（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 恒定電流 8.1 電流 電阻 電功及電功率課件.ppt

第八章恒 定 電 流 第1講電流電阻電功及電功率,【知識導(dǎo)圖】,定向,安培(安),正電荷,A,I=nqSv,正比,反比,導(dǎo)體對電流阻礙作用,金屬,越大,歐姆,正比,反比,導(dǎo)電性能,增大,減小,電場力,W=qU=IUt,快慢,熱量,Q=I2Rt,【微點撥】 1.U-I圖線斜率禁忌: 對于線性元件,U-I圖線的斜率等于其電阻,對于非線性元件這一結(jié)論不成立,但其阻值仍可用圖線上各點的U、I比值計算,區(qū)別于v-t 圖象。,2.線性、非線性元件判斷依據(jù): 是否滿足歐姆定律是區(qū)別線性元件、非線性元件的標(biāo)準(zhǔn)。線性元件在溫度影響下,伏安特性曲線也可能是曲線。,3.電阻唯一功能生熱: 電阻從微觀上看是定向移動的離子與不動的部分相碰撞造成的,正是由于這種碰撞,使定向移動離子的動能,傳遞給不動部分使其熱運動加劇,使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)體溫度升高。所以電阻只有生熱功能,不會產(chǎn)生其他能。例如,非純電阻電路中,電阻分壓為U,電阻生熱可用UIt表示。,【慧眼糾錯】 (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。 糾錯:_。 (2)歐姆定律適用于金屬導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電。 糾錯:_。,電流是標(biāo)量,歐姆定律對氣態(tài)導(dǎo)體不適用,(3)由R= 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。 糾錯:_。 (4)電阻率是由導(dǎo)體本身決定的。 糾錯:_。,R= 是定義式,不是決定式,電阻率往往隨溫度的變化而變化,(5)根據(jù)I= ,可知I與q成正比。 糾錯: _,反映了I的大小,但不能說Iq,I,【典題探究】 考點1電流、電阻和電阻定律的理解與應(yīng)用 【典題探究】 【典例1】(2018西安模擬)兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線,如果把其中的一根均勻拉長到原來的2倍,把另一根對折后絞合起來,然后給它們分別加上相同電壓后,則,在相同時間內(nèi)通過它們的電荷量之比為() 導(dǎo)學(xué)號04450167 A.14B.18C.116D.161,【題眼直擊】(1)兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線。 (2)一根均勻拉長到原來的2倍長度變?yōu)樵瓉淼腳, 橫截面積變?yōu)樵瓉淼?;另一根對折后絞合長度變 為原來的 ,橫截面積變?yōu)樵瓉淼腳。 (3)分別加上相同電壓。,2倍,2倍,【解析】選C。對于第一根導(dǎo)線,均勻拉長到原來的2倍, 則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?,由電阻定律可得其 電阻變?yōu)樵瓉淼?倍;第二根導(dǎo)線對折后,長度變?yōu)樵瓉?的 ,橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍,故其電阻變?yōu)樵瓉?的 。給上述變化后的裸導(dǎo)線加上相同的電壓,由歐 姆定律得: ,由I= 可知,在相同時 間內(nèi),電荷量之比q1q2=I1I2=116,C項正確。,【通關(guān)秘籍】 1.電流的理解與計算:,2.電阻與電阻率的區(qū)別:,3.電阻的決定式和定義式的比較:,【考點沖關(guān)】 1.銅的摩爾質(zhì)量為m,密度為,每摩爾銅原子有n個自由電子,今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線,當(dāng)通過的電流為I時,電子平均定向移動速率為(),【解析】選D。假設(shè)電子定向移動的速率為v,那么在t 時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積 vtS中的自由電子數(shù),而體積為vtS的銅的質(zhì)量為 vtS,摩爾數(shù)為 ,所以電荷量q= ,I= ,于是得v= ,故D正確。,2.一根阻值為R的均勻電阻絲,長為L、橫截面積為S,設(shè)溫度不變,在下列情況下其電阻值仍為R的是() A.當(dāng)L不變,S增大一倍時 B.當(dāng)S不變,L增大一倍時 C.當(dāng)L和S都縮小為原來的 D.當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時,【解析】選C。長度不變,橫截面積增大一倍時,有 R1= = R,故A錯誤;橫截面積不變,長度增大一倍 時,有R2= =2R,故B錯誤;當(dāng)L和S都縮小為原來的一 半,有R3= =R,故C正確;長度變?yōu)?倍,橫截面的半,徑增大一倍,則橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍,則R4= ,故D錯誤。,【加固訓(xùn)練】有一長方形導(dǎo)體, 長a、寬b、高h(yuǎn)之比為 632,它的六個面的中心各焊接一根電阻不計的導(dǎo) 線,如圖所示,分別將AA、BB、CC接在同一恒壓 電源上時,導(dǎo)體中電荷定向移動的速度分別為v1、v2、 v3。