高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 8.1 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 知识导图 定向 安培 安 正电荷 a i nqsv 正比 反比 导体对电流阻碍作用 金属 越大 欧姆 正比 反比 导电性能 增大 减小 电场力 w qu iut 快慢 热量 q i2rt 微点拨 1 u i图线斜率禁忌 对于线性元件 u i图线的斜率等于其电阻 对于非线性元件这一结论不成立 但其阻值仍可用图线上各点的u i比值计算 区别于v t图象 2 线性 非线性元件判断依据 是否满足欧姆定律是区别线性元件 非线性元件的标准 线性元件在温度影响下 伏安特性曲线也可能是曲线 3 电阻唯一功能 生热 电阻从微观上看是定向移动的离子与不动的部分相碰撞造成的 正是由于这种碰撞 使定向移动离子的动能 传递给不动部分使其热运动加剧 使电能转化为内能 导体温度升高 所以电阻只有生热功能 不会产生其他能 例如 非纯电阻电路中 电阻分压为u 电阻生热可用uit表示 慧眼纠错 1 规定正电荷定向移动方向为电流方向 所以电流是矢量 纠错 2 欧姆定律适用于金属导电和气体导电 纠错 电流是标量 欧姆定律对气态导体不适用 3 由r 知 导体的电阻与导体两端电压成正比 与流过导体的电流成反比 纠错 4 电阻率是由导体本身决定的 纠错 r 是定义式 不是决定式 电阻率往往随温度的变化而变化 5 根据i 可知i与q成正比 纠错 反映了i的大小 但不能说i q i 典题探究 考点1电流 电阻和电阻定律的理解与应用 典题探究 典例1 2018 西安模拟 两根完全相同的金属裸导线 如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍 把另一根对折后绞合起来 然后给它们分别加上相同电压后 则 在相同时间内通过它们的电荷量之比为 导学号04450167a 1 4b 1 8c 1 16d 16 1 题眼直击 1 两根完全相同的金属裸导线 2 一根均匀拉长到原来的2倍 长度变为原来的 横截面积变为原来的 另一根对折后绞合 长度变为原来的 横截面积变为原来的 3 分别加上相同电压 2倍 2倍 解析 选c 对于第一根导线 均匀拉长到原来的2倍 则其横截面积必然变为原来的 由电阻定律可得其电阻变为原来的4倍 第二根导线对折后 长度变为原来的 横截面积变为原来的2倍 故其电阻变为原来的 给上述变化后的裸导线加上相同的电压 由欧姆定律得 由i 可知 在相同时间内 电荷量之比q1 q2 i1 i2 1 16 c项正确 通关秘籍 1 电流的理解与计算 2 电阻与电阻率的区别 3 电阻的决定式和定义式的比较 考点冲关 1 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 电子平均定向移动速率为 解析 选d 假设电子定向移动的速率为v 那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt s中的自由电子数 而体积为vts的铜的质量为vts 摩尔数为 所以电荷量q i 于是得v 故d正确 2 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 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c 当l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 选c 长度不变 横截面积增大一倍时 有r1 r 故a错误 横截面积不变 长度增大一倍时 有r2 2r 故b错误 当l和s都缩小为原来的一半 有r3 r 故c正确 长度变为2倍 横截面的半 径增大一倍 则横截面积变为原来的4倍 则r4 故d错误 加固训练 有一长方形导体 长a 宽b 高h之比为6 3 2 它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线 如图所示 分别将aa bb cc 接在同一恒压电源上时 导体中电荷定向移动的速度分别为v1 v2 v3 则v1 v2 v3为 a 6 3 2b 1 1 1c 2 3 6d 1 2 3 解析 选d 根据r i 和i nsqv得v 即v 所以v1 v2 v3 1 2 3 故选d 考点2欧姆定律与伏安特性曲线 典题探究 典例2 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 导学号04450168 a 随着所加电压的增大 