高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 第1講 電流 電阻 電功 電功率

1、課標(biāo)版 物理,第1講電流電阻電功電功率,一、電流 1.定義:電荷的 形成電流。 2.公式:I=。 3.方向:規(guī)定和正電荷定向移動(dòng)的方向相同,和負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。 4.形成電流的條件:導(dǎo)體兩端存在 。 注意I=中q是指時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面而不是單位橫截面的電 荷量。在電解液導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電中q應(yīng)為通過該截面的正、負(fù)電荷量的絕對(duì)值之和,定向移動(dòng),電壓,自測1如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷,每米電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為() A.vqB.C.qvSD. 答案A在運(yùn)動(dòng)方向上假設(shè)有一截面,則在t時(shí)間內(nèi)通

2、過截面的電荷量 為Q=vtq,等效電流I=vq,故A正確,二、電阻 1.定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體中的電流的比值。 2.定義式:R=。 3.單位:歐姆,簡稱歐,國際符號(hào) 。 4.物理意義:導(dǎo)體的電阻反映了 的大小,R越大,阻礙作用越強(qiáng),導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用,自測2(辨析題) (1)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。 () (2)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的體積有關(guān),體積越大,電阻越大。() (3)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),其內(nèi)阻的大小為r=。() 答案(1)(2)(3,三、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

3、關(guān)。 2.電阻率 (1)計(jì)算公式:=,與導(dǎo)體的長度l、橫截面積S無關(guān),是導(dǎo)體材料本身的電 學(xué)性質(zhì),與導(dǎo)體的材料有關(guān),往往還隨溫度的變化而變化。 (2)物理意義:反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,在數(shù)值上等于用這種材料制成的1 m長,橫截面積為1 m2的導(dǎo)線的電阻值。 (3)與溫度的關(guān)系 a.隨溫度的升高而增大,如 材料。 b.隨溫度的升高而減小,如 材料,金屬,半導(dǎo)體,c.幾乎不受溫度的影響,如錳銅合金、鎳銅合金。 自測3(辨析題) (1)由=知,導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比,與 導(dǎo)體的長度成反比。() (2)電阻率是由導(dǎo)體材料本身決定的。() 答案(1)(2,四、電功、電功

4、率、焦耳定律 1.電功 (1)實(shí)質(zhì):電流做功的實(shí)質(zhì)是 對(duì)自由電荷做功,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。 (2)公式:W=qU= ,這是計(jì)算電功普遍適用的公式。 2.電功率 (1)定義:單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率。 (2)公式:P= ,這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。 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(shí)間成正比,電場力,UIt,UI,2)Q= ,這是計(jì)算電熱普遍適用的公式。 4.熱功率 (1)定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。 (2)表達(dá)式:P= ,這是計(jì)算熱功率普遍適用的公式。 自測4在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí),應(yīng)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變

5、阻器R并控制電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.50 A和2.0 V。重新調(diào)節(jié)R并使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),此時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0 A和24.0 V。則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率為(,I2Rt,I2R,A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W 答案A分析題意得,當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)純電阻, 所以由題中兩表的讀數(shù),可以計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻為r= =4 。 重新調(diào)節(jié)R并使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn),根據(jù)題中兩表的讀數(shù),計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=U2I2-r=24.02.0 W-2.024 W=32 W,所以B、C、D三個(gè),選項(xiàng)錯(cuò),正確選項(xiàng)應(yīng)該為A,考點(diǎn)一電

6、流的微觀本質(zhì) 如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,長為l,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q,AD導(dǎo)體中自由電荷總數(shù)N=nlS,總電荷量Q=Nq=nqlS,所用時(shí)間t=,所以導(dǎo)體AD中的電流 I=nqSv,典例12014北京理綜,24(2)若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m=8.0 g、長度L=0.10 m,感應(yīng)電流I=1.0 A,假設(shè)一個(gè)原子貢獻(xiàn)1個(gè)自由電子,計(jì)算導(dǎo)線MN中電子沿導(dǎo)線長度方向定向移動(dòng)的平均速率ve(下表中列出一些你可能會(huì)用到的數(shù)據(jù),答案7.810-6 m/s 解析導(dǎo)線MN中含有的原子數(shù)

7、為N=NA 因?yàn)橐粋€(gè)金屬原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子,所以導(dǎo)線MN中的自由電子數(shù)也是N。 導(dǎo)線MN單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)n= 其中,S為導(dǎo)線MN的橫截面積。 因?yàn)殡娏鱅=nveSe 所以ve= 解得ve=7.810-6 m/s,1-1(2015安徽理綜,17,6分)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(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時(shí),棒內(nèi)產(chǎn)生電流,自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v,則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為() A.B.C.nevD. 答案C金屬棒的電阻R=,自由電子定向移動(dòng)形成的電流I=neSv,金,屬棒兩端電壓U=IR,故金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度

