第1讲　欧姆定律　电阻定律、电功率及焦耳定律.doc

第七章恒定电流第1讲欧姆定律电阻定律、电功率及焦耳定律一、电流1形成电流的条件(1)导体中有能够自由移动的电荷(2)导体两端存在电压2电流的方向：与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反3电流(1)定义式：I.(2)微观表达式：InqSv，式中n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积(3)单位：安培(安)，符号A,1 A1 C/s.二、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2表达式：R.3电阻率：是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率，单位是m.三、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：IU/R.(1)公式中的三个量I、U、R必须对应着同一段电路上同一时刻的值(2)在国际单位制中，电压单位用伏特，符号V，电流单位用安培，符号A，电阻单位用欧姆，符号，1 A1 V/.3适用范围：金属、电解液等，对气体导体(如日光灯管中的气体)和某些导电元件(如晶体管)并不适用4伏安特性曲线(1)定义：在直角坐标系中，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压，画出IU的关系图象，叫做导体的伏安特性曲线(2)线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件叫做线性元件如图甲所示(3)非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件如图乙所示四、电功率及焦耳定律1电功(1)公式：WUIt.(2)适用条件：适用于任何电路2电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢(2)公式：PUI.3焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的热量(2)计算式：QI2Rt.4热功率(1)定义：单位时间内的发热量(2)表达式：PI2R.五、电阻的串联、并联特点比较1.串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大2并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大3无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总等于各个电阻耗电功率之和4当n个等值电阻R0串联或并联时，R串nR0，R并R0.1关于材料的电阻率，下列说法正确的是()A把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的B材料的电阻率随温度的升高而增大C纯金属的电阻率比合金的电阻率小D电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大解析：电阻率是材料本身的一种电学特征，与导体的长度、横截面积无关，A错误；金属材料的电阻率随温度升高而增大，而半导体材料则相反，B错误；合金的电阻率比纯金属的电阻率大，C正确；电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积有关，D错误答案：C2下面关于欧姆定律，理解正确的是()A由I可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B由R可知，导体的电阻跟电压成正比，跟电流成反比C由UIR可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大D由R可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零解析：导体的电阻由导体本身的因素所决定，与所加的电压、流过的电流无关，B、D均错由欧姆定律知，A对答案：A3某用电器离供电电源距离为L(m)，线路上的电流强度为I(A)，若要求线路上的电压降不超过U(V)，已知输电线的电阻率为(m)，该输电线的横截面积最小值是()AL/RB2LI/UCU/LI D2UL/I解析：输电线的总长为2L(m)，据电阻定律得R，由题意知IRU，故S，B对答案：B4一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图象如图所示，此图象的斜率可表示为()AU BR C. D.解析：qt图象的斜率表示流过电阻R的电流，由此可知，通过电阻R的电流不变，由欧姆定律知，I，故C正确答案：C5如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是()AR1R213BR1R231C将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1I213D将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1I231解析：IU图象的斜率表示电阻的倒数，由图象可得R1R213，A正确；B错误R1与R2串联后电流相等，C错误R1与R2并联后电压相同，由公式UIR知，电流与电阻成反比，选项D正确答案：AD6电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上(如图所示)，下列说法正确的是()A开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大B开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小C开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少D开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变解析：开关接通时，灯泡被短路，灯泡熄灭，电路的总电阻变小，电路的总功率P变大，电烙铁的功率变大，A正确，B、D、D错误答案：A1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)导体的电阻、电阻率均与温度有关2公式R和R的比较公式RR适用条件(1)金属、电解液(2)纯电阻电路导电材料字母含义U：导体两端电压I：通过导体的电流：材料的电阻率l：沿电流方向导体的长度S：垂直电流方向导体的横截面积公式含义提供了一种测量电阻的方法，不能说RU、RR指明了电阻的决定因素，R由、l、S共同决定两根完全相同的裸导线，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()A14 B18C116 D161解析：本题应根据电阻定律R、欧姆定律I和电流定义式I求解对于第一根导线，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：I1，I2.由I可知，在相同时间内，电荷量之比q1q2I1I2116.