高考物理大一輪總復(fù)習(xí)（主干回顧固基礎(chǔ)+典例突破知規(guī)律+特色培優(yōu)增素養(yǎng)）71 電流 電阻 電功及電功率課件

第七章第七章 恒定電流恒定電流考綱下載考綱下載考情上線考情上線1. 歐姆定律歐姆定律()2. 電阻定律電阻定律()3. 電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)()4. 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻()5. 閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律()6. 電功率、焦耳定律電功率、焦耳定律()實(shí)驗(yàn)七：測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)七：測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)實(shí)驗(yàn)八：描繪小電珠的伏安實(shí)驗(yàn)八：描繪小電珠的伏安特性曲線特性曲線實(shí)驗(yàn)九：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)九：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)十：練習(xí)使用多用電表實(shí)驗(yàn)十：練習(xí)使用多用電表高考高考地位地位本章內(nèi)容在高考中考查的頻率較高，考查的內(nèi)本章內(nèi)容在高考中考查的頻率較高，考查的內(nèi)容主要集中在部分電路和閉合電路歐姆定律、容主要集中在部分電路和閉合電路歐姆定律、電路的動(dòng)態(tài)分析等知識(shí)點(diǎn)上，考查的題型多為電路的動(dòng)態(tài)分析等知識(shí)點(diǎn)上，考查的題型多為選擇題和實(shí)驗(yàn)題選擇題和實(shí)驗(yàn)題( (其中對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查難度較其中對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查難度較大大) )考綱考綱解讀解讀1. 應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律及部分電路歐姆定律進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析及部分電路歐姆定律進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析2. 非純電阻電路的分析與計(jì)算，將結(jié)合實(shí)際問(wèn)非純電阻電路的分析與計(jì)算，將結(jié)合實(shí)際問(wèn)題考查電功和電熱的關(guān)系能量守恒定律在電題考查電功和電熱的關(guān)系能量守恒定律在電路中的應(yīng)用，是高考命題的熱點(diǎn)，多以計(jì)算題路中的應(yīng)用，是高考命題的熱點(diǎn)，多以計(jì)算題或選擇題的形式出現(xiàn)或選擇題的形式出現(xiàn)3. 穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)含電容電路的分析，以及電路故穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)含電容電路的分析，以及電路故障的判斷分析，多以選擇題形式出現(xiàn)障的判斷分析，多以選擇題形式出現(xiàn) 4. 實(shí)驗(yàn)及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，幾乎已成為每年實(shí)驗(yàn)及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)，幾乎已成為每年高考必考的題型高考必考的題型.第第1講電流電阻電功及電功率講電流電阻電功及電功率01主干回顧固基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)1電阻定律電流 1. 電流(1)定義：電荷的定向移動(dòng)形成電流(2)條件： ； 有自由移動(dòng)的電荷有自由移動(dòng)的電荷導(dǎo)體兩端存在電壓導(dǎo)體兩端存在電壓特別提醒形成電流的微粒有三種：自由電子、正離子和負(fù)離子其中金屬導(dǎo)體導(dǎo)電時(shí)定向移動(dòng)的電荷是自由電子，液體導(dǎo)電時(shí)定向移動(dòng)的電荷是正離子和負(fù)離子，氣體導(dǎo)電時(shí)定向移動(dòng)的電荷是電子、正離子和負(fù)離子特別提醒如果是正負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng)形成電流，那么Q是兩種離子電荷量絕對(duì)值之和微觀表達(dá)式：_，其中n為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù)，q為每個(gè)自由電荷的電荷量，S為導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷定向移動(dòng)的速率InqSv(4)方向：規(guī)定特別提醒電流既有大小又有方向，但它的運(yùn)算遵循算術(shù)運(yùn)算法則，是標(biāo)量正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，和正電荷定向移?dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，和?fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反(5)單位：國(guó)際單位制中，電流的單位是安培(A)，常用單位還有毫安(mA)、微安(A)，1 mA103 A,1 A106 A.(6)電流的分類：方向不改變的電流叫直流電流；方向和大小都不改變的電流叫恒定電流；方向改變的電流叫交變電流3. 