則v1v2v3為() A.632B.111 C.236D.123,【解析】選D。根據(jù)R= 、I= 和I=nSqv得v= , 即v ,所以v1v2v3=123。故選D。,考點2歐姆定律與伏安特性曲線 【典題探究】 【典例2】小燈泡通電后其電流I隨所加電 壓U變化的圖線如圖所示,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() 導(dǎo)學(xué)號04450168,A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小 B.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R= C.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R= D.對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM的面積,【題眼直擊】PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線可求 _。,電阻,【解析】選D。由圖可知流過小燈泡的電流I隨所加電 壓U變化的關(guān)系為非線性關(guān)系,可知小燈泡的電阻隨所 加電壓的增大而逐漸增大,A錯誤;根據(jù)歐姆定律,對應(yīng)P 點,小燈泡的電阻應(yīng)為R= ,B、C錯誤;對應(yīng)P點,小燈 泡的功率為P=U1I2,也就是圖中矩形PQOM的面積,D正 確。,【通關(guān)秘籍】 1.I= 與R= 的區(qū)別: (1)I= 表示通過導(dǎo)體的電流I與電壓成正比,與電阻R 成反比。 (2)R= 表明了一種測量電阻的方法,不能錯誤地認(rèn)為 “電阻跟電壓成正比,跟電流成反比”。,2.伏安特性曲線: (1)定義:用縱坐標(biāo)表示電流I、橫坐標(biāo)表示電壓U,畫出的I-U圖象。 (2)應(yīng)用。 伏安特性曲線上每一點的縱、橫坐標(biāo)對應(yīng)此時的電流值、電壓值。,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。 I-U圖象中圖線上某點到I軸、U軸的垂線與坐標(biāo)軸所圍的面積對應(yīng)此時的電功率。,(3)兩類圖線。 線性元件的伏安特性曲線(圖甲中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(圖乙中c、d)是曲線,表明它的電阻是變化的。,【考點沖關(guān)】 1.(多選)(2018泰安模擬)某一熱敏電阻其阻值隨溫度的升高而減小,在一次實驗中,將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián),通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖 所示,M為兩元件伏安曲線的交點。則下列關(guān)于熱敏電阻和小燈泡的說法正確的是(),A.圖線a是小燈泡的伏安特性曲線,圖線b是熱敏電阻的 伏安特性曲線 B.圖線b是小燈泡的伏安特性曲線,圖線a是熱敏電阻的 伏安特性曲線 C.圖線中M點對應(yīng)的狀態(tài),小燈泡的電阻大于熱敏電阻 的阻值 D.圖線中M點對應(yīng)的狀態(tài),小燈泡的功率與熱敏電阻的 功率相等,【解析】選B、D。圖線a的斜率變大,電阻變小,為熱敏電阻的伏安特性曲線,圖線b是小燈泡的伏安特性曲線,故A錯誤,B正確;圖線中的M點表示該狀態(tài)兩元件不僅電流相同,電壓也相同,所以此時兩者阻值相同,功率也相同,選項C錯誤,D正確。,2.某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示,關(guān)于導(dǎo)體的電阻,以下說法正確的是() 導(dǎo)學(xué)號04450169 A.B點的電阻為12 B.B點的電阻為40 C.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 D.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 ,【解析】選B。根據(jù)電阻的定義式可以求出A、B兩點的 電阻分別為RA= =30 ,RB= =40 ,所以 R=RB-RA=10 ,故B對,A、C、D錯。,【加固訓(xùn)練】 (多選)我國已經(jīng)于2012年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(shè)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線如圖所示。圖象上A點與原點的連線與橫軸成角,A點的切線與橫軸成角,則(),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tan C.在A點,白熾燈的電功率可表示為U0I0 D.在A點,白熾燈的電阻可表示為,【解析】選C、D。由圖可知,白熾燈的電阻隨電壓的增 大而增大,A錯誤;在A點,白熾燈的電阻可表示為 ,不 能表示為tan或tan,故B錯誤,D正確;在A點,白熾燈 的功率可表示為U0I0,C正確。,考點3串、并聯(lián)電路規(guī)律及其應(yīng)用 【典題探究】 【典例3】如圖所示,設(shè)R1=R2=R3=R4=R,求開關(guān)S閉合和斷開時,A、B兩端電阻之比。