答案：C应用公式R解题时，通常有以下几种情况：(1)导线长度l和横截面积S中只有一个发生变化(2)l和S同时变化，有一种特殊情况是l与S成反比，即导线的总体积VSl不变11：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析：由欧姆定律I，电阻定律R和电流微观表达式IneSv可得v，因此，电压U加倍时，v加倍，l加倍时v减半，故A、B选项错误导线横截面的直径加倍时，v不变，C项正确答案：C1注意欧姆定律的“二同”(1)同体性：指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体(2)同时性：指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流2对伏安特性曲线的理解(1)伏安特性曲线为直线时图线a、b表示线性元件在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaIR或I能量转化电流做功全部转化为内能WQ电流做功除转化为内能外还要转化为其他形式的能WQE其他公式WQUItI2Rtt P电P热UII2RWUItP电UIQI2RtP热I2R元件举例电阻、电炉丝、白炽灯等电风扇、电动机、电解槽等功能关系一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提升重力为4 N的物体时，通过电动机的电流是0.2 A在30 s内可使该物体被匀速提升3 m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)在提升物体的30 s内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻解析：(1)电动机的输入功率P入IU0.23 W0.6 W.(2)电动机提升物体的机械功率P机Fvmg0.4 W由能量守恒定律得P入P机P热所以P热P入P机(0.60.4)W0.2 W30 s内产生的热量QP热t0.230 J6 J.(3)根据焦耳定律QI2Rt可得线圈电阻为R 5 .答案：(1)0.6 W(2)6 J(3)5 1.解此类问题首先要分清纯电阻电路和非纯电阻电路2在非纯电阻电路里，要注意区别电功和电热，注意应用能量守恒定律(1)电热QI2Rt；(2)电动机消耗的电能也就是电流的功WUIt；(3)由能量守恒得WQE，E为其他形式的能，这里是机械能；(4)对电动机来说，输入的功率P入IU；发热的功率P热I2R，输出的功率，即机械功率P机P入P热UII2R.31：如图所示的电路中，输入电压U恒为12 V，灯泡L标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻RM0.50 .若灯泡恰能正常发光，则下列说法中正确的是()A电动机的输入功率是12 WB电动机的输出功率是12 WC电动机的热功率是2 WD整个电路消耗的电功率是22 W解析：灯泡正常发光，表明灯泡两端的电压UL6 V，电路中的电流I2 A，又输入电压为12 V，所以电动机两端的电压为UMUUL6 V，电动机的输入功率为PIUM26 W12 W，电动机的发热功率为P热I2RM2 W，电动机的输出功率为P出PP热10 W，整个电路消耗的电功率为P总IU212 W24 W故选项A、C正确答案：AC一、如何把用电器接入电路1用电器接入电路时的约定(1)纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变(2)用电器的实际功率超过额定功率时，认为它将被烧毁， 不考虑其安全系数(3)没有注明额定值的用电器(如用于限流的变阻器等)接入电路时，认为其工作的物理量均不大于其额定值，能安全使用2解答用电器在接入电路工作问题时要注意(1)确保用电器不超过额定功率；(2)再考虑附加元件的耗能越少越好额定电压都是110 V，额定功率PL1100 W，PL240 W的电灯两盏，若接在电压是220 V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是()思路点拨：解答本题时可按以下思路分析：解析：判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有PUI可知：RL1RL2.对于A电路，由于RL1UL1，且有UL2110 V，L2灯被烧毁，UL1RL1，L1灯又并联变阻器，并联电阻更小于RL2，所以UL2U并，L2灯烧毁对于C电路，L2灯与变阻器并联电阻可能等于RL1，所以可能UL1UL2110 V，两灯可以正常发光对于D电路，若变阻器的有效电阻等于L1、L2的并联电阻，则UL1UL2110 V，两灯可以正常发光比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IL1IL2)110，而D电路中变阻器功率为(IL1IL2)110，所以C电路消耗电功率最小答案：C二、运用电阻定律判断输电线故障问题的方法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，如本题采用了比例法(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)对已知条件的分析应用是解题的关键如图所示，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？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 mA4.0102A，R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 km1.(2013成都二诊)根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有()A导体两端的电压越大，电阻就越大B导体中的电流越大，电阻就越小C比较几只电阻的IU图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的D由I可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比解析：导体的电阻表征导体阻碍电流的能力，由导体本身决定，与U、I无关，选项A、B错误；在电阻的IU图象中，阻值R，当I相同时，U越小，表示该导体的阻值较小，选项C错误；根据欧姆定律公式I可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，选项D正确答案：D2如图所示的滑动变阻器中，a、b、c、d是它的四个接线柱，P是滑动触片现将滑动变阻器接入电路中，并要求滑动触片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小，则接入电路中的接线柱可能是()Aa和bBa和cCb和c Db和d解析：滑动变阻器是通过改变接入电路中的电阻丝长度，使接入电路中的电阻发生变化要使滑动触片P向c移动时电路中的电流减小，则接入电路中的电阻丝的电阻应增大，电阻丝的长度应变长滑动触片P与接线柱c、d之间没有电阻，所以接入电路中的一个接线柱必须是c或d；在滑动触片P向c移动时，只有b、P之间的导体长度在变长，所以接入电路的另一个接线柱只能是b.可见，接入电路中的接线柱可以是b和c或者是b和d.答案：CD3如图所示，是某导体的IU图线，图中45，下列说法正确的是()A通过电阻的电流与其两端的电压成正比B此导体的电阻R2 CIU图线的斜率表示电阻的倒数，所以Rcot 451.0 D在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是 3.0 C答案：ABD4在图中，A、B间的电压为30 V，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变C、D间的电压，UCD的变化范围是()A010 V B020 VC1020 V D2030 V解析