2013高考物理一轮复习资料 8.1 电流、电压、电阻定律、焦耳定律课件 沪科版

1、第八章 电表电路与闭合电路欧姆定律,本章内容是高考中的重点和热点，易与电磁感应有关电路的内容相结合，特别是本章涉及的学生实验，更是每年各地高考试卷命题必不可少的内容，复习时应注意以下几点： 1.对基本概念的理解和基本规律的掌握都在电路的分析与计算中体现出来，因此要熟练掌握串、并联电路的特点，并能正确地进行电流、电压、电阻、电功、电功率等物理量的计算。 2.以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电路某一部分结构的变化，而引起电阻、电流、电压、电功率等电路特征变化的分析和计算，能够熟练地应用欧姆定律等知识进行正确分析。 3.对各学生实验的复习，要从实验原理，实验数据的处理，实物图的连接，误差分析等方面逐一

2、把握，对电表的使用，滑动变阻器的接法，电路的设计与选择要重点复习，掌握实验的方法，能够迁移提高。,1.电流的微观表达式 如图所示，AD表示粗细均匀的一段导体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=l/v，所以导体AD中的电流I=Q/t=nlSq/(l/v)=nqSv。,学案1 电流、电压、电阻定律、焦耳定律,考点1 电流,2.三种速率的区分 I=nqSv中的v是电荷的定向移动速率，不同于电流的传导速率和电荷无

3、规则热运动的速率，它们之间的区别如下： (1)电流的定向移动速率是自由电荷沿某一方向运动的运动速率，金属导体中约为10-5 m/s。,(2)电流的传导速率是电场的传播速率，等于光速，大小为3108 m/s。 (3)自由电荷无规则热运动的速率约为105 m/s。 3.电流是否总是从高电势流向低电势 导体形成电流的条件：导体两端存在电压，导体两端与电源两极接通时(电源的作用是保持导体两端的电压)导体中有了电场，导体中的自由电子在电场力作用下发生定向移动，自由电子从低电势处流向高电势处，故电流的方向在外电路是从高电势处流向低电势处；在内电路(电源内部)，电流从电源的负极流向正极，即从低电势处流向高电

4、势处，因此，电流从高电势处流向低电势处只对外电路正确，对内电路不正确。但由于内电路的电阻作用，电流流过内电路时也要产生一个电压降，即内电压。电流在内电路上的电压(内电压)降低和外电路上的电压(外电压)降低之和，正好等于电源电动势。至于电流在内电路中流过电阻时电势还能升高，则是由于除静电力外还有其他的力(非静电力)对运动电荷做功，消耗了其他形式的能量的缘故。,【例1】如图所示为某种带有一价离子的水溶液中，正负离子在定向移动，方向如图。 如果测得2 s内有1.01018个正离子和负离子通过溶液内部的横截面M，试问：溶 液中电流的方向如何？电流多大？,本题的关键是正确把握电流定义式I=Q/t中电量的

5、含义，注意两方面的理解： (1)Q是通过横截面的电量，该“横截面”未必一定是单位横截面； (2)负离子的定向移动等效看作是正离子反方向的定向移动。当异种电荷反方向通过某一个横截面时，Q=|Q1|+|Q2|；当异种电荷同方向通过某一个横截面时，Q=|Q1|-|Q2|。,【解析】水溶液导电是靠自由移动的正负电荷，它 们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定， 电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流 的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。 每个离子的电荷量为1e=1.610-19 C。该水溶液导 电时负电荷由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动。

6、所以，一定时间内通过横截面的电量应该是正负两种离子电荷量的绝对值之和。 I=Q/t=(Q1+Q2)/t=(1.010181.610-19+1.010181.610-19)/2 A=0.16 A。,1,我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道。当环中的电流为10 mA时(设电子的速度是光速的1/10)，则在整个环中运行的电子数目为(电子电荷量e=1.6010-19 C)( ) A.51011 B.51010 C.1102 D.1104,A,考点2 电阻和电阻定律,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

7、物理量。 (2)导体电阻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,公式R=U/I是电阻的定义式，而公式R=l/S则是电阻大小的决定式，导体的电阻在数值上等于导体两端的电压U跟流过导体的电流I的比值，而导体电阻的大小是由导体的长度、横截面积、材料、温度等本身因素决定的，与导体两端电压和通过的电流大小无关。,【例2】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。,某一导体形状改变后，

8、讨论其电阻变化要抓住要点：电阻率不变。总体积不变，由V=lS可知l和S成反比例变化。在、l、S都确定后，应用电阻定律R=l/S判断。,【答案】(1)16:1(2)1:16,如图所示，厚度均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1 A；若将C与D接入同一电路中，则电流为 ( ) A.4 A B.2 A C.(1/2) A D.(1/4)A,A,2,考点3 部分电路欧姆定律,1.欧姆定律的理解 (1)适用范围：适用于金属、电解液等纯电阻导电，对于气体导电，含有电动机、电风扇等非纯电阻导电则不适用。 (2)公式I=U/R是电流的决定式，表示通过

9、导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比。 (3)公式中I、U和R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体，并且U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。 2.对于导体伏安特性曲线的理解 导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用，其大小由导体本身的因素决定。由于导体的导电性能不同，所以对不同的导体有不同的伏安特性曲线，对同一导体也可以通过伏安特性曲线反映导体对电流阻碍作用的变化情况，在应用伏安特性曲线研究实际问题时，必须明确如下几点： (1)伏安特性曲线反映了导体中的电流强度与导体两端电压的关系。 (2)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。 (3)伏安特性曲线是不是直线，反

