高考物理总复习 单元知识章节考点课件44.ppt

第一课时欧姆定律电阻定律电功电功率 考纲要求 思考 某电解池 如果在1s中内共有5 0 1018个二价正离子和1 0 1019个一价负电子通过某横截面 那么通过这个横截面的电流强度是多大 一 导体中的电场和电流 1 导线中的电场 形成因素 是由 等电路元件所积累的电荷共同形成的 方向 导线与电源连通后 导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场 性质 导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同 2 电流 导体形成电流的条件 电流定义 通过导体跟这些电荷量所用的比值叫电流 公式 电流是但有方向 规定的方向为电流的方向 或 单位 电源 导线 要有自由电荷 导体两端存在电压 横截面的电量 时间 标量 正电荷定向移动 a 1a 103ma 106 a 与负电荷定向移动的方向相反 微观表达式 i n是的自由电荷数 q是 s是 v是速率 适用于金属导体 电流的分类 方向不改变的电流叫电流 方向和大小都不改变的电流叫电流 方向改变的电流叫电流 nqsv会推导 单位体积内 每个自由电荷电荷量 导体的横截面积 自由电荷的定向移动 直流 恒定 交变 说明 导体中三种速率 定向移动速率非常小约10 5m s 无规律的热运动速率较大约105m s 电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮 电流的微观表达式推导 一段粗细均匀的导体长为l 两端加一定的电压 自由电荷定向移动的速率为v 设导体的横截面积为s 导体每单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷量为q 例1 来自质子源的质子 初速度为零 经一加速电压为800kv的直线加速器加速 形成电流强度为1ma的细柱形质子流 已知质子电荷e 1 60 10 19c 这束质子流每秒打到靶上的质子数为 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的 在质子束中与质子源相距l和4l的两处 各取一段极短的相等长度的质子流 其中的质子数分别为n1和n2 则n1 n2 6 25 1015个 2 1 思考 有一条横截面积s 1mm2的铜导线 通过的电流i 1a 已知铜的密度 8 9 103kg m3 铜的摩尔质量m 6 4 10 2kg mol 阿伏加德罗常数na 6 62 1023mol 1 电子的电量e 1 6 10 19c 求铜导线中自由电子定向移动的速率 解 设自由电子定向移动的速率是v 通过横截面的电荷量是 由 得 从中解出 代入数值后得v 7 5 10 5m s 长度 横截面积 材料 温度 四 欧姆定律 三 电阻定律 电阻率 1 电阻定律 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材料及温度有关 公式 2 电阻率 上式中的比例系数 单位是 m 它与导体的有关 是表征材料导电性质的一个重要的物理量 数值上等于长度1m 截面积为1m2导体的电阻值 金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用 半导体的电阻率随温度的升高而减小 有些合金的电阻率不受温度影响 1 内容 导体中的电流i跟导体两端的电压u成 跟它的电阻r成 正比 反比 二 决定导线电阻的因素 探究方法 控制变量法 五 电功和电功率 焦耳定律 1 电功 在电路中 导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成 在此过程中电场力对自由电荷做功 在一段电路中电场力所做的功 用w 来计算 2 电功率 单位时间内电流所做的功 p 3 焦耳定律 电流流过导体产生的热量 有q 来计算 4 导体的伏安特性曲线 用表示电压u 表示电流i 画出的i u关系图线 它直观地反映出导体中的电流与电压的关系 线性元件 伏安特性曲线是的电学元件 适用于欧姆定律 非线性元件 伏安特性曲线不是的电学元件 于欧姆定律 2 公式 3 适用条件 适用与导电和导电 对导体和元件并不适用 金属 电解液 气体 半导体 横坐标 纵坐标 过坐标原点直线 直线 不适用 电流 uit w t 正确理解有关电功和电功率的几个公式 w uit普遍适用于计算任何一段电路上的电功 p ui普遍适用于计算任何一段电路上消耗的电功率 q i2rt 仅适用于计算电热 对纯电阻电路来说 由于电能全部转化为内能 所以有关电功 电功率的所有公式和形式都适用 即适用 在非纯电阻电路中 总电能中有一部分转化为热能 另一部分转化为其他形式的能 电热仍用q i2rt计算 这时w总 uit q i2rt 同理p总 p热 跳 从定义 r u i 针对练习1 一根粗线均匀的金属导线 两端加上恒定电压u时 通过金属导线的电流强度为i 金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v 