高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題31 部分電路的歐姆定律 電阻定律 焦耳定律 電功率（講）（含解析）1

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專題31 部分電路的歐姆定律 電阻定律 焦耳定律 電功率（講） 1．應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律及部分電路歐姆定律進(jìn)行電路動態(tài)分析。 2．非純電阻電路的分析與計(jì)算，將結(jié)合實(shí)際問題考查電功和電熱的關(guān)系．能量守恒定律在電路中的應(yīng)用，是高考命題的熱點(diǎn)，多以計(jì)算題或選擇題的形式出現(xiàn)。 3．穩(wěn)態(tài)、動態(tài)含電容電路的分析，以及電路故障的判斷分析，多以選擇題形式出現(xiàn)。 4．實(shí)驗(yàn)及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，幾乎已成為每年高考必考的題型。 1．理解歐姆定律、電阻定律、焦耳定律的內(nèi)容，并會利用進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算與判斷． 2．會用導(dǎo)體的伏安特性曲線I－U圖象及U－I圖象解決有關(guān)問題． 3．能計(jì)算非純電阻電路中的電功、電功率、電熱． 一、電阻、電阻定律 1．電阻 （1）定義式：． （2）物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大?。? 2．電阻定律： 3．電阻率 （1）物理意義：反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性． （2）電阻率與溫度的關(guān)系 ①金屬的電阻率隨溫度升高而增大； ②半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小； ③超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小為零，成為超導(dǎo)體． 二、部分電路歐姆定律 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：． 3．適用條件：適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，適用于純電阻電路． 三、電功、電熱、電功率 1．電功 （1）定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功． （2）公式：W＝qU＝IUt（適用于任何電路）． （3）電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程． 2．電功率 （1）定義：單位時(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢． （2）公式：P＝W/t＝IU（適用于任何電路）． 3．焦耳定律 （1）電熱：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(shí)間成正比． （2）計(jì)算式：Q＝I2Rt． 4．熱功率 （1）定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量． （2）表達(dá)式：＝I2R． 考點(diǎn)一　對電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用 1．電阻與電阻率的區(qū)別 （1）電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，電阻大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用大．電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率小的材料導(dǎo)電性能好． （2）導(dǎo)體的電阻大，導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定小，即電阻率小的導(dǎo)體對電流的阻礙作用不一定?。? （3）導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)． 2．電阻的決定式和定義式的區(qū)別 公式 區(qū)別 電阻定律的決定式 電阻的定義式 說明了電阻的決定因素 提供了一種測定電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關(guān) 只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液 適用于任何純電阻導(dǎo)體 ★重點(diǎn)歸納★ 1、導(dǎo)體形變后電阻的分析方法 某一導(dǎo)體的形狀改變后，討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點(diǎn)： （1）導(dǎo)體的電阻率不變． （2）導(dǎo)體的體積不變，由V＝lS可知l與S成反比． （3）在ρ、l、S都確定之后，應(yīng)用電阻定律求解． 2、應(yīng)用電阻定律時(shí)應(yīng)注意的問題： （1）對于輸電線路的電阻，注意是兩條導(dǎo)線的總電阻，輸電線的長度等于兩地距離的2倍． （2）利用比值法求解是解題的一種重要方法，可消除較多的未知量． （3）對于導(dǎo)體的長度變化的問題，求電阻時(shí)，注意中的S是否變化． ★典型案例★在電源電壓不變的情況下，為使正常工作的電熱器在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加一倍，下列措施最可行的是： （ ） A．剪去一半的電阻絲 B．并聯(lián)一根相同的電阻絲 C．串聯(lián)一根相同的電阻絲 D．將原電阻絲對折后接入電路 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】電阻定律： （1）內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．（2）表達(dá)式：R＝ρ． ★針對練習(xí)1★一根粗細(xì)均勻的電阻絲，橫截面的直徑是d，電阻為R，把它拉制成直徑是的均勻細(xì)絲后，它的電阻變成： （ ） A． B．100R C． D．