高考物理第一轮复习方略 7.1电流 电阻 电功及电功率课时提能演练(含解析) 新人教版
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第1节 电流、电阻、电功及电功率一、电流及欧姆定律 1.电流的理解(1)定义:电荷的定向移动形成电流。
(2)条件:①有可以自由移动的电荷;②导体两端存在电压。
(3)方向:电流是标量,为研究问题方便,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
在外电路中电流由电源正极到负极,在内电路中电流由电源负极到正极。
(4)三个表达式①定义式:I =qt,q 为在时间t 内通过导体横截面的电荷量。
②微观表达式:I =nqSv ,其中n 为导体中单位体积内自由电荷的个数,q 为每个自由电荷的电荷量,S 为导体的横截面积,v 为自由电荷定向移动的速率。
③决定式:I =UR,即欧姆定律。
2.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)适用范围:适用于金属和电解液等纯电阻电路。
二、电阻定律 1.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻R 与它的长度l 成正比,与它的横截面积S 成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。
(2)表达式:R =ρlS。
2.电阻率(1)计算式:ρ=R Sl。
(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。
(3)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小。
三、电功率、焦耳定律 1.电功(1)定义:导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力做的功称为电功。
(2)公式:W =qU =IUt 。
(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 =Wt=IU 。
3.焦耳定律(1)内容: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.热功率(1)定义:单位时间内的发热量。
(2)表达式:P =Q t=I 2R 。
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)由于规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以电流是矢量。
电流电阻电功及电功率(建议用时45分钟)1.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q。
现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由环产生的等效电流( )A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,则电流也将变大D.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,则电流将变小【解析】选A、B。
环带正电,所以当圆环匀速转动时,等效于一个圆形电流,电流方向即圆环转动方向。
根据I=,圆环上所有的电荷通过截面的时间为圆环的转动周期,即,所以I=,故A、B正确。
【补偿训练】(多选)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。
此时电子的定向移动速度为v,在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A.nvSB.nSvΔtC.D.【解析】选B、C。
根据电流的定义式可知,在Δt内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自由电子数为N==,故C正确,D错误。
由于自由电子定向移动的速度是v,因此在时间Δt内,位于以横截面S、长l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图所示)。
这段导线的体积V=S l=SvΔt,所以Δt内通过横截面S的自由电子数为N=nV=nSvΔt,故A错误,B正确。
2.手机已是我们生活中普遍使用的通信工具,如图所示是一种手机电池外壳上的文字说明,由此可知此电池的电动势和待机状态下的平均工作电流分别是( )A.4.2 V,14.66 mAB.4.2 V,700 mAC.3.7 V,14.66 mAD.3.7 V,700 mA【解析】选C。
由手机电池外壳上的文字说明可知,4.2 V是充电电压,电池的电动势是3.7 V,1 700 mA·h是电池的容量,即放电电流与待机时间的乘积,所以待机状态下平均工作电流I=≈14.66 mA,故C正确。
2021年高考物理总复习 7.1电流电阻电功及电功率考题演练(含解析)1.当电阻两端加上某一稳定电压时,通过该电阻的电荷量为0.3C,消耗的电能为0.9J。
