2020版高考物理一輪復習第8章第1節(jié)電流電阻電功電功率教學案新人教版

第1節(jié)電流電阻電功及電功率知識點一|電流、電阻、歐姆定律1．電流定義：自由電荷的定向挪動形成電流。方向：規(guī)定為正電荷定向挪動的方向。三個公式①定義式：IqI＝；③決定式：IU＝；②微觀式：＝。tnqvSR2．歐姆定律(1)內(nèi)容：導體中的電流I跟導體兩頭的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。U公式：I＝R。合用條件：合用于金屬和電解液導電，合用于純電阻電路。[判斷正誤]電流是矢量，電荷定向挪動的方向為電流的方向。(×)電流越大，單位時間內(nèi)經(jīng)過導體橫截面的電荷量就越多。(√)q依據(jù)I＝t，可知I與q成反比。(×)U由R＝I知，導體的電阻與導體兩頭的電壓成正比，與流過導體的電流成反比。U(5)比值I反應了導體阻擋電流的性質(zhì)，即電阻

UR＝I。(√)對伏安特征曲線的理解甲乙(1)圖甲中線、b表示線性元件。圖乙中線c、d表示非線性元件。a(2)I-U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，故Ra<Rb(如圖甲所示)。圖線c的電阻減小，圖線d的電阻增大(如圖乙所示)。伏安特征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。如圖乙U0所示，R0＝。I0[典例](多項選擇)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如下圖，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，則以下說法中正確的選項是()A．跟著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大U1B．對應P點，小燈泡的電阻為R＝I2U1C．對應P點，小燈泡的電阻為R＝I2－I1D．對應P點，小燈泡的功率為圖中矩形所圍面積大小PQOMUABD[因為燈泡的電阻在圖線上的每一點都是R＝I，由圖線不難看出，隨電壓的增大，電流的增添變得更加遲緩(I-U圖線的斜率漸漸減小)，電阻變大，故A、B正確，C錯誤；小燈泡的功率P＝UI，故D正確。]考法

1

對電流三個表達式的理解應用1.如下圖的電解液接入電路后，在ts內(nèi)有n1個一價正離子經(jīng)過溶液內(nèi)截面S，有個二價負離子經(jīng)過溶液內(nèi)截面S，設e為元電荷，則以下對于經(jīng)過該截面電流的說法正確的選項是

n2()A．當n1＝n2時，電流大小為零1－22B．當n1>n2時，電流方向由A指向B，電流I＝nnetn2－n1eC．當n1<n2時，電流方向由B指向A，電流I＝tn2＋n1eD．電流方向由A指向B，電流I＝tD[由題意可知，流過溶液截面上的電荷量12qn1＋2n2eq＝(n＋2n)e，則電流I＝t＝t，方向與正電荷的定向挪動方向同樣，應選D。]2．(2019·天津模擬)一根粗細均勻的導線，兩頭加上電壓U時，經(jīng)過導線中的電流為I，1導線中自由電子定向挪動的均勻速率為v，若導線均勻拉長，使其半徑變成本來的，再給它2兩頭加上電壓U，則()vA．自由電子定向挪動的均勻速率為4IB．經(jīng)過導線的電流為4vC．自由電子定向挪動的均勻速率為6ID．經(jīng)過導線的電流為6A[將導線均勻拉長，使其半徑變成本來的112，橫截面積變成本來的4倍，導線長度要變?yōu)楸緛淼?倍，金屬絲電阻率不變，由電阻定律R＝ρL可知，導線電阻變成本來的16倍，電SU11壓U不變，由歐姆定律I＝R可知，電流變成本來的16，故B、D錯誤；電流I變成本來的16，橫截面積變成本來的1n不變，每個電子所帶的電荷量e不變，，單位體積中自由挪動的電子數(shù)4I＝nevS可知，電子定向挪動的速率變成本來的1由電流的微觀表達式4，故A正確，C錯誤。][考法指導]公式合用范圍字母含義公式含義定qqq為時間t反應了I的大小，但不義全部電路內(nèi)經(jīng)過導體橫截面的tI＝t電荷量1式能說I∝q、I∝t微n：導體單位體積內(nèi)的自由電荷從微觀上看n、q、S、v觀I＝nqSv全部電路數(shù)決定了I的大小式q：每個自由電荷的電荷量：導體橫截面積Sv：電荷定向挪動的速率決U金屬、電解U：導體兩頭的電壓I由U、R決定，I∝U，定I＝R液：導體自己的電阻1I∝R式R考法2伏安特征曲線的理解與應用3．銅電阻溫度計價錢廉價，常用于丈量－50～150℃溫度段，在這個范圍內(nèi)電阻與溫度呈線性關系：

