2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)第8章恒定電流第1講電流電阻電功及電功率學(xué)案

1、第八章 恒定電流考情分析本章內(nèi)容在高考中考查的頻率較高，考查的內(nèi)容主要集中在部分電路和閉合電路歐姆定律、電路的動態(tài)分析等知識點(diǎn)上，考查的題型以實(shí)驗(yàn)題為主。重要考點(diǎn)1.歐姆定律()2電阻定律()3電阻的串聯(lián)、并聯(lián)()4電源的電動勢和內(nèi)阻()5閉合電路的歐姆定律()6電功率、焦耳定律()實(shí)驗(yàn)八：測定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器)實(shí)驗(yàn)九：描繪小電珠的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)十：測定電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)十一：練習(xí)使用多用電表考點(diǎn)解讀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非純電阻電路中電功、電熱的計(jì)算；與電磁感應(yīng)、交變電流相聯(lián)系的電功、電熱的計(jì)算。3穩(wěn)態(tài)、動態(tài)

2、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)，已成為每年高考必考的題型。在實(shí)驗(yàn)方面的命題重點(diǎn)為：基本儀器的使用，實(shí)驗(yàn)原理的理解，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等，從基本實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想，并將其應(yīng)用到拓展型、遷移型實(shí)驗(yàn)題目的分析中，考查對實(shí)驗(yàn)方法的領(lǐng)悟情況、遷移應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。第1講電流電阻電功及電功率主干梳理 對點(diǎn)激活知識點(diǎn)電流歐姆定律1電流(1)形成電流的條件導(dǎo)體中有能夠自由移動的電荷。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(fù)電荷定向移動的方向相反。在外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，在內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極流向正極。電流

3、雖然有方向，但它是標(biāo)量。(3)定義式：i。(4)微觀表達(dá)式：inqsv。(5)單位：安培(安)，符號a,1 a1 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。對氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體元件不適用，對電動機(jī)、電解槽等非純電阻元件不適用。(4)伏安特性曲線定義：在直角坐標(biāo)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。線性元件：伏安特性曲線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這樣的電學(xué)元件叫做線性元件。如圖甲所示。遵從歐姆定律。非線性元件：伏安特性曲線不是直

4、線的電學(xué)元件叫做非線性元件。如圖乙所示。不遵從歐姆定律。知識點(diǎn)電阻及電阻定律1電阻(1)定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻。(2)公式：r，其中u為導(dǎo)體兩端的電壓，i為通過導(dǎo)體的電流。(3)單位：國際單位是歐姆()。(4)決定因素：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，其大小由導(dǎo)體本身決定，與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)。2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。(3)適用條件：粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液。3電阻率(1)計(jì)算公式：。(2)物理意義：電阻率是反映材料導(dǎo)電性能優(yōu)劣

5、的物理量。溫度一定時(shí)，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)系金屬導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而增大。負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減小。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變?yōu)榱悖蔀槌瑢?dǎo)體。一些合金：電阻率幾乎不受溫度的影響。知識點(diǎn)電功率、焦耳定律1電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的靜電力做的功。(2)公式：wquiut(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 kwh3.6106 j。(4)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)電流所做的功

6、，表示電流做功的快慢。(2)公式：piu(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 kw103 w。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。(2)公式：qi2rt。4熱功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率。(2)公式：pi2r。(3)單位：國際單位是瓦特，簡稱瓦(w)。一 堵點(diǎn)疏通1電流是矢量，電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?)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

7、公式wuit適用于任何電路求電功。()5公式qi2rt只適用于純電阻電路求電熱。()6電流i隨時(shí)間t變化的圖象與時(shí)間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(diǎn)激活1(人教版選修31p43t3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(yùn)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(shí)針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)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?yàn)轫槙r(shí)針b電流大小為，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針c電流大小為，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針d電流大小為，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針答案c解析電子做圓周運(yùn)動的周期t，由i得i，電流的方向與電子運(yùn)動方向

8、相反，故為逆時(shí)針。2(人教版選修31p47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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，二極管電阻較小，但隨電壓增大電阻變小，a錯(cuò)誤。加反向電壓時(shí)，二極管電阻較大，當(dāng)反向電壓達(dá)到一定值，二極管會被擊穿，電流會變大，故b錯(cuò)誤。二極管加正向電壓時(shí)，電流隨電壓變化是一條曲線，d錯(cuò)誤，故正確選項(xiàng)為c。3.(人教版選

9、修31p55t3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 v40 w”，b、d燈泡的規(guī)格為“220 v100 w”，各個(gè)燈泡的實(shí)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(shí)際消耗功率大小關(guān)系是()apapcpbpdcpapcpbpd d.papcrbrd，故rabrcd，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)可知uabucd，又因?yàn)閡aub，ucud，故papb，pcpd，papc，pbpd，所以papcn2時(shí)，電流方向從ab，電流ic當(dāng)n1re。在圖乙中，圖線上的點(diǎn)與o點(diǎn)連線的斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，rdq電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量qi2rt電

10、功率單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功pui對純電阻電路，電功率等于熱功率，p電p熱uii2r；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，p電p熱熱功率單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量pi2r2常見的純電阻用電器：電阻、電爐子、白熾燈等；常見的非純電阻用電器：電風(fēng)扇、電動機(jī)、電解槽等。特別說明：電動機(jī)因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)純電阻元件。例3(多選)如圖所示是某一直流電動機(jī)提升重物的示意圖，重物質(zhì)量m50 kg，電源提供給電動機(jī)的電壓為u110 v，不計(jì)各種摩擦，當(dāng)電動機(jī)以v0.9 m/s的恒定速率向上提升重物時(shí)，通過電動機(jī)的電流為i5.0 a，重力加速度g取10 m/s2，則()a電動機(jī)的輸入功率為550 w