为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻,在其两端需加的电压和消耗的电能分别是( )A.3 V,1.8 JB.3 V,3.6 JC.6 V,1.8 JD.6 V,3.6 J【解题指南】解答本题时可按以下思路分析:【解析】选D。
由题意知W=UIt=qU,U==V=3 V,由I=可知电流加倍,由U=IR知电压加倍,电压变为6V,同样W=q1U1=6×0.6J=3.6 J,D正确,A、B、C错误。
2.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,xx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·hC.8×1011kW·hD.8×1013kW·h【解题指南】求解本题需要估算:(1)全国约有5亿个家庭。
(2)每个家庭平均每天用电5小时。
(3)进一步估算出全国一年节省的电能。
【解析】选B。
一年按365天,全国按5亿用户,每天按4小时估算。
2只节能灯比2只白炽灯节省的功率为100W,即0.1 kW,所以一年节约的电能E电=0.1×4×365×5×108kW·h≈7×1010kW·h,B正确。
3.(xx·大连模拟)有一段长1m的电阻丝,电阻是10Ω,现把它均匀拉伸到长为5 m,则电阻变为( )A.10ΩB.50ΩC.150ΩD.250Ω【解析】选D。
电阻丝无论怎样拉长其体积不变,但随着长度增加,截面面积在减小,即满足V=S l关系式。
2025年高考物理一轮复习专题精讲精练—电阻定律欧姆定律焦耳定律及电功率(解析版)1、理解电流概念,并会用微观表达式求电流。
2、理解电阻定律和欧姆定律,并能利用其计算电阻。
3、理解电功率和焦耳定律,并会计算纯电阻和非纯电阻的热功率等问题。
考点一 对电阻、电阻定律的理解和应用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;①半导体的电阻率随温度升高而减小;①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. 4.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. 5.电阻的决定式和定义式的区别[例题1]根据欧姆定律I=UR、串联电路总电阻R=R1+R2+...、并联电路总电阻1R=1R1+1R2+①,通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比。
现在要求在这两个结论的基础上,通过实验探究导体的电阻与材料的关系。
选择a、b两种不同的金属丝做实验,关于这个实验的下列哪个说法是正确的()A.所选的a、b两种金属丝的长度必须是相同的B.所选的a、b两种金属丝的横截面积必须是相同的C.所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的D.所选的a、b两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制【解答】解:由题知,通过实验探究导体的电阻与材料的关系,若已知a、b两种金属丝长度和横截面积分别为l a、l b和S a、S b,则根据R=ρlS,有R aR b=ρaρb⋅(l al b⋅S bS a)由于l a、l b和S a、S b的数据是已知的,在满足(l a S bl b S a)不变的条件下,则也可以从上式中找到导体的电阻与材料的关系。
《全程复习》2014届高考物理全程复习方略(人教版-第一轮)课时提能演练(含详细解析)7.1电流电阻电功及电功率(40分钟 100分)一、选择题(本题共8小题,每题9分,至少一个答案正确,选不全得5分,共72分)1.(2012·苏州模拟)导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是( )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反比D.电流一定,电阻与导体两端的电压成正比2.(2012·盐城模拟)如图所示,图线1表示的导体电阻为R1,图线2表示的导体电阻为R2,则下列说法正确的是( )A.R1∶R2=1∶3B.R1∶R2=3∶1C.将R1与R2串联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶33.两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∶14.用电器距离电源L,线路上的电流为I,为使在线路上的电压降不超过U,已知输电线的电阻率为ρ.那么,输电线的横截面积的最小值是( )A.LRρB.2LIUρC.ULIρD.2ULIρ5.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( ) A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16D.16∶16.如图所示为一未知电路,现测得两个端点a 、b 之间的电阻为R ,若在a 、b 之间加上电压U ,测得通过电路的电流为I ,则该未知电路的电功率一定为( )A.I 2RB.2U RC.UID.UI-I 2R7.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.