高考物理總復(fù)習(xí) 第七章 第一講 電流 電阻 電功和電功率課件 新人教版選修31

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1、考綱要求考綱要求考綱解讀考綱解讀歐姆定律歐姆定律 電阻定律電阻定律 電阻的串、并聯(lián)電阻的串、并聯(lián) 電功率、焦耳定律電功率、焦耳定律 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律 直流電路的分析和計(jì)算在每直流電路的分析和計(jì)算在每年的高考中都有所考查，特別年的高考中都有所考查，特別是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，本節(jié)內(nèi)容還經(jīng)常是電學(xué)實(shí)驗(yàn)，本節(jié)內(nèi)容還經(jīng)常與后面的電磁感應(yīng)、交流電知與后面的電磁感應(yīng)、交流電知識(shí)相結(jié)合，運(yùn)用相關(guān)的電路知識(shí)相結(jié)合，運(yùn)用相關(guān)的電路知識(shí)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、能量守恒定識(shí)、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、能量守恒定律來(lái)解決一些綜合題，是高考律來(lái)解決一些綜合題，是高考中的又一重點(diǎn)和難點(diǎn)中的又一重點(diǎn)和

2、難點(diǎn).2電阻率(1)物理意義反映材料導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性(2)電阻率與溫度的關(guān)系金屬的電阻率隨溫度升高而增大半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小為零成為電阻為零導(dǎo)體提示公式中的L是電流流經(jīng)的長(zhǎng)度，S是電流流經(jīng)的截面積，因此同一導(dǎo)體連接方式不同，其阻值不同三、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)()電路電路特點(diǎn)特點(diǎn)串聯(lián)電路串聯(lián)電路并聯(lián)電路并聯(lián)電路電流電流各處電流各處電流相等相等II1I2In干路電流等于各支路電流干路電流等于各支路電流之和之和電流分配和電阻電流分配和電阻成反比成反比II1I2In I1R1I2R2InRn(1)串聯(lián)電路的總電阻大

3、于電路中任意一個(gè)電阻，電路中任意一個(gè)電阻變大或變小時(shí)，串聯(lián)的總電阻變大或變小(2)并聯(lián)電路的總電阻小于總路中任意一個(gè)電阻，任意一個(gè)電阻變大或變小時(shí)，總電阻會(huì)變大或變小四、電功率、焦耳定律()1電功(1)定義：電路中電場(chǎng)力移動(dòng)電荷做的功(2)公式：WqUIUt(適用于任何電路)(3)實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程問(wèn)題探究2有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路嗎？在非純電阻電路中歐姆定律是否成立？提示不要認(rèn)為有電動(dòng)機(jī)的電路一定是非純電阻電路，當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，仍為純電組電路，歐姆定律仍適用，電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能只有在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才為非純電阻電路，UIR，歐姆定律不能適用，此時(shí)大部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能(對(duì)

4、應(yīng)學(xué)生用書(shū)P121)要點(diǎn)一電流的微觀解釋1.電流的微觀表達(dá)式(1)已知條件：如右圖所示，粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體長(zhǎng)為l，橫截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q，當(dāng)導(dǎo)體兩端加上一定的電壓時(shí)，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v.(2)導(dǎo)體內(nèi)的總電荷量：QnlSq.(5)結(jié)論：從微觀上看，電流由導(dǎo)體中自由電荷的密度、電荷定向移動(dòng)的速率、導(dǎo)體的橫截面積共同決定2與電流有關(guān)的三種速率的比較名稱(chēng)名稱(chēng)電荷定向移動(dòng)速率電荷定向移動(dòng)速率電流的傳導(dǎo)速率電流的傳導(dǎo)速率電荷無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速率電荷無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)速率概念概念自由電荷沿某一方向運(yùn)自由電荷沿某一方向運(yùn)動(dòng)的速率動(dòng)的速率電場(chǎng)的傳播速率

