第1節(jié)電流電阻電功電功率

第九章恒定電流第1節(jié)電流電阻電功電功率目錄CONTENT立足“四層”·夯基礎(chǔ)著眼“四翼”·探考點聚焦“素養(yǎng)”·引思維020301鎖定“目標(biāo)”·提素能04Part01立足“四層”·夯基礎(chǔ)?一、電流及歐姆定律1.電流的理解（1）產(chǎn)生條件①有可以

自由移動

?的電荷。②導(dǎo)體兩端存在

電壓

?。（2）電流方向：電流是

標(biāo)量

?，物理學(xué)規(guī)定

正電荷

?定向移動的方向為電流的方向。（3）電流的定義式和微觀表達式

②微觀表達式：I＝

nqSv

?，其中n為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)，q為每個自由電荷的電荷量，S為導(dǎo)體的橫截面積，v為自由電荷定向移動的速率。自由移動

電壓

標(biāo)量

正電荷

nqSv

正比

反比

金屬

正比

反比

材料

導(dǎo)電

增大

減小

電場力

qU

電能

IU

3.焦耳定律（1）內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟

電流

?的二次方成正比，跟導(dǎo)體的

電阻

?及通電時間成正比。（2）公式：Q＝I2Rt。4.熱功率（1）定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。

電流

電阻

I2R

?

如圖所示，某技術(shù)人員正在用電烙鐵進行焊接操作，電烙鐵的發(fā)熱部件可以等效為如圖所示的金屬棒：其長度為L，橫截面積為S，電阻率為ρ。在金屬棒兩端加上電壓U時，金屬棒內(nèi)產(chǎn)生電流I，在通電時間t內(nèi)通過金屬棒某一截面的電荷量為q，電流做功為W，產(chǎn)生的熱量為Q。判斷下列說法的正誤。

√√×√Part02著眼“四翼”·探考點?考點一

電流的理解及其應(yīng)用

[素養(yǎng)自修類]

如圖所示，電解池內(nèi)有一價離子的電解液，在時間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為n1，負(fù)離子數(shù)為n2。設(shè)元電荷為e，則以下說法正確的是（

）C.溶液內(nèi)正、負(fù)離子反方向移動，產(chǎn)生的電流相互抵消

2.[電流微觀表達式I＝nqSv的應(yīng)用]一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強度大小為（

）C.ρnev

?1.三種電流表達式的比較公式公式含義定義式微觀式I＝nqSv從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式

考點二

歐姆定律和電阻定律的理解與應(yīng)用

[素養(yǎng)自修類]1.[電阻定律的應(yīng)用]一根粗細(xì)均勻的細(xì)銅絲，原來的電阻為

R，則（

）C.均勻拉長為原來的2倍，電阻變?yōu)?R

2.[電阻定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用]一個內(nèi)阻可以忽略的電源，給裝在絕緣圓管中的滿管水銀供電，電源兩極分別與水銀柱的表面和底面連接，通過水銀的電流為0.1A。若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管內(nèi)（恰好能裝滿圓管），那么通過水銀的電流將是（

）A.0.4AB.0.8AC.1.6AD.3.2A

?1.電阻與電阻率的區(qū)別（1）電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能的好壞。（2）導(dǎo)體的電阻大，電阻率不一定大，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，即它對電流的阻礙作用不一定小。（3）導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)。

公式物理意義適用條件導(dǎo)體電阻的定義式，反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用R由導(dǎo)體本身決定，與U、I無關(guān)，適用于所有導(dǎo)體某段導(dǎo)體中電流與兩端電壓和電阻的關(guān)系適用于純電阻電路U＝IR沿電流方向電勢逐漸降低（外電路），電壓等于I和R的乘積考點三

伏安特性曲線的理解及應(yīng)用

[互動共研類]1.伏安特性曲線的意義（1）由于導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體有不同的伏安特性曲線。（2）伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值，對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。2.兩類圖線的比較（1）圖線a、e、d、f表示線性元件，b、c表示非線性元件。（2）在圖甲中，斜率表示電阻的大小，斜率越大，電阻越大，Ra＞Re。在圖乙中，斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，Rd＜Rf。

【典例】

如圖甲所示，電路中電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法正確的是（

）A.L1中的電流為L2中電流的2倍B.L3的電阻約為1.875ΩC.L3的電功率約為0.75WD.L2和L3的總功率約為3W

答案

B?1.[伏安特性曲線的理解]如圖所示，圖線a表示的導(dǎo)體的電阻為R1，圖線b表示的導(dǎo)體的電阻為R2，則下列說法正確的是（

）A.R1∶R2＝3∶1B.把R1拉長到原來的3倍長后電阻等于R2C.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則功率之比

P1∶P2＝1∶3D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流之比

I1∶I2＝1∶3

2.[伏安特性曲線的應(yīng)用]假設(shè)某同學(xué)研究白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線如圖所示。圖像上A點與原點的連線與橫軸成α角，A點的切線與橫軸成β角，則下列說法錯誤的是（

）A.白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大B.在A點，白熾燈的電阻可表示為tanβC.在A點，白熾燈的電功率可表示為U0I0

考點四

電功、電功率及焦耳定律

[素養(yǎng)自修類]1.[純電阻電路電熱的計算]如圖所示，甲、乙兩電路中電源完全相同，內(nèi)阻不可忽略，相同材料的電阻絲A、B，長度分別是L和2L，直徑分別為d和2d，在兩電路中分別通過相同的電荷量q的過程中，下列判斷正確的是（

