第七章第1节 电流 电阻 电功 电功率
- 格式:ppt
- 大小:1.84 MB
- 文档页数:16
第一节 串、并联电路和欧姆定律、电阻定律基础知识梳理 一.电流1.形成:自由电荷的___________形成电流2.电流强度:⑴定义:________________________________________⑵公式:①定义式:___________ ②决定式:___________ ③微观式:___________ ⑶方向:规定___________定向移动的方向为电流的方向。
是标量 二.导体的电阻: 1.电阻:(1)定义式:R =____.⑵物理意义:导体的电阻反映了____________________的大小,R 越大,阻碍作用越____ 2.电阻定律:⑴内容:在温度不变时,导体的电阻跟它的___________成正比,跟它的___________成反比, ⑵表达式:R= ___________ 3.电阻率(1)计算式:ρ= _______.(2)物理意义:反映导体的__________,是导体材料本身的属性. (3)电阻率与温度的关系①金属:电阻率随温度升高而______. ②半导体:电阻率随温度的升高而_____.③超导体:当温度降低到_________附近时,某些材料的电阻率突然__________成为超导体. 三、部分电路的欧姆定律1.内容:导体中的电流跟导体两端的______成正比,跟导体的_____成反比. 2.公式:I =_________.3.适用范围(1)金属导电和_______导电(对气体导电不适用).(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路). 4.导体的伏安特性曲线(1)定义:纵坐标表示电流I 、横坐标表示电压U 的关系图线. 斜率k=tan θ=UI =R1(2)线性元件:伏安特性曲线是直线的电学元件,适用于欧姆定律. (3)非线性元件:伏安特性曲线为曲线,且不适用于欧姆定律的元件. 四、电功、电热和电功率 1.电功(1)实质:电流做功的实质是_______对电荷做正功.电势能转化为其他形式的能的过程. (2)公式:W =qU =UIt ,这是计算电功普遍适用的公式. 2.电热(1)定义:电流流过一段导体时产生的热量. (2)公式:Q =_____ (焦耳定律).3.电功率(1)定义:单位时间内电流做的功叫电功率.(2)公式:P =____ =____ ,这是计算电功率普遍适用的公式. (3)额定功率和实际功率额定电压、额定功率是用电器的重要参数,分别表示用电器正常工作电压和在正常电压下用电器的功率.例:“220 V ,40 W”的白炽灯.①用电器在额定电压下工作,用电器的实际功率等于额定功率,即P 实=P 额.②用电器的工作电压不一定等于额定电压,用电器的实际功率不一定等于额定功率. 4.电功与电热及电功率与热功率五.导体的串并联 1.串联电路: ⑴两个基本特点:①电压关系:U=__________________ ②电流关系:I=__________________ ⑵三个重要性质:①总电阻和各个电阻的关系:R=__________________ ②电路中各电阻上电压的分配:R U = ____=____=____ ③电路中各电阻上功率的分配:RP= ____=____=____2.并联电路: ⑴两个基本特点:①电压关系:U=__________________ ②电流关系:I=__________________ ⑵三个重要性质:①总电阻和各个电阻的关系:R1=__________________②电路中各电阻上电流的分配:IR= ____=____=____ ③电路中各电阻上功率的分配: PR= ____=____=____3.几个推论:⑴串联电路的总电阻____电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻值变大时,串联的总电阻________⑵并联电路的总电阻____电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻值变大时,并联的总电阻________⑶无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率________各个电阻耗电功率之和 经典题型探究例1电阻定律的理解如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P 、Q 为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m ,当里面注满某电解液,且P 、Q 加上电压后,其U-I 图线如图乙所示,当U=10 V 时,求电解液的电阻率ρ是多少?【变式训练】两根材料相同的均匀导线A 和B ,其长度分别为L 和2L ,串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图所示,则A 和B 导线的横截面积之比为( )A.2∶3B.1∶3C.1∶2D.3∶1例2电功与电热有一个小型直流电动机,把它接入电压为U 1=0.2 V 的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是I 1=0.4 A ;若把电动机接入U 2=2.0 V 的电路中,电动机正常工作,工作电流是I 2=1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?【变式训练】如图所示的电路中,输入电压U恒为12 V,灯泡L上标有“6 V,12 W”字样,电动机线圈的电阻R M=0.50 Ω.若灯泡恰能正常发光,以下说法中正确的是( )A.电动机的输入功率为12 WB.电动机的输出功率为12 WC.电动机的热功率为2.0 WD.整个电路消耗的电功率为22 W例3如图甲所示为一个灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图甲可知,两者不成线性关系,这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这条曲线回答下列问题(不计电流表和电池的内阻).(1)若把三个这样的灯泡串联后,接到电动势为12 V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻.(2)如图乙所示,将两个这样的电灯并联后再与10 Ω的定值电阻串联,接在电动势为8 V的电源上,求通过电流表的电流值和每个灯泡的电阻.