高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 恒定電流 第1講 電流 電阻 電功及電功率課件

《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 恒定電流 第1講 電流 電阻 電功及電功率課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 恒定電流 第1講 電流 電阻 電功及電功率課件（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講電流電阻電功及電功率知識(shí)梳理知識(shí)梳理一、電流一、電流1.電流電流(1)定義:電荷的定向移動(dòng)定向移動(dòng)形成電流。(2)方向:規(guī)定正電荷正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?3)三個(gè)公式a.定義式:I=;b.決定式:I=;qtURc.微觀式:I=nqSv。2.歐姆定律歐姆定律(1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比正比,跟導(dǎo)體的電阻R成反比反比。(2)公式:I=。(3)適用條件:適用于金屬金屬和電解液導(dǎo)電,適用于純電阻電路。UR1.電阻電阻(1)R=。(2)物理意義:導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小,R越大,阻礙作用越大越大。UI二、電阻二、電阻2.電阻定律電

2、阻定律(1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻與它的長(zhǎng)度長(zhǎng)度成正比,與它的橫截面積橫截面積成反比;導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)公式:R=。lS3.電阻率電阻率(1)計(jì)算式:=R。(2)物理意義:反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關(guān)系金屬:電阻率隨溫度升高而增大;半導(dǎo)體:通常電阻率隨溫度升高而減小減小。Sl1.電功電功(1)定義:電流所做的功叫電功。電流做功,實(shí)質(zhì)上是導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力靜電力在做功。(2)公式:W=qU=IUt。(3)電流做功是電能電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程。三、電功和電功率三、電功和電功率2.電功率電功率(1)定義:單位時(shí)

3、間內(nèi)電流所做的功。表示電流做功的快慢快慢。(2)公式:P=IU。Wt3.焦耳定律焦耳定律(1)電熱:電流流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量熱量。(2)計(jì)算式:Q=I2Rt。4.熱功率熱功率(1)定義:單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量。(2)表達(dá)式:P=I2R。Qt1.一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U后,通過(guò)電阻橫截面的電荷量q隨時(shí)間變化的圖像如圖所示,此圖像的斜率可表示為()A.UB.RC.D.URIR答案答案C在q-t圖像中圖線的斜率是k=I,即表示電流,由歐姆定律知I=,則C正確。qtURC2.有、兩根不同材料的電阻絲,長(zhǎng)度之比為l1 l2=1 5,橫截面積之比為S1 S2=2 3,電阻之比為R1 R2=2 5,

4、外加電壓之比為U1 U2=12,則它們的電阻率之比為()A.2 3B.4 3C.3 4D.8 3答案答案B設(shè)兩根電阻絲電阻率分別為1、2,由電阻定律R=,故=,所以=,B正確。lSRSl12111222SRlSRl43B3.關(guān)于電功W和電熱Q的說(shuō)法正確的是()A.在任何電路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=QB.在任何電路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于QC.W=UIt、Q=I2Rt均只有在純電阻電路中才成立D.W=UIt在任何電路中都成立,Q=I2Rt只在純電阻電路中成立答案答案BW=UIt、Q=I2Rt適用于一切電路,但在純電阻電路中W=Q,在非純電阻電路中WQ,B對(duì),A

5、、C、D錯(cuò)。B4.橫截面積為S的導(dǎo)線中,通有大小為I的電流。已知導(dǎo)線單位體積中有n個(gè)自由電子,每個(gè)自由電子的電荷量是e,自由電子定向移動(dòng)的速率是v,則在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線截面的電子數(shù)是()A.nSvtB.nvtC.ItD.I tSeA答案答案A根據(jù)電流的定義式可知,在t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量q=It。所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N=。由于自由電子定向移動(dòng)的速率是v,因此在時(shí)間t內(nèi),位于以截面S為底,長(zhǎng)為l=vt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過(guò)截面。這段導(dǎo)線的體積V=Sl=Svt,所以t內(nèi)通過(guò)截面S的自由電子數(shù)N=nV=nSvt。qeI te深化拓展深化拓展考點(diǎn)一考點(diǎn)一電流的微觀解釋電流的微觀

6、解釋 考點(diǎn)二考點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用對(duì)電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)三考點(diǎn)三歐姆定律和伏安特性曲線歐姆定律和伏安特性曲線考點(diǎn)四考點(diǎn)四電功、電功率、電熱與熱功率電功、電功率、電熱與熱功率深化拓展深化拓展考點(diǎn)一電流的微觀解釋考點(diǎn)一電流的微觀解釋一、電流的微觀解釋一、電流的微觀解釋1.建立微觀模型:如圖所示,粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體長(zhǎng)為l,橫截面積為S,導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q,當(dāng)導(dǎo)體兩端加上一定的電壓時(shí),導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v。2.在時(shí)間t內(nèi)導(dǎo)體中長(zhǎng)度l=vt內(nèi)的自由電荷全部通過(guò)了截面D。3.這些電荷的總電荷量為Q=nvtSq。4.電流的表達(dá)式

7、:I= =nqSv。5.結(jié)論:從微觀上看,電流由導(dǎo)體中自由電荷的密度、電荷定向移動(dòng)的速率、導(dǎo)體的橫截面積和自由電荷帶電量共同決定。Qt二、與電流有關(guān)的三種速率的比較二、與電流有關(guān)的三種速率的比較電荷定向移動(dòng)速率電流的傳導(dǎo)速率電荷無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速率概念自由電荷沿某一方向運(yùn)動(dòng)的速率電場(chǎng)的傳播速率自由電荷做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率速率大小金屬導(dǎo)體中約為10-5m/s等于光速3108m/s約為105m/s1-1(多選)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線,兩端加上恒定電壓U時(shí),通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為I,金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v,若將金屬導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,仍給它兩端加上恒定電壓U,則此時(shí)()A

