《高考物理一轮复习 第7单元恒定电流第1讲 欧姆定律 电功和电功率课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习 第7单元恒定电流第1讲 欧姆定律 电功和电功率课件 新人教版（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲欧姆定律电功和电功率知识建构模块建构技能建构模块建构知识建构技能建构1.欧姆定律2.电阻定律3.电阻的串、并联4.电源的电动势和内阻5.闭合电路的欧姆定律6.电功率.焦耳定律7.实验:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)、描绘小电珠的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻、练习使用多用电表本单元内容可分为三个部分:第一部分以部分电路欧姆定律为中心,主要研究直流电路的基本参量,串、并联电路的规律,伏安法测电阻,电功和电热等问题;第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心,主要研究电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量的关系、电路的分析与计算等问题;第三部分以电流表、电压表、滑动变阻器等电工仪表
2、的使用为中心,结合学生实验,研究仪器的选择和使用、数据的处理和误差分析等问题.分析近几年的高考试题可以看出,本章内容的高考题多集中在电路的变化、电路故障的检测及含电容电路问题的分析上,以选择题或填空题的形式出现.由于本部分知识与学生实验结合紧密,因而往往通过实验考查部分知识的运用情况,实验考查既具体又灵活,像仪器的选取、读数、电路的连接、数据处理、误差分析等,每年试题均有涉及.在复习时,应注意区分定义式和决定式,注意基本概念、基本规律的理解与应用,如正确区分电势、电势差与电压的不同,各种功率(电功率、热功率、机械功率等)之间的相互关系、计算公式及纯电阻电路与非纯电阻电路的区别.加强贴近高考题的
3、训练,主要有部分电路的欧姆定律,电功、电热的关系,直流电路的动态分析以及含电容器电路的分析与计算.预计在2013年的高考中,可能从以下几个方面对本单元知识进行考查:(1)考查电路的计算:包括串、并联电路的计算,电功、电热的计算.(2)电路的分析:包括含电容器电路的分析,电路的变化及动态分析,电功和电功率在串、并联电路中的分配的分析.(3)本单元知识还经常与后面的电磁感应、交流电知识相结合,运用相关的电路知识、运动学规律、能量守恒来解决一些综合题.(4)电路设计:这是高考的难点,应加强学生实验能力的培养及训练.【考纲要求】【考情总结】【备考建议】模块建构知识建构技能建构一、电流1.电流形成的条件
4、:(1)自由移动的电荷;(2)导体两端有电压.模块建构知识建构技能建构2.电流通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值叫电流,即I=.模块建构知识建构技能建构3.电流的微观表达式粗细均匀的导体两端加一定的电压后,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷所带的电荷量为q,自由电荷沿导体定向移动的速率为v,则有:I=nqvS.模块建构知识建构技能建构4.单位:国际单位是安培,简称安,符号A,它是国际单位制中七个其本单位之一.1A=103mA=106A模块建构知识建构技能建构5.电流的方向:电流是标量,与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相
5、反.在外电路中电流由高电势端流向低电势端,在电源内部由电源负极流向正极.说明:a.电流的分类:直流(方向不随时间变化);交流(方向随时间变化);恒定电流(大小方向都不随时间变化).b.电流国际单位安培是国际基本单位;c.I=中q是指时间t内通过导体某一横截面而不是单位横截面的电荷量.在电解液导电和气体导电中q应为通过该截面的正、负电荷量的绝对值之和.二、电阻、电阻率模块建构知识建构技能建构(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值.1.电阻模块建构知识建构技能建构(2)公式:定义式:R=决定式(电阻定律):导体的电阻跟导体的材料有关,在温度不变的情况下,同材料的电阻R跟它得长度成正比,
6、跟它的横截面积成反比.R=国际单位:欧姆,符号.(3)物理意义:导体的电阻反映了导体的导电性能,即导体对电流的阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越强.模块建构知识建构技能建构(1)计算式:=.2.电阻率(2)物理意义:反映材料导电性能的物理量,在数值上等于用这种材料制成的1m长,横截面积为1m2的导线的电阻值.模块建构知识建构技能建构(3)导体、半导体材料电阻率的特点电阻率与导体的长度l、横截面积S无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的材料决定,与电压电流无关.与温度的关系金属:随温度的升高而增大.半导体:随温度的升高而减小超导体: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时称为