若将金属导线均匀拉长 使其长度变为原来的2倍 仍给它两端加上恒定电压u 则此时 a 通过金属导线的电流为i 2b 通过金属导线的电流为i 4c 自由电子定向移动的平均速率为v 2d 自由电子定向移动的平均速率为v 4 bc 例4 09年全国卷 24 15分 材料的电阻率 随温度变化的规律为 0 1 at 其中 称为电阻温度系数 0是材料在t 0 时的电阻率 在一定的温度范围内 是与温度无关的常数 金属的电阻一般随温度的增加而增加 具有正温度系数 而某些非金属如碳等则相反 具有负温数系数 利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性 可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻 已知 在0 时 铜的电阻率为1 7 10 8 m 碳的电阻率为3 5 10 5 m 附近 在0 时 铜的电阻温度系数为3 9 10 3 1 碳的电阻温度系数为 5 0 10 4 1 将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1 0m的导体 要求其电阻在0 附近不随温度变化 求所需碳棒的长度 忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化 则有式中t的系数必须为零 x 0 0038m 例3 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 然后给分别加上相同电压后 则在同一时间内通过它们的电量之比为 a 1 4b 1 8c 1 16d 16 1 针对练习2 09年广东理科基础5 导体的电阻是导体本身的一种性质 对于同种材料的导体 下列表述正确的是 a 横截面积一定 电阻与导体的长度成正比b 长度一定 电阻与导体的横截面积成正比c 电压一定 电阻与通过导体的电流成正比d 电流一定 电阻与导体两端的电压成反比 c a 例5 09江苏物理 有一根圆台状均匀质合金棒如图甲所示 某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率 长度l和两底面直径d d有关 他进行了如下实验 1 测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示 相关器材的参数已在图中标出 该合金棒的电阻约为几个欧姆 图中有一处连接不当的导线是 用标注在导线旁的数字表示 2 改正电路后 通过实验测得合金棒的电阻r 6 72 根据电阻定律计算电阻率为 长为l 直径分别为d和d的圆柱状合金棒的电阻分别为rd 13 3 rd 3 38 他发现 在误差允许范围内 电阻r满足r2 rd rd 由此推断该圆台状合金棒的电阻r 用 l d d表述 例2 如图所示 a为理想电流表 v1和v2为理想电压表 r1为定值电阻 r2为可变电阻 电池内阻不计 a r2不变时 v2读数与a读数之比等于r1b r2不变时 v1读数与a读数之比等于r1c r2改变一定量时 v2读数的变化量与a读数的变化量之比绝对值等于r1d r2改变一定量时 v1读数的变化量与a读数的变化量之比绝对值等于r1 bcd 例6 针对练习3 针对练习4 针对练习6 08重庆物理15 某同学设计了一个转向灯电路 如图 其中l为指示灯 l1 l2分别为左 右转向灯 s为单刀双掷开关 e为电源 当s置于位置1时 以下判断正确的是 a l的功率小于额定功率b l1亮 其功率等于额定功率c l2亮 其功率等于额定功率d 含l支路的总功率较另一支路的大 a 7 一个电解槽的额定电压为u 电流为i 电阻为r 当它正常工作时 以下说法正确的是 a 电解槽的功率为u2 rb 电解槽的热功率为i2rc 电解槽的输出功率为ui i2rd 电解槽的热功率为u2 r bc 8 关于电功和电功率以下说法正确的是 a 含有电动机电路中电功不能用公式w uit来计算b 在一切电路中电功都等于电热c 对任何用电器 电功率公式p ui均适用d 当二极管两端加的电压为u 流过它的电流为i 此时二极管的电阻可以用来计算 cd 例7 某一电动机 当电压u1 10v时带不动负载 因此不转动 这时电流为i1 2a 当电压为u2 36v时能带动负载正常运转 这时电流为i2 1a 求这时电动机的机械功率是多大 针对练习5 盐城市2008届第一次调研 如图所示 电阻r 20 电动机的绕组电阻r 10 当开关打开时 电流表的示数是i 电路消耗的电功率为p 当开关合上后 电动机转动起来 若保持电路两端的电压不变 电流表的示数i 和电路消耗的电功率p 应是 a i 3ib i 3ic p 3pd p 3p bd 例8 07北京理综23 环保汽车将为2008年奥运会场馆服务 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车 总质量m 3 103kg 当它在水平路面上以v 36km h的速度匀速行驶时 驱动电机的输入电流i 50a 电压u 300v 在此行驶状态下 求驱动电机的输入功率p电