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)式中l(wèi)是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S是導(dǎo)體的橫截面積，是導(dǎo)體的電阻率，其國(guó)際單位是歐米，符號(hào)為m.(3)適用條件：粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液4. 電阻率該式表明，各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該種材料所制成的長(zhǎng)度為1 m、橫截面積為1 m2的導(dǎo)體的電阻(2)物理意義：_某種材料的電阻率由這種材料的性質(zhì)決定(溫度一定)，與導(dǎo)體的大小、形狀無(wú)關(guān)電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量(3)電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而 半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而 超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到 附近時(shí)，某些材料的電阻率突然 ，成為超導(dǎo)體.增大增大減小減小絕對(duì)零度絕對(duì)零度變?yōu)榱阕優(yōu)榱阒R(shí)點(diǎn)2電功率、焦耳定律 1. 電功(1)定義：電路中 移動(dòng)電荷做的功電場(chǎng)力電場(chǎng)力WqUIUt (3)單位：國(guó)際單位是焦耳(J)，常用單位是度(kWh)，_. (4)意義：電流做功的過(guò)程實(shí)質(zhì)是_1 kWh3.6106 J電荷的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過(guò)程電荷的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的過(guò)程3. 焦耳定律(1)內(nèi)容：電流通過(guò)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(2)公式：_.4. 熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為熱功率(3)單位：國(guó)際單位是瓦特，簡(jiǎn)稱瓦(W)QI2Rt一、基礎(chǔ)知識(shí)題組1. 電流定義的理解某電解池，如果在1秒鐘內(nèi)共有5.01018個(gè)二價(jià)正離子和1.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流是 ( )A. 0 A B. 0.8 AC. 1.6 A D. 3.2 A答案：答案：D 解析：材料的電阻率與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，A錯(cuò)誤；半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小，故B正確；純金屬的電阻率較合金的電阻率小，C正確；電阻率大的導(dǎo)體，電阻不一定大，故D錯(cuò)誤答案：BC3. 電流形成的理解關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是 ( )A. 導(dǎo)線內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率等于電流的傳導(dǎo)速率B. 電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流越大C. 電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向D. 在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位解析： 電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)形成電流，由電流的微觀表達(dá)式IneSv可知，電流的大小不只是和電荷定向移動(dòng)的速率有關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)；電流的傳導(dǎo)速率等于電場(chǎng)的傳播速率，故選項(xiàng)A錯(cuò)；電流雖有方向，但只有正、負(fù)兩個(gè)方向，故電流是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)；只有選項(xiàng)D正確答案：D4. 電功與電熱的區(qū)別有三個(gè)用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220 V,60 W”現(xiàn)讓它們?cè)陬~定電壓下工作相同時(shí)間，產(chǎn)生的熱量 ( )A. 日光燈最多 B. 電烙鐵最多C. 電風(fēng)扇最多 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(guò)它就是用來(lái)產(chǎn)熱而日光燈和電風(fēng)扇是非純電阻用電器，電流通過(guò)它們時(shí)產(chǎn)生的熱量很少，電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能(光能和葉片動(dòng)能)綜上所述，只有選項(xiàng)B正確答案：B二、規(guī)律方法題組5. 電功率與熱功率關(guān)系(多選)理發(fā)用的電吹風(fēng)機(jī)中有電動(dòng)機(jī)和電熱絲，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)電熱絲給空氣加熱，得到熱風(fēng)把人的頭發(fā)吹干設(shè)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為R1，它與電熱絲電阻R2串聯(lián)，接到電源上，電吹風(fēng)機(jī)兩端電壓為U，電流為I，消耗的電功率為P，下列關(guān)系式中正確的是( )A. IUP B. PI2(R1R2)C. UIP D. PI2(R1R2)解析：整個(gè)電吹風(fēng)消耗的電功率PUI，故A錯(cuò)，C對(duì)；發(fā)熱的功率P熱I2(R1R2)，由能量守恒知，PP熱I2(R1R2)，故B錯(cuò)，D對(duì)答案：CD6. 