2019版高考物理一輪復習 專題七 恒定電流 第1講 電流 電阻 電功及電功率課件.ppt

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專題七恒定電流 續(xù)表 第1講電流電阻電功及電功率 考點1 電流 電阻 歐姆定律 1 電流 1 電流的形成 電荷的 形成電流 2 電流的方向 物理學中規(guī)定 電荷定向移動的方向為電流的方向 3 表達式 宏觀表達式 I 微觀表達式 I S為導體的橫截面積 n為導體單位體積的自由電荷數 q為每個自由電荷的電荷量 v為電荷定向移動的速率 定向移動 正 nqvS 2 電阻 電阻定律 電阻率 長度 橫截面積 1 電阻的定義式 R 電阻與電壓和電流強度無關 2 電阻定律 內容 在溫度不變的情況下 導體的電阻跟其 成正比 跟其 成反比 表達式 此為電阻的決定式 溫度 金屬材料 半導體材料 3 電阻率 計算公式 與導體長度l 橫截面積S無關 是導體材料本身的性質 由其材料決定 且與 有關 電阻率 與溫度的關系 有的隨溫度的升高而增大 如 有的隨溫度的升高而減小 如 有的幾乎不受溫度的影響 如錳銅合金 鎳銅合金 3 歐姆定律 正比 反比 1 內容 導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成 跟它的電阻R成 2 公式 I 3 適用條件 適用于 和 導電 或純電阻 電路 金屬 電解液 4 導體的伏安特性曲線 研究部分電路歐姆定律時 常畫成U I或I U圖象 如圖7 1 1甲 乙所示 對于線性元件 伏安特性曲線是 對于非線性元件 伏安特性曲線是 圖7 1 1 直線 非線性的 考點2 電功 電功率 焦耳定律 1 電功 1 定義 電路中 對移動電荷所做的功 2 公式 W qU 適用于所有的用電器 3 實質 轉化成其他形式的能的過程 2 電功率 1 定義 單位時間內電流做的功 表示電流做功的 電場力 UIt 電能 快慢 UI 3 額定功率 用電器正常工作時的功率 當用電器兩端的 或流過用電器的 為額定值時 它一定正常工作 用電器實際工作時的功率 額定功率 3 焦耳定律 電壓 電流 小于或等于 1 內容 電流通過導體產生的熱量跟 成正比 跟 及 成正比 2 表達式 電流的二次方 導體的電阻 通電時間 Q I2Rt 基礎自測 1 2017年河南新鄉(xiāng)模擬 安培提出了著名的分子電流假說 根據這一假說 電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流 設電荷量為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 關于該環(huán)形電流的說法 正確的是 答案 C 2 多選 某導體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖7 1 2所 示 則下列說法正確的是 圖7 1 2A 加5V電壓時 導體的電阻約為5 B 加12V電壓時 導體的電阻約為1 4 C 由圖可知 隨著電壓的增大 導體的電阻不斷減小D 由圖可知 隨著電壓的減小 導體的電阻不斷減小答案 AD A 電功率越大 電流做功越快 電路中產生的焦耳熱一定越多 阻的電路C 在非純電阻的電路中 UI I2RD 焦耳熱Q I2Rt適用于任何電路答案 A 4 歐姆不僅發(fā)現了歐姆定律 還研究了電阻定律 有一個長方體金屬電阻 材料分布均勻 邊長分別為a b c 且a b c 電流沿以下方向流過該金屬電阻 其中電阻阻值最小的是 A B C D 答案 A 熱點1 電流的理解與計算 熱點歸納 續(xù)表 考向1 電流的定義式 典題1 如圖7 1 3所示為一磁流體發(fā)電機示意圖 A B是平行正對的金屬板 等離子體 電離的氣體 由自由電子和陽離子構成 整體呈電中性 從左側進入 在t時間內有n個自由電子落在B板上 則 關于R中的電流大小及方向判斷正確的是 圖7 1 3 答案 A 為自由電子帶電荷量的絕對值 若導體為電解液 因為電解液里的正 負離子移動方向相反 但形成的電流方向相同 故q為正 負離子帶電荷量的絕對值之和 考向2 電流的微觀決定式 典題2 2015年安徽卷 如圖7 1 4所示 一根長為L 橫截面積為S的金屬棒 其材料的電阻率為 棒內單位體積自由電子數為n 電子的質量為m 電荷量為e 在棒兩端加上恒定的電壓時 棒內產生電流 自由電子定向運動的平均速率為 v 則金屬棒內的電場強度大小為 圖7 1 4 答案 C 方法技巧 對于電流的微觀表達式除了會用之外 也得理解好其推導過程 帶電粒子在外加電場的作用下 形成定向移動的粒子流 從中取一圓柱形粒子流作為研究對象 即為 柱體微元 模型 設柱體微元的長度為L 橫截面積為S 單位體積內的自由電荷數為n 每個自由電荷的電荷量為q 電荷定向移動的速率為v 則柱體微元中的總電荷量為Q nLSq 電荷 熱點2 對電阻 電阻定律的理解與應用 熱點歸納 電阻的決定式和定義式的比較 考向1 電阻定律的理解 典題3 有一長方形導體 長a 寬b 高h之比為6 3 2 它的六個面的中心各焊接一根電阻不計的導線 如圖7 1 5所示 分別將AA BB CC 接在同一恒壓電源上時 