11、b電動機(jī)提升重物的功率為550 wc電動機(jī)提升重物的功率為450 wd電動機(jī)的線圈電阻為22 (1)如何計(jì)算電動機(jī)的輸入功率及電動機(jī)提升重物的功率？提示：電動機(jī)的輸入功率根據(jù)pui計(jì)算，電動機(jī)提升重物的功率根據(jù)pfvmgv計(jì)算。(2)電動機(jī)的輸入功率、提升重物的功率、熱功率之間有什么關(guān)系？提示：電動機(jī)的輸入功率提升重物的功率熱功率。嘗試解答選ac。電動機(jī)的輸入功率pui1105.0 w550 w，a正確；電動機(jī)提升重物的功率即輸出功率p1mgv50100.9 w450 w，b錯(cuò)誤，c正確；電動機(jī)的發(fā)熱功率p2i2rpp1550 w450 w100 w，故電動機(jī)的線圈電阻r4 ，d錯(cuò)誤。非純電阻

12、電路的分析方法(1)抓住兩個(gè)關(guān)鍵量：確定電動機(jī)的電壓um和電流im是解決所有問題的關(guān)鍵。若能求出um、im，就能確定電動機(jī)的電功率pumim，根據(jù)電流im和電動機(jī)的電阻r可求出熱功率prir，最后求出輸出功率p出ppr。(2)堅(jiān)持“躲著”求解um、im：首先，對其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等，利用歐姆定律進(jìn)行分析計(jì)算，確定相應(yīng)的電壓或電流。然后，利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流。(3)應(yīng)用能量守恒定律分析：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。變式31(多選)在如圖所示的電路中，輸入電壓u恒為8 v，燈泡

13、l上標(biāo)有“3 v6 w”字樣，電動機(jī)線圈的電阻rm1 。若燈泡恰能正常發(fā)光，下列說法正確的是()a電動機(jī)的輸入電壓是5 vb流過電動機(jī)的電流是2 ac電動機(jī)的效率是80%d整個(gè)電路消耗的電功率是10 w答案ab解析燈泡正常發(fā)光，說明燈泡兩端實(shí)際電壓為3 v，電動機(jī)輸入電壓umuul5 v，流過燈泡的電流與流過電動機(jī)的電流相等，為i2 a，故a、b正確；電動機(jī)總功率pmumi10 w，電動機(jī)消耗的熱功率p熱i2rm4 w，電動機(jī)的輸出功率p出pmp熱6 w，電動機(jī)的效率100%60%，故c錯(cuò)誤；整個(gè)電路消耗的電功率pui16 w，故d錯(cuò)誤。變式32有一個(gè)小型直流電動機(jī)，把它接入電壓為u10.2

14、v的電路中時(shí)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)，測得流過電動機(jī)的電流是i10.4 a；若把電動機(jī)接入u22.0 v的電路中，電動機(jī)正常工作，工作電流是i21.0 a，求電動機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大？答案1.5 w8 w解析電動機(jī)接入電壓為u10.2 v時(shí)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)。此時(shí)電動機(jī)為純電阻，故電動機(jī)線圈內(nèi)阻r 0.5 電動機(jī)接入電壓為u22.0 v時(shí)，電動機(jī)正常工作。此時(shí)電動機(jī)為非純電阻，則由電功率與熱功率各自的定義式，得：p電u2i22.01.0 w2 w。p熱ir1.020.5 w0.5 w。所以由能量守恒，電動機(jī)的輸出功率p出p電p熱2 w0.

15、5 w1.5 w。此時(shí)若電動機(jī)突然被卡住，則電動機(jī)又為純電阻，其熱功率p熱 w8 w。高考模擬 隨堂集訓(xùn)1.(2017上海高考)將四個(gè)定值電阻a、b、c、d分別接入電路，測得相應(yīng)的電流、電壓值如圖所示。其中阻值最接近的兩個(gè)電阻是()aa和b b.b和dca和c d.c和d答案a解析本題考查ui圖象的意義。根據(jù)r知，定值電阻的ui圖線的斜率表示定值電阻的阻值。在ui圖中分別連接o與4個(gè)點(diǎn)，根據(jù)它們的傾斜度可知，a和b的阻值最接近，故選a。2.(2015安徽高考)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

16、內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運(yùn)動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為()a. b. c.nev d.答案c解析根據(jù)e，uir，inesv，r，得到enev，c正確。3(2019浦東新區(qū)檢測)右圖為電阻和電阻的iu圖象，兩電阻的阻值分別為r1和r2。把兩電阻并聯(lián)后接入電路，通過它們的電流大小分別為i1和i2，則()ar1r2，i1i2 b.r1r2，i1i2cr1r2，i1i2 d.r1r2，i1i2答案c解析iu圖象中圖象上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故r1r2，兩電阻并聯(lián)，電阻兩端的電壓一定相等，由i，故i1i2，c正確。4(2019湖北省武漢市高中畢業(yè)生四月調(diào)研)2019年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率就是電阻率的倒數(shù)，即。下列說法正確的是()a材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能越強(qiáng)b材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)c電導(dǎo)率的單位是d電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)答案c解析材料的電導(dǎo)率越小，電阻率越大，則其導(dǎo)電性能越弱，a錯(cuò)誤；材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無關(guān)，b錯(cuò)誤；根據(jù)r，則，則電導(dǎo)率的單位是，c正確；導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān)，則電導(dǎo)率大小與溫度有關(guān)，d錯(cuò)誤。5.(2019浙江臺州期末)(多選)如圖所示，理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動機(jī)和電熱絲，電動機(jī)帶