2013届高考物理第一轮考点总复习课件45

电路 欧姆定律电阻定律电功和电功率焦耳定律 第八章 1 电流 1 电流的定义 规定定向移动的方向为电流的方向 形成电流的条件是 存在着自由电荷 导体两端存在着电势差 两者缺一不可 这里要注意区分形成电流 形成持续电流 形成恒定电流的不同 持续 意味着长时间的存在 恒定 则表明存在且不变 电荷的定向移动形成电流 正电荷 2 对电流 我们要能够从宏观 定义式 与微观 决定式 两个方面去理解 宏观上 定义式 即 微观上 I nevS 决定式 其中n为单位体积内的自由电子个数 S为导线的横截面积 v为自由电子的定向移动速率 约10 5m s 单位时间内通过导体横截面的电荷量 2 欧姆定律 1 欧姆定律内容 导体中的电流跟它两端的电压成 跟它的电阻成 表达式 2 欧姆定律的适用范围 适用于导电和导电 对于气体导电不适用 正比 反比 金属 电解液 3 金属导体的伏安特性曲线 I U或U I图象 把电压和流经金属导体的电流看成两个变量 由于金属导体中的电流跟它两端的电压成 跟它的电阻成 所以图象是一条过原点的直线 在I U图中直线斜率的倒数是导体的电阻 注意I U曲线和U I曲线的区别 如图8 1 1 正比 反比 还要注意 当考虑到电阻率随温度的变化时 电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线 图8 1 1 3 电阻电阻定律电阻 导体中能通过电流 但对电流有阻碍的作用 表示对电流有阻碍作用的物理量就是电阻 电阻的定义式 电阻定律 1 导体电阻的决定式 此式说明在温度不变时 粗细均匀的导线的电阻跟它的长度成 跟它的横截面积成 正比 反比 导体的电阻是由它本身的因素决定的 与所在的电路无关 相同材料的金属导线越长 它对电流的阻碍作用越大 导线的截面积越大 它对电流的阻碍作用越小 长度相同 横截面积相同的不同的金属由于它们的结构不同 对电流的阻碍作用也不同 2 电阻率 电阻率反映了材料的导电性能 电阻率大的材料导电性能差 电阻率小的材料导电性能好 电阻率与温度的关系 考纲尽管没有要求 但同学应有所了解 金属的电阻率随着温度的升高而增大 纯金属的电阻率小 合金的电阻率大 某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 如锰铜 镍铜 有些半导体材料的电阻率随着温度的升高而减小 有些物质当温度接近0K时 电阻率突然减小到零 这种现象叫超导现象 4 电功和电热 1 电功 W 2 电热 Q 此关系式又称为焦耳定律 5 电功率和热功率 1 电功率 单位时间内电流做的功 即P 此式适用于一切电路 2 热功率 单位时间内电阻产生的热量 即P热 I2R UI I2Rt UIt 电流的定义式和微观表达式在解题中的应用有一横截面积为S的铜导线 流经其中的电流为I 设每单位体积的导线有n个自由电子 电子电荷量为e 此时电子的定向移动速度为v 在 t时间内 通过导体横截面的自由电子数目可表示为 A nevS tB nv tC I t eD I t Se 根据电流的定义可知 I q t 故在 t时间内通过某一横截面的电荷量为q I t 通过横截面的自由电子数目为N q e I t e 故选项C正确 D错误 从导体导电的微观角度来说 在 t时间内能通过某一横截面AA 的自由电子必须处于以AA 为横截面 长度为v t的圆柱体内 如右图所示 由于自由电子可以认为是均匀分布 故此圆柱体内的电子数目为N nvS t 选项A B错误 故答案为C 电流的定义是单位时间内通过导体横截面的电荷量 即I q t 适用于任何电路 金属导体中的电流又可以通过I nevS来分析 该题中电流就可以表示为I nevS 则通过导体横截面的自由电子数目N I t e nevS t e nvS t 第二种思想方法具有普遍意义 对空气流 水流等连续的质点流同样适用 在显像管的电子枪中 从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场 设其初速度为零 经加速后形成横截面积为S 电流为I的电子束 已知电子的电荷量为e 质量为m 则在刚射出加速电场时 一小段长为 l的电子束内的电子个数是 应用电阻定律解题 图8 1 2 如图8 1 2一圈粗细均匀的导线长1200m 在两端点A B间加上恒定电压时 测得通过导线的电流0 5A 如剪去BC段 在A C两端加同样电压时 通过导线的电流变为0 6A 则剪去的BC段多长 图8 1 2 利用伏安特性曲线求解相关物理量如图8 1 3所示的I U图象所对应的两个导体 图8 1 3 请回答如下问题 1 由图线可知R1 R2 2 若两导体两端的电流相等且不为零时 其电压之比U1 U2 3 若两导体两端的电压相等且不为零时 其电流之比I1 I2 4 画出这两个导体的U I图象 两图线的斜率分别表示导体的什么物理量 其数值如何 1 在I U图线中 电阻的数值等于斜率的倒数 即R 所以R1 2 R2 23 故R1 R2 2 3 1 2 根据欧姆定律U1 I1R1 U2 I2R2 又I1 I2 所以U1 U2 R1 R2 3 1 3 根据欧姆定律I1 I2 所以I1 I2 又U1 U2 故I1 I2 R2 R1 1 3 4 这两个导体的U I图线如右图所示 图象的斜率与导体的电阻数值相等 即R1 2 R2 利用伏安特性曲线求解电路中导体的相关物理量的基本思路 首先要分清是I U图线还是U I图线 其次要搞清图线斜率的物理意义 在U I图线中 斜率k R 在I U图线中斜率k 第三 必要时要用部分电路欧姆定律配合求解 两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U I特性曲线如图8 1 3所示 现将L1和L2串联后接在220V的电源上 电源内阻忽略不计 此时L2的实际功率约为W 图8 1 3 P实 70 0 25W 17 5W 电动机的功率问题有一直流电动机 把它接入0 2V电压的电路时 电动机不转 测得流过电动机的电流是0 4A 若把电动机接入2 0V电压的电路中 电动机正常工作 工作电流是1 0A 求电动机正常工作时的输出功率多大 如果在电动机正常工作时 转子突然被卡住 电动机的发热功率是多少 当电动机不转时 电动机无机械能输出 故电能全部转化成内能 相当于纯电阻电路 欧姆定律成立 当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出 但因线圈有电阻 故又在该电阻上产生内能 输入的电功率P电 P热 P出 当接U 0 2V电压时 电动机不转 电流I 0 4A 根据欧姆定律 线圈电阻R 0 5 当接U 2 0V电压时 电流I 1 0A 故输入电功率P电 U I 2 0 1 0W 2 0W热功率P热 I 2R 12 0 5W 0 5W故输出功率P出 P电 P热 2