導 體中電荷的運動速度分別為v1 v2 v3 則v1 v2 v3為 圖7 1 5 A 6 3 2 B 1 1 1 C 2 3 6 D 1 2 3 答案 D方法點撥 電阻定律中的長度必須是沿電流方向的長度 橫截面積是垂直電流方向的面積 考向2 導線對折 拉伸對電阻變化的討論 典題4 兩根完全相同的金屬裸導線 如果把其中的一根均勻拉長到原來的2倍 把另一根對折后絞合起來 然后給它們分別加上相同電壓后 則在相同時間內通過它們的電荷量 之比為 A 1 4 B 1 8 C 1 16 D 16 1 答案 C 方法技巧 某一導體的形狀改變后 討論其電阻變化應抓 住以下三點 1 導體的電阻率不變 2 導體的體積不變 由V lS可知l與S成反比 熱點3 歐姆定律及伏安特性曲線的應用 熱點歸納 1 圖線的意義 1 由于導體的導電性能不同 所以不同的導體有不同的伏安特性曲線 2 伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值 對應這一狀態(tài)下的電阻 2 圖線的區(qū)別 1 圖7 1 6甲中圖線a b表示線性元件 圖乙中圖線c d表示非線性元件 甲 乙 圖7 1 6 2 在伏安特性曲線中 線性元件圖線的斜率表示電阻的倒數 斜率越大 電阻越小 故Ra Rb 如圖甲所示 3 圖線c的斜率增大 電阻減小 圖線d的斜率減小 電阻增大 如圖乙所示 4 c d圖線上某點切線的斜率不是電阻的倒數 考向1 伏安特性曲線的理解 典題5 多選 我國已經于2012年10月1日起禁止銷售100W及以上的白熾燈 以后將逐步淘汰白熾燈 假設某同學研究白熾燈得到某白熾燈的U I曲線如圖7 1 7所示 圖象上A點 與原點的連線與橫軸成 角 A點的切線與橫軸成 角 則 圖7 1 7 A 白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B 在A點 白熾燈的電阻可表示為tan C 在A點 白熾燈的電功率可表示為U0I0 點 白熾燈的電阻可表示為 U0I0 不能表示為tan 或tan 故B 錯誤 D正確 在A點 白熾燈的電功率可表示為U0I0 C正確 答案 CD 解析 白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大 A錯誤 在A 考向2 根據伏安特性曲線求通過非線性電阻元件的電流 典題6 多選 2017年江蘇檢測 在如圖7 1 8甲所示的電路中 L1 L2 L3為三個相同規(guī)格的小燈泡 這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示 當開關S閉合后 電路中的總電流為 0 25A 則此時 甲 乙 圖7 1 8 A L1上的電壓為L2上電壓的2倍B L1消耗的電功率為0 75WC L2的電阻為12 D L1 L2消耗的電功率的比值大于4 解析 電路中的總電流為0 25A L1中電流為0 25A 由小燈泡的伏安特性曲線可知L1兩端電壓為3 0V L1消耗的電功率為P1 U1I1 0 75W 選項B正確 根據并聯電路的規(guī)律 L2中電流為0 125A 由小燈泡的伏安特性曲線可知L2兩端電壓大約為0 3V L1的電壓大約為L2電壓的10倍 選項A錯誤 由歐姆定律 L2的電阻約為R2 U2I2 0 30 125 2 4 選項C 錯誤 L2消耗的電功率約為P2 U2I2 0 3 0 125W 0 0375W L1 L2消耗的電功率的比值大于4 選項D正確 答案 BD 熱點4 純電阻電路和非純電阻電路 熱點歸納 續(xù)表 圖7 1 9 A U1 U2 Q1 Q2B U1 U2 Q1 Q2C W1 W2 Q1 Q2D W1 W2 Q1 Q2 解析 由于電阻R跟電動機線圈的電阻值相等 開關接通后 根據焦耳定律 二者產生的熱量相等 Q1 Q2 電流通過電動機做功W2大于電流通過電阻R做功W1 即W1 W2 電動機兩端的電壓大于電阻兩端電壓 即U1 U2 所以選項A正確 答案 A 方法技巧 非純電阻電路的分析技巧 在非純電阻電路的計算中 要注意非純電阻用電器兩端的電壓并非是全部加在用電器內阻上 只有在輸出功率為零時 此時電路變?yōu)榧冸娮桦娐?兩者才相等 但是 無論在純電阻電路還是在非純電阻電路中 發(fā)熱功率都是I2r 處理非純電阻電路的計算問題時 要善于從能量轉化的角度出發(fā) 緊緊圍繞能量守恒定律 利用 電功 電熱 其他能量 尋找等量關系求解 遷移拓展 一個電飯煲和一臺洗衣機并聯接在輸出電壓為220V的交流電源上 其內阻可忽略不計 均正常工作 用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5 0A 通過洗衣機電動機的 電流是0 50A 則下列說法正確的是 A 電飯煲的電阻為44 洗衣機電動機線圈的電阻為440 B 電飯煲消耗的電功率為1555W 洗衣機電動機消耗的電功率為155 5WC 1min內電飯煲消耗的電能為6 6 104J 洗衣機電動機消耗的電能為6 6 103JD 電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍答案 C