10、映了导体的电阻是不是变化。,R=U/I是电阻的定义式，R、U、I三者之间不存在正、反比关系。 I=U/R是部分电路欧姆定律，I与R成反比，I与U成正比。,【例3】如图所示的I-U图像所对应的两个导体： (1)电阻之比R1:R2=_； (2)若两导体中的电流相等(不为零)时，电 压之比U1:U2=_； (3)若两个导体两端的电压相等(不为零)时， 电流强度之比I1:I2=_； (4)画出这两个导体的U-I图像，图像的斜率与相等。,【解析】 (1)在I-U图像中，斜率的倒数与电阻数值相等，即 R=U/I，所以R1=(1010-3)/(510-3)=2 。 R2=1010-3/(1510-3)=2/

11、3, 故R1:R2=2:(2/3)=3:1。,(2)据欧姆定律U1=I1R1，U2I2R2， 所以U1:U2=I1R1:I2R2， 由串联电路特点得I1=I2， 所以U1:U2=R1:R2=3:1。,(3)据欧姆定律I1=U1/R1，I2=U2/R2， 所以I1:I2=U1/R1:U2/R2，由并联电路特点得U1=U2， 故I1:I2=R2:R1=(2/3):2=1:3。 (4)这两个导体的UI图像如图所示，图像的斜率与导 体的电阻数值相等，即 R1=U1/I1=1010-3/(510-3)=2 R2=U2/I2=1010-3/(1510-3)=2/3 。,【答案】(1)3:1 (2)3:1

12、(3)1:3 (4)导体的电阻数值,在使用欧姆定律I=U/R解题时，注意“同体性”和“同时性”。所谓“同体性”是指三个物理量I、U、R必须对应于同一段电路，所谓“同时性”是指U、I是导体上同一时刻的电压与电流值，否则不能代入公式进行计算。,金属铂的电阻率对温度的变化非常“敏感”，随着温度的升高，其电阻率将增大，如把加在一段铂丝两端的电压和通过这段铂丝的电流分别用U和I表示，则下面比较客观地反映I-U间的关系的是( ),3,C,考点4 电功、电功率和焦耳定律,1.区别纯电阻电路与一般电路 电路消耗的电能全部转化为电热(内能)的电路称为纯电阻电路，对纯电阻电路有：P=UI=I2R=U2/R。 电路

13、消耗的电能并不完全转化为内能，还有一部分转化为其他形式的能(如机械能、化学能等)，这种电路叫非纯电阻电路。如电动机、电解槽的电路等，对非纯电阻电路有：P=UII2R，此时IIR。,2.电功与电热及电功率与热功率,(1)在非纯电阻电路中，(U2/R)t既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立。 (2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。只有在电动机转动时为非纯电阻电路，UIR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能。,解决电功、电热这类问题的基本思路： (1)首先判断电路是纯电阻电路，还是非纯电阻电路。 (

14、2)若是非纯电路关键分析清楚电能转化为什么形式的能，然后再确定选什么公式计算电功或电功率。,【例4】一台电风扇，内阻为20 ，接上220 V电压后，消耗功率66 W，求： (1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？ (2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的 效率是多少？ (3)如果接上电源后，电风扇的风叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流，以及电 动机消耗的电功率和发热功率是多少？,【解析】(1)因为P入=IU 所以I=P/U=66/220A=0.3 A。 (2)电风扇正常工作时转化为内能的功率 P内=I2R=0.3220 W=1.8 W 电风扇

15、正常工作时转化为机械能的功率 P机=P-P内=66 W-1.8 W=64.2 W 电风扇正常工作时的效率 =(64.2/66)100%=97.3%。 (3)电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流 I=U/R=220/20A=11 A 电动机消耗的电功率 P=IU=11220 W=2420 W 电动机发热功率 P内=I2R=11220 W=2420 W。,理发用的电吹风中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到的热风将头发吹干。设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有( ) A.IUP B.P=I2

16、(R1+R2) C.IU=P D.PI2(R1+R2),CD,4,考点5 串联电路和并联电路,(1)串联电路电阻越串越大，总电阻大于其中任一部分电路最大的电阻；并联电路电阻越并越小，总电阻小于其中任一部分电路最小的电阻。 (2)串联电路某个电阻变大(或变小)，引起总电阻也变大(或变小)；并联电路某个电阻变大(或变小)，同样引起总电阻变大(或变小)。 (3)当一个很大的电阻与一个很小的电阻串联时，总电阻接近于大电阻；当一个很大的电阻与一个很小电阻并联时，总电阻接近于小电阻。 (4)串联或并联一个较大的电阻，总电阻比串联或并联一个较小的电阻要大。,(1)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。 即P=P1P2Pn。 (2)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。,【例5】在如图所示的电路中，电阻R1、R2、 R3的阻值均为2 ，电流表内阻不计，在B、 C两点间加上6 V的电压时，电流表的读数 为( ) A.0 B.1A C.1.5 A D.2 A,B,【解析】在B、C两点间加上6 V的电压时，R2与R3并联，然后与R1串联，电流表的示数是流过电阻R2的电流大小。计算可得，流