天之骄子高考物理一轮总复习 第7章 恒定电流 第1节 电流、电阻、电功与电功率课件 新人教版.pptVIP

2017高三一轮总复习 物理 选修3 1 第七章恒定电流 第一节电流 电阻 电功与电功率 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 基础知识整合 2016届东城区一模 变压器的线圈是由金属丝绕制成的 若在短时间内吸热过多来不及散热就会损坏 现对粗细均匀的电阻丝通以直流电的情况进行讨论 设通电产生的焦耳热与电阻丝升高的温度之间满足如下关系 q kcm t 其中c表示物体的比热 m为物体的质量 t表示升高的温度 k为大于1的常数 请你选择一些物理量 通过论述和计算证明 为避免升温过快 若电流越大 电阻丝应该越粗 说明自己所设物理量的含义 思路引导 1 设定物理量 如何表示电流流过电阻丝产生的焦耳热 2 如何结合比热容求出单位时间内升高的热量的表达式 解析 本题考查了焦耳定律 电阻定律和能量守恒定律的知识 求出单位时间内升高的热量是解题的关键 设电阻丝长度为l 横截面积为s 电阻率为 密度为 0 通过电阻丝的电流为i 经过 t时间电阻丝升温 t 上述表明 当电流越大时 若想让单位时间内升高的温度少一些 则要求电阻线的横截面积大一些 电流 电阻 电阻定律1 电流 1 形成电流的条件 导体中有能够自由移动的电荷 导体两端存在 知识点1 电压 2 电流 定义 电荷 形成电流 物理意义 反映了电流的强弱程度 定义式 i 单位 安培 安 符号a 1a 1c s 3 电流的方向 与正电荷定向移动的方向 与负电荷定向移动的方向 电流虽然有方向 但它是 定向移动 相同 相反 标量 2 电阻 电阻定律 1 电阻的定义式 r 导体的阻值与两端的电压和流过的电流无关 2 电阻定律 内容 同种材料的导体 其电阻与它的 成正比 与它的 成反比 导体的电阻还与构成它的 有关 决定式 r 长度 横截面积 材料 3 电阻率 公式 与导体长度l 横截面积s无关 是导体材料本身的性质 由其材料决定 且与温度有关 物理意义 反映导体的 是表征 的物理量 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 锰铜合金 镍铜合金 几乎不受温度的影响 导电性能 材料性质 增大 减小 欧姆定律1 内容 导体中的电流跟导体两端的 成正比 跟导体的 成反比 2 公式 i 3 适用范围 1 金属导电和电解液导电 对气体导电不适用 2 纯电阻电路 不含电动机 电解槽等的电路 知识点2 电压 电阻 电功 电功率1 电功 1 定义 电路中 移动电荷所做的功 2 公式 w qu 适用于所有的用电器 3 实质 转化成其他形式的能的过程 知识点3 电场力 uit 电能 2 电功率 1 定义 单位时间内电流做的功 表示电流做功的 3 额定功率 当用电器两端的电压或流过用电器的电流为额定值时 用电器正常工作 此时用电器的功率就是额定功率 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 表达式 q 快慢 ui i2rt 特别提醒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 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 电阻公式的比较 热门考点研析 1 定义式 电流的三个公式 考点1 2 关系式3 微观表达式i nesv是电流的微观表达式 从微观来看 电流的大小决定于导体中单位体积内的自由电荷数n 电荷量e 定向移动的速率v 还与导体的横截面积有关 这是电流的本质 2015年安徽高考 一根长为l 横截面积为s的金属棒 其材料的电阻率为 棒内单位体积自由电子数为n 电子的质量为m 电荷量为e 在棒两端加上恒定的电压时 棒内产生电流 自由电子定向运动的平均速率为v 则金属棒内的电场强度大小为 思路引导 1 电流的微观表达式是什么 2 金属棒内的电场强度如何表示 例1 答案 c 总结提升 电流的微观表达式建立了电流的宏观量和微观量之间的关系 安培提出了著名的分子电流假说 根据这一假说 电子绕核运动可等效为一环形电流 设电量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动 关于该环形电流的说法 正确的是 针对训练1 答案 c 1 伏安特性曲线 1 以电流为纵轴 电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为i u图线 如图甲所示 2 以电压为纵轴 电流为横轴画出u i图线 如图乙所示 伏安特性曲线 考点2 3 比较电阻的大小2 线性元件和非线性元件线性元件 伏安特性曲线是直线的电学元件 欧姆定律适用 非线性元件 伏安特性曲线为曲线的电学元件 欧姆定律不适用 图线a b表示线性元件 图线c d表示非线性元件 图象的斜率表示电阻的倒数 斜率越大 电阻越小 故ra rb 图线c的电阻减小 图线d的电阻增大 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻 在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数 如图所示 图线1 2 3分别表示导体a b c的伏安特性曲线 其中导体c为一非线性元件 当串联接在电压恒为6v的直流电源两端时 它们的电阻分别为r1 r2 r3 则下列说法正确的是 例2 a 此时流过三导体的电流均为1ab r1 r2 r3 1 2 3c 若将三导体串联后改接在3v的直流电源上 则三导体的阻值之比不变d 若将三导体并联后接在3v的直流电源上 则通过它们的电流比i1 i2 i3 3 2 1 思路引导 1 串联电路具有什么规律 三个电阻串联时总电压是多少 