《高考物理大一轮复习 第七章 恒定电流 第1讲 欧姆定律 电阻定律 电功率及焦耳定律课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习 第七章 恒定电流 第1讲 欧姆定律 电阻定律 电功率及焦耳定律课件（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲 电路的基本概念和规律,第七章 恒定电流,内容索引,基础 知识梳理,命题点一 利用“柱体微元”模型求电流,命题点二 欧姆定律及电阻定律,命题点三 电功、电功率、电热及热功率,盘查拓展点,课时作业,基础知识梳理,1,一、电流的理解及三个表达式 1.定义：电荷的 移动形成电流. 2.条件：(1)有 的电荷；(2)导体两端存在 . 3.两个表达式 (1)定义式：I ，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 ，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.,定向,自由移动,电压,nqSv,4.方向：电流是标
2、量，为研究问题方便，规定 定向移动的方向为电流的方向.在外电路中电流由电源 极到 极，在内电路中电流由电源 极到 极.,正电荷,正,负,负,正,若一个电子，电荷量为e，绕核运动的周期为T，则等效电流I的表达式是_.,电子绕原子核做圆周运动，形成等效的环形电流，电子电荷量为e，运动一周的时间为T，则I .,答案,解析,二、欧姆定律及电阻定律 1.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_ 成反比，导体的电阻还与构成它的 有关.,(3)电阻率 物理意义：反映导体的 ，是表征 的物理量.,横截面积,材料,导电性能,材料性质,电阻率与温度的关系： a.金属：电阻率随温度升高
3、而 . b.半导体(负温度系数)：电阻率随温度升高而 . c.一些合金：几乎不受温度的影响. 2.部分电路欧姆定律 (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.,增大,减小,电压,电阻,(3)适用范围 金属导电和电解液导电(对气体导电、半导体导电不适用). 纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路). 3.导体的伏安特性曲线 (1)IU图线：以 为纵轴、 为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为IU图线，如图所示.,电流,电压,(3)线性元件：伏安特性曲线是 的电学元件，适用欧姆定律. (4)非线性元件：伏安特性曲线为 的电学元件，不适用欧姆定律. 三、电功、电功率、
4、电热及热功率 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：WqU (适用于任何电路).,直线,曲线,电场力,IUt,(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：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的 . (2)公式：P (适用于任何电路). 3.焦耳定律 (1)电热：电流通过导体产生的 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 .,电能,快慢,IU,热量,I2Rt,4.电功率PIU和热功率PI2R的应用 (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 ，热功率均为P热 . (2)对于纯电阻电路
5、而言：P电P热IUI2R . (3)对于非纯电阻电路而言：P电IU P其他 P其他 P其他.,UI,I2R,P热,I2R,电动机正常工作时，电功率大于热功率，当电动机通电卡住不转时，则电功率与热功率满足什么关系？为什么？,相等，电动机通电卡住不转时相当于一个发热的纯电阻，故电功率与热功率相等.,答案,1.判断下列说法是否正确. (1)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多.( ) (2)电流I随时间t变化的图象与坐标轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量.( ) (3)电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多.( ) (4)WUIt适用于任何电路，而WI2Rt t只适用于纯
6、电阻电路.( ) (5)由R 可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比.( ) (6)由R 可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比.( ),2.(人教选修31P43第3题改编)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 A.电流大小为 ，电流方向为顺时针 B.电流大小为 ，电流方向为顺时针 C.电流大小为 ，电流方向为逆时针 D.电流大小为 ，电流方向为逆时针,答案,解析,3.(人教选修31P52第4题改编)图是有两个
7、量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为010 V，当使用a、c两个端点时，量程为0100 V.已知电流表的内阻Rg为500 ，满偏电流Ig为1 mA，则电阻R1、R2的值 A.9 500 90 000 B.90 000 9 500 C.9 500 9 000 D.9 000 9 500 ,答案,解析,接a、b时，串联R1，由串联电路特点有R总R1Rg 得R1 Rg9 500 .接a、c时串联R1、R2，同理有R总R1R2Rg 得R2 RgR190 000 .,4.(人教选修31P63第1题)一个电源接8 电阻时，通过电源的电流为0.15 A，接13 电阻时，通过电源的电流为0.10 A，
8、则电源的电动势和内阻分别为 A.2 V 1.5 B.1.5 V 2 C.2 V 2 D.1.5 V 1.5 ,答案,解析,由闭合电路欧姆定律得 EI1(R1r) EI2(R2r) 代入数据联立得r2 ，E1.5 V.,2,命题点一 利用“柱体微元”模型求电流,利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路： 设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则： (1)柱体微元中的总电荷量为QnLSq. (2)电荷通过横截面的时间t . (3)电流的微观表达式I nqvS.,如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，
