【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第1课时 部分电路欧姆定律 电阻定律课件 人教大纲版

第十章恒定电流 第1课时部分电路欧姆定律电租定律 1 形成 在导线中恒定电场的作用下 自由电荷 产生的 都不随时间变化的电流 2 方向 定向运动的方向 3 公式 1 定义式 I 2 决定式 I 仅适用于金属导体和电解液导电 定向运动 大小 方向 正电荷 3 微观式 I n为单位体积内自由电荷数 q为自由电荷的电荷量 S为导体横截面积 v为自由电荷定向移动的速率 nqSv 1 如何理解三个电流强度的公式 1 定义式 I 式中I表示电流 q为ts内通过导体横截面的有效电荷量 在产生电流的效果上来说 该式求出的是电流的平均值 2 决定式 I 不考虑温度的影响 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 3 微观表达式 I neSv 式中I为瞬时电流 n为金属导线单位体积内的自由电子数 e为电子的电荷量 S为导线的横截面积 v为电子定向移动的速率 既不是热运动速率 也不是传导速率 电子热运动的平均速率为105m s 电子定向移动速率为10 4m s 电场传播速率为3 108m s 2 怎样计算电解液导电时的电流 电解液导电 正负离子向相反方向定向移动形成电流 在用公式I q t计算电流时应引起注意 例如 在10s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电荷量为2C 向左迁移的负离子所带的电荷量为3C 那么电解槽中电流的大小应为I A 0 5A 而不是I A 0 1A 若t时间内到达正极板的电荷量为 q 到达负极板的电荷量为 q 则t时间内的平均电流I 而不是I 1 图10 1 1如图10 1 1中电阻R1 R2 R3的阻值相等 电池的内阻不计 开关S接通后流过R2的电流是S接通前的 解析 设R1 R2 R3的阻值为R S接通前 I2 I S接通后 I2 I 所以 答案 B 1 电阻 1 定义 导体两端的电压与通过导体中的电流的 2 定义式 R 单位 国际符号 3 物理意义 导体的电阻反映了大小 R越大 阻碍作用越强 比值 欧姆 导体对电流的阻碍作用 2 电阻定律内容 公式 导体的电阻R跟它的成正比 跟它的成反比 还跟导体的有关 R 3 电阻率 1 物理意义反映导体的物理量 是导体材料本身的属性 长度l 横截面积 材料 导电性能 2 电阻率与温度的关系电阻率与温度有关 金属的电阻率随温度升高而 半导体的电阻率随温度的升高而 当温度降低到绝对零度附近时 某些材料的电阻率突然减小到零成为 增大 减小 超导体 1 R U I与R l S的比较 2 导体的伏安特性曲线的理解 1 U I I U要分清 如图10 1 2甲 乙 图10 1 2 2 图线为过原点直线 则为线性元件 图线斜率 U I中 k R I U中 k 3 图线为曲线 或非过原点直线 则为非线性元件 图线斜率不再是电阻或其倒数 电阻应是 某点与原点连线的斜率表示 即R 如10 1 2丙 丁图 图10 1 32 如图10 1 3甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器 P Q为电极 设a 1m b 0 2m c 0 1m 当里面注满某电解液 且P Q加上电压后 其U I图线如图10 1 3乙所示 当U 10V时 求电解液的电阻率 是多少 解析 由题图乙可求得电解液的电阻为R 2000 由题图甲可知电解液长为 l a 1m截面积为 S bc 0 02m2结合电阻定律R 得 m 40 m 答案 40 m 1 电功 1 定义 电路中移动电荷做的功 2 公式 W qU 适用于任何电路 3 实质 转化成其他形式能的过程 2 电功率 1 定义 单位时间内电流做的功 表示电流做功的 2 公式 P W t 适用于任何电路 电场力 IUt 电能 快慢 IU 3 电热 电流流过导体产生的热量 由定律来计算 Q 4 热功率 单位时间内的发热量 表达式为 P I2Rt 焦耳 I2R 1 电功是电能转化为其他形式能量的量度 电热是电能转化为内能的量度 计算电功时用公式W IUt 计算电热时用公式Q I2Rt 2 从能量转化的角度看 电功与电热间的数量关系是 W Q 即UIt I2Rt 具体地说 1 纯电阻电路计算电功 电热可选用下列公式中任一形式 W Q Pt UIt I2Rt 2 非纯电阻电路在非纯电阻电路 含有电动机 电解槽等 中消耗的电能除转化成内能外 还转化成机械能 如电动机 和化学能 如电解槽 即 电动机 W E机 Q UIt E机 I2Rt 电解槽 W E化 Q UIt E化 I2Rt 此时 W Q UIt I2Rt 在非纯电阻电路中 既不能表示电功 也不能表示电热 3 图10 1 4如图10 1 4所示 用输出电压为1 4V 输出电流为100mA的充电器对内阻为2 的镍 氢电池充电 下列说法正确的是 A 电能转化为化学能的功率为0 