5、電場(chǎng)的傳播速率自由電荷做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)自由電荷做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速率的速率速率速率大小大小金屬導(dǎo)體中約為金屬導(dǎo)體中約為105 m/s等于光速等于光速3108 m/s約為約為105 m/s(1)公式InvSe中S為導(dǎo)體的橫截面積，而n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)自由電荷的個(gè)數(shù)(2)如果n的含義不同(如n為單位長(zhǎng)度自由電荷的個(gè)數(shù))，則I的微觀表達(dá)式也不同(Inve)如右圖所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()答案A要點(diǎn)二對(duì)電阻、電阻率的理解1.RU/I與Rl/S的比較2.導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解(1)UI

6、，IU要分清，如下圖甲、乙如下圖所示甲為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當(dāng)里面注滿(mǎn)某電解液，且P、Q加上電壓后，其UI圖線如下圖乙所示，當(dāng)U10 V時(shí)，求電解液的電阻率是多少？答案40 m(2)非純電阻電路在非純電阻電路(含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等)中消耗的電能除轉(zhuǎn)化成內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化成機(jī)械能(如電動(dòng)機(jī))或化學(xué)能(如電解槽)等即：電動(dòng)機(jī)：WE機(jī)Q(UItE機(jī)I2Rt)電解槽：WE化Q(UItE化I2Rt)此時(shí)：WQ(UItI2Rt)(2011保定聯(lián)考)有三個(gè)用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220 V,60 W”現(xiàn)讓

7、它們?cè)陬~定電壓下工作相同時(shí)間，產(chǎn)生的熱量()A日光燈最多 B電烙鐵最多C電風(fēng)扇最多 D一樣多解析因三種用電器的額定電壓、額定功率都相同，它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)消耗的電能也都相同電烙鐵為純電阻用電器，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為熱量，而日光燈、電風(fēng)扇為非純電阻用電器，消耗的電能僅有一小部分轉(zhuǎn)化為熱量，故只有B正確答案B(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P122)題型一伏安特性曲線的應(yīng)用 例1 右圖所示為一個(gè)電燈兩端的電壓與通過(guò)它的電流的變化關(guān)系曲線由下圖可知，兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故參考這條曲線回答下列問(wèn)題(不計(jì)電流表和電源的內(nèi)阻)(1)若把三個(gè)這樣的電燈串聯(lián)后，接到電動(dòng)勢(shì)為12 V的電源上，

8、求流過(guò)燈泡的電流和每個(gè)燈泡的電阻(2)如乙圖所示，將兩個(gè)這樣的電燈并聯(lián)后再與10 的定值電阻串聯(lián)，接在電動(dòng)勢(shì)為8 V的電源上，求通過(guò)電流表的電流值和每個(gè)燈泡的電阻思路誘導(dǎo)解題的關(guān)鍵是要正確理解和應(yīng)用電燈的伏安特性曲線，閉合電路歐姆定律對(duì)應(yīng)的某一情況下的IU關(guān)系圖線以及兩者交點(diǎn)的物理意義用一個(gè)標(biāo)有額定電壓為12 V的燈泡做實(shí)驗(yàn)，測(cè)得燈絲電阻隨燈泡兩端的電壓變化如圖所示則：(1)燈泡兩端加上12 V電壓后，需0.5 s燈泡才能達(dá)到正常亮度，為什么這時(shí)電流比開(kāi)始小，計(jì)算電流的最大值(2)設(shè)燈絲電阻與絕對(duì)溫度成正比，室溫為300 K，那么燈泡正常發(fā)光時(shí)燈絲的溫度為多少？思路點(diǎn)撥當(dāng)未給燈泡加電壓時(shí)，燈泡