7、超导体.三、部分电路欧姆定律模块建构知识建构技能建构2.表达式:I=1.内容:通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.模块建构知识建构技能建构(1)适用于金属导电和电解液导电(对气体导电不适用).3.适用范围(2)适用于纯电阻电路(不含电动机、电解槽的电路)模块建构知识建构技能建构4.导体的伏安特性曲线:以电流为纵轴、电压为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线,如图甲、乙所示.(1)线性元件:伏安特性曲线为直线的电学元件(图甲)模块建构知识建构技能建构(2)非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件(图乙)注意:a.对于非线性元件,欧姆定律不适用.b.通常用IU图象(或UI图象
8、)描述导体或半导体的伏安特性.曲线上的每一个点对应一组U、I值,(与坐标原点连线的斜率的倒数)为该状态下的电阻值,UI为该状态下的电功率.四、电功、电热和电功率模块建构知识建构技能建构(1)电功:电路中电场力移动电荷所做的功.1.电功(2)公式:W=qU=UIt.(3)电流做功的实质:电能转化为其他形式能的过程.模块建构知识建构技能建构(1)定义:电流流过一段导体时产生的热量.2.电热(2)计算式:Q=I2Rt(焦耳定律).模块建构知识建构技能建构(3)本质:电热是电流做功的过程中电能转化为内能多少的量度.模块建构知识建构技能建构(1)电功率定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢.公
9、式:P=UI3.电功率、热功率模块建构知识建构技能建构(2)热功率:单位时间内的发热量公式:P=I2R模块建构知识建构技能建构(3)额定功率和实际功率额定功率: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额=I额U额.实际功率:用电器在实际电压下所消耗的功率,P实=I实U实.五、串、并联电路的规律模块建构知识建构技能建构1.电阻的串、并联串联并联电流I=I1=I2=InI=I1+I2+In电压U=U1+U2+UnU=U1=U2=Un电阻R=R1+R2+Rn=+电压分配=,=电流分配=,=功率分配=,=,=模块建构知识建构技能建构(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P总等
10、于这段电路内各个电阻消耗电功率之和.说明：()串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，串联总电阻变大(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻,任意一个电阻变大时,总电阻变大.模块建构知识建构技能建构(1)关于如图所示的电路:滑片ab滑动的过程中,RAB由00;当滑片滑至ab的中点时,有RAB=2.电阻网络的两个推论模块建构知识建构技能建构(2)纯电阻电路中,在其他电阻不变的情况下,任何一个有效电阻增大都会引起总电阻变大,反之则变小.模块建构知识建构技能建构1.如图所示的电解池接入电路后,在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S,有n2个一价负离子通过溶液内某截
11、面S,设e为元电荷,以下说法正确的是()A.当n1=n2时,电流为零B.当n1n2时,电流方向从AB,电流为I=eC.当n13P甲模块建构知识建构技能建构乙电路的总电流I乙=I,所以由P=UI得P甲=3P乙,应选B.【答案】B【解析】设各灯泡正常工作时的电流为I,则甲电路的总电流I甲=3I,4.(2011年广东广州模拟)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0.50A和2.0V.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2.0A和24.0V.则这台电动机正常运转时输出功率为()A.32WB.44
12、WC.47WD.48W【解析】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r=4,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P=UI-I2r,代入数据解得:P=32W,A正确.【答案】A模块建构知识建构技能建构一、电流的理解模块建构知识建构技能建构例1在显像管内的电子枪中,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()A.B .C. D .模块建构知识建构技
13、能建构【名师点金】取l末端的截面,分析单位时间内通过此截面的电荷量,利用电流的定义式求解.模块建构知识建构技能建构【规范全解】电子加速后,eU=mv2,v=,设单位体积内的自由电子数为n,由电流微观表达式得:I=neSv,n=,n总=nlS=,所以B选项正确.【答案】B方法概述计算电流的三个公式的意义及适用范围如下:模块建构知识建构技能建构定义式I=一切电路q:(1)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=|q1|+|q2|反映了电流的大小,但不能说Iq,I公式适用范围字母含义公式含义模块建构知识建构技能建构微观式I=nqS
14、v一切电路n:导体单位体积内的自由电荷数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n、q、S、v决定了电流的大小模块建构知识建构技能建构决定式I=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IU、I模块建构知识建构技能建构注意:公式I=nqSv和I=是统一的,两公式分别从微观和宏观上解释了决定电流大小的因素.模块建构知识建构技能建构例2用一稳压电源给装在一个圆管内的水银通电,电流为0.1A,若把水银全部倒在一个内径大一倍的管子里,那么通过水银的电 流 将 是()A.1.6AB.0.8AC.0.4AD.3.2A二、对电阻、电阻率的理解模块建构知识建构技
15、能建构【名师点金】体积一定的导体形状发生变化时,导体的长度与横截面积将发生变化,根据R=就可以找出改变前后导体的电阻关系.【规范全解】由于水银内径增大一倍,由S=r2知,圆管的横截面积增大为原来的4倍,由水银体积不变知,装水银部分管子的长度变为原来的,由R=知,R变为原来的,所以由I=得电流变为原来的16倍,即I=1.6A,故A正确.【答案】A模块建构知识建构技能建构1.电阻与电阻率的区别方法概述(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.模块建构知识建构技能
16、建构2.两个公式的对比公式R=R=适用条件(1)金属、电解液(2)纯电阻电路导电材料字母含义U:导体两端的电压I:通过导体的电流:材料电阻率l:沿电流方向导体的长度S:垂直电流方向导体的横截面积公式含义反映了R的大小.不能说RU、RR的决定式,R由、l、S共同决定模块建构知识建构技能建构(2)应用图象判断电阻时,要分清是U-I图象还是I-U图象.注意:(1)利用R=和R=计算出来的电阻都是某一特定温度下的电阻,因为电阻率随温度而变化.模块建构知识建构技能建构(3)应用图象计算电阻时,绝对不能用R=tan或R=来计算.模块建构知识建构技能建构变式训练1如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条
17、长度相同 、 粗 细 均 匀 电 阻 丝 的 伏 安 特 性 曲 线 , 下 列 判 断 中 正 确 的 是()A.a代表的电阻丝较粗B.b代表的电阻丝较粗C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比模块建构知识建构技能建构【规范全解】b图线的斜率大,表示电阻小,由电阻定律R=知,b的导线粗,B正确,A、C不正确;电阻是导体本身的性质,与电阻两端的电压无关,D不正确.【答案】B模块建构知识建构技能建构例3用两个相同的小量程电流表分别改装成了两个量程不同的大量程电流表、,若把、分别采用并联或串联的方式接入电路,如图所示.则闭合开关后,下列有关电表的示数和电表指针偏转
18、角度的说法正确的是()A.图甲中的、的示数相同B.图甲中的、的指针偏角相同三、串并联电路及电路结构分析模块建构知识建构技能建构C.图乙中的、的示数和偏角都不同D.图乙中的、的指针偏角相同【名师点金】电流表改装后,其指针偏角仍与通过表头的电流成正比,刻度盘示数等于通过表头与分流电阻电流之和(电压表示数等于表头与分压电阻电压之和).模块建构知识建构技能建构【规范全解】图甲中流过表头的电流相同,故指针偏角相同,但由于、的量程不同,所以示数不同,故A错、B对;图乙中、中的电流相同,故示数相同,但两者表头中的电流不等,指针偏角不同,故C、D错.【答案】B模块建构知识建构技能建构1.电流表、电压表的改装方
19、法概述(1)电流表(表头):当线圈中有电流通过时,线圈在安培力作用下带动指针一起偏转,电流越大,指针偏转的角度越大,即I,表盘刻度是均匀的;电流表三个参数内阻Rg、满偏电流Ig与满偏电压Ug的关系是Ug=IgRg.模块建构知识建构技能建构(2)电压表及大量程电流表(由表头改装而成)改装为电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻U=Ig(Rg+R),所以R=-RgIgRg=(I-Ig)R,所以R=改装后电表内阻RV=Rg+RRgRA=Q电功率与热功率P电=UIP热=I2R=P电=P热P电=UIP热=I2RP电P热方法概述模块建构知识建构技能建构说明:(1)