）A.A、B的電阻之比RA∶RB＝1∶2B.A、B的電流IA＞IBC.A、B的電壓UA＞UBD.A、B產(chǎn)生的電熱QA＝QB

2.[純電阻與非純電阻用電器的比較]有三個用電器，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“220V

60W”，現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時間，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：B

電烙鐵是純電阻用電器，即以發(fā)熱為目的，電流通過它就是用來產(chǎn)生熱量，而日光燈和電風(fēng)扇是非純電阻電路，電流通過它們時產(chǎn)生的熱量很少，電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能（光能和葉片動能），綜上所述，只有B項正確。?1.純電阻電路與非純電阻電路的比較

Part03聚焦“素養(yǎng)”·引思維?“STSE問題”巧遷移?分析生活中的用電器問題類型一

機器人中的電功和電功率分析【典例1】

某款掃地機器人如圖所示，額定功率24W，額定電流3A，正常工作時電機輸出的功率為19.5W，鋰電池容量9A·h，為延長鋰電池壽命，當(dāng)剩余電量為總?cè)萘康?0%時就需要充電，則（

）B.額定電壓為6.5VC.正常工作時，電機的發(fā)熱功率為19.5WD.充滿電的電池可以正常工作時間為2.4h解析

由P＝P出＋I2r得r＝0.5

Ω，故A錯誤；由P＝UI得額定電壓U＝8

V，故B錯誤；正常工作時，電機的發(fā)熱功率P'＝I2r＝4.5

W，故C錯誤；由80%×q＝It解得t＝2.4

h，故D正確。答案

D類型二

電動車的電功和電功率分析【典例2】

微公交是一種零排放的純電動汽車，該電動車配有一塊12V鋰電池，容量達260A·h；采用220V普通電壓充電，一次完全充電，約需8h；行駛時，最大時速可達80km/h，充滿電后，可最多行駛80km。則以下判斷正確的是[在計算過程中不考慮各種能量轉(zhuǎn)化的效率，可認(rèn)為電能的價格為0.8元/（kW·h）]（

）A.充電電流為260AB.充滿電后儲存的電能為3120JC.折合每公里的電能成本約為0.03元D.勻速行駛時的阻力約為2.0×103N

答案

CPart04鎖定“目標(biāo)”·提素能??1.（2023·江蘇鹽城二模）橫截面直徑為d、長為L的導(dǎo)線，兩端電壓為U，當(dāng)三個參量中一個或兩個變化時，不影響自由電子定向移動的平均速率是（

）A.電壓UB.直徑dC.長度LD.長度L和直徑d

2.小雷同學(xué)家里購買了一款掃地機器人，如圖所示，小雷同學(xué)仔細(xì)檢查了這個新掃地機器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標(biāo)有如下表所示的數(shù)據(jù)，則該掃地機器人（

）主機基本參數(shù)產(chǎn)品尺寸345mm*345mm*96mm電池14.4V/5200mA·h鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量約3.8kg無線連接WiFi智能快連額定電壓14.4V額定功率55WA.額定工作電流為0.25AB.充滿電后正常工作的時間為2.5hC.電池充滿電后儲存的總電荷量為18720CD.以額定電流工作時每小時消耗能量為55J

3.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，其中，x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路中時沿長度方向的電勢φ隨位置的變化規(guī)律如圖所示，那么，x和y兩導(dǎo)線的電阻和橫截面積之比分別為（

）A.3∶1

1∶6B.2∶3

1∶6C.3∶2

1∶5D.3∶1

5∶1

4.一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上（其內(nèi)電阻可忽略不計），均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.50A，則下列說法正確的是（

）A.電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440ΩB.電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5WC.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍

5.（2023·揚州檢測）如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是（

）A.R1中的電流小于R2中的電流B.R1中的電流等于R2中的電流C.R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D.R1中自由電荷定向移動的速率等于R2中自由電荷定向移動的速率

?6.如圖所示，為某一電吹風(fēng)的電路結(jié)構(gòu)圖和銘牌，通過改變選擇開關(guān)金屬檔片的位置可以實現(xiàn)電吹風(fēng)功能的轉(zhuǎn)換。下列說法中正確的是（

）A.檔片連接B、C時，電吹風(fēng)處于吹熱風(fēng)狀態(tài)B.電動機的電阻為2420ΩD.吹熱風(fēng)時，通過電熱絲的電流為2A

7.在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。則當(dāng)這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時（

）A.電動機的內(nèi)阻為7.5ΩB.電動機的內(nèi)阻為2.0ΩC.電動機的輸出功率為30.0WD.電動機的輸出功率為26.0W

8.如圖所示是某商場新安裝的自動扶梯，其電動機額定電壓為U，額定電流為I，效率為η，則下列說法正確的是

（

）B.該電梯電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率為UIC.該電梯電動機的發(fā)熱功率為（1－η）UID.該電梯電動機正常工作時每秒消耗的電能在數(shù)值上等于ηUI

9.如圖是某款能一鍵加水的全自動智能電熱壺，當(dāng)壺內(nèi)水位過低時能自動加滿水，加熱之后的水經(jīng)過一段時間后冷卻，機器又可以自動加熱到設(shè)定溫度。某同學(xué)為了研究其工作原理，進一步查閱廠家相關(guān)技術(shù)說明，了解到“一鍵加水”是由一水泵（電動機）和傳感器來實現(xiàn)的，單獨對這一部分進行測試時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)其兩端所加電壓U1＝10V時，電動機帶