8、.通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為B.通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為C.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為D.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為2I4I2v4vBC答案答案BC金屬導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的,電阻變?yōu)樵瓉?lái)的4倍,兩端加上恒定電壓U,通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為,A錯(cuò)誤,B正確。根據(jù)I=neSv可知自由電子定向移動(dòng)的平均速率為,C正確、D錯(cuò)誤。124I2v1-22014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

9、數(shù)NA6.01023mol-1元電荷e1.610-19C導(dǎo)線MN的摩爾質(zhì)量6.010-2kg/mol答案答案7.810-6m/s解析解析導(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=7.810-6m/s。mNSLInSeILNeAILmN e考點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用考點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用1.電阻與電阻率的區(qū)別電阻與電阻率的區(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

10、。(2)導(dǎo)體電阻阻值與電阻率無(wú)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)比兩個(gè)公式的對(duì)比公式R=R=適用條件(1)金屬、電解液(2)純電阻電路導(dǎo)電材料字母含義U:導(dǎo)體兩端的電壓I:通過(guò)導(dǎo)體的電流: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(shuō)RU、RR的決定式,R由、l、S共同決定UIlSUI1I2-1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.=1B.=C.=D.=2UU甲乙UU甲乙22U

11、U甲乙2UU甲乙答案答案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。lS甲2lS乙2UR甲甲2UR乙乙2UR甲甲2UR乙乙22UU甲乙RR甲乙22(/ 2)2ldldUU甲乙2C2-2如圖甲所示為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器,P、Q為電極,設(shè)a=1m,b=0.2m,c=0.1m,當(dāng)里面注滿某電解液,且P、Q加上電壓后,其U-I圖線如圖乙所示,當(dāng)U=10V時(shí),求電解液的電阻率是多少?答案答案40m解析解析由題圖乙可求得U=10V時(shí)電解液的電阻為R=2000由題圖甲可知電解液長(zhǎng)為:l=a=1m橫截面積為:S=bc=0.02m2結(jié)合電

12、阻定律R=得=m=40m。UI3105 10lSRSl2000 0.021考點(diǎn)三歐姆定律和伏安特性曲線考點(diǎn)三歐姆定律和伏安特性曲線1.歐姆定律歐姆定律(1)公式I=,是電流的決定式,I正比于電壓,反比于電阻。(2)公式中的I、U和R三個(gè)量必須對(duì)應(yīng)同一段電路或同一段導(dǎo)體。(3)適用范圍:適用于金屬、電解液等組成的純電阻電路。對(duì)于氣體導(dǎo)電、含有電動(dòng)機(jī)和電解槽等非純電阻的電路不適用。UR2.對(duì)伏安特性曲線的理解對(duì)伏安特性曲線的理解(如圖所示如圖所示)(1)圖線a、e、d、f表示線性元件,b、c表示非線性元件。(2)在圖甲中,圖線a、e的斜率表示電阻的大小,斜率越大,電阻越大,RaRe。在圖乙中,圖線

13、d、f的斜率表示電阻倒數(shù)的大小,斜率越大,電阻越小,RdQ2C.Q1Q2D.無(wú)法確定答案答案C由I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)可知R1R2,串聯(lián)電路中電流處處相等,再結(jié)合焦耳定律Q=I2Rt可知Q1Q電功率與熱功率P電=UI,P熱=I2R=,P電=P熱P電=UI,P熱=I2R,P電P熱2UR2UR4.電功和電熱的處理方法電功和電熱的處理方法無(wú)論在純電阻電路還是在非純電阻電路中,發(fā)熱功率都是I2R。處理非純電阻電路的計(jì)算問(wèn)題時(shí),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。4-1一個(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6V時(shí),通過(guò)電動(dòng)

14、機(jī)的電流是2A。由此可知()A.電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為10WB.電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率為10WC.電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率為10WD.電動(dòng)機(jī)的工作效率為20%C答案答案C電動(dòng)機(jī)是非純電阻器件,P總=P機(jī)+P熱,電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P總=UI=12W,A錯(cuò)誤。發(fā)熱功率P熱=I2R=2W,B錯(cuò)誤。輸出的機(jī)械功率P出=P總-P熱=10W,C正確。電動(dòng)機(jī)的工作效率=100%=83%,D錯(cuò)誤。PP出總4-2如圖所示,是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖。電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻r=0.8,電路中另一電阻R=10,直流電壓U=160V,電壓表示數(shù)UV=110V。試求:(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流;(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率;(3)若電動(dòng)機(jī)以v=1m/s勻速豎直向上提升重物,求該重物的質(zhì)量。(g取10m/s2)答案答案(1)5A(2)550W(3)53kg解析解析(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R兩端電壓UR=U-UV=(160-110)V=50V流過(guò)電阻R的電流IR=A=5A則通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流IM=IR=5A(2)電動(dòng)機(jī)兩端電壓UM=UV=110V輸入電動(dòng)機(jī)的電功率P電=IMUM=550W(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱=r=20W電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P機(jī)=P電-P熱=530W又因P機(jī)=mgv,所以m=53kgRUR50102MIPgv機(jī)