《2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1講 電流 電阻 電功及電功率學(xué)案(含解析).doc》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第1講 電流 電阻 電功及電功率學(xué)案(含解析).doc(21頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第1講 電流 電阻 電功及電功率
主干梳理 對點激活
知識點 電流 歐姆定律?、?
1.電流
(1)形成電流的條件
①導(dǎo)體中有能夠自由移動的電荷。
②導(dǎo)體兩端存在電壓。
(2)電流的方向
與正電荷定向移動的方向相同,與負電荷定向移動的方向相反。
電流雖然有方向,但它是標量。
(3)定義式:I=。
(4)微觀表達式:I=nqSv。
(5)單位:安培(安),符號A,1 A=1 C/s。
2.歐姆定律
(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比。
(2)公式:I=。
(3)適用條件:適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,適用于純電阻電路。
(4)伏安特性曲線
①定義:在直角坐標系中,用縱軸表示電流I,用橫軸表示電壓U,畫出IU的關(guān)系圖象,叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。
②線性元件:伏安特性曲線是通過坐標原點的直線,這樣的電學(xué)元件叫做線性元件。如圖甲所示。
③非線性元件:伏安特性曲線不是直線的電學(xué)元件叫做非線性元件。如圖乙所示。
知識點 電阻定律?、?
1.電阻定律
(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度l成正比,與它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。
(2)公式:R=ρ。
(3)適用條件:粗細均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液。
2.電阻率
(1)計算公式:ρ=。
(2)物理意義:電阻率是反映材料導(dǎo)電性能優(yōu)劣的物理量。溫度一定時,某種材料的電阻率由這種材料的性質(zhì)決定,與導(dǎo)體的大小、形狀無關(guān)。
(3)電阻率與溫度的關(guān)系
①金屬導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而增大。
②半導(dǎo)體:電阻率隨溫度升高而減小。
③超導(dǎo)體:當溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然變?yōu)榱悖蔀槌瑢?dǎo)體。
④一些合金:電阻率幾乎不受溫度的影響。
知識點 電功率、焦耳定律?、?
1.電功
(1)定義:電流做的功。
(2)公式:W=qU=IUt(適用于任何電路)。
(3)單位:國際單位是焦耳(J),常用單位是度(kWh),1 kWh=3.6106 J。
(4)電流做功的實質(zhì):導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功。電流做功的過程就是電荷的電勢能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過程。
2.電功率
(1)定義:單位時間內(nèi)電流做的功叫做電功率。
(2)公式:P==UI(適用于任何電路)。
(3)單位:國際單位是瓦特,簡稱瓦(W),常用單位是千瓦(kW),1 kW=103 W。
(4)額定功率和實際功率
①用電器正常工作條件下所加的電壓叫做額定電壓,額定電壓下消耗的功率是額定功率,即P額=I額U額。
②實際功率是指用電器在實際電壓下消耗的功率,即P實=I實U實,P實不一定等于P額,若U實>U額,則P實>P額,用電器可能被燒毀。
3.焦耳定律
(1)內(nèi)容:電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正比。
(2)公式:Q=I2Rt。
4.熱功率