调节滑动变阻器R 并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A 和2.0 V.重新调节R 并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和 24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为( )A.32 WB.44 WC.47 WD.48 W8.(2012·沈阳模拟)如图所示,一直流电动机与阻值R=9 Ω的电阻串联在电源上,电源电动势E=30 V ,内阻r=1 Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10 V ,已知电动机线圈电阻R M =1 Ω,则下列说法中正确的是( ) A.通过电动机的电流为10 A B.电动机的输入功率为20 W C.电动机的热功率为4 W D.电动机的输出功率为16 W二、计算题(本大题共2小题,共28分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)9.(12分)来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV 的直线加速器加速,形成电流强度为1 mA 的细柱形质子流.已知质子电荷e=1.60×10-19C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少?假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n 1和n 2,则n 1和n 2的比值为多少?10.(16分)一台小型电动机在3 V 电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时,通过它的电流是0.2 A.在30 s 内可使该物体被匀速提升3 m.若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求: (1)电动机的输入功率;(2)在提升重物的30 s 内,电动机线圈所产生的热量; (3)线圈的电阻.答案解析1.【解析】选A.对于同种材料的导体,电阻率是个定值,根据电阻定律R S=ρl可知横截面积一定,电阻与导体的长度成正比,A 正确;长度一定,电阻与导体的横截面积成反比,B 错误;由欧姆定律知UR I=,此式是电阻的定义式,电阻R 与电压U 、电流I 无正反比关系,故C 、D 错误.2.【解析】选A.根据I-U 图线斜率的倒数表示电阻大小,R 1∶R 2=1∶3,故A 正确,B 错误.再根据串、并联电路的特点,串联时电流相同,C 错误;并联时,I 1∶I 2=R 2∶R 1=3∶1,D 错误.3.【解析】选B.由图象可知两导线电压降分别为U A =6 V ,U B =4 V ;由于它们串联,则A AB B R U 3R U 2==;由电阻定律可知A A B B B A R L S R L S =,解得A B S 1S 3=,选项B 正确. 4.【解析】选B.由题意知,输电线最大电阻U R I =,根据电阻定律得2L 2LIR S S Uρ=ρ=,,故B 正确.5.【解析】选C.根据R S =ρl.长度拉长为原来的2倍后,电阻变为原来的4倍,对折后绞合起来,电阻变为原来的14,再根据UI R=和q=It ,可以确定C 正确.6.【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)方框中未知电路可能是纯电阻电路,也可能是非纯电阻电路.(2)只有纯电阻电路,P=I2R和2UPR=才能适用,而P=UI对任何电路都适用.【解析】选C.不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为P=UI,选项C正确;只有电路为纯电阻电路时,才有22UP UI I RR===,故A、B错误;而UI-I2R为电能转化为其他形式能量的功率,故D错误.7.【解析】选A.当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为:UrI=,代入数据得:r=4 Ω,重新调节R并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为:P=UI-I2r,代入数据解得:P=32 W,B、C、D错误,A正确.【总结提升】电动机中的能量转化电动机问题是非纯电阻电路的典型问题.分析这类问题,重点关注以下三点(1)电流通过电动机做的功为W电,电动机发热产生的热量为Q,同时转化为机械能的多少为W机,则W电=W机+Q.(2)在电动机电路中,欧姆定律不再成立,由此推出的公式22UP I R PR==、等也不再成立.(3)特殊情况,当电动机转子被卡住时,电动机电路变为纯电阻电路,电流做的功全部用来产生热量.8.【解析】选B、C、D.由E=30 V,电动机两端电压10 V可得R和电源内阻上分担电压为20 V,则20I A 2 A91==+,故A错;电动机输入功率P=UI=10 V×2 A=20 W,故B正确;P热=I2R M=4×1 W=4 W,故C正确;P输出=P-P热=20 W-4 W=16 W,故D正确. 