Rt＝R0(1＋at)，此中

R0為銅電阻溫度計在

0℃時的電阻，

Rt為溫度為

t

時的電阻，t

為溫度，

a>0，則此銅電阻的

U-I

圖線為(

)ABCDUC[隨溫度高升，銅電阻溫度計電阻變大，

故I的值隨電流變大，

即U-I

圖線的斜率增大，故C正確，A、B、D錯誤。]4.如下圖，是電阻R的I-U圖象，圖中α＝45°，由此得出()A．電阻＝0.5ΩRB．電阻R＝2.0Ω1C．因I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R＝tanα＝1.0ΩD．在R兩頭加上6.0V的電壓時，每秒經(jīng)過電阻橫截面的電荷量是2.0CB[依據(jù)電阻的定義式R＝U/I可知，I-U圖象斜率的倒數(shù)等于電阻R，但不可以依據(jù)直線傾角的正切的倒數(shù)求解，則得R＝10/5Ω＝2Ω，故A、C錯誤，B正確。由圖知，當U＝6V時，I＝3A，則每秒經(jīng)過電阻橫截面的電荷量是q＝It＝3×1C＝3.0C，故D錯誤。]5．某導體中的電流隨其兩頭電壓的變化如下圖，則以下說法中正確的選項是()A．加5V電壓時，導體的電阻約是5ΩB．加11V電壓時，導體的電阻約是1.4ΩC．由圖可知，跟著電壓的增大，導體的電阻不停減小D．此導體為線性元件A[對某些導電器械，其伏安特征曲線不是直線，但曲線上某一點的UI值仍表示該點所對應的電阻值。當導體加5V電壓時，電阻U11V電壓時，由題1＝＝5Ω，A正確；當導體加RI2Ω，B錯誤；當電壓增大時，U圖知電流約為1.4A，電阻R大于1.4I值增大，導體為非線性元件，C、D錯誤。][考法指導]1．運用伏安特征曲線求電阻應注意的問題nUn(1)如下圖，非線性元件的I-U圖線是曲線，導體電阻R＝n(U，，即電阻等于圖線上點InIn)與坐標原點連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點切線斜率的倒數(shù)。1(2)I-U圖線中的斜率k＝R，斜率k不可以理解為k＝tanα(α為圖線與U軸的夾角)，因坐標軸的單位可依據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在座標軸單位不一樣時傾角α是不一樣的。2．電阻的伏安特征曲線的應用技巧(1)用I-U圖線來描繪電阻的伏安特征時，圖線上每一點對應一組U、IU值，I為該狀態(tài)下的電阻值，UI為該狀態(tài)下的電功率。(2)假如I-圖線為直線，圖線斜率的絕對值為該電阻的倒數(shù)。