第七章 第1講 電流 電阻 電功及電功率復(fù)習(xí)課件 新人教版選修3-1

第七章恒定電流閉合電路歐姆定律第1講電流電阻電功及電功率考點1電流1.定義：自由電荷的_________形成電流.2.方向：規(guī)定為_______定向移動的方向.3.三個公式(1)定義式：_____；(2)決定式：_____；(3)微觀式：_______.定向移動正電荷I=nqSv1.定義式中q的物理意義(1)q是某段時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量.①若是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，則q為自由電子通過某截面的電量的總和.②若是電解質(zhì)導(dǎo)電，則異種電荷反向通過某截面，q=|q1|+|q2|.(2)帶電粒子的運動可形成等效電流，如電子繞原子核的運動，帶電粒子在磁場中的運動，此時，q為帶電粒子的電量，T為周期.2.電流微觀式的推導(dǎo)如圖，自由電荷電荷量為q，單位體積電荷數(shù)為n，定向移動速度為v，導(dǎo)體橫截面積為S，則如圖所示，一根截面積為S的均勻長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的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()A.vq B. C.qvS D.【解析】選A.在電荷的運動方向上假設(shè)有一截面，則在t時間內(nèi)通過截面的電荷量為Q=vt·q，則等效電流為I==vq，故選項A正確.1.電阻(1)定義式：_____.(2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流的_________.2.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的_____成正比，與它的_________成反比，導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的_____有關(guān).(2)表達(dá)式：_______.考點2電阻電阻定律阻礙作用長度橫截面積材料3.電阻率(1)計算式：_______.(2)物理意義：反映導(dǎo)體的_________，是表征_________的物理量.(3)電阻率與溫度的關(guān)系①金屬：電阻率隨溫度升高而_____.②半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而_____.導(dǎo)電性能材料性質(zhì)增大減小1.電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量.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.(2)導(dǎo)體電阻并不是只由電阻率決定，即電阻大，電阻率不一定大；電阻率小，電阻不一定小.2.定義式和決定式的比較公式不同點相同點電阻的定義式（1）電阻的決定式.（2）電阻定律的表達(dá)式.僅提供了一種測定電阻的方法，并不能說明電阻R由U或I決定指明了電阻的決定因素適用于計算純電阻電路的電阻適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液都不能反映電阻的實質(zhì)（要用微觀理論解釋）(2012·泉州模擬)對于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說法中正確的是()A.常溫下，若將金屬絲均勻拉長為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0RB.常溫下，若將金屬絲從中點對折起來，電阻變?yōu)镽C.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D.設(shè)原電阻R=ρ，當(dāng)l′=10l時，由體積不變原理求得橫截面積變成S′=S，所以電阻變?yōu)锳錯誤；從中點對折起來，相當(dāng)于兩個阻值為R的電阻并聯(lián)，其總阻值為R，B錯誤；金屬絲的電阻率ρ隨溫度升高而增大，當(dāng)金屬絲兩端的電壓逐漸增大時，電流的熱效應(yīng)會使電阻率ρ隨溫度升高而增大，因而將逐漸增加，C錯誤；溫度升高時，金屬的電阻率會增大，D正確.1.電功(1)定義：電路中_______動電荷做的功.(2)公式：W=qU=____.(3)電流做功的實質(zhì)：_____轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程.考點3

電功和電功率電場力UIt電能2.電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流___________.(2)公式:P==___.3.焦耳定律(1)電熱:電流流過一段導(dǎo)體時產(chǎn)生的_____.(2)計算式:Q=______.做功的快慢UI熱量I2Rt1.電功與電熱的比較純電阻電路非純電阻電路常見電器白熾燈、電烙鐵、電爐等電動機(jī)、電風(fēng)扇、電解槽等電功與電熱的關(guān)系電功等于電熱W=Q=UIt=I2Rt=電功：W=UIt電熱：Q=I2Rt電功大于電熱W>Q2.電功率與熱功率的比較(1)在純電阻電路中，電功率等于熱功率，即P=UI=I2R=.(2)在非純電阻電路中，電功率包含熱功率，P=UI為電功率，P′=I2R為熱功率，有P>P′.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】選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)熱,而日光燈和電風(fēng)扇是非純電阻用電器，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(光能和動能)，綜上所述，只有B正確.熱點考向1電流微觀表達(dá)式的應(yīng)用【例證1】截面直徑為d、長為L的導(dǎo)線，兩端電壓為U，當(dāng)這三個量中的任一個改變時，對自由電子定向移動平均速率的影響，下列說法正確的是()A.