《北京专用2019届高考物理一轮复习第十章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京专用2019届高考物理一轮复习第十章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲 电流 电阻 电功及电功率,知识梳理一、电流 1.电流 (1)定义:电荷的 定向移动 形成电流。 (2)方向:规定 正电荷 定向移动的方向为电流的方向。 (3)三个公式 a.定义式:I= ; b.决定式:I= ;,c.微观式:I= nqSv 。,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)公式:I= 。 (3)适用条件:适用于 金属 和电解液导电,适用于纯电阻电路。,1.电阻 (1)R= 。 (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,R 越大,阻碍作用 越大 。,二、电阻,2.电阻定律 (1)内容:同种材料
2、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)公式:R= 。,3.电阻率 (1)计算式:=R 。 (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:电阻率随温度升高而增大; 半导体:通常电阻率随温度升高而 减小 。,1.电功 (1)定义:电流所做的功叫电功。电流做功,实质上是导体中的恒定电场 对自由电荷的 静电力 在做功。 (2)公式:W=qU=IUt。 (3)电流做功是 电能 转化成其他形式能的过程。,三、电功和电功率,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 。
3、 (2)公式:P= = IU 。,3.焦耳定律 (1)电热:电流流过一段导体时产生的 热量 。 (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= = I2R 。,1.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随 时间变化的图像如图所示,此图像的斜率可表示为 ( )A.U B.R C. D.,答案 C 在q-t图像中图线的斜率是k= =I,即表示电流,由欧姆定律知 I= ,则C正确。,C,2.有、两根不同材料的电阻丝,长度之比为l1l2=15,横截面积之 比为S1S2=23,电阻之比为R1R2=25,外加电压之比为U1U2=1
4、2,则它们的电阻率之比为 ( ) A.23 B.43 C.34 D.83,答案 B 设两根电阻丝电阻率分别为1、2,由电阻定律R= ,故=,所以 = = ,B正确。,B,3.关于电功W和电热Q的说法正确的是 ( ) A.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=Q B.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于Q C.W=UIt、Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立,答案 B W=UIt、Q=I2Rt适用于一切电路,但在纯电阻电路中W=Q,在 非纯电阻电路中WQ,B对,A、C、D错。,B,4.横截面积为S
5、的导线中,通有大小为I的电流。已知导线单位体积中有 n个自由电子,每个自由电子的电荷量是e,自由电子定向移动的速率是v, 则在时间t内通过导线截面的电子数是 ( ) A.nSvt B.nvt C.It D.,A,答案 A 根据电流的定义式可知,在t内通过导线截面的电荷量q= It。所以在这段时间内通过的自由电子数为N= = 。 由于自由电子定向移动的速率是v,因此在时间t内,位于以截面S为底, 长为l=vt的这段导线内的自由电子都能通过截面。这段导线的体积 V=Sl=Svt,所以t内通过截面S的自由电子数N=nV=nSvt。,深化拓展,考点一 电流的微观解释,考点二 对电阻、电阻定律的理解和应
6、用,考点三 欧姆定律和伏安特性曲线,考点四 电功、电功率、电热与热功率,深化拓展 考点一 电流的微观解释 一、电流的微观解释 1.建立微观模型:如图所示,粗细均匀的一段导体长为l,横截面积为S,导 体单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,当导体两 端加上一定的电压时,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v。,2.在时间t内导体中长度l=vt内的自由电荷全部通过了截面D。,3.这些电荷的总电荷量为Q=nvtSq。,4.电流的表达式:I= =nqSv。 5.结论:从微观上看,电流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动的速 率、导体的横截面积和自由电荷带电量共同决定。,二、与电流有关
7、的三种速率的比较,1-1 (多选)一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U时,通过金属 导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将金属 导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则 此时 ( ) A.通过金属导线的电流为 B.通过金属导线的电流为 C.自由电子定向移动的平均速率为 D.自由电子定向移动的平均速率为,BC,答案 BC 金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截面积变 为原来的 ,电阻变为原来的4倍,两端加上恒定电压U,通过金属导线的 电流为 ,A错误,B正确。根据I=neSv可知自由电子定向移动的平均速 率为 ,C正确、D错误。,1