假如I-U圖線為曲線，則U圖線上某點切線斜率的絕對值不表示該點電阻的倒數(shù)，電阻的阻值只好用該點的電壓和電流的比值來計算。知識點二|電阻、電阻定律1．電阻U定義式：R＝I。物理意義：導體的電阻反應了導體對電流阻擋作用的大小，R越大，阻擋作用越大。2．電阻定律內(nèi)容：同種資料的導體，其電阻與它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導體的電阻還與組成它的資料相關。l表達式：R＝ρS。3．電阻率S計算式：ρ＝Rl。物理意義：反應導體的導電性能，是導體資料自己的屬性。電阻率與溫度的關系①金屬：電阻率隨溫度的高升而增大。②半導體：電阻率隨溫度的高升而減小。③超導體：當溫度降低到絕對零度鄰近時，某些資料的電阻率忽然減小為零成為超導體。[判斷正誤]U(1)公式R＝I是電阻的定義式，不可以說導體的電阻與導體兩頭電壓成正比，與流過導體的電流成反比。(√)(2)RS由ρ＝l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。(×)電阻的決定式和定義式的比較公式lUR＝ρSR＝I電阻的決定式電阻的定義式說了然電阻的決定要素供給了一種測定電阻的方法，其實不說明差別電阻與U和I相關只合用于粗細均勻的金屬導體和濃合用于任何純電阻導體度均勻的電解質(zhì)溶液[典例]有兩個同種資料制成的導體，兩導體為橫截面為正方形的柱體，柱體高均為h，大柱體柱截面邊長為a，小柱體柱截面邊長為b，則()A．從圖示電流方向看大柱體與小柱體的電阻之比為a∶bB．從圖示電流方向看大柱體與小柱體的電阻之比為1∶1C．若電流方向豎直向下，大柱體與小柱體的電阻之比為a∶bD．若電流方向豎直向下，大柱體與小柱體的電阻之比為a2∶b2ρaρρbρ[從圖示方向看，則依據(jù)電阻定律可知，R1＝ah＝h，R2＝bh＝h，故兩電阻阻值相等，比值為ρh，Rρh，ab12故1∶2＝b2∶a2，C、D錯誤。]RR考法1電阻與電阻率的關系1．以下對于電阻和電阻率的說法正確的選項是()UA．由R＝I可知，U＝0時，R＝0；I＝0時，R趨于無窮大RSB．由ρ＝l可知，ρ分別與R、S成正比C．一根導線沿長度一分為二，則每部分電阻、電阻率均為本來的二分之一D．電阻率往常會隨溫度的變化而變化[導體的電阻率由資料自己的性質(zhì)決定，并隨溫度的變化而變化。導體的電阻與長度、橫截面積相關，與導體兩頭電壓及導體中電流的大小沒關，選項映資料的導電性能，電阻率與溫度相關，選項D正確。]2．對于資料的電阻率，以下說法中正確的選項是()

