2014屆高考物理一輪教學(xué)案：71歐姆定律電阻定律電功率及焦耳定律

1、 世紀(jì)金榜 圓您夢(mèng)想 第 PAGE 11頁(yè)（共 NUMPAGES 11頁(yè)） 山東世紀(jì)金榜科教文化股份有限公司選修31第七章恒定電流第1講歐姆定律電阻定律電功率及焦耳定律電流歐姆定律(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】 (單選)一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U后，圖711通過(guò)電阻橫截面的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象如圖711所示，此圖象的斜率可表示為()AU BRC.eq f(U,R) D.eq f(I,R)解析在qt圖象中圖線的斜率是eq f(q,t)，即電流由歐姆定律Ieq f(U,R)可知C正確答案C【知識(shí)存盤】1電流(1)定義：自由電荷的定向移動(dòng)形成電流(2)方向：規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向(3)三個(gè)公

2、式定義式：Ieq f(q,t)；決定式：Ieq f(U,R)；微觀式：IneSv2歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比(2)公式：Ieq f(U,R)(3)適用條件：適用于金屬和電解液導(dǎo)電，適用于純電阻電路電阻定律(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】(單選)有、兩根不同材料的電阻絲，長(zhǎng)度之比為l1l215，橫截面積之比為S1S223，電阻之比為R1R225，外加電壓之比為U1U212，則它們的電阻率之比為()A23 B43 C34 D83解析設(shè)兩根電阻絲電阻率分別為1、2，由電阻定律Req f(l,S)，故eq f(RS,l)，所以eq f(1,2)eq f(R

3、1f(S1,l1),R2f(S2,l2)eq f(4,3)，B正確答案B【知識(shí)存盤】1電阻(1)定義式：Req f(U,I)(2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大2電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長(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：Req f(l,S)3電阻率(1)計(jì)算式：Req f(S,l)(2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是導(dǎo)體材料本身的屬性(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電功、電功率、焦耳定律(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】(單選)關(guān)于電功W和電

4、熱Q的說(shuō)法正確的是()A在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，且WQB在任何電路中都有WUIt、QI2Rt，但W不一定等于QCWUIt、QI2Rt均只有在純電阻電路中才成立DWUIt在任何電路中成立，QI2Rt只在純電阻電路中成立解析WUIt、QI2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中WQ，在非純電阻電路中WQ，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)答案B【知識(shí)存盤】1電功(1)定義：導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，電場(chǎng)力做的功稱為電功(2)公式：WqUIUt(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程2電功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢(2)公式：Peq f(W,t)IU3焦

5、耳定律(1)電熱：電流流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(2)計(jì)算式：QI2Rt4熱功率(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量(2)表達(dá)式：Peq f(Q,t)I2Req f(對(duì)應(yīng)學(xué)生,用書P121)考點(diǎn)一對(duì)歐姆定律及電阻定律的理解及應(yīng)用1電阻與電阻率的區(qū)別電阻是反映導(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電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式Req f(l,S)Req f(U,I)區(qū)別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一種測(cè)定電阻的方法，并不說(shuō)明電阻與U和I有關(guān)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

6、用于任何純電阻導(dǎo)體【典例1】 (單選)兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線，如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，把另一根對(duì)折后絞合起來(lái)，然后給它們分別加上相同電壓后，則在相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)它們的電荷量之比為()A14 B18 C116 D161解析本題應(yīng)根據(jù)電阻定律Req f(l,S)、歐姆定律Ieq f(U,R)和電流定義式Ieq f(q,t)求解對(duì)于第一根導(dǎo)線，均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉?lái)的eq f(1,2)，由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，第二根導(dǎo)線對(duì)折后，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的eq f(1,2)，橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，故其電阻變?yōu)樵瓉?lái)的eq f(1,4).給上述變化后的裸導(dǎo)線加上相同

7、的電壓，由歐姆定律得：I1eq f(U,4R)，I2eq f(U,R/4)eq f(4U,R)，由Ieq f(q,t)可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電荷量之比q1q2I1I2116.答案C【變式跟蹤1】 (單選)用電器距離電源為L(zhǎng)，線路上的電流為I，為使在線路上的電壓降不超過(guò)U，已知輸電線的電阻率為.那么，輸電線的橫截面積的最小值為()AL/R B2LI/U CU/(LI) D2UL/(I)解析輸電線的總長(zhǎng)為2L，由公式Req f(U,I)，Req f(l,S)得Seq f(2LI,U)，故B正確答案B,借題發(fā)揮1走出對(duì)電阻認(rèn)識(shí)的誤區(qū)(1)混淆電阻的定義式和決定式的意義(2)誤認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的