例4串并联知识在如图所示的电路中,电阻R1、R2、R3的阻值均为2Ω,电流表内阻不计,在B、C两点间加上6 V的电压时,电流表的读数为()A.0 B.1 AC.1.5 A D.2 A变式训练一个T型电路如图7-1-4所示,电路中的电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源,电动势为100 V,内阻忽略不计.则()A.当cd端短路时,ab之间的等效电阻是40 ΩB.当ab端短路时,cd之间的等效电阻是40 ΩC.当ab两端接通测试电源时,cd两端的电压为80 VD.当cd两端接通测试电源时,ab两端的电压为80 V当堂达标题1.下列有关电现象的说法中正确的是( )A.导体中没有电流时,导体内的自由电荷也是运动的B.欧姆定律适用于一切导体C.W=UIt适用于一切电功的计算D.热敏电阻阻值都是随温度的升高而增大的2.下列说法中正确的是( )A.每种金属都有确定的电阻率,电阻率不随温度变化B.导线越细越长,其电阻率也越大C.一般金属的电阻率,都随温度升高而增大D.测电阻率时,为了提高精度通过导线的电流要足够大,而且要等到稳定一段时间后才可读数3.(2011·济南模拟)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示.根据表中所提供的数据,计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时,通过电热水器的电流约为( )A.6.8 AB.0.15 AC.4.4 AD.0.23 A4.一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,当二者通过相同的电流且均正常工作时,在相同的时间内,下列判断正确的是( )①电炉放出的热量与电动机放出的热量相等②电炉两端电压小于电动机两端电压③电炉两端电压等于电动机两端电压④电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率A.①②④B.①③C.②③D.③④5.(2011·淮阴模拟)关于电阻率,下列说法中正确的是( )A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好B.各种材料的电阻率大都与温度有关,金属的电阻率随温度升高而减小C.所谓超导体,是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时它的电阻率突然变为无穷大D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常都用它们制作标准电阻6.(2011·泰安模拟)有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”.现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量( )A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多7.(2011·杭州模拟)如图所示是某导体的I-U图线,图中α=45°,下列说法正确的是( )A.通过电阻的电流与其两端的电压成正比B.此导体的电阻R=2 ΩC.I-U图线的斜率表示电阻的倒数,所以R=cot45°=1.0 ΩD.在R两端加6.0 V电压时,每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C8.(2011·镇江模拟)如图所示,电阻R1=20 Ω,电动机绕线电阻R2=10 Ω,当电键S断开时,电流表的示数是I1=0.5 A;当电键S合上后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足( )A.I=1.5 AB.I<1.5 AC.P=15 WD.P<15 W9.两根完全相同的金属裸导线A和B,如果把导线A均匀拉长到原来的2倍,电阻为R′A,导线B对折后绞合起来,电阻为R′B,然后分别加上相同的电压,求:(1)它们的电阻之比;(2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比.10.如果两个电流表的满偏电流I g均为3 mA,内阻R g均为100 Ω,欲将其改装成量程分别为3 V和15 V的电压表,则:(1)分别串联的电阻R1和R2有多大?(2)将改装后的电压表串联后测电路中电阻的电压时,指针的偏角θ1和θ2有何关系,示数U1和U2有何关系?如果并联呢?。
【关键字】教师第1节电流电阻电功率及焦耳定律[浙江考试标准]第1节电流电阻电功率及焦耳定律考点一| 电源和电流、电动势1.电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能.2.电流(1)定义电荷的定向移动形成电流.(2)方向规定为正电荷定向移动的方向.(3)三个公式①定义式I=.②决定式I=.③微观式I=neSv.3.电动势(1)定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.(2)表达式:E=.(3)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量.(2016·浙江10月学考)如图7-1-1为一种服务型机器人,其额定功率为48 W,额定工作电压为24 V,机器人的锂电池容量为20 A·h.则机器人( )图7-1-1A.额定工作电流为20 AB.充满电后最长工作时间为2 hC.电池充满电后总电量为7.2×104 CD.以额定电流工作时每秒消耗能量为20 JC [已知额定功率、额定电压,根据P=UI,可知额定工作电流为2 A,A错误.由于电池容量为20 A·h,额定工作电流为2 A,由Q=It,可知最长工作时间为10 h,B错误.根据标准单位制,20 A·h即20 A×3 600 s=7.2×104 C,C正确.由W=Pt,可知每秒电流做功48 J,D错误.]电流三公式的比较1.某根导线中的电流为1.6 A,则在0.5 s内通过这根导线某一横截面的电荷量为( ) A.0.8 C B.1.2 C C.0.8 K D.1.2 KA [由q=It得q=0.8 C.故选A.]2.关于电流的说法中正确的是( )A.