第1講電流電阻電功電功率3

1、第七章 第1講 電流 電阻 電功 電功率3體系構(gòu)建考綱點(diǎn)擊1.歐姆定律 ()2.電阻定律 ()3.電阻的串聯(lián)、并聯(lián) ()4.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 ()5.閉合電路的歐姆定律 ()6.電功率、焦耳定律 ()實(shí)驗(yàn)七：測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)實(shí)驗(yàn)八：描繪小電珠的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)九：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)十：練習(xí)使用多用電表復(fù)習(xí)指導(dǎo)1.理清電阻、電流、電動(dòng)勢(shì)等基本概念；掌握對(duì)應(yīng)公式并明確其適用條件，熟練運(yùn)用串并聯(lián)規(guī)律及閉合電路歐姆定律進(jìn)行電路的動(dòng)態(tài)分析及計(jì)算。2.深刻理解并熟練掌握各實(shí)驗(yàn)的基本原理、數(shù)據(jù)處理及誤差分析方法。3.熟練應(yīng)用多用電表、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表等電學(xué)元件，

2、掌握測(cè)量電阻的方法。電流1電流形成的條件(1)導(dǎo)體中有自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓。2方向：正電荷定向移動(dòng)的方向。3矢標(biāo)性：電流有方向，但電流是標(biāo)量。4三個(gè)公式5單位：安培(安)，符號(hào)A,1 A1 C/s。三種電流表達(dá)式的區(qū)別公式適用范圍字母含義公式含義定義式I一切電路(1)q是通過(guò)整個(gè)導(dǎo)體橫截面的電荷量，不是單位面積上(2)當(dāng)異種電荷反向通過(guò)某截面時(shí)，所形成的電流是同向的，應(yīng)是q|q1|q2|反映了I的大小，但不能說(shuō)Iq，I微觀式InqSv一切電路n：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)q：每個(gè)自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體橫截面積v：定向移動(dòng)的速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I金屬電解

3、液U：導(dǎo)體兩端的電壓R：導(dǎo)體本身的電阻I由U、R決定IU，I1關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是()A導(dǎo)線內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率等于電流的傳導(dǎo)速率B電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流越大C電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向D在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位解析：選D導(dǎo)線內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率小于電流的傳導(dǎo)速率光速，A錯(cuò)誤；電子運(yùn)動(dòng)的速率大，但若是熱運(yùn)動(dòng)的速率，也不能形成電流，只有定向移動(dòng)的速率大，電流才大，B錯(cuò)誤；電流雖有方向但是標(biāo)量，C錯(cuò)；在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位，D項(xiàng)正確。電阻電阻定律1電阻(1)定義式：R。(2)物理意義：導(dǎo)體的

4、電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用。(3)單位：歐姆(歐)，符號(hào)。 2.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長(zhǎng)度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)表達(dá)式：R。3電阻率(1)計(jì)算式：。(2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是表征材料導(dǎo)電性質(zhì)的物理量，且與溫度有關(guān)。(3)電阻率與溫度的關(guān)系：金屬：電阻率隨溫度升高而增大。半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減小。有些合金，如錳銅合金，鎳銅合金，它們的電阻率幾乎不受溫度的影響，可制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。當(dāng)溫度降低到絕對(duì)零度附近時(shí)，某種材料的電阻率突然減小到零，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象，處于這種狀態(tài)的導(dǎo)體叫超導(dǎo)體。1電阻與電阻率的比較電阻

5、率電阻R描述的對(duì)象材料導(dǎo)體意義反映材料導(dǎo)電性能的好壞反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用的大小決定因素由材料和溫度決定由材料、溫度、導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積共同決定單位m2.電阻的決定式和定義式的比較RR不同點(diǎn)電阻的決定式電阻的定義式說(shuō)明了電阻的決定因素提供了測(cè)定電阻的方法，并不說(shuō)明電阻與U成正比，與I成反比只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液適用于任何純電阻導(dǎo)體相同點(diǎn)都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋)2對(duì)于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說(shuō)法中正確的是()A常溫下，若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的10倍，則電阻變?yōu)?0RB常溫下，若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái)，電阻變?yōu)镽C給金屬絲加上的電壓逐漸從零增