9、其材料的电阻率为，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m、电荷量为e.在棒 两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为,【例1】,答案,解析,分析,1.在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场.导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动.已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ffkv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于,答案,分析,解析,
10、2.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是,答案,解析,3,命题点二 欧姆定律及电阻定律,1.电阻的决定式和定义式的比较,2.对伏安特性曲线的理解(如图甲、乙所示) (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，斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，RaRe. 在图乙中，斜率表示电阻倒数的大小.斜率越大，电阻越小，RdRf. (3)图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻
11、变小.注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数.根据R ，电阻为某点和原点连线的斜率或斜率的倒数.,如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为ab10 cm，bc5 cm，当将C与D接入电压恒为U的电路时，电流强度为2 A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为 A.0.5 A B.1 A C.2 A D.4 A,【例2】,答案,解析,分析,3.用电器到发电站的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率为.为使线路上的电压降不超过U，那么，输电线的横截面积的最小值为,答案,解析,4.(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为图上一点，PN为图线在P点的切线，PM
12、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，小灯泡的电阻不变 B.对应P点，小灯泡的电阻R C.对应P点，小灯泡的电阻R D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的“面积”,答案,分析,4,命题点三 电功、电功率、电热及热功率,电功和电热、电功率和热功率的区别与联系：,(多选)如图所示，电源电动势E3 V，小灯泡L的规格为“2 V 0.4 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R4 时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作.则 A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1 V D.电源效率约为93.3%,【例3】,答案,解析
13、,分析,非纯电阻电路的分析方法 1.抓住两个关键量：确定电动机的电压UM和电流IM是解决所有问题的关键.若能求出UM、IM，就能确定电动机的电功率PUMIM，根据电流IM和电动机的电阻r可求出热功率PrIM2 r，最后求出输出功率P出PPr. 2.坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后，利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流. 3.应用能量守恒定律分析：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.,5.如图所示，电源电动势为12 V，电
14、源内阻为1.0 ，电路中的电阻R0为1.5 ，小型直流电动机M的内阻为0.5 ，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A.则以下判断中正确的是 A.电动机的输出功率为14 W B.电动机两端的电压为7.0 V C.电动机产生的热功率为4.0 W D.电源输出的功率为24 W,答案,解析,电动机两端的电压UEI(R0r)7 V， 则电动机的输入功率PUI14 W. 热功率P热I2RM2 W， 则输出功率P出PP热12 W. 电源的输出功率PEII2r20 W，故B正确，A、C、D错误.,6.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M和电热丝R构成.当闭合开关S1、S2后，电
15、动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出.已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为120 W，吹热风时的功率为1 000 W.关于该电吹风，下列说法正确的是 A.电热丝的电阻为55 B.电动机的电阻为 C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为120 J D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为880 J,答案,解析,电吹风吹热风时电热丝消耗的功率为P1 000 W120 W880 W，对电热丝，由P 可得电热丝的电阻为R 55 ，选项A正确； 由于不知道电动机线圈的发热功率，所以电动机线圈的电阻无法计算，选项B错误； 当吹冷风时，电热丝没有工作，选项C错误； 当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120