根据I=,可知I与q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向,电流是矢量D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位D [依据电流的定义式可知,电流与q、t皆无关,选项A错误.虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以,选项B、C错误.D正确.]3.关于电流,下列说法中正确的是( )A.通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大B.导体两端没有电压时,导体中的自由电荷也在运动,所以导体中也有电流C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大D.因为电流有方向,所以电流是矢量C [电流为单位时间内通过截面的电荷量,是由电荷量与时间共同决定的,通过的电荷量多电流不一定大,故选项A错误;如果是单位时间内通过截面的电荷量多,则电流大,故选项C正确;电荷的定向移动形成电流,若不是定向移动则不能形成电流,选项B错误;一个量有方向并不能定义为矢量,矢量的运算必须遵循平行四边形定则,电流有方向但不遵循矢量合成法则,不是矢量,选项D错误.]4.下列关于电源的说法中正确的是( )A.在外电路和电源内部,正电荷都受到静电力的作用,所以能不断地定向移动形成电流B.静电力与非静电力都可以使电荷移动,所以本质上都是使电荷的电势能减少C.在电源内部,正电荷能从负极移到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D.静电力移动电荷做功电势能减少,非静电力移动电荷做功电势能增加D [电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加,引出了电动势的概念,来描述非静电力的做功本领,而静电力移动电荷做正功使电势能减少,选项D对.]5.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( )【导学号:81370256】A .电流大小为ve2πr ,电流方向为顺时针B .电流大小为ver,电流方向为顺时针 C .电流大小为ve2πr ,电流方向为逆时针D .电流大小为ve r,电流方向为逆时针 C [电子做圆周运动的周期T =2πrv,由I =e T得I =ve2πr,电流的方向与电子运动方向相反,故为逆时针.故选C.] 考点二| 欧姆定律及电阻定律1.电阻(1)定义式:R =U I.(2)物理意义:反映了导体对电流的阻碍作用. 2.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.(2)表达式:R =ρl S. 3.电阻率(1)计算式:ρ=R S l.(2)物理意义:反映导体的导电性能,是表征材料性质的物理量. (3)电阻率与温度的关系:①金属:电阻率随温度升高而增大. ②半导体:电阻率随温度升高而减小. ③一些合金:几乎不受温度的影响. 4.部分电路欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比. (2)表达式:I =U R.(3)适用范围①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用). ②纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路). 5.导体的伏安特性曲线(1)I U 图线:以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I U 图线,如图712所示.图712(2)比较电阻的大小:图线的斜率k =I U =1R,图中R 1>R 2.(3)线性元件:伏安特性曲线是直线的电学元件,适用欧姆定律. (4)非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件,不适用欧姆定律. 1.对电阻率的理解(1)电阻率可以用ρ=RS l计算,在数值上等于用某种材料制成的长为1 m 、横截面积为1 m 2的导线的电阻值.(2)电阻率与导体材料有关,与导体长度L 、横截面积S 无关.(3)电阻率与温度有关.例如,金属材料的电阻率随温度的升高而增大.半导体材料的电阻率随温度的升高而减小.有些材料的电阻率几乎不受温度的影响,可制作标准电阻.2.电阻的决定式与定义式的区别A .从I =U R 可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比B .从R =U I 可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比C .从R =U I 可知,导体的电阻跟导体中的电流成反比D .从R =U I可知,导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零A [对于欧姆定律I =U R可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,选项A 对;导体的电阻由导体本身决定,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关,选项B 、C 、D 错.]2.(2017·永康模拟)一段长为l ,电阻为R 的均匀电阻丝,把它拉制成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( )【导学号:81370257】A.R 3 B .3R C.R9D .RD [根据电阻公式R =ρl S,在拉伸过程中电阻丝的体积不变,当长度变为原来的3倍后,横截面积变为原来的13,所以R ′=ρ3l 13S =ρ9lS=9R ,平分3段后,每段的电阻为3R ,故根据并联电路规律可得并联后的电阻为1R 并=13R +13R +13R '解得R 并=R ,故选项D 正确.] 3.(2017·嘉兴联考)电阻R 1和R 2的伏安特性曲线如图713所示,已知R 1=1 Ω,则R 2的阻值为( )图713A .3 Ω B. 3 Ω C.13 Ω D.33ΩA [过U 轴上任一不为零的点U 0作平行于I 轴的直线,交R 1、R 2的伏安特性曲线分别于I 1、I 2,表明在电阻R 1、R 2的两端加上相同电压U 0时,流过R 1、R 2的电流不同,如图所示.由欧姆定律和数学知识可得:R 1R 2=U 0I 1U 0I 2=1tan 60°1tan 30°=13,又R 1=1 Ω,故R 2=3 Ω.A 正确.] 4.