【变式备选】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 A【解析】选A.由P =UI 可知,该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为:P 1500I A 6.8 A U 220==≈,选项A 正确. 9.【解析】根据q ne I I t t ==,,故15n I 6.2510t e ==⨯个.(3分)由于各处电流相同,设这段长度为l ,其中的质子数为n 个,则由ne I t =和t v =l 得nevI =l,故1n v∝(3分) 而v 2=2ax,故v ∝(3分)解得12n 2n 1== (3分)答案:6.25×1015个2∶110.【解析】(1)电动机的输入功率 P 入=UI=3×0.2 W=0.6 W.(5分)(2)电动机提升重物的机械功率3P Fv (4) W 0.4 W 30==⨯=机.(2分)根据能量关系P 入=P 机+P Q ,得生热的功率 P Q =P 入-P 机=(0.6-0.4) W=0.2 W.(2分) 所产生热量Q=P Q t=0.2×30 J=6 J.(2分)(3)根据焦耳定律Q=I 2Rt ,得线圈电阻22Q 6R 5I t 0.230==Ω=Ω⨯.(5分)答案:(1)0.6 W(2)6 J (3)5 Ω。
电流、导体的电阻、电功和电功率(建议用时:40分钟)1.(2020·浙江高考)国际单位制中电荷量的单位符号是C ,如果用国际单位制基本单位的符号来表示,正确的是( )A .F·VB .A·sC .J VD .N·mVB 解析:根据电荷量公式q =It 可知,电流I 的单位是A ,时间t 的单位是s ,故用国际单位制的基本单位表示电荷量的单位为A·s,故B 正确,A 、C 、D 错误。
2.(多选)下列说法正确的是( )A .根据R =UI可知,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍B .不考虑温度对阻值的影响,通过导体的电流及加在其两端的电压改变时,导体的电阻不变C .根据ρ=RS l可知,导体的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D .导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关BD 解析:R =U I为电阻的定义式,对于一个确定的导体来说,导体的电阻与导体两端的电压无关,故A 错误;导体的电阻由导体材料、长度、横截面积共同决定,不考虑温度对阻值的影响时,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,故B 正确;导体的电阻率与导体材料、长度、横截面积无关,是导体本身的电学性质,由导体的材料决定,且与温度有关,故C 错误,D 正确。
3.杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成LED 灯,已知高压钠灯的功率为 400 W ,LED 灯的功率为180 W ,若更换 4 000盏,则一个月可节约的电能约为( )A .9×103kW·h B .3×105kW·h C .6×105 kW·hD .1×1012kW·hB 解析:一个月可节约的电能约为 W =Pt =(0.4 kW -0.18 kW)×4 000×10 h×30=3×105kW·h,故B 正确,A 、C 、D 错误。
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。
[体系构建][考纲点击]1欧姆定律 (Ⅱ)2电阻定律 (Ⅰ)3电阻的串联、并联 (Ⅰ)4电的电动势和内阻 (Ⅱ)5闭合电路的欧姆定律 (Ⅱ)6电功率、焦耳定律 (Ⅰ)实验七:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线实验九:测定电的电动势和内阻实验十:练习使用多用电表[复习指导]1清电阻、电流、电动势等基本概念;掌握对应公式并明确其适用条件,熟练运用串并联规律及闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析及计算。
2深刻解并熟练掌握各实验的基本原、据处及误差分析方法。
3熟练应用多用电表、滑动变阻器、电压表、电流表等电元件,掌握测量电阻的方法。
电流1.电流形成的条件(1)导体中有自由电荷;(2)导体两端存在电压。
2.方向:正电荷定向移动的方向。
3.矢标性:电流有方向,但电流是标量。
4.三个公式错误!5.单位:安培(安),符号A,1 A =1 /。
三种电流表达式的区别公式 适用范围 字母含义公式含义定义式I =q一切电路 (1)q 是通过整个导体横截面的电荷量,不是单位面积上(2)当异种电荷反向通过某截面时,所形成的电流是同向的,应是q =|q 1|+|q 2|q反映了I 的大小,但不能说I ∝q ,I ∝1微观式 I =qSv 一切电路:导体单位体积内的自由电荷q :每个自由电荷的电荷量 S :导体横截面积 v :定向移动的速率从微观上看、q 、S 、v 决定了I 的大小决定式I =UR金属电解液U :导体两端的电压 R :导体本身的电阻I 由U 、R 决定 I ∝U ,I ∝1R1.关于电流,下列说法中正确的是( )A .导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B .电子运动的速率越大,电流越大.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向D .在国际单位制中,电流是一个基本物量,其单位安培是基本单位 解析:选 D 导线内自由电子定向移动的速率小于电流的传导速率——光速,A 错误;电子运动的速率大,但若是热运动的速率,也不能形成电流,只有定向移动的速率大,电流才大,B 错误;电流虽有方向但是标量,错;在国际单位制中,电流是一个基本物量,其单位安培是基本单位,D 项正确。