8、E=nev,選項(xiàng)C正 確,考點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻率的理解和應(yīng)用 1.電阻與電阻率的區(qū)別 (1)電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量。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。 (2)導(dǎo)體電阻阻值與電阻率無直接關(guān)系,即電阻大,電阻率不一定大;電阻率小,電阻不一定小。 2.兩個(gè)公式的對(duì)比,典例2神經(jīng)系統(tǒng)中,把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與無髓鞘兩大類?，F(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為,髓鞘是由多層(幾十到幾百層不等)類脂物質(zhì)髓質(zhì)累積而成的,髓質(zhì)具有很大的電阻。已知蛙有髓鞘神經(jīng),髓鞘的厚度只有2 m左右,而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6105 。 (1)若不計(jì)髓質(zhì)片層間的接觸電阻,計(jì)算髓質(zhì)的電阻率。 (2)

9、若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的,該圓柱體的體積為32 cm3,當(dāng)在其兩底面上加上1 000 V的電壓時(shí),通過該圓柱體的電流為10 A,求該圓柱體的底面半徑和高。 答案(1)8106 m(2)4 cm2 cm,解析(1)由電阻定律:R= 得=8106 m。 (2)由R=,圓柱體體積公式V=r2h及電阻定律R=得 = 代入數(shù)據(jù)解得h=0.02 m=2 cm 將h值代入V=r2h得r=0.04 m=4 cm,A.=1B.=C.=D.=2 答案C根據(jù)電阻定律有:R甲=,R乙=,又知P甲=,P乙=,若使P 甲=P乙,即=,則=2,得=,所以選項(xiàng)C是正確的,2-1把兩根同種材料做成的電阻絲,分別接在兩個(gè)電路中

10、,甲電阻絲長為l,直徑為d,乙電阻絲長為2l,直徑為2d,要使兩電阻絲消耗的功率相等,加在兩電阻絲上的電壓應(yīng)滿足(,考點(diǎn)三對(duì)歐姆定律及伏安特性曲線的理解和應(yīng)用 1.I=與R=的區(qū)別 (1)I=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)R=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(duì)伏安特性曲線的理解 (1)圖甲中的圖線a、b表示線性元件,圖乙中的圖線c、d表示非線性元件。 (2)圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,故RaRb(如圖甲所示)。 (3)圖線c的電阻隨電壓的增大而減小,圖線d的電阻隨電壓的增大而增大(如圖乙所示,4)伏

11、安特性曲線上每一點(diǎn)的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對(duì)應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻,典例3某種金屬導(dǎo)體的I-U圖像如圖所示,圖像上A點(diǎn)和原點(diǎn)的連線與橫軸成角,A點(diǎn)的切線與橫軸成角,關(guān)于該導(dǎo)體的敘述下列說法中正確的是() A.導(dǎo)體的電功率隨電壓U的增大而增大 B.導(dǎo)體的電功率與電壓U的平方成正比 C.在A點(diǎn),導(dǎo)體的電阻為,D.在A點(diǎn),導(dǎo)體的電阻為 答案A由圖像知,U增大,電流I也增大,則電功率增大,故選項(xiàng)A正確;由 歐姆定律知,導(dǎo)體的電阻R=,結(jié)合題圖可知,隨U增大,I增大得越來越快,故 導(dǎo)體的電阻R隨U的增大而減小,則由P= 得導(dǎo)體的電功率與電壓U的平 方不成正比,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在物理圖像上,圖線的傾角決定于標(biāo)

12、度的選取,不能用傾角的正切求斜率,所以C、D選項(xiàng)都不正確,3-1(2016湖北七市聯(lián)考)某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖AB段(曲線)所示,關(guān)于導(dǎo)體的電阻,以下說法正確的是() A.B點(diǎn)的電阻為12 B.B點(diǎn)的電阻為40 C.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 D.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 答案BA點(diǎn)電阻RA= =30 ,B點(diǎn)電阻RB= =40 ,故 A錯(cuò)誤、B正確。R=RB-RA=10 ,故C、D錯(cuò)誤,考點(diǎn)四電功與電熱的計(jì)算 1.W=IUt普遍適用于計(jì)算任何一段電路上的電功。P=IU普遍適用于計(jì)算任何一段電路上消耗的電功率。 2.Q=I2Rt只用于計(jì)算電熱。 3.對(duì)純電阻電路來說,由于電能全部轉(zhuǎn)

13、化為內(nèi)能,所以有關(guān)電功、電功率的所有公式和形式都適用,即W=IUt=I2Rt=t,P=IU=I2R=。 4.在非純電阻電路中,總電能中的一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為其他形式的能,即:W總=UIt=E其他+Q,電熱仍用Q=I2Rt計(jì)算。這時(shí),W總=IUtQ=I2Rt,同理P總P熱,典例4一個(gè)直流電動(dòng)機(jī),線圈電阻是0.5 ,當(dāng)它兩端所加電壓為6 V時(shí),通過電動(dòng)機(jī)的電流是2 A。由此可知() A.電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為10 W B.電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為10 W C.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為10 W D.電動(dòng)機(jī)的工作效率為20,答案C電動(dòng)機(jī)是非純電阻器件,電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P總=UI=12 W,A 錯(cuò)誤;發(fā)熱功率P熱=I2R=2 W,B錯(cuò)誤;輸出功