,【解析】電路簡化如圖所示。 S閉合,R4被短路,R1、R2、R3并聯(lián),故 RAB= R S斷開,R3與R4串聯(lián)后再與R1、R2并聯(lián) 解得RAB= R,所以RABRAB=56。 答案:56,【通關(guān)秘籍】 1.串、并聯(lián)電路的幾個常用結(jié)論: (1)當(dāng)n個等值電阻R0串聯(lián)或并聯(lián)時,R串=nR0,R并= R0。 (2)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個電阻,并聯(lián) 電路的總電阻小于電路中任意一個電阻。 (3)在電路中,某個電阻增大(或減小),則總電阻增大 (或減小)。,(4)某電路中無論電阻怎樣連接,該電路消耗的總電功率始終等于各個電阻消耗的電功率之和。,2.電壓表、電流表的改裝:,3.滑動變阻器應(yīng)用: (1)電路的對比。,(2)選擇原則。 采用限流電路時,電路中的最小電流(電壓)仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流(電壓)時,應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。 要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大,測多組數(shù)據(jù),從零開始連續(xù)可調(diào),須用分壓式接法。,以小控大用分壓,當(dāng)負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動變阻器總電阻R,須用分壓式接法,此時若采用限流式接法對電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。,相差無幾用限流。負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動變阻器的總電阻R或相差不大,并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從零開始起調(diào),可用限流式接法。限流式接法要能在調(diào)節(jié)過程中平緩控制電流(電壓),滑動變阻器阻值要稍大些。一般來說,約為待測電阻的310倍。 兩種電路均可使用時,應(yīng)優(yōu)先用限流式接法,因為限流式接法總功率較小,電路便于連接。,【考點沖關(guān)】 1.(2018大連模擬)如圖所示的部分電路中,已知I= 3 A,I1=2 A,R1=10 ,R2=5 ,R3=30 ,則通過電流 表的電流大小和方向是() A.0.5 A,向右B.0.5 A,向左 C.1 A,向右D.1 A,向左,【解析】選A。對于穩(wěn)恒電路中的某一節(jié)點,流入的電流總和一定等于流出的電流總和。對于節(jié)點c,已知流入的電流I=3 A,流出的電流I1=2 A,則還有1 A的電流要流出節(jié)點c,由此可知經(jīng)過R2的電流I2=1 A,向右。根據(jù)歐姆定律,U1=I1R1=20 V,U2=I2R2=5 V,電壓等于電勢,之差,U1=c-a,U2=c-b,兩式相減可得b-a= 15 V,即b點電勢比a點高15 V,則通過R3的電流I3= =0.5 A,方向向上。對于節(jié)點b,流入的電流I2=1 A,流 出的電流I3=0.5 A,則還有0.5 A的電流流出b點,因此 可判斷流過電流表的電流為0.5 A,向右。A正確。,2.如圖所示,其中電流表A的量程為0.6 A,表盤均勻劃 分為30個小格,每一小格表示0.02 A;R1的阻值等于電 流表內(nèi)阻的 ;R2的阻值等于電流表內(nèi)阻的2倍,若用電 流表A的表盤刻度表示流過接線柱1的電流值,則下列分 析正確的是導(dǎo)學(xué)號04450170(),A.將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.04 A B.將接線柱1、2接入電路時,每一小格表示0.02 A C.將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.06 A D.將接線柱1、3接入電路時,每一小格表示0.01 A,【解析】選C。將接線柱1、2接入電路時,通過R1的電流是通過電流表的2倍,每一小格表示0.02 A+0.04 A= 0.06 A,選項A、B錯誤;將接線柱1、3接入電路時,通過R1的電流仍然是通過電流表的2倍,每一小格仍然表示0.06 A,選項C正確,選項D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 圖甲、乙畫出了用電壓表、電流表測量 導(dǎo)體電阻的兩種電路圖。圖中電壓表內(nèi) 阻為103 , 電流表內(nèi)阻為0.1 ,被測導(dǎo)體的真實電 阻為87.4 。測量時,把電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)的 比值稱為電阻的測量值。如果不考慮實驗操作的偶然 誤差,按甲、乙兩種電路進(jìn)行實驗,得到的電阻測量值 將各是多少?你能從中得出什么結(jié)論?,【解析】如果不考慮操作的偶然誤差,按甲、乙兩種電 路進(jìn)行實驗,甲圖中電阻測量值為: R= =80.375 乙圖中電阻測量值為: R=RA+R實=87.5 ,因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于所測電阻的阻值,則用圖甲電壓表分流很小,誤差小; 當(dāng)電流表內(nèi)阻遠(yuǎn)小于所測電阻時,用圖乙接法,誤差小。