某技术质量监督局对市场中电线电缆产品质量进行抽查,结果公布如下:十几个不合格产品中,大部分存在导体电阻不合格,主要是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但把横截面积缩小,买2.5平方毫米的电线,拿到手的仅为1.5平方毫米,载流量不够;另一个问题是绝缘层质量不合格,用再生塑料作电线外皮,电阻率达不到要求…则以下说法正确的是( )A .横截面积减小的铜材的电阻率增大B .再生铜材或含杂质很多的铜材的电阻率很小C .再生塑料作电线外皮,使电线的绝缘性能下降D .铜材是导体,电阻为零,横截面积和杂质对其没有影响【答案】 C5.(加试要求)(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714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( )图714A .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 =U 1I 2C .对应P 点,小灯泡的电阻为R =U 1I 2-I 1D .对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积大小ABD [在I U 图象中,图线上的点与O 点的连线的斜率表示该点所对应的电压电流下电阻的倒数,图象中图线的斜率逐渐减小,电阻逐渐增大,A 正确;对应P 点,小灯泡的电压为U 1,电流为I 2,根据欧姆定律可知,小灯泡的电阻应为R =U 1I 2,B 正确,C 错误;其工作功率为P =U 1I 2,即为图中矩形PQOM 所围的面积,D 正确.]考点三| 焦耳定律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:单位时间内电流所做的功,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)公式:Q =I 2Rt .4.电功率P =IU 和热功率P =I 2R 的应用(加试要求)(1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路,电流的电功率均为P 电=UI ,热功率均为P 热=I 2R .(2)对于纯电阻电路而言:P 电=P 热=IU =I 2R =U 2R.(3)对于非纯电阻电路而言:P 电=IU =P 热+P 其他=I 2R +P 其他≠U 2R+P 其他.(2015·浙江10月学考)如图715所示是我国某10兆瓦(1兆瓦=106W)光伏发电站,投入使用后每年可减小排放近万吨二氧化碳.已知该地区每年能正常发电的时间约为1 200 h ,则该电站发电量约为( )【导学号:81370258】图715A .1.2×106kW·h B .1.2×107 kW·h C .1.2×109 kW·h D .1.2×1010 kW·hB [每年发电量W =Pt =1.2×107kW·h,故B 正确]1.如图716所示是一个电热水壶的铭牌,小沈同学利用所学知识,结合该铭牌上获取的信息,得出该电热水壶( )电热水壶产品型号:XD121 额定频率:50Hz 额定电压:220 V ~ 额定容量:1.2 L 额定功率:1 500 W执行标准:GB4706 12005 GB4705 192008 制造商:××××科技有限公司 地址:××××街31号 客服电话:××××××××A .正常工作时的电流约为6.8 AB .正常工作5 min 耗电约0.5 kW·hC .只能在直流电下工作D .只能在220V 电压下工作A [I =P U =1 500220A≈6.8 A,A 项正确;W =P ·t =0.125 kW·h,B 项错误;可以使用交流电,220 V 是正常工作时的电压,故C 、D 项错误.]2.随着我国人民生活水平的不断提高,家庭中使用的电器越来越多.下列电器中主要利用电流的热效应工作的是( )A .电风扇B .电动轿车C .洗衣机D .电饭煲D [电风扇、电动轿车、洗衣机均利用电动机将电能主要转化为机械能,而电饭煲则是利用电流的热效应使电能变为内能,故选项D 正确.]3.电阻R和电动机M串联接到电路中,如图717所示,已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,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( )图717A.U1<U2,Q1=Q2B.U1=U2,Q1=Q2C.W1=W2,Q1>Q2D.W1<W2,Q1<Q2A[由于电阻R跟电动机线圈的电阻值相等,开关接通后,根据焦耳定律,二者产生的热量相等,Q1=Q2,电流通过电动机做功W2大于电流通过电阻R做功W1,即W1<W2.电动机M两端的电压大于电阻两端电压,即U1<U2.所以选项A正确.]此文档是由网络收集并进行重新排版整理.word可编辑版本!。
第七章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率知识一电流1.概念:电荷的定向移动形成电流.2.方向:规定为正电荷定向移动的方向.3.三个公式⎩⎪⎨⎪⎧定义式:I =qt 决定式:I =U R微观式:I =neSv(1)电荷定向移动的方向为电流的方向.(×) (2)电流微观表达式I =nqSv 中v 为光速.(×)知识二 电阻、电阻定律和电阻率1.电阻(1)概念式:R =U I.(2)电阻定律:R =ρlS.2.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周围时,某些材料的电阻率突然减小为零成为超导体. (1)由R =U I可知,电阻与电流、电压都有关系.(×)(2)由ρ=RS l知,导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比,与导体的长度l 成反比.(×)(3)电阻率是由导体材料本身决定的.(√)知识三 电功和电功率1.电功(1)公式:W =IUt .(2)适用条件:适用于任何电路.(3)实质:电能转化为其他形式的能的进程. 2.电功率 (1)公式:P =IU .(2)适用条件:适用于任何电路. 3.电热Q =I 2Rt (焦耳定律).4.电热功率P =I 2R .计算时,第一要区分电路是不是为纯电阻电路,恰本地选取功率表达式;第二要分清计算的是电功仍是电热.1.