小时计算，每户一年节省的电能为(260210)1035365 kwh18