小灯泡的电阻减小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的面积 题眼直击 pq为u轴的垂线 pm为i轴的垂线 可求 电阻 解析 选d 由图可知流过小灯泡的电流i随所加电压u变化的关系为非线性关系 可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大 a错误 根据欧姆定律 对应p点 小灯泡的电阻应为r b c错误 对应p点 小灯泡的功率为p u1i2 也就是图中矩形pqom的面积 d正确 通关秘籍 1 i 与r 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 考点冲关 1 多选 2018 泰安模拟 某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小 在一次实验中 将该热敏电阻与一小灯泡串联 通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图所示 m为两元件伏安曲线的交点 则下列关于热敏电阻和小灯泡的说法正确的是 a 图线a是小灯泡的伏安特性曲线 图线b是热敏电阻的伏安特性曲线b 图线b是小灯泡的伏安特性曲线 图线a是热敏电阻的伏安特性曲线c 图线中m点对应的状态 小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值d 图线中m点对应的状态 小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等 解析 选b d 图线a的斜率变大 电阻变小 为热敏电阻的伏安特性曲线 图线b是小灯泡的伏安特性曲线 故a错误 b正确 图线中的m点表示该状态两元件不仅电流相同 电压也相同 所以此时两者阻值相同 功率也相同 选项c错误 d正确 2 某一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 导学号04450169a 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9 解析 选b 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 故b对 a c d错 加固训练 多选 我国已经于2012年10月1日起禁止销售100w及以上的白炽灯 以后将逐步淘汰白炽灯 假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示 图象上a点与原点的连线与横轴成 角 a点的切线与横轴成 角 则 a 白炽灯的电阻随电压的增大而减小b 在a点 白炽灯的电阻可表示为tan c 在a点 白炽灯的电功率可表示为u0i0d 在a点 白炽灯的电阻可表示为 解析 选c d 由图可知 白炽灯的电阻随电压的增大而增大 a错误 在a点 白炽灯的电阻可表示为 不能表示为tan 或tan 故b错误 d正确 在a点 白炽灯的功率可表示为u0i0 c正确 考点3串 并联电路规律及其应用 典题探究 典例3 如图所示 设r1 r2 r3 r4 r 求开关s闭合和断开时 a b两端电阻之比 解析 电路简化如图所示 s闭合 r4被短路 r1 r2 r3并联 故rab rs断开 r3与r4串联后再与r1 r2并联解得rab r 所以rab rab 5 6 答案 5 6 通关秘籍 1 串 并联电路的几个常用结论 1 当n个等值电阻r0串联或并联时 r串 nr0 r并 r0 2 串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻 并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻 3 在电路中 某个电阻增大 或减小 则总电阻增大 或减小 4 某电路中无论电阻怎样连接 该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和 2 电压表 电流表的改装 3 滑动变阻器应用 1 电路的对比 2 选择原则 采用限流电路时 电路中的最小电流 电压 仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流 电压 时 应采用变阻器的分压式接法 要求负载上电压或电流变化范围大 测多组数据 从零开始连续可调 须用分压式接法 以小控大用分压 当负载电阻rx远大于滑动变阻器总电阻r 须用分压式接法 此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用 