6、大到U0，則任一狀態(tài)下的比值不變D金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大解析：選BD金屬絲均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的10倍，截面積變?yōu)樵瓉?lái)的，由R知，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的100倍，A錯(cuò)；將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折起來(lái)，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，截面積變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，由R知，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的，B正確；由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，當(dāng)加在金屬絲兩端的電壓升高，電阻R將變大。故C錯(cuò)誤，D正確。電功和電功率1電功(1)表達(dá)式：WqUUIt。(2)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過(guò)程。2電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流所做的功。(2)表達(dá)式：PUI。(3)物理意義：反映電流做功的快慢。3電熱(1)表達(dá)式：QI2Rt(焦耳定律)

7、。(2)本質(zhì)：電流做功的過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的多少的量度。4熱功率：P熱I2R。1 純電阻電路與非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路實(shí)例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動(dòng)機(jī)等電動(dòng)機(jī)、電風(fēng)扇、電解槽、日光燈等電功與電熱WUItQI2RttWQWUIt QI2RtWQ電功率與熱功率P電UIP熱I2RP電P熱P電UIP熱I2RP電P熱2額定功率與實(shí)際功率(1)用電器在額定電壓下正常工作，用電器的實(shí)際功率等于額定功率，即P實(shí)P額。(2)用電器的工作電壓不一定等于額定電壓，用電器的實(shí)際功率不一定等于額定功率，若U實(shí)U額，則P實(shí)P額，用電器可能被燒壞。3有三個(gè)用電器，分別為日光燈、

8、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：選B日光燈、電風(fēng)扇是非純電阻電器，電烙鐵是純電阻電器，在額定電壓下，它們消耗的電功率都是60 W，相同時(shí)間內(nèi)電烙鐵產(chǎn)生的熱量最多，故A、C、D錯(cuò)，B項(xiàng)正確。對(duì)電流的理解命題分析電流的形成及微觀表達(dá)式是命題的重點(diǎn)，常以選擇題形式出現(xiàn)。例1(2013黃岡驗(yàn)收測(cè)試)在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，則在剛

9、射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是()A. B. C. D. 思維流程第一步：抓信息關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)信息獲取(1)電子加速可求出電子獲得速度(2)電流I由微觀表達(dá)式求n第二步：找解題突破口由動(dòng)能定理可求出電子射出加速電場(chǎng)時(shí)的速度v，再由微觀表達(dá)式求出n，進(jìn)而求出l中的電子數(shù)。第三步：條理作答解析設(shè)電子剛射出電場(chǎng)時(shí)的速度為v，則eUmv2，所以v 。加速后形成的面積為S，電流為I的電子束，由IneSv，可得n 所以長(zhǎng)度為l的電子束內(nèi)的電子數(shù)NlSn 。答案B(1)從微觀上看，電流表達(dá)式InqSv，電流由導(dǎo)體中自由電荷的體密度、定向移動(dòng)的速度、導(dǎo)體的截面積有關(guān)。(2)自由電荷定向移動(dòng)的

10、速度由加速電壓決定?；?dòng)探究本例中若加速電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，在電場(chǎng)中，與熾熱金屬絲相距L和4L的兩處，各取一段極短相等長(zhǎng)度的電子流，其中的電子數(shù)分別為N1和N2，則N1N2_。解析：由于加速電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，電子做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)L和4L處電子運(yùn)動(dòng)的速度分別為v1和v2，由v22ax得v1v212，由于電子束各處電流相等，由IneSv知，L和4L處電子密度之比n1n2v2v121，長(zhǎng)度相等的電子流，體積相等，其中的電子數(shù)之比N1N2n1n221。答案：21電阻定律的應(yīng)用命題分析電阻定律在考綱中屬級(jí)要求，重在對(duì)電阻及電阻率的理解上命題。例2如圖711甲所示為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極

11、，設(shè)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其UI圖線如圖乙所示，當(dāng)U10 V時(shí)，求：電解液的電阻率是多少？圖711解析由題圖乙可求得電解液的電阻為R 2 000 。由題圖甲可知電解液長(zhǎng)為：la1 m，橫截面積為：Sbc0.02 m2，結(jié)合電阻定律R得：40 m。答案40 m電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量，電阻大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大。電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率小的材料導(dǎo)電性能好。(2)導(dǎo)體的電阻大，電阻率不一定大，所以它的導(dǎo)電性能不一定差；導(dǎo)體的電阻率小，電阻不一定小，即它對(duì)電流的阻礙作用不