8、電壓成正比，與電流成反比(3)對(duì)公式Req f(U,I)的適用條件不明確2應(yīng)用公式Req f(l,S)時(shí)的注意事項(xiàng)應(yīng)用公式Req f(l,S)解題時(shí)，要注意公式中各物理量的變化情況，特別是l和S的變化情況，通常有以下幾種情況：(1)導(dǎo)體長(zhǎng)度l和橫截面積S中只有一個(gè)發(fā)生變化，另一個(gè)不變(2)l和S同時(shí)變化，有一種特殊情況是l與S成反比，即導(dǎo)線的總體積VlS不變(3)輸電線問(wèn)題中，輸電線的長(zhǎng)度等于兩地距離的二倍考點(diǎn)二與電功、電功率、電熱相關(guān)的問(wèn)題分析【典例2】 如圖712所示圖712是一提升重物用的直流電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的電路圖電動(dòng)機(jī)內(nèi)電阻r0.8 ，電路中另一電阻R10 ，直流電壓U160 V，電壓表

9、示數(shù)UV110 V試求：(1)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流；(2)輸入電動(dòng)機(jī)的電功率；(3)若電動(dòng)機(jī)以v1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質(zhì)量？(g取10 m/s2)解析(1)由電路中的電壓關(guān)系可得電阻R的分壓URUUV(160110)V50 V，流過(guò)電阻R的電流IReq f(UR,R)eq f(50,10) A5 A，即通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流，IMIR5 A.(2)電動(dòng)機(jī)的分壓UMUV110 V，輸入電動(dòng)機(jī)的功率P電IMUM550 W.(3)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率P熱Ieq oal(2,M)r20 W，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P出P電P熱530 W，又因P出mgv，所以meq f(P出,gv)53 kg.答案(

10、1)5 A(2)550 W(3)53 kg【變式跟蹤2】 (單選)加在某電動(dòng)機(jī)上的電壓是U，電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為r，則電動(dòng)機(jī)線圈上消耗的電熱功率為()AP B.eq f(U2,r) C.eq f(P2r,U2) DPeq f(P2r,U2)解析電熱功率P熱I2r，因?yàn)镻IU，Ieq f(P,U)，所以P熱eq blc(rc)(avs4alco1(f(P,U)eq sup12(2)r.故正確答案為C.答案C,借題發(fā)揮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)、電解槽、日光燈等電功與電熱WUItQ

11、I2Rteq f(U2,R)tWQWUIt QI2Rt WQ電功率與熱功率P電UIP熱I2Req f(U2,R)P電P熱P電UIP熱I2RP電P熱2.電功和電熱的處理方法無(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.eq f(對(duì)應(yīng)學(xué)生,用書P122)命題熱點(diǎn)6伏安特性曲線的考查命題專家評(píng)述應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)特別是運(yùn)用圖象進(jìn)行表達(dá)、分析和求解物理問(wèn)題是高考能力考查中的重要組成部分伏安特性曲線是高考的重點(diǎn)之一閱卷教師叮嚀1理解伏安特性曲線的意義圖象物理意義部分電路歐姆定律

12、UI圖象反映U和I的正比關(guān)系kR伏安特性曲線IU圖象反映導(dǎo)體的伏安特性keq f(1,R)2.運(yùn)用伏安特性曲線求電阻應(yīng)注意的問(wèn)題(1)如圖713所示，非線性元件的IU圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rneq f(Un,In)，即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un，In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)圖713(2)IU圖線中的斜率keq f(1,R)，斜率k不能理解為ktan (為圖線與U軸的夾角)，因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)傾角是不同的高考佐證(單選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖714所示，P為圖線上一點(diǎn)，PN為圖線在P點(diǎn)的切線，PQ為U軸的

13、垂線，PM為I軸的垂線，則下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的圖714是()A隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為Req f(U1,I2)C對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為Req f(U1,I2I1)D對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積解析燈泡的電阻Req f(U,I)，結(jié)合題圖知，A，B正確，C錯(cuò)誤；小燈泡的功率PUI，所以D正確故選C.答案C【預(yù)測(cè)1】 (多選)如圖715所示是電阻R的IU圖象，圖715圖中45，由此得出()A通過(guò)電阻的電流與兩端電壓成正比B電阻R0.5 C因IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R1/tan 1.0 D在R兩段加上6.0 V的電壓時(shí)，每秒通過(guò)電阻橫