《全程复习》2014届高考物理全程复习方略(人教版-第一轮)课时提能演练(含详细解析)7.1电流电阻电功及电功率
(40分钟 100分)
一、选择题(本题共8小题,每题9分,至少一个答案正确,选不全得5分,共72分)
1.(2012·苏州模拟)导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是( )
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反比
D.电流一定,电阻与导体两端的电压成正比
2.(2012·盐城模拟)如图所示,图线1表示的导体电阻为R1,图线2表示的导体电阻为R2,则下列说法正确的是( )
A.R1∶R2=1∶3
B.R1∶R2=3∶1
C.将R1与R2串联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3
D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2=1∶3
3.两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∶3
B.1∶3
C.1∶2
D.3∶1
4.用电器距离电源L,线路上的电流为I,为使在线路上的电压降不超过U,已知输电线的电阻率为ρ.那么,输电线的横截面积的最小值是( )
A.
L
R
ρ
B.
2LI
U
ρ
C.
U
LI
ρ
D.
2UL
Iρ
5.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( ) A.1∶4 B.1∶8
C.1∶16
D.16∶1
6.如图所示为一未知电路,现测得两个端点a、b之间的电阻为R,若在a、b之间加上电压U,测得通过电路的电流为I,则该未知电路的电功率一定为( )
A.I2R
B.
2
U
R
C.UI
D.UI-I2R
7.在研究微型电动机的性能时,应用如图所示的实验电路.调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.50 A 和2.0 V.重新调节R并使电动机恢复正常运转,此时电流表和电压表的示数分别为2.0 A和 24.0 V.则这台电动机正常运转时输出功率为( )
A.32 W
B.44 W
C.47 W
D.48 W
8.(2012·沈阳模拟)如图所示,一直流电动机与阻值R=9 Ω的电阻串联在电源
上,电源电动势E=30 V,内阻r=1 Ω,用理想电压表测出电动机两端电压U=10
V,已知电动机线圈电阻R M=1 Ω,则下列说法中正确的是( )
A.通过电动机的电流为10 A
B.电动机的输入功率为20 W
C.电动机的热功率为4 W
D.电动机的输出功率为16 W
二、计算题(本大题共2小题,共28分,要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的
要注明单位)
9.(12分)来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为800 kV 的直线加速器加速,形成电流强度为1 mA 的细柱形质子流.已知质子电荷e=1.60×10-19
C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为多少?假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的,在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处,各取一段极短的相等长度的质子流,其中的质子数分别为n 1和n 2,则n 1和n 2的比值为多少?
10.(16分)一台小型电动机在3 V 电压下工作,用此电动机提升所受重力为4 N 的物体时,通过它的电流是0.2 A.在30 s 内可使该物体被匀速提升3 m.若不计除电动机线圈生热之外的能量损失,求: (1)电动机的输入功率;
(2)在提升重物的30 s 内,电动机线圈所产生的热量; (3)线圈的电阻.
答案解析
1.【解析】选A.对于同种材料的导体,电阻率是个定值,根据电阻定律R S
=ρ
l
可知横截面积一定,电阻与导体的长度成正比,A 正确;长度一定,电阻与导体的横截面积成反比,B 错误;由欧姆定律知U
R I
=,此式是电阻的定义式,电阻R 与电压U 、电流I 无正反比关系,故C 、D 错误.
2.【解析】选A.根据I-U 图线斜率的倒数表示电阻大小,R 1∶R 2=1∶3,故A 正确,B 错误.再根据串、并联电路的特点,串联时电流相同,C 错误;并联时,I 1∶I 2=R 2∶R 1=3∶1,D 错误.