如图7-1-1所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )图7-1-1A .vqB.q vC .qvS D.qv S【解析】 由于橡胶棒均匀带电,故时刻t 内定向移动的电荷量为qvt ;依照电流概念式I =q t,能够确信A正确.【答案】 A2.以下说法中正确的选项是( )A .每种金属都有确信的电阻率,电阻率不随温度转变B .导线越细越长,其电阻率也越大C .一样金属的电阻率,都随温度升高而增大D .测电阻率时,为了提高精度,通过导线的电流要足够大,而且要等到稳固一段时刻后才可读数 【解析】 由于金属的电阻率随温度的升高而增大,故A 错误,C 正确.电阻率与导线的长度无关,B 错误.测电阻率时,假设电流过大,会使被测电阻温度升高,阻碍测量结果,故D 错误.【答案】 C3.小亮家有一台风扇,内阻为20 Ω,额定电压为220 V ,额定功率为66 W ,将它接上220 V 电源后,发觉因扇叶被东西卡住不能转动.那么现在风扇消耗的功率为( )A .66 WB .2 420 WC .11 WD .不确信【解析】 当扇叶被东西卡住不能转动时,电路为纯电阻电路,因此风扇消耗的功率也确实是热功率.P =U 2R=2 420 W .B 对. 【答案】 B4.(2021·浙江高考)功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当.依照国家节能战略,2016年前一般白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯,均用10 W 的LED 灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( )A .8×108 kW·hB .8×1010 kW·hC .8×1011 kW·hD .8×1013 kW·h【解析】 按每户一天亮灯5小时计算,每户一年节省的电能为(2×60-2×10)×10-3×5×365 kW·h=182.5 kW·h,假设全国共有4亿户家庭,那么全国一年节省的电能为182.5×4×108 kW·h=7.3×1010 kW·h,最接近于B 选项,应选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.【答案】 B5.(2021·上海高考)当电阻两头加上某一稳固电压时,通过该电阻的电荷量为0.3 C ,消耗的电能为0.9 J .为在相同时刻内使0.6 C 的电荷量通过该电阻,在其两头需加的电压和消耗的电能别离是( )A .3 V 1.8 JB .3 V 3.6 JC .6 V 1.8 JD .6 V 3.6 J【解析】 设两次加在电阻R 上的电压别离为U 1和U 2,通电的时刻都为t .由公式W 1=U 1q 1和W 1=U 21Rt可得:U 1=3 V ,t R=0.1.再由W 2=U 2q 2和W 2=U 22Rt 可求出:U 2=6 V ,W 2=3.6 J ,应选项D 正确.【答案】 D考点一[57] 电流三公式的比较和应用三个公式的比较图如图7-1-2是静电除尘器示用意,A接高压电源的正极,B接高压电源的负极,A、B之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的进程中,碰到烟气的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附n mol电子,每日夜能除m kg,计算高压电源的电流I(电子电荷量设为e,阿伏加德罗常数为N A,一日夜时刻为t).【审题指导】(1)除尘器中电子和正离子同时向相反方向定向移动形成电流.(2)煤粉吸附的电荷量为定向移动总电荷量的一半.【解析】由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电,那么流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是:q ′=q2而q ′=mnN A e 因此I =q t=2q ′t=2mnN A e t.【答案】 2mnN A et考点二 [58] 电阻、电阻定律的应用一、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.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量. 2.导体电阻阻值与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不必然大;电阻率小,电阻不必然小. 二、两个公式的区别公式R =ρlSR =UI区别电阻定律的表达式 电阻的定义式指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液适用于任何纯电阻导体——————[1个示范例]——————(2021·贵阳一中模拟)有两根完全相同的金属裸导线A 和B ,若是把导线A 均匀拉长到原先的2倍,导线B 对折后绞合起来,然后别离加上相同的恒定电压,那么其电阻之比为( )A .1∶16B .16∶1C .1∶4D .4∶1【解析】 某导体的形状改变后,由于质量和材料不变,那么整体积不变、电阻率不变,当长度l 和面积S 转变时,应用V =Sl 来确信S 、l 在形变前后的关系,别离用电阻定律即可求出l 、S 转变前后导体的电阻关系.一根给定的导线体积不变,假设均匀拉长为原先的2倍,那么横截面积为原先的12,设A 、B 导线的原长为l ,横截面积为S ,电阻为R ,那么:l A ′=2l ,S A ′=S 2,l B ′=l2,S B ′=2S故R A ′=ρ2l S 2=4ρlS =4R ,R B ′=ρl22S =14ρl S =R 4因此R A ′∶R B ′=4R ∶R4=16∶1.【答案】 B导体形变后电阻的分析方式某一导体的形状改变后,讨论其电阻转变应抓住以下三点: (1)导体的电阻率不变.(2)导体的体积不变,由V =lS 可知l 与S 成反比. (3)在ρ、l 、S 都确信以后,应用电阻定律R =ρlS求解.——————[1个预测例]—————— 图7-1-3如图7-1-3所示,在相距40 km 的A 、B 两地架两条输电线,电阻共为800 Ω,若是在A 、B 间的某处发生短路,这时接在A 处的电压表示数为10 V ,电流表示数为40 mA ,求发生短路处距A 处有多远.