10000R 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握電阻定律據(jù)R=，知道電阻絲的體積不變． ★針對練習(xí)2★某粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長到長度為原來的2倍，在溫度不變的情況下，則該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)椋? （ ） A．ρ和4R B．ρ和16R C．4ρ和4R D．16ρ和16R 【答案】A 【解析】由于材料未變，則電阻率不變，將導(dǎo)線均勻拉長一倍，由于體積不變，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼亩种?，根?jù)電阻定律知電阻變?yōu)樵瓉淼?倍． 故A正確，BCD錯(cuò)誤．故選：A． 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握電阻定律，知道電阻與導(dǎo)線橫截面積和長度的關(guān)系． 考點(diǎn)二　對歐姆定律及伏安特性曲線的理解 1．歐姆定律不同表達(dá)式的物理意義 （1）是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過導(dǎo)體的電流I 與電壓U成正比，與電阻R成反比． （2）公式是電阻的定義式，它表明了一種測量電阻的方法，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”． 2．對伏安特性曲線的理解 （1）圖中，圖線a、b表示線性元件，圖線c、d表示非線性元件． （2）圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故RaQ．電功只能用公式W＝UIt來計(jì)算，焦耳熱只能用公式Q＝I2Rt來計(jì)算．對于非純電阻電路，歐姆定律不再適用． ★重點(diǎn)歸納★ 電功和電熱問題 電功和電熱的處理方法 （1）P＝UI、W＝UIt、Q＝I2Rt在任何電路中都能使用．在純電阻電路中，W＝Q，UIt＝I2Rt，在非純電阻電路中，W>Q，UIt>I2Rt． （2）在非純電阻電路中，由于UIt>I2Rt，即U>IR，歐姆定律不再成立． （3）處理非純電阻電路的計(jì)算問題時(shí)，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關(guān)系求解． （4）在解答這類問題時(shí)，很多同學(xué)沒有辨明用電器是純電阻還是非純電阻，就直接用歐姆定律求解，導(dǎo)致錯(cuò)誤． ★典型案例★（多選）如圖所示，電阻R1=20Ω，電動機(jī)的繞組R2=10Ω．當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電流表的示數(shù)是0．5A，當(dāng)開關(guān)合上后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是： （ ） A．I=1．5A B．I＜1．5A C．P=15W D．P＜15W 【答案】BD 【名師點(diǎn)睛】本題要抓住非純電阻電路與純電阻電路的區(qū)別，電動機(jī)正常工作時(shí)，其電路是非純電阻電路，歐姆定律不成立，是關(guān)鍵不等式。 ★針對練習(xí)1★（多選）汽車電動機(jī)啟動時(shí)車燈會瞬時(shí)變暗，如圖為汽車啟動原理圖，在打開車燈的情況下，電動機(jī)未啟動時(shí)電流表讀數(shù)為；電動機(jī)啟動時(shí)電流表讀數(shù)為。若電源電動勢為，內(nèi)阻為，電動機(jī)內(nèi)阻為，電流表內(nèi)阻不計(jì)，則電動機(jī)啟動時(shí)： （ ） A．車燈的電壓為 B．通過電動機(jī)的電流為 C．電動機(jī)的電動率為 D．電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為 【答案】AD 【解析】當(dāng)電動機(jī)未啟動時(shí)，此時(shí) 則車燈的電阻為： 當(dāng)電動機(jī)啟動后：，由于電動機(jī)和車燈并聯(lián)，故車燈的電壓為，即選項(xiàng)A正確；則此時(shí)通過車燈的電流為，故通過電動機(jī)的電流為：，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；此時(shí)電動機(jī)的功率為：，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此時(shí)電動機(jī)輸出的功率為： ，故選項(xiàng)D正確。 【名師點(diǎn)睛】燈泡是純電阻電路，功率公式較多，要根據(jù)不同的條件，選擇不同的公式形式求解．本題要注意電路的結(jié)構(gòu)，無論開關(guān)是否閉合，燈泡兩端的電壓都為路端電壓；同時(shí)要注意電動機(jī)為非純電阻用電器，不能適用歐姆定律，路端電壓可以由求得。 ★針對練習(xí)2★如圖所示，M為一線圈電阻rM＝0．4Ω的電動機(jī)，R＝24Ω，電源電動勢E＝40V．當(dāng)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)I1＝1．6A，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)I2＝4．0A．求： （1）電源內(nèi)阻． （2）開關(guān)S閉合時(shí)電動機(jī)發(fā)熱消耗的功率和轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率． （3）開關(guān)S閉合時(shí)電源的輸出功率 【答案】（1）1Ω （2）2．5W 87．5W （3）144W 【解析】 （3）開關(guān)閉合時(shí)電源總功率為： 電源輸出功率為： 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是要分析出開關(guān)閉合和斷開時(shí)的電路連接情況，斷開時(shí)電動機(jī)沒有接入電路，外電路只有定值電阻，據(jù)此可以求出電源內(nèi)阻r；開關(guān)閉合時(shí)電動機(jī)和定值電阻并聯(lián)，據(jù)閉合電路歐姆定律求出外電壓，進(jìn)而可以求出通過電動機(jī)的電流，求電動機(jī)相關(guān)功率是主要把握好關(guān)系：，求電源相關(guān)功率是注意：。