非純電阻電路中的功率關(guān)系(多選)如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為12 V，燈泡L上標(biāo)有“6 V,12 W”字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻RM0.5 .若燈泡恰能正常發(fā)光，以下說(shuō)法中正確的是( )A. 電動(dòng)機(jī)的輸入功率為12 WB. 電動(dòng)機(jī)的輸出功率為12 WC. 電動(dòng)機(jī)的熱功率為2 WD. 整個(gè)電路消耗的電功率為22 W答案：答案：AC 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02典例突破知規(guī)律考點(diǎn)1對(duì)電流表達(dá)式的理解 考點(diǎn)解讀： 典例透析橫截面的直徑為d、長(zhǎng)為l的導(dǎo)線，兩端電壓為U，當(dāng)這三個(gè)量中一個(gè)改變時(shí)，對(duì)自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率的影響是()A. 電壓U加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變B. 導(dǎo)線長(zhǎng)度l加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率加倍C. 導(dǎo)線橫截面的直徑加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變D. 以上說(shuō)法均不正確解題探究根據(jù)選項(xiàng)涉及的物理量選用各電流公式進(jìn)行分析(1)請(qǐng)寫出以下三個(gè)表達(dá)式：電流的微觀表達(dá)式：I_；電阻定律：R_；歐姆定律：I_.(2)根據(jù)以上三個(gè)表達(dá)式導(dǎo)出自由電子定向移動(dòng)的速率表達(dá)式為v_.電流微觀表達(dá)式的相關(guān)說(shuō)明(1)判斷某個(gè)量與其他量的變化關(guān)系，可以根據(jù)公式推導(dǎo)出該物理量的表達(dá)式，就能看出該物理量與其他量是否有關(guān)，以及隨其他量的變化如何變化等(2)電流的微觀表達(dá)式在金屬導(dǎo)體、靜電除塵、電視機(jī)顯像管等問(wèn)題中都有應(yīng)用變式訓(xùn)練 銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為()答案：答案：D 考點(diǎn)2電阻、電阻定律的應(yīng)用 考點(diǎn)解讀：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(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3. 兩個(gè)公式的對(duì)比典例透析 兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B，如果把導(dǎo)線A均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，電阻為RA，導(dǎo)線B對(duì)折后絞合起來(lái)，電阻為RB，然后分別加上相同的電壓，求：(1)它們的電阻之比；(2)相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量之比解題探究(1)某質(zhì)量一定的導(dǎo)線，形狀改變后，體積改變嗎？提示：不改變，VSl.(2)質(zhì)量一定的導(dǎo)線，電阻率不變，體積一定，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的n倍，電阻為原來(lái)的多少倍？變式訓(xùn)練如圖甲為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其UI圖線如圖乙所示，當(dāng)U10 V時(shí)，求電解液的電阻率是多少？答案：答案：40 m 考點(diǎn)3電功與電熱及其功率 考點(diǎn)解讀：1. 兩種電路的電功與電熱純電阻電路純電阻電路非純電阻電路非純電阻電路實(shí)例實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等的電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)、電解槽電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等、日光燈等電功電功與電熱與電熱WUItQI2RttWQWUItQI2RtWQ2. 用電器的額定功率和實(shí)際功率 (1)用電器正常工作條件下所加的電壓叫做額定電壓，額定電壓時(shí)消耗的功率是額定功率，即P額I額U額(2)實(shí)際功率是指用電器在實(shí)際電壓下消耗的功率，即P實(shí)I實(shí)U實(shí)，P實(shí)不一定等于P額，若U實(shí)U額，則P實(shí)P額，用電器可能被燒毀.純電阻電路純電阻電路非純電阻電路非純電阻電路電功率電功率與熱與熱功率功率P電電UIP熱熱I2RP電電P熱熱P電電UIP熱熱I2RP電電P熱熱典例透析 2013河北月考有一個(gè)小型直流電動(dòng)機(jī)，把它接入電壓為U10.2 V的電路中時(shí)，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是I10.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入U(xiǎn)22.0 V的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是I21.0 A，求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？解題探究(1)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，是純電阻嗎？如何計(jì)算電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻？提示：電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，可把電動(dòng)機(jī)視為純電阻，用歐姆定律求電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻(2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是純電阻嗎？電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，怎樣求電動(dòng)機(jī)的輸出功率？提示： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不能看成純電阻依據(jù)能量轉(zhuǎn)化關(guān)系來(lái)求解非純電阻問(wèn)題的“三大注意”(1)無(wú)論是純電阻還是非純電阻，電功均為WUIt，電熱均為QI2Rt.(2)處理非純電阻的計(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，利用“電功電熱其他能量”尋找等量關(guān)系求解(3)非純電阻在一定條件下可當(dāng)作純電阻處理，如電動(dòng)機(jī)卡住不轉(zhuǎn)時(shí)即為純電阻變式訓(xùn)練1. 在國(guó)慶日那天，群眾游行隊(duì)伍中的國(guó)徽彩車，是由一輛電動(dòng)車裝扮而成，該電動(dòng)車充一次電可以走100 km左右假設(shè)這輛電動(dòng)彩車總質(zhì)量為6.75103 kg，當(dāng)它勻速通過(guò)天安門前500 m長(zhǎng)的檢閱區(qū)域時(shí)用時(shí)250 s，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流I10 A，電壓為300 V，電動(dòng)彩車行駛時(shí)所受阻力為車重的0.02倍g取10 m/s2，不計(jì)摩擦，只考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻發(fā)熱損耗能量，求：(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率；(2)電動(dòng)彩車通過(guò)天安門前時(shí)的機(jī)械功率；(3)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的內(nèi)阻和機(jī)械效率解析：(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率P入U(xiǎn)I300 V10 A3000 W.答案：答案：(1)3000 W(2)2700 W(3)3 90% 2. 一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在3 V電壓下工作，用此電動(dòng)機(jī)提升重力為4 N的物體時(shí)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是0.2 A在30 s內(nèi)可將該物體勻速提升3 m若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損失，求：(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率；(2)在開(kāi)始提升物體后的30 s內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量；(3)線圈的電阻思路分析解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)本題中利用電動(dòng)機(jī)提升物體，是非純電阻電路(2)計(jì)算電熱時(shí)應(yīng)利用公式QP熱t(yī)I2Rt.答案：答案：(1)0.6 W(2)6 J(3)5 03特色培優(yōu)增素養(yǎng)建模提能：“柱體微元”模型求解電流大小1模型構(gòu)建帶電粒子在外加電場(chǎng)的作用下，形成定向移動(dòng)的粒子流，從中取一圓柱形粒子流作為研究對(duì)象即為“柱體微元”模型2模型條件(1)外加電壓為恒定電壓；(2)帶電粒子流僅帶一種電荷；(3)帶電粒子在柱體內(nèi)做定向移動(dòng)3模型特點(diǎn)(1)柱體的長(zhǎng)l柱體的橫截面積S(2)帶電粒子在柱體內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)4處理思路(1)選取一小段粒子流為柱體微元(2)運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律，結(jié)合柱體微元和整體對(duì)象的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析計(jì)算答案答案AC 名師指津在利用“柱體微元”模型求解電流大小時(shí)應(yīng)注意模型的建立如圖所示，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.針對(duì)訓(xùn)練如右圖所示，有一金屬塊放在垂直于表面C的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬塊的厚度為d，高為h，當(dāng)有穩(wěn)恒電流I平行平面C的方向通過(guò)時(shí)，由于磁場(chǎng)力的作用，金屬塊中單位體積內(nèi)參與導(dǎo)電的自由電子數(shù)目為(上下兩面M、N上的電勢(shì)分別為M、N，選取大地為零勢(shì)面)()答案：答案：C