《太阳与影子》课件【精美版】

课标版物理第1讲电流电阻电功电功率课标版物理第1讲电流电阻电功电功率一、电流1.定义:电荷的①

形成电流。2.公式:I=

。3.方向:规定和正电荷定向移动的方向相同,和负电荷定向移动的方向相

反。4.形成电流的条件:导体两端存在②

。

注意

I=

中q是指时间t内通过导体某一横截面而不是单位横截面的电荷量。在电解液导电和气体导电中q应为通过该截面的正、负电荷量的绝

对值之和。教材研读定向移动电压

一、电流教材研读定向移动电压

2自测1如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,

每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运

动而形成的等效电流大小为

(

)

A.vq

B.

C.qvS

D.

答案

A在运动方向上假设有一截面,则在t时间内通过截面的电荷量为Q=vt·q,等效电流I=

=vq,故A正确。自测1如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有3二、电阻1.定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。2.定义式:①

R=

。3.单位:欧姆,简称欧,国际符号Ω。4.物理意义:导体的电阻反映了②

的大小,R越大,

阻碍作用越强。导体对电流阻碍作用二、电阻导体对电流阻碍作用4自测2

(辨析题)(1)导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。

(

)(2)导体的电阻与导体的体积有关,体积越大,电阻越大。

(

)(3)电动机正常工作时,其内阻的大小为r=

。

(

)

答案

(1)✕

(2)✕

(3)✕自测2

(辨析题)5三、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;导体电阻还与构成它的材料有关。2.电阻率(1)计算公式:ρ=

,ρ与导体的长度l、横截面积S无关,是导体材料本身的电学性质,与导体的材料有关,往往还随温度的变化而变化。(2)物理意义:反映材料导电性能好坏的物理量,在数值上等于用这种材料

制成的1m长,横截面积为1m2的导线的电阻值。(3)与温度的关系a.随温度的升高而增大,如①

材料。b.随温度的升高而减小,如②

材料。金属半导体三、电阻定律金属半导体6c.几乎不受温度的影响,如锰铜合金、镍铜合金。自测3

(辨析题)(1)由ρ=

知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比,与导体的长度成反比。

(

)(2)电阻率是由导体材料本身决定的。

(

)

答案

(1)✕

(2)√c.几乎不受温度的影响,如锰铜合金、镍铜合金。7四、电功、电功率、焦耳定律1.电功(1)实质:电流做功的实质是①

对自由电荷做功,电势能转化为

其他形式的能的过程。(2)公式:W=qU=②

,这是计算电功普遍适用的公式。2.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功叫电功率。(2)公式:P=

=③

,这是计算电功率普遍适用的公式。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。电场力UItUI

四、电功、电功率、焦耳定律电场力UItUI

8(2)Q=④

,这是计算电热普遍适用的公式。4.热功率(1)定义:单位时间内的发热量。(2)表达式:P=

=⑤

,这是计算热功率普遍适用的公式。自测4在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路。当调节

滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50

A和2.0V。重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的

示数分别为2.0A和24.0V。则这台电动机正常运转时的输出功率为

(

)I2RtI2R(2)Q=④

,这是计算电热普9

A.32WB.44WC.47WD.48W

答案

A分析题意得,当电动机停止转动时,电动机相当于一个纯电阻,所以由题中两表的读数,可以计算出电动机的内阻为r=

=

Ω=4Ω。重新调节R并使电动机恢复正常运转,根据题中两表的读数,计算出电动机

的输出功率为P=U2I2-

r=24.0×2.0W-2.02×4W=32W,所以B、C、D三个选项错,正确选项应该为A。 选项错,正确选项应该为A。10考点一电流的微观本质

如图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,长为l,两端加一定的电压,导体

中的自由电荷沿导体定向移动的速率为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,每个自由电荷的电荷量为q,AD导体中自由电

荷总数N=nlS,总电荷量Q=Nq=nqlS,所用时间t=

,所以导体AD中的电流I=

=

=nqSv。

考点突破考点一电流的微观本质考点突破11

典例1

[2014北京理综,24(2)]若导线MN的质量m=8.0g、长度L=0.10m,感

应电流I=1.0A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿导线

长度方向定向移动的平均速率ve(下表中列出一些你可能会用到的数据);阿伏加德罗常数NA6.0×1023mol-1元电荷e1.6×10-19C导线MN的摩尔质量μ6.0×10-2kg/mol 阿伏加德罗常数NA6.0×1023mol-1元电荷e1.12

答案

7.8×10-6m/s

解析导线MN中含有的原子数为N=

NA因为一个金属原子贡献一个电子,所以导线MN中的自由电子数也是N。导线MN单位体积内的自由电子数n=

其中,S为导线MN的横截面积。因为电流I=nveSe所以ve=

=

=

解得ve=7.8×10-6m/s 答案

7.8×10-6m/s131-1

(2015安徽理综,17,6分)一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的

电阻率为ρ,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

(

)

A.

