《太陽與影子》課件【精美版】

課標(biāo)版物理第1講電流電阻電功電功率課標(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①

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②

。

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。教材研讀定向移動(dòng)電壓

一、電流教材研讀定向移動(dòng)電壓

2自測(cè)1如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)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.vq

B.

C.qvS

D.

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)通過截面的電荷量為Q=vt·q,等效電流I=

=vq,故A正確。自測(cè)1如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有3二、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:①

R=

。3.單位:歐姆,簡(jiǎn)稱歐,國(guó)際符號(hào)Ω。4.物理意義:導(dǎo)體的電阻反映了②

的大小,R越大,

阻礙作用越強(qiáng)。導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用二、電阻導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用4自測(cè)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)?自測(cè)2

(辨析題)5三、電阻定律1.內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長(zhǎng)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.電阻率(1)計(jì)算公式:ρ=

,ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)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1m長(zhǎng),橫截面積為1m2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①

材料。b.隨溫度的升高而減小,如②

材料。金屬半導(dǎo)體三、電阻定律金屬半導(dǎo)體6c.幾乎不受溫度的影響,如錳銅合金、鎳銅合金。自測(cè)3

(辨析題)(1)由ρ=

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(zhǎng)度成反比。

(

)(2)電阻率是由導(dǎo)體材料本身決定的。

(

)

答案

(1)?

(2)√c.幾乎不受溫度的影響,如錳銅合金、鎳銅合金。7四、電功、電功率、焦耳定律1.電功(1)實(shí)質(zhì):電流做功的實(shí)質(zhì)是①

對(duì)自由電荷做功,電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為

其他形式的能的過程。(2)公式:W=qU=②

,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=

=③

,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(chǎng)力UItUI

四、電功、電功率、焦耳定律電場(chǎng)力UItUI

8(2)Q=④

,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=

=⑤

,這是計(jì)算熱功率普遍適用的公式。自測(cè)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2.0V。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2.0A和24.0V。則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率為

(

)I2RtI2R(2)Q=④

,這是計(jì)算電熱普9

A.32WB.44WC.47WD.48W

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=

=

Ω=4Ω。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=24.0×2.0W-2.02×4W=32W,所以B、C、D三個(gè)選項(xiàng)錯(cuò),正確選項(xiàng)應(yīng)該為A。?選項(xiàng)錯(cuò),正確選項(xiàng)應(yīng)該為A。10考點(diǎn)一電流的微觀本質(zhì)

如圖所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,長(zhǎng)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。

考點(diǎn)突破考點(diǎn)一電流的微觀本質(zhì)考點(diǎn)突破11

典例1

[2014北京理綜,24(2)]若導(dǎo)線MN的質(zhì)量m=8.0g、長(zhǎng)度L=0.10m,感

應(yīng)電流I=1.0A,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(zhǎng)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));阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023mol-1元電荷e1.6×10-19C導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量μ6.0×10-2kg/mol?阿伏加德羅常數(shù)NA6.0×1023mol-1元電荷e1.12

答案

7.8×10-6m/s

解析導(dǎo)線MN中含有的原子數(shù)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=7.8×10-6m/s?答案

7.8×10-6m/s131-1

(2015安徽理綜,17,6分)一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫截面積為S的金屬棒,其材料的

電阻率為ρ,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(chǎng)強(qiáng)度大小為

(

)

A.

B.

C.ρnev

D.

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(chǎng)強(qiáng)度E=

=

=nevρ,選項(xiàng)C正確。1-1

(2015安徽理綜,17,6分)一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、橫14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)比考點(diǎn)突破考點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻率的理解和應(yīng)用考點(diǎn)突破15公式R=

R=ρ

適用條件(1)金屬(粗細(xì)均勻)、電解液(濃度均

勻)(2)純電阻電路導(dǎo)電材料字母含義U:導(dǎo)體兩端電壓I:通過導(dǎo)體的電流ρ:材料的電阻率l:沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度S:垂直電流方向?qū)w的橫截面積公式含義

反映了R的大小,不能說R∝U、R∝

R的決定式,R由ρ、l、S共同決定公式R=?R=ρ?適用條件(1)金屬(粗細(xì)均勻)、電解液(濃16

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2μm左右,而它

在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6×105Ω。(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)若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的,該圓柱體的體積為32πcm3,當(dāng)在其兩底

面上加上1000V的電壓時(shí),通過該圓柱體的電流為10πμA,求該圓柱體的

底面半徑和高。

答案

(1)8×106Ω·m

(2)4cm

2cm

17

解析

(1)由電阻定律:R=ρ

得ρ=

=8×106Ω·m。(2)由R=

,圓柱體體積公式V=πr2h及電阻定律R=ρ

=ρ

得

=ρ

代入數(shù)據(jù)解得h=0.02m=2cm將h值代入V=πr2h得r=0.04m=4cm。?解析

(1)由電阻定律:R=ρ?18A.

=1

B.

=

C.

=

D.

=2

答案

C根據(jù)電阻定律有:R甲=ρ

,R乙=ρ

,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,甲電阻絲長(zhǎng)為l,

直徑為d,乙電阻絲長(zhǎng)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

(

)A.?=1

B.?=?

C.?=?

19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(cè)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Ra<Rb(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)?？键c(diǎn)三對(duì)歐姆定律及伏安特性曲線的理解和應(yīng)用(2)R=?表明20

(4)伏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。

21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α角,A點(diǎn)的切線與橫軸成β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

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22D.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)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。D.在A點(diǎn),導(dǎo)體的電阻為?23

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12ΩB.B點(diǎn)的電阻為40ΩC.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9Ω

答案

B

A點(diǎn)電阻RA=

Ω=30Ω,B點(diǎn)電阻RB=

Ω=40Ω,故A錯(cuò)誤、B正確。ΔR=RB-RA=10Ω,故C、D錯(cuò)誤。

24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)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: