高中物理必修3第三章恒定电流基本电路

基本电路

【学习目标】1.理解欧姆定律、电阻定律、焦耳定律的内容，并会利用它们进行相关的计算与判断.

2.会用导体的伏安特性曲线I－U图象及U－I图象解决有关问题.3.能计算非纯电阻电路中的电功、电功率、电热．

1．[电阻定律的理解]导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的()

A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比

B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比

C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比

D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比

2．[欧姆定律的理解]根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有()

A．导体两端的电压越大，电阻就越大

B．导体中的电流越大，电阻就越小

C．比较几只电阻的I－U图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个

电阻的

D．由I＝UR可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比

3．[非纯电阻电路中的电功和电功率]如图所示，用输出电压为1.4V，输出电流为100mA的充电器对内

阻为2Ω的镍－氢电池充电．下列说法不正确的是()A．电能转化为化学能的功率为0.12W

B．充电器输出的电功率为0.14W

C．充电时，电池消耗的热功率为0.02W

D．充电器把0.14W的功率储存在电池内

4．[对导体的伏安特性曲线的理解]某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的

是()A．加5V电压时，导体的电阻约是5Ω

B．加11V电压时，导体的电阻约是1.4Ω

C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小

D

．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断增大

一、电阻、电阻定律1．电阻

(1)定义式：R＝UI.

(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小．

2．电阻定律：R＝ρlS.

3．电阻率

(1)物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性．

(2)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度升高而增大；②半导体的电阻率随温度升高而减小；③超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体．

二、部分电路欧姆定律1．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．

2．公式：I＝UR.

3．适用条件：适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路．

三、电功、电热、电功率1．电功

(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功．

(2)公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)．

(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程．

2．电功率

(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢．

(2)公式：P＝W/t＝IU(适用于任何电路)．

3．焦耳定律

(1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．

(2)计算式：Q＝I2Rt.

4．热功率

(1)定义：单位时间内的发热量．

(2)表达式：P＝Qt＝I2R.考点一对电阻、电阻定律的理解和应用1．电阻与电阻率的区别

(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．电阻率是反

映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好．(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的

导体对电流的阻碍作用不一定小．(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．

2．电阻的决定式和定义式的区别公式R＝ρlSR＝UI

区别电阻的决定式电阻的定义式

说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，

并不说明电阻与U和I有关

只适用于粗细均匀的金属导

体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体

例1一段长为L，电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把

它们并联在一起，其电阻值为()

A.R3B．3RC.R9D．R

突破训练1根据R＝ρlS可以导出电阻率的表达式ρ＝RSl，对温度一定的某种金属导线来说，它的电阻

率()A．跟导线的电阻R成正比B．跟导线的横截面积S成正比

C．跟导线的长度l成反比D．只由其材料的性质决定

考点二对伏安特性曲线的理解1．图中，图线a、b表示线性元件，图线c、d表示非线性元件．

2．图线a、b的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra

3．图线c的电阻随电压的增大而减小，图线d的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)．

4．伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻．例2（多选）我国已经于2012年10月1日起禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯．假

设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示．图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则以下说法正确的是()

A．白炽灯的电阻随电压的增大而增大

B．在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβ

C．在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0

D．在A点，白炽灯的电阻可表示为

U0I0

突破训练2（多选）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN

为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大

B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝U1I2－I1D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积

考点三电功、电功率、电热与热功率1．电功是电能转化为其他形式能的量度，电热是电能转化为内能的量度．

计算电功时用公式W＝IUt，计算电热时用公式Q＝I2Rt.

2．从能量转化的角度来看，电功和焦耳热之间的数量关系是W≥Q、UIt≥I2Rt.

(1)纯电阻电路：如电炉等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时有W＝Q.计算时可任

选一公式：W＝Q＝Pt＝I2Rt＝UIt＝U2Rt.

(2)非纯电阻电路：如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功除将电能转化为内能外，还转化为机

械能、化学能等，此时有W>Q.电功只能用公式W＝UIt来计算，焦耳热只能用公式Q＝I2Rt来计算．对

于非纯电阻电路，欧姆定律不再适用．

例3一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正

常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列

说法中正确的是()A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω

B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W

C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×10

3

J

D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍电功和电热的处理方法1．P＝UI、W＝UIt、Q＝I2Rt在任何电路中都能使用．在纯电阻电路中，W＝Q，UIt＝I2Rt，在非纯电阻

电路中，W>Q，UIt>I2Rt.

2．在非纯电阻电路中，由于UIt>I2Rt，即U>IR，欧姆定律R＝

UI不再成立．

3．处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电

功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解．

突破训练3电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，

电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通

过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()

A．U1Q2D．W1

极限思维法是把某个物理量推向极端，即极大和极小或极限位置，并以此作出科学的推理分析，从

而给出判断或导出一般结论．当题目要求定性地判断某一具体的物理量的变化情况或变化趋势时，可假

设其他变量为极端的情况，从而较快地弄清该物理量的变化趋势，达到研究的目的．选择题不同于其他

题型，有时对结果的得出，不需要很严密的计算，只要能够大致地了解并弄清楚其结果的范围或变化趋

势就行了．因此，在做选择题时，采用极限思维法极为简便且可以大大缩短做题时间．

例4如图所示，电源电压恒定，当滑动变阻器触头自左向右滑行时，灯泡L1、L2的亮度变化情况是()A．L1变亮，L2变暗B．L1变暗，L2变亮

C．L1、L2均变暗D．L1、L2均变亮

1．功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016

年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出

全国一年节省的电能最接近()A．8×108kW·hB．8×1010kW·h

C．8×1011kW·hD．8×1013kW·h

2．用图所示的电路可以测量电阻的阻值．图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻，是灵敏度很高的电流

表，MN是一段均匀的电阻丝．闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测

得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为()A.l1

l2R0

B.l1l1＋l2R0

C.l2l1R0

D.l2l1＋l2R0

3.在如图所示的电路中，输入电压U恒为8V，灯泡L标有“3V,6W”字样，电动机线圈的电阻RM＝1Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是()

A．电动机的输入电压是8V

B．流过电动机的电流是2A

C．电动机的效率是80%

D．整个电路消耗的电功率是10W

4．在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所

示．当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25A，则此时()A．L1两端的电压为L2两端电压的2倍

B．L1消耗的电功率为0.75W

C．L2的电阻为12Ω

D．L1、L2消耗的电功率的比值等于4∶1