20、在非纯电阻电路中,t既不能表示电功,也不能表示电热,因为欧姆定律不再成立.(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能.只有在电动机转动时为非纯电阻电路,UIR,欧姆定律不再适用,大部分电能转化为机械能.模块建构知识建构技能建构(1)首先判断电路是纯电阻电路,还是非纯电阻电路.2.解决电功、电热这类问题的基本思路:(2)若是非纯电阻电路关键是分析清楚电能转化为什么形式的能,然后再确定选什么公式计算电功或电功率.模块建构知识建构技能建构高考真题1(2011年高考海南物理卷)图甲是改装并校准电流表的电路图.已知表头的量程Ig=
21、600A、内阻为Rg,是标准电流表.要求改装后的电流表量程I=60mA.完成下列填空:模块建构知识建构技能建构(2)在电表改装完成后的某次校准测量中,表的示数如图乙所示,由此读出流过电流表的电流为mA.此时流过分流电阻RP的电流为mA(保留1位小数).(1)图甲中分流电阻RP的阻值应为(用Ig、Rg和I表示).模块建构知识建构技能建构【解析提示】改装后的电流表示数等于通过表头电流与通过分流电阻的电流之和.满偏时通过分流电阻的电流为I-Ig.【命题分析】根据电表的改装与校准考查了学生对闭合电路欧姆定律的理解应用能力.模块建构知识建构技能建构【规范全解】(1)将量程小的电流表改装成量程大的电流表需
22、要并联 一 个 分 流 电 阻 . 电 流 表 与 分 流 电 阻的 电 流 关 系 为=,故分流电阻的阻值为.模块建构知识建构技能建构(2)电流表读数为49.5mA;流过表头的电流I1与流过分流电阻的电流I2之 比 为=,又因为I1+I2=49.5,解得I2=49.0mA.【答案】(1)(2)49.549.0模块建构知识建构技能建构考向预测1如图所示描绘了两个电阻的伏安特性曲线,由图中可知,若将这两个电阻并联接入电路中,则通过R1、R2的 电 流 比 是()A.12B.31C.61D.16【解析】由图可知,图线斜率即为电阻值,R1=2,R2=,再根据并联电路特点:I1R1=I2R2,解得I1
23、I2=R2R1=16.【答案】D模块建构知识建构技能建构高考真题2(2011年高考全国理综卷)通常一次闪电过程历时约0.2s0.3s,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时间仅40s80s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云地 之 间 的 电 势 差 约 为 1 . 0109V,云地间距离约为1km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60s.假定闪电前云地间的电场是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1105AB.整个闪电过程的平均功率约为11014WC.闪电前云地间的电场强度约为1106V/mD.整个闪电过程向
24、外释放的能量约为6106J模块建构知识建构技能建构【命题分析】试题以闪电放电为背景综合考查匀强电场与电流基本概念,考查电流、电功率、电能及匀强电场中电势差与场强的关系,难度低.【解析提示】根据题意,由于第一次放电时间远远小于整个放电过程所用时间,且估算问题精确到数量级即可,所以计算时,不考虑由于云层电量的减少而导致电势差随放电而减小,认为电势差恒定.由相关的概念、规律即可求解.模块建构知识建构技能建构【规范全解】由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中,因此第一个闪击过程电流最大,若第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C,闪击持续时间约为60s,则电流的瞬时值可达I=1105A,A项正确;整
25、个闪电过程电功大约为W=qU=6.0109J,而所用时间大约为0.20.3s,因此求得的平均功率远小于11014W,B项错误;闪电前云地间的电场强度约为E=V/m=1106V/m,C项正确;整个闪电过程向外释放的能量约为Q=W=qU=6.0109J,D项错误.【答案】AC模块建构知识建构技能建构考向预测2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模块建构知识建构技能建构金属的电阻率随温度升高而增大,B错;超导体是当温度降低到某个临界温度时,电阻率突然变为零,C错;某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用于制作标准电阻,D对.【答案】D【解析】电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,说明其导电性能越差,A错;各种材料的电阻率大都与温度有关,纯模块建构知识建构技能建构