14、截面的電荷量是3.0 C解析由IU圖象可知，圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，即I和U成正比，A正確；而電阻Req f(U,I)eq f(10,5) 2 ，B錯(cuò)誤；由于縱橫坐標(biāo)的標(biāo)度不一樣，故不能用tan 計(jì)算斜率表示電阻的倒數(shù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在R兩端加上6.0 V電壓時(shí)Ieq f(U,R)eq f(6.0,2) A3.0 A，每秒通過(guò)電阻橫截面的電荷量qIt3.01 C3.0 C，選項(xiàng)D正確答案AD【預(yù)測(cè)2】 (多選)額定電壓均為220 V的白熾燈L1和L2的UI特性曲線如圖716甲所示，現(xiàn)將和L2完全相同的L3與L1和L2一起按如圖乙所示電路接入220 V的電路中，則下列說(shuō)法正確的是()圖716AL

15、2的額定功率為99 WBL2的實(shí)際功率為17 WCL2的實(shí)際功率比L3的實(shí)際功率小17 W DL2的實(shí)際功率比L3的實(shí)際功率小82 W解析由L2的伏安特性曲線可得，在額定電壓為220 V時(shí)L2的電流為0.45 A，則L2的額定功率為P額U額I額99 W，所以選項(xiàng)A正確；圖示電路為L(zhǎng)1和L2串聯(lián)后再與L3并聯(lián)，所以L1和L2串聯(lián)后兩端的總電壓為220 V，那么流過(guò)L1和L2的電流及兩燈的電壓滿足I1I2，U1U2220 V，由L1和L2的UI圖線可知，I1I20.25 A，U1152 V，U268 V，故燈L2的實(shí)際功率P2I2U217 W，故選項(xiàng)B正確；由于L3兩端的電壓為220 V，故P3P

16、額99 W，則P3P282 W，故選項(xiàng)C錯(cuò)、D對(duì)答案ABDeq f(對(duì)應(yīng)學(xué)生,用書P123)一、對(duì)歐姆定律和電阻定律的理解及應(yīng)用1(多選)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)閑q f(1,4)RC給金屬絲加上的電壓逐漸從零增大到U0，則任一狀態(tài)下的eq f(U,I)比值不變D金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大解析當(dāng)l10l.Seq f(1,10)S時(shí)，由Req f(l,S)知R100R.故A錯(cuò)；若將金屬絲從中點(diǎn)對(duì)折，Leq f(1,2)l，S2S，Req f(1,4)R

17、，故B對(duì)；給金屬絲加的電壓逐漸增大時(shí)，其電阻率會(huì)隨溫度升高而增大，電阻值也增大，故C錯(cuò)D對(duì)答案BD2(單選)把兩根同種材料的電阻絲分別連在兩個(gè)電路中，A電阻絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，直徑為d，B電阻絲長(zhǎng)為3L，直徑為3d.要使兩電阻絲在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，加在兩電阻絲上的電壓之比應(yīng)當(dāng)滿足()AUAUB11 BUAUBeq r(3)1CUAUBeq r(3)3 DUAUB34解析由Req f(l,S)和Seq f(1,4)d2知Req f(l,f(1,4)d2)得eq f(RA,RB)3.由Qeq f(U2,R)t知Ueq r(R).所以eq f(UA,UB) eq r(f(RA,RB)eq r(3)，故

18、B正確答案B二、對(duì)電功率和焦耳定律的理解及應(yīng)用3(單選)(2012浙江卷，17)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 kWh B81010 kWhC81011 kWh D81013 kWh解析按每戶一天亮燈5小時(shí)計(jì)算，每戶一年節(jié)省的電能為(260210)1035365 kWh182.5 kWh，假設(shè)全國(guó)共有4億戶家庭，則全國(guó)一年節(jié)省的電能為182.54108 kWh7.31010 kWh，最接近于B選項(xiàng)，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤答案B4(多選)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的線圈電阻與一只電爐的電阻相同，都通過(guò)相同的電流，在相同時(shí)間內(nèi)()A電爐放熱與電動(dòng)機(jī)放熱相等B電爐兩端電壓小于電動(dòng)機(jī)