(1)定義:單位時間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率。
(2)公式:P=I2R。
(3)單位:國際單位是瓦特,簡稱瓦(W)。
一 思維辨析
1.電流是矢量,電荷定向移動的方向為電流的方向。( )
2.由R=可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端電壓成正比,與流過導(dǎo)體的電流成反比。( )
3.由ρ=知,導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積成正比,與導(dǎo)體的長度成反比。( )
4.公式W=UIt適用于任何電路求電功。( )
5.公式Q=I2Rt只適用于純電阻電路求電熱。( )
6.電流I隨時間t變化的圖象與橫軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電量。( )
答案 1. 2. 3. 4.√ 5. 6.√
二 對點激活
1.(人教版選修3-1P43T3改編)安培提出了著名的分子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流。設(shè)電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動,關(guān)于該環(huán)形電流的說法,正確的是( )
A.電流大小為,電流方向為順時針
B.電流大小為,電流方向為順時針
C.電流大小為,電流方向為逆時針
D.電流大小為,電流方向為逆時針
答案 C
解析 電子做圓周運動的周期T=,由I=得I=,電流的方向與電子運動方向相反,故為逆時針。
2.(人教版選修3-1P47說一說改編)如圖所示,是某晶體二極管的伏安特性曲線,下列說法正確的是( )
A.加正向電壓時,二極管電阻較小,且隨著電壓的增大而增大
B.加反向電壓時,二極管電阻較大,無論加多大電壓,電流都很小
C.無論是加正向電壓還是加反向電壓,電壓和電流都不成正比,所以二極管是非線性元件
D.二極管加正向電壓時,電流隨電壓變化是一條直線
答案 C
解析 由圖知加正向電壓時,二極管電阻較小,但隨電壓增大電阻變小,A錯誤。加反向電壓時,二極管電阻較大,當反向電壓達到一定值,二極管會被擊穿,電流會變大,故B錯誤。二極管加正向電壓時,電流隨電壓變化是一條曲線,D錯誤,故正確選項為C。
3. (人教版選修3-1P55T3改編)四盞燈泡接成如圖所示的電路。a、c燈泡的規(guī)格為“220 V 40 W”,b、d燈泡的規(guī)格為“220 V 100 W”,各個燈泡的實際功率分別為Pa、Pb、Pc、Pd且都沒有超過它的額定功率。則這四盞燈泡實際消耗功率大小關(guān)系是( )
A.Pa=Pc
Pb>Pd
C.PaRb=Rd,故Rab=Rcd,由串聯(lián)電路的特點可知Uab=Ucd,又因為Ua=Ub,Uc=Ud,故Pan2時,電流方向從A→B,電流I=
C.當n1Re。
在圖乙中,圖線上的點與O點連線的斜率表示電阻倒數(shù)的大小,斜率越大,電阻越小,RdQ2 D.W1Q2,故W2>W1,U2>U1,故A項正確。
5. (2018河北保定模擬)如圖所示,一段長為a、寬為b、高為c(a>b>c)的長方體金屬導(dǎo)體,將其中的兩個對立面接入電路中時,最大的電阻為R,則最小的電阻為( )
A. B.
C. D.R
答案 A
解析 由電阻定律R=ρ可知,橫截面積越小、導(dǎo)體越長電阻越大,橫截面積越大、導(dǎo)體越短電阻越小,故電阻最大時,橫截面積應(yīng)該最小、導(dǎo)體最長,即將左右兩個面接入電路時電阻最大,為R=ρ,解得ρ=,當將上下兩個面接入電路時電阻最小,此時電阻r=ρ==,故A正確。
配套課時作業(yè)
時間:45分鐘 滿分:100分
一、選擇題(本題共11小題,每小題7分,共77分。其中1~7為單選,8~11為多選)
1. (2018河北石家莊質(zhì)檢)一根長為L、橫截面積為S的金屬棒,其材料的電阻率為ρ。棒內(nèi)單位體積自由電子數(shù)為n,電子的質(zhì)量為m,電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓U時,棒內(nèi)產(chǎn)生電流,則自由電子定向運動的平均速率為( )
A. B.
C.neρL D.