12、一定小。(3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)。變式訓(xùn)練關(guān)于導(dǎo)體的電阻，下列說(shuō)法正確的是()A導(dǎo)體的電阻僅由導(dǎo)體兩端的電壓和電流決定B導(dǎo)體的電阻在一定溫度下僅由長(zhǎng)度和橫截面積決定C導(dǎo)體的電阻在一定溫度下由導(dǎo)體的長(zhǎng)度、粗細(xì)及材料決定D電阻越大的導(dǎo)體，其材料的電阻率也越大，其導(dǎo)電性能也越好解析：選C由電阻定律R知，在一定溫度下導(dǎo)體的電阻由材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)決定，與電壓、電流無(wú)關(guān)，故A、B錯(cuò)，C對(duì)；電阻大，材料的電阻率不一定大，故D錯(cuò)。糾錯(cuò)藍(lán)本求解非純電阻電路的幾個(gè)典型錯(cuò)誤示例電阻R和電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接到電路中，如圖712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)

13、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()圖712AU1Q2 DW1W2，Q1P熱，即IU2I2R，即U2IRU1，B錯(cuò)；電流做的功W1IU1t，W2IU2t因此W1Q2，誤認(rèn)為C正確。(2)正確判斷出U1U2后，由WIUt得W1W2，由QIUt得Q1Q，P電P熱，此時(shí)計(jì)算電功只能用WUIt，電功率P電UI，電熱QI2Rt，熱功率P熱I2R，在非純電阻電路里，歐姆定律不成立，即UIR，t既不是電功，也不是電熱。應(yīng)從能量轉(zhuǎn)化與守恒的角度分析問(wèn)題，利用“電功電熱其它能量”尋找等量關(guān)系求解，不區(qū)分純電阻電路和

14、非純電阻電路會(huì)走入誤區(qū)。電流 電阻 電功 電功率4隨堂鞏固提升1某電解池，如果在1秒鐘內(nèi)共有5.01018個(gè)二價(jià)正離子和1.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面，那么通過(guò)這個(gè)橫截面的電流是()A0B0.8 AC1.6 A D3.2 A解析：選D因?yàn)閝5.0101821.61019 C1.010191.61019 C3.2 C，所以I3.2 A。2一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，兩端加上恒定電壓U時(shí)，通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I，金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，若將金屬導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)，使其長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，仍給它兩端加上恒定電壓U，則此時(shí)() A通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為B通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流為C自由電子

15、定向移動(dòng)的平均速率為D自由電子定向移動(dòng)的平均速率為解析：選BC金屬導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)2倍，則導(dǎo)線的橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的1/2，由電阻定律可得，導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，由歐姆定律可得，通過(guò)金屬導(dǎo)線的電流變?yōu)樵瓉?lái)的1/4，即為I/4，A錯(cuò)誤，B正確；由電流的微觀表達(dá)式InqSv，可以解得，金屬導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速率變?yōu)樵瓉?lái)的1/2，即為v/2， D錯(cuò)誤，C正確。3關(guān)于材料的電阻率，下列說(shuō)法正確的是()A把一根長(zhǎng)導(dǎo)線截成等長(zhǎng)的三段，則每段的電阻率都是原來(lái)的1/3B材料的電阻率隨溫度的升高而增大C純金屬的電阻率較合金的電阻率小D電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用

16、越大解析：選C電阻率與材料及溫度有關(guān)與導(dǎo)體長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，A錯(cuò)；只有金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，B錯(cuò)，C對(duì)；電阻率大，導(dǎo)體電阻不一定大，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不一定大，D錯(cuò)。4(2012浙江高考)功率為10 W的發(fā)光二極管 (LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當(dāng)。根據(jù)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰。假設(shè)每戶家庭有2只60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代。估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近()A8108 kWhB81010 kWhC81011 kWh D81013 kWh解析：選B因每只白熾燈和發(fā)光二極管的功率分別為60 W和10 W，按4億戶家庭，每戶家庭每天亮燈6小時(shí)計(jì)算，全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近41082(6010)1033656 kWh8.761010 kWh，則選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