12WB 充电器输出的电功率为0 14WC 充电时 电池消耗的热功率为0 02WD 充电器把0 14W的功率储蓄在电池内解析 充电器对电池的充电功率为P总 UI 0 14W 电池充电时的热功率为P热 I2r 0 02W 所以转化为化学能的功率为P化 P总 P热 0 12W 因此充电器把0 12W的功率储蓄在电池内 故A B C正确 D错误 答案 ABC 例1 两根完全相同的金属裸导线A和B 如果把导线A均匀拉长到原来的2倍 电阻为RA 导线B对折后绞合起来 电阻为RB 然后分别加上相同的电压 求 1 它们的电阻之比 2 相同时间内通过导线横截面的电荷量之比 求解 1 问时紧紧抓住导体的质量不变 其体积不变 再由电阻定律判断 再利用I 和I 求解 2 问 解析 1 某导体形状改变后 由于质量不变 则总体积不变 电阻率不变 当长度l和面积S变化时 应用V Sl来确定S l在形变前后的关系 分别用电阻定律即可求出l S变化前后的电阻关系 一根给定的导线体积不变 若均匀拉长为原来的2倍 则横截面积为原来的 设A B导线原长为l 横截面积为S 电阻为R 则lA 2l SA lB SB 2S RA 4 4R RB 则RA RB 4R 16 1 2 根据I q It 此步推导的方向是利用不变量U和已知量R t 由题意知 UA UB tA tB 则qA qB RB RA 1 16 答案 1 16 1 2 1 16 图10 1 51 1有一种 电测井 技术 用钻头在地上钻孔 通过在钻孔中进行电特性测量 可以反映地下的有关情况 如图10 1 5所示为一钻孔 其形状为圆柱体 半径为10cm 设里面充满浓度均匀的盐水 其电阻率 0 314 m 现在钻孔的上表面和底部加上电压测得U 100V I 100mA 求该钻孔的深度 解析 设该钻孔内的盐水的电阻为R 由R 得R 103 由电阻定律R l m 100m 答案 100m 图10 1 6 例2 16分 如图10 1 6所示 A为电解槽 M为电动机 N为电炉子 恒定电压U 12V 电解槽内阻rA 2 当K1闭合 K2 K3断开时 A示数6A 当K2闭合 K1 K3断开时 A示数5A 且电动机输出功率为35W 当K3闭合 K1 K2断开时 A示数为4A 求 1 电炉子的电阻及发热功率各多大 2 电动机的内阻是多少 3 在电解槽工作时 电能转化为化学能的功率为多少 解析 1 电炉子为纯电阻 由欧姆定律I 得R 2 3分 其发热功率为 PR UI1 12 6W 72W 2分 2 电动机为非纯电阻 由能量守恒定律得UI2 IrM P输出 4分 所以 rM 1 2分 3 电解槽工作时 由能量守恒定律得 P化 UI3 IrA 3分 所以P化 12 4 42 2 W 16W 2分 在非纯电阻电路的计算中 要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部降落在用电器内阻上 内阻上的电压为U 只有在输出功率为零时 此时电路变为纯电阻电路 两者才相等 但是 无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中 发热功率都是I2r 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 图10 1 72 1如图10 1 7所示的电路中 输入电压U恒为12V 灯泡L上标有 6V 12W 字样 电动机线圈的电阻RM 0 50 若灯泡恰能正常发光 以下说法中正确的是 A 电动机的输入功率为12WB 电动机的输出功率为12WC 电动机的热功率为2 0WD 整个电路消耗的电功率为22W解析 电动机为非纯电阻电路 欧姆定律对电动机不再适用 灯泡L正常发光 则IL 2A 所以电路中的电流I 2A 故整个电路消耗的总功率P总 UI 24W D错 电动机的输入功率等于P总 P灯 12W A对 B错 电动机的热功率P热 I2RM 2 0W C对 答案 AC 电阻R和电动机M串联接到电路中 如图10 1 8所示 已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等 电键接通后 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 图10 1 8 A U1 U2 Q1 Q2B U1 U2 Q1 Q2C W1 W2 Q1 Q2D W1 W2 Q1 Q2 错解 错解1不清楚在非纯电阻电路中公式U IR不再成立 错选B项 错解2由W IUt判断出W1 W2 考虑到电动机有机械能输出 由能量守恒判断得Q1 Q2 误认为C正确 错解3正确判断出U1 U2后 由W IUt得W1 W2 由Q IUt得Q1 Q2 错选D项 解析 电动机是非纯电阻 其两端电压U2 IR U1 B错 电流做的功W1 IU1t W2 IU2t 因此W1 W2 C错 产生的热量由Q I2Rt可判断Q1 Q2 A对D错 答案 A 正解 在纯电阻电路中 有W IUt Q I2Rt 同时由于欧姆定律I 成