B.

C.ρnev

D.

答案

C金属棒的电阻R=

,自由电子定向移动形成的电流I=neSv,金属棒两端电压U=IR,故金属棒内的电场强度E=

=

=nevρ,选项C正确。1-1

(2015安徽理综,17,6分)一根长为L、横14考点二对电阻、电阻率的理解和应用

1.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。2.两个公式的对比考点突破考点二对电阻、电阻率的理解和应用考点突破15公式R=

R=ρ

适用条件(1)金属(粗细均匀)、电解液(浓度均

匀)(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ρ: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

反映了R的大小,不能说R∝U、R∝

R的决定式,R由ρ、l、S共同决定公式R= R=ρ 适用条件(1)金属(粗细均匀)、电解液(浓16

典例2神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物

学认为,髓鞘是由多层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,

髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2μm左右,而它

在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105Ω。(1)若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质的电阻率。(2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为32πcm3,当在其两底

面上加上1000V的电压时,通过该圆柱体的电流为10πμA,求该圆柱体的

底面半径和高。

答案

(1)8×106Ω·m

(2)4cm

2cm

17

解析

(1)由电阻定律:R=ρ

得ρ=

=8×106Ω·m。(2)由R=

,圆柱体体积公式V=πr2h及电阻定律R=ρ

=ρ

得

=ρ

代入数据解得h=0.02m=2cm将h值代入V=πr2h得r=0.04m=4cm。 解析

(1)由电阻定律:R=ρ 18A.

=1

B.

=

C.

=

D.

=2

答案

C根据电阻定律有:R甲=ρ

,R乙=ρ

,又知P甲=

,P乙=

,若使P甲=P乙,即

=

,则

=

=

=2,得

=

,所以选项C是正确的。2-1

把两根同种材料做成的电阻丝,分别接在两个电路中,甲电阻丝长为l,

直径为d,乙电阻丝长为2l,直径为2d,要使两电阻丝消耗的功率相等,加在两

电阻丝上的电压应满足

(

)A. =1

B. = 

C. = 

19考点三对欧姆定律及伏安特性曲线的理解和应用

1.I=

与R=

的区别(1)I=

表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比。(2)R=

表明了一种测量电阻的方法,不能错误地认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”。2.对伏安特性曲线的理解(1)图甲中的图线a、b表示线性元件,图乙中的图线c、d表示非线性元件。(2)图线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故Ra<Rb(如图甲所示)。(3)图线c的电阻随电压的增大而减小,图线d的电阻随电压的增大而增大

(如图乙所示)。考点三对欧姆定律及伏安特性曲线的理解和应用(2)R= 表明20

(4)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。

21典例3某种金属导体的I-U图像如图所示,图像上A点和原点的连线与横

轴成α角,A点的切线与横轴成β角,关于该导体的叙述下列说法中正确的是

(

)

A.导体的电功率随电压U的增大而增大B.导体的电功率与电压U的平方成正比C.在A点,导体的电阻为

典例3某种金属导体的I-U图像如图所示,图像上A点和原点的22D.在A点,导体的电阻为

答案

A由图像知,U增大,电流I也增大,则电功率增大,故选项A正确;由欧姆定律知,导体的电阻R=

,结合题图可知,随U增大,I增大得越来越快,故导体的电阻R随U的增大而减小,则由P=

得导体的电功率与电压U的平方不成正比,故选项B错误;在物理图像上,图线的倾角决定于标度的选取,

不能用倾角的正切求斜率,所以C、D选项都不正确。D.在A点,导体的电阻为 23

3-1

(2016湖北七市联考)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12ΩB.B点的电阻为40ΩC.导体的电阻因温度的影响改变了1ΩD.导体的电阻因温度的影响改变了9Ω

答案

B

A点电阻RA=

Ω=30Ω,B点电阻RB=

Ω=40Ω,故A错误、B正确。ΔR=RB-RA=10Ω,故C、D错误。

24考点四电功与电热的计算

1.W=IUt普遍适用于计算任何一段电路上的电功。P=IU普遍适用于计算

任何一段电路上消耗的电功率。2.Q=I2Rt只用于计算电热。3.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W=IUt=I2Rt=

t,P=IU=I2R=

。4.在非纯电阻电路中,总电能中的一部分转化为内能,另一部分转化为其他

形式的能,即: