2019版高考物理總復習第八章恒定電流基礎課1電流電阻電功及電功率學案

1、基礎課 1 電流電阻電功及電功率高考導航考點內容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201520162017歐姆定律nI卷T23：電流 表的改裝、儀器 的選擇n卷T23：半偏 法測電阻、電路 設計I卷T23：傳感 器的應用n卷T17：電路 分析T23：測電源的內 阻川卷T22：實物 連線I卷T23:研究小 燈泡的伏安特性曲 線n卷T23:測微安 表的內阻，實物連 線川卷T23:多用電表電阻定律I電阻的串聯(lián)、并聯(lián)I電源的電動勢和內阻n閉合電路的歐姆定律n電功率、焦耳定律I實驗八：測定金屬的電 阻率(同時練習使用螺 旋測微器)實驗九：描繪小電珠的伏安特性曲線實驗十：測定電源的電動勢和內阻實驗十一

2、：練習使用多用電表課前雙基過關頻抓教材自士落實知識排查川川總歐姆定律1.電流的理解及三個表達式(1) 定義：電荷的定向移動形成電流。(2) 條件：有自由移動的電荷；導體兩端存在電壓。_(3) 兩個表達式1定義式：I=q,q為在時間t內通過導體橫截面的電荷量。22微觀表達式：I=nqSv,其中n為導體中單位體積內自由電荷的個數(shù)，q為每個自由電荷的電荷量，S為導體的橫截面積，v為自由電荷定向移動的速率。(4)方向：電流是標量，為研究問題方便，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。在外電路中電流由電源正極到負極，在內電路中電流由電源負極至 U 正極。_2.歐姆定律(1) 內容：導體中的電流I跟導體兩

3、端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。U(2) 公式：1= R(3) 適用條件：適用于金屬和電解液導電，適用于純電阻電路。計】識.1! 電阻定律1.電阻定律(1)內容：同種材料的導體，其電阻跟它的長度成正比,與它的橫截面積成反比,導體的電阻還與構成它的材料有關。(2)表達式：R=p。2.電阻率(1)計算式：Sp =R。(2)物理意義: 反映導體的導電性能，是導體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，半導體的電阻率隨溫度升高而減小。電功率、焦耳定律1.電功 (1)定義：導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力做的功稱為電功。公式：W=qU=叢。(3)電流做

4、功的實質：電能轉化成其他形式能的過程。2.電功率(1)定義：單位時間內電流做的功，表示電流做功的快慢。_W公式：P= - =IU。33. 焦耳定律(1)電熱：電流流過一段導體時產(chǎn)生的熱 _計算式：Q= IRt。4. 熱功率(1) 定義：單位時間內的發(fā)熱量。Q2(2) 表達式：P=I艮t 小題速練1.思考判斷(1)規(guī)定正電荷定向移動方向為電流方向，所以，電流是矢量。()(2)由R= *卩，導體的電阻與導體兩端電壓成正比，與流過導體的電流成反比。()由p= R 知，導體的電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導體的長度成反 比。()if2公式W=Rt=I2Rt可適用于所有電路。()答案 (1

5、)X(2)X(3)X(4)X2.人教選修 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的勻速圓周運動,關于該環(huán)形電流的說法正確的是()ve，電流方向為順時針2nr解析電子做圓周運動的周期T=竽，由1=T得1=食，電流的方向與電子運動方向相反，故為逆時針。答案 C3.(2017 河北石家莊模擬)一個內阻可以忽略的電源， 給一個絕緣的圓管里裝滿的水銀供電， 電流為 0.1 A,若把全部水銀倒在一個內徑大A.電流大小為B.電流大小為ve電流方向為順時針C.電流大小為ve2，電流方向為逆時針D.

6、電流大小為ve，電流方向為逆時針4一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是()5A.0.4 AC.1.6 AD.3.2 A解析 設電源電動勢為E第一個圓管內部裝的水銀橫截面積為S,長度為I，水銀的電阻率為P,則Ii=E=-：=竽，第二個圓管內部裝滿水銀的橫截面積為4S,由于水銀的體積不R IpIpS變，則水銀柱長度應變?yōu)?：，貝UI2= 16= 1611=4R_pI4p4S1.6 A，故選項 C 正確。答案 C4.有三個用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220 V60 W,現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時間，產(chǎn)生的熱量（）A. 日光燈最多B.電烙鐵最多C.電風扇最多

7、D. 一樣多解析 電烙鐵是純電阻用電器，即以發(fā)熱為目的，電流通過它就是用來發(fā)熱，而日光燈和電風扇是非純電阻電路，電流通過它們時產(chǎn)生的熱量很少，電能主要轉化為其他形式的能（光能和葉片動能），綜上所述，只有選項B 正確。答案 B研透考點核心突破考點D電阻定律的應用1.電阻與電阻率的關系電阻率是影響導體電阻大小的因素之一，導體的長度、橫截面積一定時，導體材料的電阻率 越大，導體的電阻越大。2.電阻的決定式和定義式B.0.8 A6（1）電阻的決定式R=pS指明了電阻的決定因素，適用于粗細均勻的金屬導體和濃度均勻的7電解液。U電阻的定義式R=提供了一種測量電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關，適用于任何

8、純電阻電路。跟進題組多角練透1.有I、n兩根不同材料的電阻絲，長度之比為l1:l2= 1 : 5，橫截面積之比為S: 82= 2 :3，電阻之比為R:R= 2 : 5,外加電壓之比為L:L2= 1 : 2，則它們的電阻率之比為（A.2 : 3B.4 : 3C.3 :4D.8 : 3lRSRSI2解析由R= pS得p=廠,p1:p2=昵11=4:3,選項B 正確。答案 B2.（2015 安徽理綜， 17）一根長為L,橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為p，棒內單位體積自由電子數(shù)為n,電子的質量為m電何量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內產(chǎn)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

9、場強度大小為（）為E=U= =pnev,故選項 C 正確。答案 C3.（2017 山東青島模擬）如圖 2 所示，a、b、c為不同材料做成的電阻，b與a的長度相等,b的橫截面積是a的兩倍；c與a的橫截面積相等，c的長度是a的兩倍。當開關閉合后，三 個理想電壓表的示數(shù)關系是U：Lb:U=1 : 1 : 2。關于這三種材料的電阻率pa、pb、pc,下列說法正確的是（）A.2mv2eL2mvSnB.-解析C.pnevD.pevST歐姆定律I=R電流的微觀表達式I=neSv,電阻定律R=p8，則金屬棒內場強大小圖 18A.pa是pb的 2 倍 B.pa是pc的 2 倍C.pb是pc的 2 倍 D.pc是

10、pa的 2 倍LUlRa UpaS解析 設a的長度為L,橫截面積為S,因為 R=而R=p總，所以R=u= 1，即-L= 1，pb2SLR U1paS1 ,即pb= 2pa；同理 =応=：，所以=石，故pa=pc，由上述可知pb= 2pc,選項 C 正RL322L2p宅確。答案 C1.定義：用縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U,畫出的IU圖象。2.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。3. 應用：IU圖象中圖線上某點與O點連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小。4. 兩類圖線圖

11、 3（1）線性元件的伏安特性曲線（如圖 3 甲中a、b）是過原點的直線，表明它的電阻是不變的。非線性元件的伏安特性曲線（如圖 3 乙中c、d）是曲線，表明它的電阻是變化的。|跟進題組多角練透1.（多選）小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖 4 所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中正確的是（）考點歐姆定律及伏安特性曲線的理解與應用甲9A.通過電阻的電流與兩端電壓成正比B. 電阻R=0.5Q1C. 因IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R= 1.0QA. 隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大UB.對應P點，小燈泡的電阻為I2UC.對應

12、P點，小燈泡的電阻為R=廠I2一I1解析 由于燈泡的電阻在圖線上的每一點都是R=U，由圖線不難看出，隨電壓的增大，電流的增加變得越緩慢IU圖線的斜率逐漸減小，電阻變大，對應P點燈泡電阻為R= *，故選I2項 A、B 正確，C 錯誤；小燈泡的功率P=UI，所以選項 D 正確。答案 ABD2.用電器到發(fā)電站的距離為I，線路上的電流為I，已知輸電線的電阻率為為使線路上降低的電壓不超過 U,那么，輸電線的橫截面積的最小值為（B.解析 輸電線的總長為 2I，由公式R= U R=p右得S=，故選項 B 正確。答案 B3.（多選）如圖 5 所示是電阻R的IU圖象，圖中a= 45,由此得出（圖 410tana

13、D.在R兩端加上 6.0 V 的電壓時，每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C11解析由歐姆定律可知通過該定值電阻的電流與電壓成正比，選項 A 正確；電阻R=U=1Q=2Q,選項 B 錯誤；由于1U圖線中縱橫坐標單位長度表示數(shù)值不冋，所以1 右 tana，選項 C 錯誤；在R兩端加上 6.0 V 電壓時，1=U= 3 A,每秒通過導體橫截面的電荷量q=ItR=3.0 C，選項 D 正確。答案 AD電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系意義公式聯(lián)系電功電流在一段電路中所做的功W=UIt對純電阻電路，電功等于電熱，2W=Q= UIt=I Rt;對非純電阻電路，電功大于電熱，WQ電熱電流通過導體產(chǎn)生

14、的熱量Q= I2Rt電功率單位時間內電流所做的功P=UI對純電阻電路，電功率等于熱功率，P電=戸熱=UI=I2R對非純電阻電路，電功率大于熱 功率，P電P熱熱功率單位時間內導體產(chǎn)生的熱量P=I2RI跟進題組夢角練透1.下圖中的四個圖象中，最能正確地表示家庭常用的白熾燈泡在不同電壓下消耗的電功率P與電壓平方U2之間函數(shù)關系的是（）答案 C2.有一個電風扇，標有“ 220 V 50W”，電動機線圈的電阻為0.4Q,把它接入220 V 的電路中，以下幾種計算時間t內產(chǎn)生熱量的方法正確的是（）uhA.Q= RB.Q= Pt考點電功、電熱、電功率和熱功率12D.以上三種方法均正確P解析 通過電風扇的電流

15、為I=U因為電風扇不是純電阻電路,、 由、而不應該是Q-R或8 Pt，選項 C 正確。答案 C3.如圖 6 所示，一幢居民樓里住著生活水平各不相同的24 戶居民，所以整幢居民樓里有各種不同的電器，例如電爐、電視機、微波爐、電腦等。停電時，用歐姆表測得A B間電阻為R供電后，各家電器同時使用，測得A、B間電壓為U,進線電流為I，則計算該幢居民樓用電的總功率可以用的公式是（）UBo-圖 6U2B.p= R2U2D.p=I2R+R解析 家用電器中有純電阻也有非純電阻，故總電功率只能用 答案 C4.（多選） 下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術參數(shù)，不計其自身機械損耗。若該車在額定狀態(tài)下以

16、最大運行速度行駛，則（）自重40 kg額定電壓48 V載重75 kg額定電流12 A最大行駛速度20 km/h額定輸出功率350 WA. 電動機的輸入功率為576 WB. 電動機的內電阻為 4QC. 該車獲得的牽引力為104 NA.P=|2RC.P=IUP=UI來計13D. 該車受到的阻力為 63 N14入出解析 由于U= 48 V,I= 12 A,則P=IU= 576 W 故選項 A 正確；因P入=P出+12r, r=一*-D 正確。答案 AD方法技巧 I電功和電熱的處理方法（1）首先要分清所研究的電路是純電阻電路還是非純電阻電路，正確選擇計算公式。（2）處理非純電阻電路的計算問題時， 要善

17、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?；铐撟鳂I(yè)（時間：20 分鐘）A 級：保分練1.（2017 宜昌模擬）如圖 1 所示，a、b分別表示由相同材料制成的兩條長度相同、粗細均勻 的電阻絲的伏安特性曲線，下列判斷正確的是（）圖 1A.a代表的電阻絲較粗B.b代表的電阻絲較粗C.a電阻絲的阻值小于b電阻絲的阻值D. 圖線表示電阻絲的阻值與電壓成正比解析 圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故RaRb，選項 C 錯誤；由 R=pS知a的橫截面積較小,選項 A 錯誤，B 正確；由圖象知導體的電阻與電壓無關，選項D 錯誤。答案 B2.甲、乙兩個是同種金屬材料制成

18、的導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間內通過導576350212Q =1.57Q,故選項 B 錯誤；由P出=Fv=FfV,F=F= 63 N，故選項 C 錯誤,15體橫截面的電荷量乙是甲的兩倍，以下說法正確的是（）A.甲、乙兩導體中的電流相同16B.乙導體中的電流是甲導體中的兩倍C. 乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的兩倍D. 甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相等解析 由可知，I乙=2I甲，選項 A 錯誤，B 正確；由I=nvSq可知，同種金屬材料制成的導體，n相同，因S甲=2S乙，故有v甲：v乙=1 : 4,選項 C、D 均錯誤。答案 B3.(多選)我國已經(jīng)于 2012 年

19、 10 月 1 日起禁止銷售 100 W 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伏安特性曲線如圖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tan3C. 在A點，白熾燈的電功率可表示為UloUbD. 在A點，白熾燈的電阻可表示為-I0解析 白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大，選項A 錯誤；在A點，白熾燈的電阻可表示為U0,I0不能表示為 tan3或 tana,故選項 B 錯誤，D 正確；在A點，白熾燈的功率可表示為U010,選項 C 正確。答案 CD4.有兩盞電燈 L1和 L2,用圖 3 中所示的兩種方式連接到電路中，已知電壓U相同，且兩盞電

20、燈均能發(fā)光，比較在甲、乙兩個電路中電燈L1的亮度，貝U()L |-u -2 所示。圖象上A點與原點的連線與橫軸成1-L-U乙a角，17甲圖 3A.甲圖電路中燈 L1比乙圖電路中燈L1亮18B.乙圖電路中燈 Li比甲圖電路中燈Li亮C. 兩個電路中燈 Li一樣亮D. 不知它們的額定電壓和額定功率，無法判斷解析 因為電壓U相同，兩盞電燈串聯(lián)后，電壓要按照電燈阻值的大小分配，Li兩端電壓小于U;兩盞電燈并聯(lián)后，加在電燈兩端的電壓都為U,因此并聯(lián)后的燈泡較亮，選項B正確。答案 B5.（2017 黃岡模擬）（多選）R和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都為正方形的導體，但R的尺寸比R大得多，把它們分別連

21、接在如圖4 所示電路的A B兩端，接R時電壓表的讀數(shù)為 U,接 R 時電壓表的讀數(shù)為 U,則下列判斷正確的是（A.R= RC.UVUa解析電流從導體的橫截面流過，由電阻定律R=Ps=pad=-d，可見電阻與邊長a無關, 選項 A 正確；因外電阻相同，故路端電壓相等，選項D 正確。答案 AD6.（2017 江西南昌調研）（多選）如圖 5 所示是某型號電吹風的電路圖，它主要由電動機M 和電熱絲R構成。已知電吹風的額定電壓為220 V，吹冷風時的功率為120 W,吹熱風時的功率為1 000 W。關于該電吹風，下列說法正確的是（）A. 若 S、S 閉合，則電吹風吹冷風D.U=1219B. 電熱絲的電阻

22、為 55QC. 電動機工作時輸出的機械功率為880 WD.當電吹風吹熱風時，電動機每秒鐘消耗的電能為 120 J解析 開關均閉合時，電動機、電熱絲均工作，電吹風吹熱風，選項輸出的機械功率為電動機的功率減去自身消耗的功率，其數(shù)值一定小于120 W,選項 C 錯誤;JI?2202、”、一由P=R得R=p= ( i 000 _ 120)Q= 55Q,選項 B 正確；電吹風吹熱風、冷風時電動機消耗的電功率不變，均為120 W,故每秒鐘消耗的電能為120 J，選項 D 正確。答案 BDB 級：拔高練7.某電力公司曾舉辦“計量日進您家”活動，免費上門為市民進行家庭用電耗能診斷分析，針對每戶家庭提出個性化的節(jié)能建議。在上門實測過程中，電力技術人員發(fā)現(xiàn)，家電待機耗電成為最容易被市民忽略的問題。以電視機為例，待機一天的耗電量在0.2 度左右，小小機頂盒一天待機耗電量更是高達0.4 度。根據(jù)專家統(tǒng)計：每使用 1 度(千瓦時)電，就相應消耗了 0.4 kg 標準煤，同時產(chǎn)生 0.272 kg 碳粉塵、0.997 kg 二氧化碳、0.03 kg 二氧化硫、0.015kg 氮氧化物，根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)，若按照1 度電電費為 0.5 元，估算一戶普通家庭待機一年每戶普通家庭一臺臺兩臺平板兩臺一臺洗家用電器平均數(shù)式電腦電視機空調