答案 A
解析 電流的微觀表達式I=neSv,又I=,R=ρ,得v=,故選A。
2.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y串聯(lián)在電路中,兩導(dǎo)線沿長度方向的電勢變化情況分別如圖中的ab段和bc段圖線所示,則導(dǎo)線x和y的橫截面積之比為( )
A.2∶1 B.1∶2
C.6∶1 D.1∶6
答案 B
解析 兩導(dǎo)線串聯(lián),電流相等,I1=I2,由U=IR=Iρ知UL圖象的斜率k=,而Iρ相同,則==,故B正確,A、C、D錯誤。
3. (2018杭州五校聯(lián)考)如圖所示為A、B兩電阻的UI圖象,關(guān)于兩電阻的描述正確的是( )
A.電阻A的阻值隨電流的增大而減小,電阻B的阻值不變
B.在兩圖線交點處,電阻A的阻值等于電阻B的阻值
C.在兩圖線交點處,電阻A的阻值大于電阻B的阻值
D.在兩圖線交點處,電阻A的阻值小于電阻B的阻值
答案 B
解析 隨著I增大,電阻A的UI圖線斜率越來越大,所以A的阻值隨電流的增大而增大,電阻B的阻值不變,故A錯誤;兩圖線的交點處電流和電壓均相同,由歐姆定律可知兩電阻的阻值大小相等,故B正確,C、D錯誤。
4.如圖所示是電阻R1和R2的伏安特性曲線,并且把第一象限分為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三個區(qū)域,現(xiàn)在把R1和R2并聯(lián)在電路中,消耗的電功率分別為P1和P2,并聯(lián)總電阻設(shè)為R。下列關(guān)于P1和P2的大小關(guān)系及R的伏安特性曲線應(yīng)該在的區(qū)域正確的是( )
A.特性曲線在Ⅰ區(qū),P1P2
C.特性曲線在Ⅰ區(qū),P1>P2
D.特性曲線在Ⅲ區(qū),P1P2。故正確選項為C。
5.如圖所示電路中,a、b兩點與一個穩(wěn)壓直流電源相接,當滑動變阻器的滑片P向d端移動一段距離時,哪一個電路中的電流表讀數(shù)會變小( )
答案 B
解析 由圖知,P向d端滑動,A、C、D中連入電路的電阻變小,由題意知,a、b兩點的電壓恒定,故示數(shù)會變大;同理B中接入電路中的電阻變大,示數(shù)變小。
6.(2018廊坊期末)如圖甲,電路中電源電動勢為3.0 V,內(nèi)阻不計,L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡,小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當開關(guān)閉合后,下列說法中正確的是( )
A.L1中的電流為L2中電流的2倍
B.L3的電阻約為1.875 Ω
C.L3的電功率約為0.75 W
D.L2和L3的總功率約為3 W
答案 B
解析 由圖象可知,燈泡兩端的電壓變化時,燈泡的電阻發(fā)生變化,L2和L3的串聯(lián)電阻并不是L1電阻的兩倍,根據(jù)歐姆定律知L1中的電流不是L2中電流的2倍,A錯誤;由于不計電源內(nèi)阻,所以L2和L3兩端的電壓均為1.5 V,由題圖乙可知此時燈泡中的電流為I=0.8 A,電阻R3==1.875 Ω,B正確;L3的電功率P=UI=1.50.8 W=1.2 W,C錯誤;L2和L3的總功率P′=2P=2.4 W,D錯誤。
7.小芳家正在使用的電器有電燈、洗衣機、電冰箱,小芳從家里的總電能表中測得在時間t內(nèi)消耗的電能為W。設(shè)小芳家的供電電壓為U,總電流為I,上述電器的并聯(lián)總電阻為R,總功率為P。下列關(guān)系式正確的是( )
A.P= B.W=I2Rt
C.P= D.I=
答案 C
解析 因為小芳家正在使用的家用電器有非純電阻用電器,所以消耗的電能沒有全部轉(zhuǎn)化為熱量,所以W=Pt=UIt,用電器使用過程中產(chǎn)生的熱量只是消耗的電能中的一部分,U>IR,W>I2Rt,C正確,A、B、D錯誤。
8.如圖所示,有一內(nèi)電阻為4.4 Ω的電解槽和一盞標有“110 V 60 W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220 V的直流電源兩端,燈泡正常發(fā)光,則( )
A.電解槽消耗的電功率為120 W
B.電解槽的發(fā)熱功率為60 W
C.電解槽消耗的電功率為60 W
D.電路消耗的總功率為120 W
答案 CD
解析 I== A,P電解槽=P燈=60 W,故A錯誤,C正確;P熱=I2R內(nèi)≈1.3 W,故B錯誤;P總=P燈+P電解槽=120 W,故D正確。