9、不工作，此時(shí)燈絲的電阻就是室溫時(shí)的電阻，此時(shí)電阻最小，加上電壓后，隨電壓升高，燈絲溫度升高，電阻增大答案(1)Imax12 A(2)1500 K題型二非純電阻電路中能量的轉(zhuǎn)換在非純電阻電路的計(jì)算中，要注意非純電阻用電器兩端的電壓并非是全部降落在用電器內(nèi)阻上，內(nèi)阻上的電壓為U，只有在輸出功率為零時(shí)(此時(shí)電路變?yōu)榧冸娮桦娐?兩者才相等但是，無(wú)論在純電阻電路還是在非純電阻電路中，發(fā)熱功率都是I2r.處理非純電阻電路的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功電熱其他能量”尋找等量關(guān)系求解例2 有一個(gè)小型直流電動(dòng)機(jī)，把它接入電壓為U10.2 V的電路中時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)，測(cè)得流

10、過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是I10.4 A；若把電動(dòng)機(jī)接入U(xiǎn)22.0 V的電路中，電動(dòng)機(jī)正常工作，工作電流是I21.0 A，求電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的輸出功率多大？如果在電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率是多大？思路誘導(dǎo)當(dāng)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否看做純電阻，歐姆定律能否使用？當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)能否看做純電阻？根據(jù)能量守恒定律找出能量轉(zhuǎn)換關(guān)系答案P出1.5 WP熱8 W如圖所示，有一個(gè)提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)銘牌有“電機(jī)內(nèi)阻r0.6 ”的標(biāo)志，如果已知電路中的固定電阻R10 ，電路兩端電壓U160 V，電壓表的示數(shù)U110 V根據(jù)以上數(shù)據(jù)試計(jì)算：(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流(2)電動(dòng)機(jī)的輸

11、入功率(3)電功機(jī)的輸出功率答案(1)5 A(2)550 W(3)535 W題型三電路連接及故障分析(1)故障種類(lèi)：電路故障一般有兩種情況：即短路和斷路短路：指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻趨于0，此時(shí)，電路兩點(diǎn)間無(wú)電壓降落，用電器的實(shí)際功率為0(即用電器不工作或燈不亮)；當(dāng)電路出現(xiàn)短路時(shí)，主要有以下的現(xiàn)象：a.電路中仍有電流，b.被短路的用電器不工作，c.與之串聯(lián)的用電器工作電流增大，d.被短路部分電壓為零斷路：指電路兩點(diǎn)間(或用電器兩端)的電阻無(wú)窮大，此時(shí)無(wú)電流通過(guò)，即電源正常用電壓表并聯(lián)該段電路(或用電器)兩端指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該電路斷路若只有一處斷路，整個(gè)電路的電勢(shì)差全部降落在該處，其

12、他各處無(wú)電壓降落. 當(dāng)電路出現(xiàn)斷路時(shí)，主要有以下的現(xiàn)象：a.被斷路部分無(wú)電流，b.被斷路部分有電壓(如果電路較簡(jiǎn)單一般此電壓會(huì)等于電源的輸出電壓)(2)基本方法：電壓表或電流表檢查法：當(dāng)電路中有電源時(shí)，可以使用電壓表或電流表測(cè)量各部分的電壓和電流，通過(guò)對(duì)測(cè)量電壓和電流值的分析，就可以確定故障. 用電壓表檢查電路時(shí)：a電壓表有示數(shù)的原因：電壓表兩接線柱間含電源部分的電路為通路，同時(shí)與電壓表并聯(lián)的部分電路沒(méi)有短路現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，電壓表有示數(shù)b電壓表無(wú)示數(shù)的原因：a.電壓表兩接線柱間含電源部分的電路為斷(開(kāi))路b.電壓表兩接線柱間含電源部分雖然為通路，但與電壓表并聯(lián)的部分電路出現(xiàn)了短路現(xiàn)象電阻檢查法：斷