2 非线性元件电阻随电压如何变化 伏安特性曲线的物理含义是什么 解析 三个导体串联在6v的电源上 根据串联电路特点可知 电流大小相等 分析图象可知 当电流为1a时 三个导体两端电压之和为6v a选项正确 分析图象可知 伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数 r1 1 r2 3 r3 2 电阻之比为1 3 2 b选项错误 线性电阻的阻值不随电压的变化而变化 非线性电阻的阻值随电压的变化而变化 故将三导体串联后改接在3v的直流电源上 则三导体的阻值之比变化 c选项错误 将三导体并联后接在3v的直流电源上 分析图象可知 通过它们的电流分别为3a 1a 2 4a d选项错误 答案 a 总结提升 1 由于导体的导电性能不同 所以不同的导体有不同的伏安特性曲线 2 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值 对应这一状态下的电阻 2016届嘉兴月考 由于温度的影响 某一导体的伏安特性曲线如图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9 针对训练2 答案 b 1 纯电阻电路和非纯电阻电路 1 纯电阻电路 电流通过纯电阻电路 消耗的电能全部转化为内能 如电灯 电炉子 电烙铁 欧姆定律只适用于纯电阻电路 电功 电功率和电热的计算 考点3 2 非纯电阻电路 电路通过非纯电阻电路 消耗的电能部分转化为内能 大部分转化为机械能 电动机 和化学能 电解槽 电功大于电热 w uit q i2rt 电功率大于热功率 p电 ui p热 i2r 2 电动机问题的解题技巧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 电动机工作时所消耗的电能大部分转化为机械能 一小部分才转化为热能 因此 在计算电动机电路可用以下公式 1 电流做功是所消耗的总能量w总 uit 工作所产生的热量q i2rt 所转化的机械能w机 w总 q uit i2rt 2 电流做功的功率p总 ui 其发热功率p热 i2r 转化的机械功率p机 p总 p热 ui i2r 例3 思路引导 1 如何计算电子加速运动得到的动能 2 一秒内一个电子获得的动能是多少 总结提升 1 电流做功 把电能转化为其他形式的能 1 电流通过纯电阻 电灯 电炉等 电路做功 电能 内能 2 电流通过电动机做功 电能 内能 机械能 3 电流通过电解液做功 电能 化学能 2 非纯电阻电路比纯电阻电路多了其他能量参与转化 若当非纯电阻电路中的其他能量停止转化时 非纯电阻电路也就转化成了纯电阻电路 电路特征发生了根本性转变 电路元件中电流一定会发生变化 需要根据欧姆定律重新确定电流值 这类电路最典型的就是电动机通电后突然处于不转动状态 电动机无机械能输出变成了纯电阻电路 国家水利发展规划指出 若按现有供水能力测算 我国供水缺口极大 蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一 某地要把河水抽高20m 进入蓄水池 用一台电动机通过传动效率为80 的皮带 带动效率为60 的离心水泵工作 工作电压为380v 此时输入电动机的电功率为19kw 电动机的内阻为0 4 已知水的密度为1 103kg m3 重力加速度取10m s2 求 1 电动机内阻消耗的热功率 2 将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间 不计进 出水口的水流速度 针对训练3 答案 1 1kw 2 2 104s 方法技巧归纳 电路的简化1 串并联电路的特点 2 几个有用的结论 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 某电路中无论电阻怎样连接 该电路消耗的电功率p总等于各个电阻消耗的电功率之和 3 电路简化的技巧 1 理想导线可任意长短 与导线直接连接的各点的电势必相等 2 理想的电流表可认为是短路的 理想电压表认为是断路的 3 凡接在同样两个等势点上的电阻为并联关系 4 电压稳定时电容所在的支路为断路 2016届江西月考 如图所示 设r1 r2 r3 r4 r 求开关s闭合和断开时 a b两端的电阻之比 思路引导 1 串并联电路的特点是什么 2 开关s闭合和断开时 如何简化电路求解a b两端的电阻 例4 解析 开关s闭合时 电阻r4被短路 电阻r1 r2 r3并联 电路如图所示 开关s断开时 电阻r4和r3串联 再和电阻r1 r2并联 电路如图所示 2013年安徽高考 用图示的电路可以测量电阻的阻值 图中rx是待测电阻 r0是定值电阻 g是灵敏度很高的电流表 mn是一段均匀的电阻丝 闭合开关 改变滑动头p的位置 当通过电流表g的电流为零时 测得mp l1 pn l2 则rx的阻值为 针对训练4 答案 c 考题随堂演练 1 2016届邢台四模 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 答案 a 2 截面积为s的导线中通有电流i 已知导线每单位体积中有n个自由电子 每个自由电子的电荷量是e 自由电子定向移动的速率是v 则在时间 t内通过导线横截面的电子数是 a b c d 答案 a 3 多选 2016届浙江联考 三个导体元件a b c的伏安特性曲线分别如图线a b c所示 当它们串联后接在6v稳压直流电源两端时 它们的电阻分别为ra rb rc 其中图线b在点 2 1 处的切线与图线c平行 则下列说法正确的是 a ra rb rc 1 2 3b 此时导体a的功率为1w c 若将三个导体元件并联后接在3v的稳压直流电源上 则a元件消耗的功率最小d 若仅将导体b c串联后接在2v的稳压直流电源上 b元件消耗的功率大于0 5w 答案 ab 4 多选 如图所示 一