【审题指导】⎭⎪⎪⎬⎪⎪⎫A 到B 两条导线总电阻→R =ρ2lS A 与短路处构成回路→R x =UIA 到短路处,电阻定律→R x=ρ2xS 【解析】 设发生短路处距A 处为x , 依照欧姆定律I =U R可得:A 端到短路处的两根输电线的总电阻 R x =U I =104×10-2Ω=250 Ω① 依照电阻定律可知: R x =ρ2x S②A 、B 两地间输电线的总电阻为R 总=ρ2lS ③由②/③得R xR 总=x l解得x =R xR 总l =250800×40 km=12.5 km.【答案】 12.5 km考点三 [59] 电功与电热一、两种电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W=UItQ=I2Rt=U2RtW=QW=UItQ=I2RtW>Q电功率与热功率P电=UIP热=I2R=U2RP电=P热P电=UIP热=I2RP电>P热二、非纯电阻问题的“三个盲区”1.不管是纯电阻仍是非纯电阻,电功均为W=UIt,电热均为Q=I2Rt.2.处置非纯电阻的计算问题时,要擅长从能量转化的角度动身,牢牢围绕能量守恒,利用“电功=电热+其他能量”寻觅等量关系求解.3.非纯电阻在必然条件下可看成纯电阻处置,如电动机卡住不转时即为纯电阻.——————[1个示范例]——————图7-1-4电阻R和电动机M串联接到电路中,如图7-1-4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两头的电压别离为U1和U2,通过时刻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,那么有( )A.U1<U2,Q1=Q2B.U1=U2,Q1=Q2C.W1=W2,Q1>Q2D.W1<W2,Q1<Q2【解析】电动机是非纯电阻电路,P电>P热,即IU2>I2R,即U2>IR=U1,B错;电流做的功W1=IU1t,W2=IU2t因此W1<W2,C错;产生的热量由焦耳定律Q =I 2Rt 可判定Q 1=Q 2,A 对,D 错. 【答案】 A——————[1个预测例]——————(2021·济南一中模拟)有一个小型直流电动机,把它接入电压为U 1=0.2 V 的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是I 1=0.4 A ;假设把电动机接入U 2=2.0 V 的电路中,电动机正常工作,工作电流是I 2=1.0 A ,求电动机正常工作时的输出功率多大?若是在电动机正常工作时,转子突然被卡住,现在电动机的发烧功率是多大?【审题指导】 (1)电动机被卡住不转动时为纯电阻电路. (2)电动机正常运转时为非纯电阻电路.【解析】 U 1=0.2 V 时,电动机不转,现在电动机为纯电阻,故电动机线圈内阻r =U 1I 1=0.20.4Ω=0.5 Ω,U 2=2.0 V 时,电动机正常工作.现在电动机为非纯电阻,那么由电功率与热功率各自的概念式,得P 电=U 2I 2=2.0×1.0 W=2 W.P 热=I 22r =1.02×0.5 W=0.5 W.因此由能量守恒可得电动机的输出功率P 出=P 电-P 热=2 W -0.5 W =1.5 W.现在假设电动机突然被卡住,那么电动机又为纯电阻,其热功率P ′热=U 22r=2.020.5W =8 W.【答案】 1.5 W 8 W电桥模型的分析应用图7-1-5“电桥”是一种比较特殊的电路,经常使用来测量电阻和研究导体的导电性能,其电路组成和分析方式如下: (1)电路组成: (2)分析方式: 当R 1R 3=R 2R 4时,电流表中无电流通过,称做“电桥平稳”.因此能够通过调剂“电桥平稳”来计算未知电阻和研究导体、导电性能.——————[1个示范例]——————(2021·安徽高考)用图7-1-6所示的电路能够测量电阻的阻值.图中R x 是待测电阻,R 0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 =l 1,PN =l 2,那么R x 的阻值为( )图7-1-6 A.l 1l 2R 0 B.l 1l 1+l 2R 0 C.l 2l 1R 0 D.l 2l 1+l 2R 0 【解析】 电流表Ⓖ中的电流为零,表示电流表Ⓖ两头电势差为零(即电势相等),那么R 0与R l 1两头电压相等,R x 与Rl 2两头电压相等,其等效电路图如下图.I 1R 0=I 2Rl 1①I 1R x =I 2Rl 2②由公式R =ρl S 知Rl 1=ρl 1S③ Rl 2=ρl 2S④ 由①②③④式得R 0R x =l 1l 2即R x =l 2l 1R 0.选项C 正确. 【答案】 C——————[1个模型练]——————如图7-1-7所示的电路中,R 1、R 2、R 3是固定电阻,R 4是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小.当开关S 闭合且没有光照射时,电容器C 不带电.当用强光照射R 4且电路稳固时,那么与无光照射时比较( )图7-1-7A .电容器C 的上极板带正电B .电容器C 的下极板带正电C .通过R 4的电流变小,电源的路端电压增大D .通过R 4的电流变大,电源提供的总功率变小【解析】 无光照射时,C 不带电,说明R 1R 2=R 3R 4.当有光照射时,R 4阻值减小,那么R 4分压减小,C 的上极板电势低于下极板电势,下极板带正电.由于R 4减小,回路中总电流变大,通过R 1、R 2的电流变小,通过R 4的电流变大,P 总=EI 变大,故B 正确.【答案】 B⊙电流微观表达式的应用1.(2021·上海交大附中模拟)有一横截面积为S 的铜导线,流经其中的电流为I ,设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电荷量为q .现在电子的定向移动速度为v ,在Δt 时刻内,通过导线横截面的自由电子数量可表示为( )A .nvSB .nv Δt C.I Δtq D.I ΔtSq【解析】 依照电流的概念式可知,在Δt 内通过导线横截面的电荷量Q =I Δt ,因此在这段时刻内通过的自由电子数为N =Q q =I Δtq ,因此C 项正确,D 项错.由于自由电子定向移动的速度是v ,因此在时刻Δt 内,位于以横截面S 、长l =v Δt 的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如下图).这段导线的体积V =Sl =Sv Δt ,因此Δt 内通过横截面S 的自由电子数为N =nV =nSv Δt ,选项A 、B 均错.