13、開(kāi)電路中的電源，可以使用多用電表測(cè)量待測(cè)部分的電阻，通過(guò)對(duì)測(cè)量電阻值的分析，就可以確定故障. 用多用電表歐姆擋檢查電路時(shí)：a把多用電表打向歐姆擋，兩表筆相碰，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針滿(mǎn)偏，即此時(shí)Rx0.b測(cè)試電路中的兩點(diǎn)：a.有示數(shù)，說(shuō)明兩點(diǎn)間正常b.指針幾乎不動(dòng)，說(shuō)明兩點(diǎn)間有斷路例3 (11分)甲、乙兩地相距50 km，其間有兩條相同的電話線，在D處有一條因絕緣皮被老鼠咬破觸地而發(fā)生故障. 為了確定觸地點(diǎn)到甲地的距離，甲地的檢修人員先讓乙地的工作人員把兩條電話線短接，(圖中D、E兩點(diǎn)都接地，可以認(rèn)為兩點(diǎn)間用導(dǎo)線連接且電阻不計(jì))然后調(diào)節(jié)電阻箱的阻值R，使通過(guò)理想電流表G的電流為零，R1R2，此時(shí)電

14、阻箱的阻值為360 ，已知每1 km電話線的阻值為6 ，忽略電源內(nèi)阻求：(1)觸地點(diǎn)到甲地的距離為多少？(2)若把電阻箱R阻值調(diào)大，分析說(shuō)明通過(guò)電流表G的電流方向思路誘導(dǎo)電路的故障分析與判斷，實(shí)際就是電路知識(shí)的綜合應(yīng)用本題需首先弄清電路中電阻元件的連接形式，往往需要畫(huà)出等效電路圖；其次需抓住把AB段看成斷路，建立合理的等式解題樣板設(shè)觸地點(diǎn)D到甲地的距離為x km，觸地點(diǎn)D到乙地的距離為(50 x) km.設(shè)觸地點(diǎn)D左側(cè)電話線的電阻為R線1，D處右側(cè)電話線的電阻為R線2，每1 km電話線的阻值為k，等效電路圖如下圖如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為6 V，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測(cè)得各部

15、分電壓Uad0，Uab6 V，Ucd6 V，由此可以判定()AL1和L2的燈絲都斷了BL1的燈絲斷了CL2的燈絲斷了 D變阻器R斷路解析由題給條件可知，電路中有的地方?jīng)]有電壓，由Uad0，Ucd6 V可知電路是斷路，由Uab6 V，Ucd6 V可知，內(nèi)電路與a、b之間沒(méi)有斷點(diǎn)，外電路中的a、b和c、d之間有斷點(diǎn)，取其公共部分可知燈L2斷路由電燈L2兩端電壓不為零，可知燈L1與變阻器R是導(dǎo)通的，選項(xiàng)C正確答案C(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P123)易錯(cuò)點(diǎn)1：對(duì)伏安特性曲線的意義不明確某種金屬導(dǎo)體的UI，圖象如圖所示，圖象上A點(diǎn)和原點(diǎn)的連線與橫軸成角，A點(diǎn)的切線與橫軸成角關(guān)于該導(dǎo)體的敘述下列說(shuō)法中正確的是()A

16、導(dǎo)體的電功率隨電壓U的增大而增大B導(dǎo)體的電功率與電壓U的平方成正比C在A點(diǎn)，導(dǎo)體的電阻為tanD在A點(diǎn)，導(dǎo)體的電阻為tan 易錯(cuò)分析錯(cuò)解1認(rèn)為UI圖象上某點(diǎn)的電阻值等于過(guò)該點(diǎn)切線的斜率，該斜率為tan，錯(cuò)選C項(xiàng)錯(cuò)解2認(rèn)為UI圖象上某點(diǎn)的電阻值，等于該點(diǎn)與原點(diǎn)所連直線的斜率，即OA的斜率，該斜率為tan，錯(cuò)選D項(xiàng)在物理圖象上不能用傾角的正切求斜率這與數(shù)學(xué)上求斜率的方法是不同的因?yàn)槲锢韴D象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別表示不同的物理量，圖線傾角的大小與坐標(biāo)標(biāo)度(單位長(zhǎng)度表示多大的物理量)的選取有關(guān)，而斜率表示的物理量等于縱坐標(biāo)變化量與橫坐標(biāo)變化量的比值，與坐標(biāo)標(biāo)度的選取無(wú)關(guān)在UI圖象上某點(diǎn)的電阻值，等于該點(diǎn)