8、-2 2014北京理综,24(2)若导线MN的质量m=8.0 g、长度L=0.10 m,感 应电流I=1.0 A,假设一个原子贡献1个自由电子,计算导线MN中电子沿 导线长度方向定向移动的平均速率ve(下表中列出一些你可能会用到的 数据)。,答案 7.810-6 m/s,解析 导线MN中含有的原子数为N= NA 因为一个金属原子贡献一个电子,所以导线MN中的自由电子数也 是N。 导线MN单位体积内的自由电子数n= 其中,S为导线MN的横截面积。 因为电流I=nveSe 所以ve= = = 解得ve=7.810-6 m/s。,考点二 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
9、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,电阻率不一定大;电阻 率小,电阻不一定小。,2.两个公式的对比,2-1 把两根同种材料做成的电阻丝,分别接在两个电路中,甲电阻丝长 为l,直径为d,乙电阻丝长为2l,直径为2d,要使两电阻丝消耗的功率相等, 加在两电阻丝上的电压应满足 ( ) A. =1 B. = C. = D. =2,答案 C 根据电阻定律有:R甲= ,R乙= ,又知P甲= ,P乙= ,若使 P甲=P乙,即 = ,则 = = =2,得 = ,所以选项C是正确 的。,C,2-2 如图甲所示
10、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,求电解液的电阻率是多少?,答案 40 m,解析 由题图乙可求得U=10 V时电解液的电阻为 R= = =2 000 由题图甲可知电解液长为:l=a=1 m 横截面积为:S=bc=0.02 m2 结合电阻定律R= 得= = m=40 m。,考点三 欧姆定律和伏安特性曲线 1.欧姆定律 (1)公式I= ,是电流的决定式,I正比于电压,反比于电阻。 (2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一段导体。 (3)适用范
11、围:适用于金属、电解液等组成的纯电阻电路。对于气体导 电、含有电动机和电解槽等非纯电阻的电路不适用。,2.对伏安特性曲线的理解(如图所示)(1)图线a、e、d、f 表示线性元件,b、c表示非线性元件。 (2)在图甲中,图线a、e的斜率表示电阻的大小,斜率越大,电阻越大,Ra Re。 在图乙中,图线d、 f的斜率表示电阻倒数的大小,斜率越大,电阻越小,Rd,Q2 C.Q1Q2 D.无法确定,答案 C 由I-U图线的斜率表示电阻的倒数可知R1R2,串联电路中电 流处处相等,再结合焦耳定律Q=I2Rt可知Q1Q2。,C,3-2 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,P
12、N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,小灯泡的电阻减小 B.对应P点,小灯泡的电阻为R= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积,D,答案 D I-U图像中,图线上该点与坐标原点连线斜率的倒数表示电 阻的大小,对应P点小灯泡的电阻R= ,因此B、C错误。由图可知随着 所加电压的增大,小灯泡的电阻增大,A错误;对应P点小灯泡的功率P= U1I2,大小等于矩形PQOM所围面积,D对。,考点四 电功、电功率、电热与热功率1.W=IUt普遍适用于计算任何一段电路上的电功。P=IU
13、普遍适用 于计算任何一段电路上消耗的电功率。,2.Q=I2Rt,只用于计算电热。,3.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较,4.电功和电热的处理方法 无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中,发热功率都是I2R。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。,4-1 一个直流电动机,线圈电阻是0.5 ,当它两端所加电压为6 V时,通 过电动机的电流是2 A。由此可知 ( ) A.电动机消耗的电功率为10 W B.电动机发热的功率为10 W C.电动机输出的机械功率为10 W D.电动机的工作效率为20%,C,答案 C
14、电动机是非纯电阻器件,P总=P机+P热,电动机消耗的电功率 P总 =UI=12 W,A错误。发热功率P热=I2R=2 W,B错误。输出的机械功率P出= P总-P热=10 W,C正确。电动机的工作效率= 100%=83%,D错误。,4-2 如图所示,是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动 机内电阻r=0.8 ,电路中另一电阻R=10 ,直流电压U=160 V,电压表示 数 UV=110 V。试求: (1)通过电动机的电流; (2)输入电动机的电功率; (3)若电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g取 10 m/s2),答案 (1)5 A (2)550 W (3)53 kg,解析 (1)由电路中的电压关系可得电阻R两端电压UR=U-UV=(160- 110) V=50 V 流过电阻R的电流IR= = A=5 A 则通过电动机的电流IM=IR=5 A (2)电动机两端电压UM=UV=110 V 输入电动机的电功率P电=IMUM=550 W (3)电动机的发热功率P热= r=20 W 电动机输出的机械功率P机=P电-P热=530 W 又因P机=mgv,所以m= =53 kg,