3.【解析】选B.由图象可知两导线电压降分别为U A =6 V ,U B =4 V ;由于它们串联,则
A A
B B R U 3R U 2==;由电阻定律可知A A B B B A R L S R L S =,解得A B S 1
S 3
=,选项B 正确. 4.【解析】选B.由题意知,输电线最大电阻U R I =,根据电阻定律得2L 2LI
R S S U
ρ=ρ=,,
故B 正确.
5.【解析】选C.根据R S =ρ
l
.长度拉长为原来的2倍后,电阻变为原来的4倍,对折后绞合起来,电阻变为原来的14,再根据U
I R
=和q=It ,可以确定C 正确.
6.【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)方框中未知电路可能是纯电阻电路,也可能是非纯电阻电路.
(2)只有纯电阻电路,P=I 2
R 和2
U P R
=才能适用,而P=UI 对任何电路都适用.
【解析】选C.不管电路是否为纯电阻电路,电路的电功率一定为P=UI ,选项C 正确;只有
电路为纯电阻电路时,才有22
U P UI I R R
===,故A 、B 错误;而UI-I 2
R 为电能转化为其
他形式能量的功率,故D 错误.
7.【解析】选A.当电动机停止转动时,此时电动机相当于一个纯电阻,所以由题中的两表读数,可以计算出电动机的内阻为:U
r I
=
,代入数据得:r=4 Ω,重新调节R 并使电动机恢复正常运转,根据题中的两表读数,计算出电动机的输出功率为:P=UI-I 2
r ,代入数据解得:P=32 W ,B 、C 、D 错误,A 正确. 【总结提升】电动机中的能量转化
电动机问题是非纯电阻电路的典型问题.分析这类问题,重点关注以下三点
(1)电流通过电动机做的功为W 电,电动机发热产生的热量为Q ,同时转化为机械能的多少为W 机,则W 电=W 机+Q.
(2)在电动机电路中,欧姆定律不再成立,由此推出的公式2
2
U P I R P R
==、等也不再成立.
(3)特殊情况,当电动机转子被卡住时,电动机电路变为纯电阻电路,电流做的功全部用来产生热量.
8.【解析】选B 、C 、D.由E=30 V ,电动机两端电压10 V 可得R 和电源内阻上分担电压为20 V ,则20
I A 2 A 91
=
=+,故A 错;电动机输入功率P=UI=10 V ×2 A= 20 W ,故B 正确;P 热=I 2
R M =4×1 W=4 W ,故C 正确;P 输出=P-P 热=20 W-4 W=16 W ,故D 正确. 【变式备选】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 A
B.0.15 A
C.4.4 A
D.0.23 A 【解析】选A.由P=UI可知,该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为:P1500
I A 6.8 A
U220
==≈,选项A正确.
9.【解析】根据
q ne
I I
t t
==
,,故15
n I
6.2510
t e
==⨯个.
(3分)
由于各处电流相同,设这段长度为l,其中的质子数为n个,则由
ne I
t =
和t
v
=
l
得
nev
I=
l
,故
1
n
v
∝(3分) 而v2=2ax,故v∝
(3分)
解得1
2
n2
n1
==
(3分)
答案:6.25×1015个2∶1
10.【解析】(1)电动机的输入功率
P入=UI=3×0.2 W=0.6 W. (5分)
(2)电动机提升重物的机械功率
3
P Fv(4) W0.4 W
30
==⨯=
机
.
(2分)
根据能量关系P入=P机+P Q,得生热的功率
P Q=P入-P机=(0.6-0.4) W=0.2 W. (2分) 所产生热量Q=P Q t=0.2×30 J=6 J. (2分) (3)根据焦耳定律Q=I2Rt,得线圈电阻
22
Q6
R5
I t0.230
==Ω=Ω
⨯
.
(5分)
答案:(1)0.6 W (2)6 J (3)5 Ω。