【答案】 C⊙电流、电功的计算2.(多项选择)(2020·大纲全国高考)通常一次闪电进程历时约0.2~0.3 s ,它由假设干个接踵发生的闪击组成.每一个闪击持续时刻仅40~80 μs,电荷转移要紧发生在第一个闪击进程中.在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V ,云地间距离约为1 km ;第一个闪击进程中云地间转移的电荷量约为6 C ,闪击持续时刻约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的.依照以上数据,以下判定正确的选项是( )A .闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB .整个闪电进程的平均功率约为1×1014 WC .闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD .整个闪电进程向外释放的能量约为6×106 J【解析】 由电流的概念式I =Q t 知I =660×10-6=1×105(A),A 正确;整个进程的平均功率P =W t =qU t =6×1.0×1090.2=3×1010(W)(t 代0.2或0.3),B 错误;由E =U d =1.0×1091×103=1×106(V/m),C 正确;整个闪电进程向外释放的能量为电场力做的功W =qU =6×109J ,D 错.【答案】 AC⊙电阻率的明白得3.关于电阻率,以下说法中正确的选项是( )A .电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好B .各类材料的电阻率多数与温度有关,金属的电阻率随温度升高而减小C .所谓超导体,是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变成无穷大D .某些合金的电阻率几乎不受温度转变的阻碍,通经常使用它们制作标准电阻【答案】 D⊙电功和电功率的应用4.(2021·北京东城模拟)如图7-1-8甲所示,在材质均匀的圆形薄电阻片上,挖出一个偏心小圆孔.在彼此垂直的直径AB 和CD 两头引出四个电极A 、B 、C 、D .前后别离将A 、B 或C 、D 接在电压恒为U 的电路上,如图乙和图丙所示.比较两种接法中电阻片的热功率大小,应有( )甲 乙 丙图7-1-8A .两种接法电阻片热功率一样大B .接在AB 两头电阻片热功率大C .接在CD 两头电阻片热功率大D .无法比较【解析】 能够假想将电阻片沿AB 、CD 直径分为四部份,AC 、AD 部份电阻大于BC 、BD 部份电阻.接在AB 两头可视为AD 与BD 串联,AC 与BC 串联,然后并联;接在CD 两头可视为AC 与AD 串联,BC 与BD 串联,然后并联;由串联并联电路知识可知,接在CD 两头电阻小,接在CD 两头电阻片热功率大,选项C 正确.【答案】 C⊙含电动机电路中功率的计算5.(2021·武汉一中检测)如图7-1-9所示,电路中的电阻R=10 Ω,电动机的线圈电阻r=1 Ω,加在电路两头的电压U=100 V.已知电流表读数为30 A,那么通过电动机线圈的电流为多少?电动机输出功率为多少?图7-1-9【解析】R中的电流I1=UR=10 A,电动机中的电流I2=I-I1=20 A,输入功率P=I2U=2×103 W,电热功率P热=I22r=400 W,输出功率P出=P-P热=1 600 W=1.6 kW.【答案】20 A 1.6 kW。
第七章 恒定电流【高考新动向】1.欧姆定律 Ⅱ 三年8考2.电阻定律 Ⅰ 三年4考3.电阻的串联、并联 Ⅰ 三年6考4.电源的电动势和内阻 Ⅱ 三年7考5.闭合电路的欧姆定律 Ⅱ 三年8考6.电功率、焦耳定律 Ⅰ 三年4考 实验七:测定金属的电阻率 三年7考 实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线 三年4考 实验九:测定电源的电动势和内阻 三年11考 实验十:练习使用多用电表 三年12考【备考指导】1.掌握电路基本概念,会用欧姆定律、电阻定律、焦耳定律分析问题.2.掌握闭合电路欧姆定律,能够结合串、并联电路的特点分析问题,会分析电路动态变化问题.3.掌握各种电学仪器的使用、电学各实验的方法和原理,能够设计电路、连接电路、分析电路故障,能够用表格、图象等分析实验数据.第1节 电流 电阻 电功及电功率【考纲全景透析】一、电流1.电流形成的条件:(1)导体中有能够自由移动的电荷;(2)导体两端存在持续的电压. 2.电流的方向:与正电荷定向移动的方向________,与负电荷定向移动的方向________. 电流虽然有方向,但它是________. 3.电流(1)定义式:I =________.(2)微观表达式:I =________,式中n 为导体单位体积内的自由电荷数,q 是自由电荷的电荷量,v 是自由电荷定向移动的速率,S 为导体的横截面积. (3)单位:安培(安),符号是A,1 A =1 C/s. 【答案】2.相同 相反 标量 3.(1)q t(2)nqvS二、电阻定律1.电阻定律:R=ρlS,电阻的定义式:R=UI.2.电阻率(1)物理意义:反映导体____________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________;②半导体的电阻率随温度升高而________;③超导体:当温度降低到____________附近时,某些材料的电阻率突然____________成为超导体.【答案】2.(1)导电性能(2)①增大②减小③绝对零度减小为零三、欧姆定律(1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成________,跟导体的电阻R成________.(2)公式:____________.(3)适用条件:适用于________和电解液导电,适用于纯电阻电路.(4)导体的伏安特性曲线:用横坐标轴表示电压U,纵坐标轴表示________,画出的IU关系图线.①线性元件:伏安特性曲线是________________________________的电学元件,适用于欧姆定律.②非线性元件:伏安特性曲线是______________的电学元件,____________(填适用、不适用)于欧姆定律.【答案】(1)正比反比(2)I=UR(3)金属(4)电流I①通过坐标原点的直线②曲线不适用四、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__________做的功.