相差无几用限流 负载电阻的阻值rx小于滑动变阻器的总电阻r或相差不大 并且电压表 电流表示数变化不要求从零开始起调 可用限流式接法 限流式接法要能在调节过程中平缓控制电流 电压 滑动变阻器阻值要稍大些 一般来说 约为待测电阻的3 10倍 两种电路均可使用时 应优先用限流式接法 因为限流式接法总功率较小 电路便于连接 考点冲关 1 2018 大连模拟 如图所示的部分电路中 已知i 3a i1 2a r1 10 r2 5 r3 30 则通过电流表的电流大小和方向是 a 0 5a 向右b 0 5a 向左c 1a 向右d 1a 向左 解析 选a 对于稳恒电路中的某一节点 流入的电流总和一定等于流出的电流总和 对于节点c 已知流入的电流i 3a 流出的电流i1 2a 则还有1a的电流要流出节点c 由此可知经过r2的电流i2 1a 向右 根据欧姆定律 u1 i1r1 20v u2 i2r2 5v 电压等于电势 之差 u1 c a u2 c b 两式相减可得 b a 15v 即b点电势比a点高15v 则通过r3的电流i3 0 5a 方向向上 对于节点b 流入的电流i2 1a 流出的电流i3 0 5a 则还有0 5a的电流流出b点 因此可判断流过电流表的电流为0 5a 向右 a正确 2 如图所示 其中电流表a的量程为0 6a 表盘均匀划分为30个小格 每一小格表示0 02a r1的阻值等于电流表内阻的 r2的阻值等于电流表内阻的2倍 若用电流表a的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值 则下列分析正确的是导学号04450170 a 将接线柱1 2接入电路时 每一小格表示0 04ab 将接线柱1 2接入电路时 每一小格表示0 02ac 将接线柱1 3接入电路时 每一小格表示0 06ad 将接线柱1 3接入电路时 每一小格表示0 01a 解析 选c 将接线柱1 2接入电路时 通过r1的电流是通过电流表的2倍 每一小格表示0 02a 0 04a 0 06a 选项a b错误 将接线柱1 3接入电路时 通过r1的电流仍然是通过电流表的2倍 每一小格仍然表示0 06a 选项c正确 选项d错误 加固训练 图甲 乙画出了用电压表 电流表测量导体电阻的两种电路图 图中电压表内阻为103 电流表内阻为0 1 被测导体的真实电阻为87 4 测量时 把电压表读数和电流表读数的比值称为电阻的测量值 如果不考虑实验操作的偶然误差 按甲 乙两种电路进行实验 得到的电阻测量值将各是多少 你能从中得出什么结论 解析 如果不考虑操作的偶然误差 按甲 乙两种电路进行实验 甲图中电阻测量值为 r 80 375 乙图中电阻测量值为 r ra r实 87 5 因电压表的内阻远大于所测电阻的阻值 则用图甲电压表分流很小 误差小 当电流表内阻远小于所测电阻时 用图乙接法 误差小 答案 按甲图测量电阻为80 375 乙图中电阻测量值为87 5 结论见解析 考点4电功 电热 电功率 典题探究 典例4 有一小型直流电动机 把它接入u1 0 3v的电路中时 电动机不转 测得流过电动机的电流为i1 0 6a 若把电动机接入u2 3 0v的电路中时 电动机正常工作 工作电流是i2 1 0a 求 导学号04450171 1 电动机正常工作时的输出功率是多少 2 如果电动机正常工作时 转子突然被卡住 此时电动机的发热功率是多大 解析 1 当u1 0 3v i1 0 6a时 电动机不转 此时电动机为纯电阻 故电动机的内电阻为r 0 5 当u2 3 0v i2 1 0a时 电动机正常工作 此时电动机为非纯电阻 则电动机的输出功率为p出 u2i2 r 2 5w 2 当电动机正常工作被卡住时 电动机又为纯电阻 其发热功率为p热 18w 答案 1 2 5w 2 18w 通关秘籍 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 考点冲关 1 2018 邯郸模拟 电阻r和电动机m串联接到电路中 如图所示 已知电阻r跟电动机线圈的电阻值相等 开关接通后 电动机正常工作 设电阻r和电动机m两端的电压分别为u1和u2 经过时间t 电流通过电阻r做功为w1 产生热量为q1 电流通过电动机做功为w2 产生热量为q2 则有 a u1q2d w1 w2 q1 q2 解析 选a 由于电阻r跟电动机线圈的电阻值相等 开关接通后 根据焦耳定律 二者产生的热量相等 q1 q2 电流通过电动机做功w2大于电流通过电阻r做功w1 即w1 w2 电动机m两端的电压大于电阻两端电压 即u1 u2 所以a正确 2 多选 在如图所示的电路中 输入电压u恒为8v 灯泡l上标有 3v6w 字样 电动机线圈的电阻rm 1 若灯泡恰能正常发光 下列说法正确