A、B、C

均錯誤。電阻率反1A．把一根長導線截成等長的三段，則每段的電阻率都是本來的3B．所有資料的電阻率都隨溫度的高升而增大C．一般來說，純金屬的電阻率比合金的電阻率小D．電阻率是反應資料導電性能利害的物理量，電阻率越大的導體對電流的阻擋作用越大C[電阻率是資料自己的一種電學特點，與導體的長度、橫截面積沒關，選項

A錯誤。金屬資料的電阻率隨溫度的高升而增大，而半導體資料則相反，選項

B錯誤。一般來說，合金的電阻率比純金屬的電阻率大，選項C正確。電阻率大表示資料的導電性能差，不可以表示導體對電流的阻擋作用必定大，因為電阻才是反應導體對電流阻擋作用大小的物理量，而電阻還跟導體的長度、橫截面積相關，選項D錯誤。][考法指導]電阻率與電阻是兩個不一樣的觀點，電阻率與資料和溫度相關，而導體的電阻＝ρl，不只與資料相關，還與l、S相關。ρ大，R不必定大；ρ小，R不必定小。RS考法2電阻定律的應用3．如下圖，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長lab＝10cm，lbc＝5cm。當將A與B接入電壓為U的電路中時，經(jīng)過的電流為1A。若將C與D接入同一電路中，則經(jīng)過的電流為()11A．4AB．2AC．2AD．4A12S11S22lab1ρS14I11電路中時的電阻為R1，C與D接入電路中時的電阻為R2，則R＝＝U/RRl＝。由歐姆定律得IU/Rbc222ρS21＝4，故I2＝4I1＝4A。選項A正確。]知識點三|電功、電功率與電熱、熱功率1．電功實質(zhì)：電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做正功，電勢能轉(zhuǎn)變成其余形式的能的過程。公式：W＝qU＝UIt，這是計算電功廣泛合用的公式。2．電功率定義：單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率。W公式：P＝t＝UI，這是計算電功率廣泛合用的公式。3．焦耳定律電流經(jīng)過電阻時產(chǎn)生的熱量Q＝I2Rt，這是計算電熱廣泛合用的公式。4．熱功率定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。Q2(2)表達式：P＝t＝IR。[判斷正誤]電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱必定越多。U2W＝UIt合用于任何電路，而W＝IRt＝Rt只合用于純電阻電路。(3)在非純電阻電路中，UI>I2R。(√)焦耳熱公式Q＝I2Rt合用于任何電路。公式P＝UI只合用于純電阻電路中電功率的計算。純電阻電路與非純電阻電路兩種電路的對照純電阻電路非純電阻電路實例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電工作中的電動機、電解槽、日光燈熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機等等能量轉(zhuǎn)電路中耗費的電能所有轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，電路中耗費的電能除轉(zhuǎn)變成內(nèi)能化W＝Q外，還轉(zhuǎn)變成其余形式的能，W>Q電功的2U2計算W＝UIt＝IRt＝RtW＝UIt電熱的2U22計算Q＝UIt＝IRt＝RtQ＝IRt非純電阻電路的剖析思路：辦理非純電阻電路問題時，要擅長從能量轉(zhuǎn)變的角度出發(fā)，環(huán)繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其余能量”剖析、求解。[典例]一臺電電扇，內(nèi)阻為20Ω，接上220V電壓后正常工作，耗費功率66W，求：電電扇正常工作時經(jīng)過電動機的電流是多少？電電扇正常工作時轉(zhuǎn)變成機械能的功率是多少？轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的功率是多少？電動機的效率是多少？假如接上電源后，電電扇的扇葉被卡住，不可以轉(zhuǎn)動，這時經(jīng)過電動機的電流以及電動機耗費的電功率和發(fā)熱功率是多少？分析：(1)因為P入＝IU因此I＝P入66＝A＝0.3A。U220電電扇正常工作時轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的功率為P內(nèi)＝I2R＝0.33×20W＝1.8W電電扇正常工作時轉(zhuǎn)變成機械能的功率為P機＝P入－P內(nèi)＝66W－1.8W＝64.2W電電扇正常工作時的效率為W機P機64.2η＝W總＝P入＝66×100%≈97.3%。電電扇的扇葉被卡住后經(jīng)過電電扇的電流U220I＝R＝20A＝11A電動機耗費的電功率P＝IU＝11×220W＝2420W。電動機的發(fā)熱功率P內(nèi)＝I2R＝112×20W＝2420W。答案：(1)0.3A(2)64.2W1.8W97.3%(3)11A2420W2420W考法