,答案:按甲圖測量電阻為80.375 ;乙圖中電阻測量值為87.5 。結(jié)論見解析,考點4電功、電熱、電功率 【典題探究】 【典例4】有一小型直流電動機(jī),把它接入U1=0.3 V的電路中時,電動機(jī)不轉(zhuǎn),測得流過電動機(jī)的電流為I1=0.6 A;若把電動機(jī)接入U2=3.0 V的電路中時,電動機(jī)正常工作,工作電流是I2=1.0 A,求:,導(dǎo)學(xué)號04450171 (1)電動機(jī)正常工作時的輸出功率是多少。 (2)如果電動機(jī)正常工作時,轉(zhuǎn)子突然被卡住,此時電動機(jī)的發(fā)熱功率是多大?,【解析】(1)當(dāng)U1=0.3 V,I1=0.6 A時,電動機(jī)不轉(zhuǎn),此 時電動機(jī)為純電阻,故電動機(jī)的內(nèi)電阻為r= =0.5 。 當(dāng)U2=3.0 V,I2=1.0 A時,電動機(jī)正常工作,此時電動機(jī)為 非純電阻,則電動機(jī)的輸出功率為P出=U2I2- r=2.5 W。 (2)當(dāng)電動機(jī)正常工作被卡住時,電動機(jī)又為純電阻,其 發(fā)熱功率為P熱= =18 W。,答案:(1)2.5 W(2)18 W,【通關(guān)秘籍】 純電阻電路與非純電阻電路: (1)兩種電路的對比。,(2)非純電阻電路的分析思路:處理非純電阻電路問題時,要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā),圍繞能量守恒定律,利用“電功=電熱+其他能量”分析、求解。,【考點沖關(guān)】 1. (2018邯鄲模擬)電阻R和電動機(jī)M串 聯(lián)接到電路中,如圖所示,已知電阻R跟電 動機(jī)線圈的電阻值相等,開關(guān)接通后,電動機(jī)正常工 作。設(shè)電阻R和電動機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2,經(jīng)過 時間t,電流通過電阻R做功為W1,產(chǎn)生熱量為Q1,電流通 過電動機(jī)做功為W2,產(chǎn)生熱量為Q2,則有(),A.U1Q2D.W1<W2,Q1<Q2,【解析】選A。由于電阻R跟電動機(jī)線圈的電阻值相等,開關(guān)接通后,根據(jù)焦耳定律,二者產(chǎn)生的熱量相等,Q1=Q2。電流通過電動機(jī)做功W2大于電流通過電阻R做功W1,即W1<W2。電動機(jī)M兩端的電壓大于電阻兩端電壓,即U1<U2。所以A正確。,2. (多選)在如圖所示的電路中,輸入電壓U恒為8 V,燈 泡L上標(biāo)有“3 V6 W”字樣,電動機(jī)線圈的電阻RM= 1 。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 V B.流過電動機(jī)的電流是2 A C.電動機(jī)的效率是80% D.整個電路消耗的電功率是10 W,【解析】選A、B。燈泡恰能正常發(fā)光,說明燈泡兩端電 壓為3 V,電流為2 A,電動機(jī)的輸入電壓U=8 V-3 V= 5 V,流過電動機(jī)的電流是I=2 A,A、B正確;電動機(jī)內(nèi)阻 消耗的功率PM=I2RM=4 W,輸入功率P入=UI=52 W= 10 W,則電動機(jī)的輸出功率P出=6 W,效率為=60%,整 個電路消耗的電功率P=10 W+6 W=16 W,C、D錯誤。,【加固訓(xùn)練】 一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220 V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計),均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0 A,通過洗衣機(jī)電動機(jī)的電流是0.50 A,則下列說法中正確的是 (),A.電飯煲的電阻為44 ,洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440 B.電飯煲消耗的電功率為1 555 W,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5 W C.1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6104 J,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6103 J D.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍,【解析】選C。由于電飯煲是純電阻元件,所以R1= =44 ,P1=UI1=1 100 W,其在1 min內(nèi)消耗的電能 W1=UI1t=6.6104 J,洗衣機(jī)為非純電阻元件,所以 R2 ,P2=UI2=110 W,其在1 min內(nèi)消耗的電能W2=UI2t=6.6103 J,其發(fā)熱功率P熱P2,所以電飯煲發(fā) 熱功率不是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍。故選C。,