17、與原點(diǎn)所連直線的斜率(兩個(gè)狀態(tài)量的比值)，而不是該點(diǎn)切線的斜率答案ABD易錯(cuò)點(diǎn)2：將非純電阻電路與純電阻電路的計(jì)算相混淆電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，如圖所示，已知電阻R跟電動(dòng)機(jī)線圈的電阻值相等，電鍵接通后，電動(dòng)機(jī)正常工作. 設(shè)電阻R和電動(dòng)機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，電流通過(guò)電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q2.則有()AU1Q2 DW1W2，Q1Q2，誤認(rèn)為C正確錯(cuò)解3正確判斷出U1U2后，由WIUt得W1W2，由QIUt得Q1IRU1，B錯(cuò)；電流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此W1W2，C錯(cuò)；產(chǎn)生的熱量由QI2Rt可判斷Q1Q2

18、，A對(duì)D錯(cuò)答案為A.如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻r0.5 ，將一盞額定電壓為8 V、額定功率為16 W的燈泡與一個(gè)線圈電阻R為0.5 的直流電動(dòng)機(jī)并聯(lián)后接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，則這臺(tái)電動(dòng)機(jī)的輸出功率是多少？機(jī)械效率是多少？解析設(shè)電路的總電流為I，則電源的總功率為EI，電源內(nèi)阻的熱功率為I2r，燈泡正常發(fā)光消耗的功率為PL，路端電壓U與通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流I的乘積為電動(dòng)機(jī)的輸入功率由能量守恒定律有：EII2rPLUI答案答案30 W62.5%(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P124)1(2011淮陰模擬)關(guān)于電阻率，下列說(shuō)法中正確的是()A電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越

19、好B各種材料的電阻率大都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率隨溫度升高而減小C所謂超導(dǎo)體，是當(dāng)其溫度降低到接近絕對(duì)零度的某個(gè)臨界溫度時(shí)，它的電阻率突然變?yōu)闊o(wú)窮大D某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻解析電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，說(shuō)明其導(dǎo)電性能越差，A錯(cuò)；各種材料的電阻率大都與溫度有關(guān)，純金屬的電阻率隨溫度升高而增大，越導(dǎo)體是當(dāng)溫度降低到某個(gè)臨界溫度時(shí)，電阻率突然變?yōu)榱悖珺、C均錯(cuò)；某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，D對(duì). 答案D2(2011南京模擬)溫度能明顯地影響金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，如圖所示的圖線分別為某金屬導(dǎo)體

20、和某半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線，則()A圖線1反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化關(guān)系B圖線2反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化關(guān)系C圖線1反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化關(guān)系D圖線2反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化關(guān)系答案CD3(2011濟(jì)南模擬)一臺(tái)國(guó)產(chǎn)封閉型貯水式電熱水器的銘牌上所列的主要技術(shù)參數(shù)如下表所示根據(jù)表中所提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此電熱水器在額定電壓下處于加熱狀態(tài)時(shí)，通過(guò)電熱水器的電流約為()A.6.8 A B0.15 A C4.4 A D0.23 A答案A額定容量額定容量54 L最高水溫最高水溫75 額定功率額定功率1500 W額定壓力額定壓力0.7 MPa額定電壓額定電壓220 V電器類(lèi)別電器類(lèi)別類(lèi)類(lèi)4(2011南昌模擬)溫度傳感器廣泛應(yīng)用于空調(diào)、電冰箱等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨著溫度變化的特性來(lái)工作的如圖甲所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E9.0 V，內(nèi)阻不計(jì)；G為靈敏電流計(jì)，內(nèi)阻Rg保持不變；R為熱敏電阻，其電阻阻值與溫度的變化關(guān)系如圖乙所示閉合開(kāi)關(guān)S，當(dāng)R的溫度等于20，電流表示數(shù)I12 mA；當(dāng)電流表的示數(shù)I23.6 mA時(shí)，熱敏電阻的溫度是()A60 B80C100 D120答案D