(2)公式:W=qU=________(适用于任何电路).(3)电流做功的实质:________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________.(2)公式:P=W/t=________(适用于任何电路).3.焦耳定律(1)电热:电流流过一段导体时产生的________.(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 =Q t=________.【答案】1.(1)静电力 (2)IUt (3)电能 2.(1)快慢 (2)IU 3.(1)热量 4.(2)I 2R【热点难点全析】考点一 电流微观表达式的应用 1.定义式中q 的物理意义(1)q 是某段时间内通过导体横截面的电量.①若是金属导体导电,则q 为自由电子通过某截面的电量的总和. ②若是电解质导电,则异种电荷反向通过某截面,q=|q 1|+|q 2|.(2)带电粒子的运动可形成等效电流,如电子绕原子核的运动,带电粒子在磁场中的运动,此时q 为带电粒子的电量,T 为周期.如图,自由电荷电荷量为q ,单位体积电荷数为n ,定向移动速度为v ,导体横截面积为S ,则【例1】如图所示,一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q ,当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( ) A.vq B. C.qvS D.【答案】选A.【详解】在电荷的运动方向上假设有一截面,则在t 时间内通过截面的电荷量为Q=vt ·q ,则等效电流为故选项A 正确.考点二 对电阻定律、欧姆定律的理解 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.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量. (2)导体电阻并不是只由电阻率决定,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小. 2.定义式和决定式的比较【例2】1.(2012·梅州高三检测)下列说法中正确的是 ( ). A .由R =U I可知,电阻与电压、电流都有关系B .由R =ρl S可知,电阻与导体的长度和横截面积都有关系C .各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而减小D .所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零 【答案】 BD【详解】 R =U I 是电阻的定义式,R 与电压和电流无关,故A 错误;而R =ρL S是电阻的决定式,横截面积一定,电阻与导体的长度成反比,长度一定,电阻与导体的横截面积成正比,故B 正确;电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而增大,故C 错误;当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象,此时的导体叫超导体,故D 正确. 考点三 电功与电热的关系 1.电功与电热的比较2.电功率与热功率的比较(1)在纯电阻电路中,电功率等于热功率,即(2)在非纯电阻电路中,电功率包含热功率,P=UI为电功率,P′=I2R为热功率,有P>P′.【例3】有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220 V,60 W”.现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量( )A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多【答案】选B.【详解】电烙铁是纯电阻用电器,即以发热为目的,电流通过它就是用来产热,而日光灯和电风扇是非纯电阻用电器,电流通过它们时产生的热量很少,电能主要转化为其他形式的能(光能和动能),综上所述,只有B正确.【高考零距离】1.(2012四川)23.四川省“十二五”水利发展规划指出,若按现在供水能力测算,我省供水缺口极大,蓄水提水是目前解决问题的重要手段之一。
高考地位本章内容在高考中考查的频率较高,考查的内容主要集中在部分电路和闭合电路欧姆定律、电路的动态分析等知识点上,考查的题型以实验题为主。
考纲下载1.欧姆定律(Ⅱ)2.电阻定律(Ⅰ)3.电阻的串联、并联(Ⅰ)4.电源的电动势和内阻(Ⅱ)5.闭合电路的欧姆定律(Ⅱ)6.电功率、焦耳定律(Ⅰ)实验八:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验九:描绘小电珠的伏安特性曲线实验十:测定电源的电动势和内阻实验十一:练习使用多用电表考纲解读1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。
2.非纯电阻电路中电功、电热的计算;与电磁感应、交变电流相联系的电功、电热的计算。
3.稳态、动态含电容电路的分析,以及电路故障的判断分析,多以选择题形式出现。
4.实验及相关电路的设计,已成为每年高考必考的题型。
在实验方面的命题重点为:基本仪器的使用,实验原理的理解,实验数据的处理等,从基本实验中总结出实验结论,实验设计思想,并将其应用到拓展型、迁移型实验题目的分析中,考查对实验方法的领悟情况、迁移应用能力和创新能力。
第1讲电流电阻电功及电功率知识点电流欧姆定律Ⅱ1.电流(1)形成电流的条件01自由移动的电荷。
02电压。
(2)电流的方向03相同,04相反。
在外05负极流向06正极。
07标量。
(3)定义式:I08q t 。
(4)微观表达式:I09nqS v。
(5)单位:安培(安),符号A,1 A=1 C/s。
2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U10正比,跟导体的电阻R 11反比。
(2)12I=U R 。
(3)13金属导电和电解液导电,适用于纯电阻电路。
对气态导体、半导体元件不适用,对电动机、电解槽等非纯电阻元件不适用。
(4)伏安特性曲线①定义:在直角坐标系中,用纵轴表示电流I14电压U,画出I-U的关系图象,叫做导体的伏安特性曲线。
15直线,这样的电学元件叫做线性元件。
如图甲所示。