9.一微型吸塵器的直流電動機內(nèi)阻一定,當加上0.3 V電壓時,通過的電流為0.3 A,此時電動機不轉(zhuǎn),當加在電動機兩端的電壓為2.0 V時,電流為0.8 A,這時電動機正常工作,下列說法正確的是( )
A.電動機內(nèi)阻為1 Ω
B.電動機內(nèi)阻為2.5 Ω
C.電動機正常工作時的效率為60%
D.電動機正常工作時的效率為50%
答案 AC
解析 當給電動機加0.3 V電壓時,電動機不轉(zhuǎn),則線圈直流電阻r=1 Ω,當給電動機加2.0 V電壓時,電動機正常工作,電動機功率P=UI=1.6 W,發(fā)熱功率Pr=I2r=0.64 W,機械功率P′=P-Pr=0.96 W,故效率η==60%,C正確。
10.金屬材料的電阻率有以下特性:一般而言,純金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大;金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,有的金屬的電阻率隨溫度變化而顯著變化,有的合金的電阻率幾乎不受溫度的影響。根據(jù)以上信息,判斷下列說法中正確的是( )
A.連接電路的導(dǎo)線一般用合金來制作
B.電爐的電阻絲一般用合金來制作
C.電阻溫度計一般是用電阻率幾乎不受溫度影響的合金制成的
D.標準電阻一般是用電阻率幾乎不受溫度影響的合金制成的
答案 BD
解析 為了減小導(dǎo)線上的損耗,連接電路的導(dǎo)線一般要用純金屬制作,故A項錯誤。通常電爐的電阻絲的阻值很大且阻值幾乎不隨溫度變化而變化,故一般用合金制作,故B項正確。電阻溫度計需要能體現(xiàn)出溫度的變化,所以應(yīng)該用電阻率隨溫度變化而顯著變化的金屬材料來制作,故C項錯誤。標準電阻的阻值幾乎不受溫度影響,所以一般用電阻率幾乎不受溫度影響的合金制作,故D項正確。
11.某起重機的電動機輸入電壓為380 V,當起重機以0.1 m/s的速度勻速吊起總質(zhì)量為5.7103 kg的貨物時,測得電動機的電流為20 A,g取10 m/s2。則下列說法正確的是( )
A.電動機的內(nèi)阻為19 Ω
B.電動機的內(nèi)阻為4.75 Ω
C.電動機的輸出功率為7.6103 W
D.電動機的工作效率為75%
答案 BD
解析 由UI=mgv+I2r,可得電動機的內(nèi)阻為r=4.75 Ω,B正確,A錯誤;電動機的輸出功率為mgv=5.7103 kg10 m/s20.1 m/s=5.7103 W,C錯誤;電動機的工作效率為η=100%=75%,D正確。
二、非選擇題(本題共2小題,共23分)
12. (10分)如圖所示,在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線,電阻共為800 Ω,如果在A、B間的某處發(fā)生短路,這時接在A處的電壓表示數(shù)為10 V,電流表的示數(shù)為40 mA,求發(fā)生短路處距A處有多遠?
答案 12.5 km
解析 設(shè)發(fā)生短路處距A處為x,
根據(jù)歐姆定律I=可得:
A端到短路處的兩根輸電線的總電阻
Rx== Ω=250 Ω,
根據(jù)電阻定律可知:Rx=ρ,
A、B兩地間輸電線的總電阻為R總=ρ,
由上式得=,
解得x=l=40 km=12.5 km。
13. (13分)如圖所示,A為電解槽,M為電動機,N為電爐子,恒定電壓U=12 V,電解槽內(nèi)阻rA=2 Ω,當S1閉合,S2、S3斷開時,示數(shù)為6 A;當S2閉合,S1、S3斷開時,示數(shù)為5 A,且電動機輸出功率為35 W;當S3閉合,S1、S2斷開時,示數(shù)為4 A。求:
(1)電爐子的電阻及發(fā)熱功率;
(2)電動機的內(nèi)阻;
(3)在電解槽工作時,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為多少。
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
解析 (1)電爐子為純電阻元件,由歐姆定律得:
R== Ω=2 Ω
其發(fā)熱功率為:
P=UI1=126 W=72 W。
(2)電動機為非純電阻元件,由能量守恒定律得:
UI2=IrM+P輸出
所以:rM== Ω=1 Ω。
(3)電解槽為非純電阻元件,由能量守恒定律得:
P化=UI3-IrA
所以P化=(124-422) W=16 W。
鏈接地址:http://weibangfood.com.cn/p-3915492.html