1

純電阻電路中功率的計算1．如下圖，把兩個同樣的燈泡分別接在甲、乙電路中，甲電路兩頭的電壓為

8V，乙電路兩頭的電壓為

16V。調(diào)理變阻器

R1和R2使兩燈泡都正常發(fā)光，此時變阻器耗費的功率分別為

P1和

P2，兩電路中耗費的總功率分別為

P甲和

P乙，則以下關系中正確的選項是

(

)甲

乙A．P甲<P乙

B．P甲>P乙C．P1>P2

D．P1＝P2D[設燈泡額定電流為

I，則兩燈泡都正常發(fā)光，電流均為額定電流

I，甲電路中總電流I甲＝2I，乙電路中總電流

I乙＝I，因此

P甲＝U甲I

甲＝8×2I＝16I，P乙＝U乙I

乙＝16×I＝16I，P甲＝P乙，選項

A、B均錯誤；

R1耗費的功率

P1＝P甲－2P燈，R2耗費的功率

P2＝P乙－2P燈，故P1＝P2，選項

C錯誤，

D正確。

]2.(2019

·杭州模擬

)如下圖是飲水機的工作電路簡化圖，

S是溫控開關，當水溫高升到必定溫度時，它會自動切換，使飲水機處于保溫狀態(tài)；R0是飲水機加熱管電阻，R是與加熱管串連的電阻。表格是從其說明書中摘錄的一些技術數(shù)據(jù)。不考慮R0、R的電阻受溫度變化的影響，表中的功率均指加熱管的功率。以下說法正確的選項是()穩(wěn)固電壓220V頻次50Hz加熱功率550W保溫功率22WA．當S閉合時飲水機處于加熱狀態(tài)，R＝220Ω0B．當S閉合時飲水機處于加熱狀態(tài)，0＝2112ΩRC．當S斷開時飲水機處于保溫狀態(tài)，R＝88ΩD．當S斷開時飲水機處于保溫狀態(tài)，R＝2112Ω2ED[由電功率公式P＝IR和I＝R＋r可知，電壓不變的條件下，電阻越小電流越大，功率越大。電源電壓不變，當S斷開時，R與R0串連；當S閉合時，只有R0接入在電源上，電U20路中的電阻變小，總功率變大，因此開關S閉合時是加熱狀態(tài)；利用公式R＝P，知R＝88Ω；2當S斷開時，R與0串連，飲水機處于保溫狀態(tài)，＝Ω－88Ω＝2112Ω。綜上RR22剖析，D正確。]考法2非純電阻電路中功率的計算3.(2019·北京模擬)電池對用電器供電時，是其余形式能(如化學能)轉(zhuǎn)變成電能的過程；對充電電池充電時，可看作是這一過程的逆過程?，F(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如下圖。己知充電器電源的輸出電壓為，輸出電流為I，手機電池的電動勢為，內(nèi)阻UE為r。以下說法正確的選項是()A．充電器的輸出電功率為EI－I2rB．電能轉(zhuǎn)變成化學能的功率為C．電能轉(zhuǎn)變成化學能的功率為

UI＋I2rUI－I2rUD．充電效率為

E×100%C[充電器輸出的電功率為：

P＝UI，故

A錯誤；充電時，電能轉(zhuǎn)變成化學能和熱能，根據(jù)能量守恒定律，有：UI＝I2r＋P化，故電能轉(zhuǎn)變成化學能的功率P化＝UI－I2r，故B錯誤，C2－熱－正確；電池產(chǎn)生的熱功率為P熱＝Ir；充電器的充電效率為：η＝P×100%＝U×100%，故D錯誤。]4．(2019·成都模擬)如下圖，電源電動勢E＝8V，內(nèi)電阻為r＝0.5Ω，“3V,3W”的燈泡L與電動機M串連接在電源上，燈泡恰好正常發(fā)光，電動機恰好正常工作，電動機的線圈電阻R0＝1.5Ω，以下說法正確的選項是()A．經(jīng)過電動機的電流為1.6AB．電動機的效率是62.5%C．電動機的輸入功率為1.5WD．電動機的輸出功率為3WPL[燈泡L正常發(fā)光，經(jīng)過燈泡的電流：IL＝UL＝1A，電動機與燈泡串連，經(jīng)過電動機的電流I＝I＝1A，故A錯誤；路端電壓：U＝E－Ir＝7.5V，電動機兩頭的電壓：U＝U－MLMU＝4.5V，電動機的輸入功率P入＝UI＝4.5×1W＝4.5W，電動機的輸出功率：P輸出＝UILMMMM2R＝4.5W23M0正確。]考法3STS中的電功、電功率問題5．(2019·杭州模擬)智好手機耗電量大，挪動充電寶應運而生，它是能直接給挪動設施充電的儲能裝置。充電寶的轉(zhuǎn)變率是指電源放電總量占電源容量的比值，一般在0.60～0.70之間(包含挪動電源和被充電池的線路板、接頭和連線的消耗)。如圖為某一款挪動充電寶，其參數(shù)見下表，以下說法正確的選項是()容量20000mA·h兼容性所有智好手機邊充邊放否保護電路是輸入DC5V2AMAX輸出DC5V0.1A－2.5A尺寸156*82*22mm變換率0.60A．充電寶充電時將電能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能B．該充電寶最多能儲藏能量為3.6×106JC．該充電寶電量從