電壓U加倍時，自由電子定向移動的平均速率不變B.導(dǎo)線長度L加倍時，自由電子定向移動的平均速率不變C.導(dǎo)線截面直徑d加倍時，自由電子定向移動的平均速率不變D.導(dǎo)線截面直徑d加倍時，自由電子定向移動的平均速率加倍【解題指南】解答本題可按以下思路分析：【自主解答】選C.根據(jù)電流I的微觀表達(dá)式、定義式以及電阻的決定式可得：所以由此可知電壓U加倍時，自由電子定向移動的平均速率v加倍，A錯誤；導(dǎo)線長度L加倍時，自由電子定向移動的平均速率減半，B錯誤；導(dǎo)線截面直徑d加倍時，自由電子定向移動的平均速率v不變，C正確，D錯誤.【互動探究】例證1中，若保持d、L、U不變，而換用其他材料的導(dǎo)線，則自由電子的平均速率是否改變？【解析】由I=neSv和再根據(jù)可得：故自由電子的平均速率和導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)目n、導(dǎo)體的電阻率ρ有關(guān).故換用其他材料的導(dǎo)線時，自由電子的平均速率要改變.答案：改變【總結(jié)提升】電流微觀表達(dá)式的相關(guān)說明(1)從微觀上看，電流表達(dá)式為I=nqSv，電流由導(dǎo)體中的自由電荷的密度、電荷定向移動的速率、導(dǎo)體的橫截面積共同決定.(2)判斷某個量與其他量的變化關(guān)系，可以根據(jù)公式推導(dǎo)出該物理量的表達(dá)式,就能看出該物理量與其他量是否有關(guān)，以及隨其他量的變化如何變化等.(3)電流的微觀表達(dá)式在金屬導(dǎo)體、靜電除塵、電視機(jī)顯像管等問題中都有應(yīng)用.【變式備選】在顯像管中的電子槍中，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，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，則在剛射出加速電場時，一小段長為Δl的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是()【解析】選B.電子加速后，設(shè)單位長度內(nèi)自由電子數(shù)為n，得：所以長Δl的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是：故B正確.熱點考向2利用電阻定律解決輸電線問題【例證2】(10分)如圖所示，在相距40km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800Ω，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時接在A處的電壓表示數(shù)為10V，電流表的示數(shù)為40mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點：(1)兩地相距l(xiāng)，則輸電線的總長度為2l.(2)根據(jù)歐姆定律求出A到短路處的電阻，結(jié)合電阻定律，就可以求出短路處距A點的距離.【規(guī)范解答】設(shè)發(fā)生短路處距離A處為x，據(jù)題意知，A、B兩地間的距離l=40km，電壓表的示數(shù)U=10V，電流表的示數(shù)I=40mA=4.0×10-2A，R總=800Ω.根據(jù)歐姆定律可得：A端到短路處的兩根輸電線的電阻 ①(2分)根據(jù)電阻定律可知： ②(2分)A、B兩地間輸電線的電阻為③(2分)由②/③得 ④(2分)解得 (2分)答案：12.5km【總結(jié)提升】輸電線問題的規(guī)范求解1.一般解題步驟(1)分析題意畫出等效電路圖，確定已知條件.如電阻、輸電線長度等.(2)根據(jù)歐姆定律、電阻定律等規(guī)律列出方程.(3)對列出的方程進(jìn)行分析，找出最簡單的解法，如本題采用了比例法.(4)求解方程，并分析計算結(jié)果的合理性.2.應(yīng)注意的問題(1)輸電線問題中，輸電線的長度等于兩地距離的二倍.(2)對已知條件的分析應(yīng)用是解題的關(guān)鍵.【變式訓(xùn)練】如圖所示，分別把一個長方體銅柱的ab端、cd端、ef端接入電路時，計算接入電路中的電阻各是多大(設(shè)電阻率為ρ銅).【解析】根據(jù)電阻定律當(dāng)ab端接入電路時:當(dāng)cd端接入電路時當(dāng)ef端接入電路時答案：【變式備選】如圖甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a=1m,b=0.2m,c=0.1m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其U-I圖線如圖乙所示，當(dāng)U=10V時，求電解液的電阻率ρ是多少？【解析】由題圖乙可求得電解液的電阻為由題圖甲可知電解液長為：l=a=1m截面積為：S=bc=0.02m2結(jié)合電阻定律得答案：40Ω·m熱點考向3電功率和熱功率的計算【例證3】(2012·四川高考)四川省“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃指出，若按現(xiàn)有供水能力測算，我省供水缺口極大，蓄引提水是目前解決供水問題的重要手段之一.某地要把河水抽高20m，進(jìn)入蓄水池，用一臺電動機(jī)通過傳動效率為80%的皮帶，帶動效率為60%的離心水泵工作.工作電壓為380V，此時輸入電動機(jī)的電功率為19kW，電動機(jī)的內(nèi)阻為0.4Ω.已知水的密度為1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2.求：(1)電動機(jī)內(nèi)阻消耗的熱功率；(2)將蓄水池蓄入864m3的水需要的時間(不計進(jìn)、出水口的水流速度).【解題指南】解答本題時，應(yīng)把握以下兩點：(1)明確電動機(jī)為非純電阻用電器；(2)靈活運用能量守恒定律列式求解.【自主解答】(1)設(shè)電動機(jī)的電功率為P，則P=UI①設(shè)電動機(jī)內(nèi)阻r上消耗的熱功率為Pr，則Pr=I2r②代入數(shù)據(jù)解得Pr=1×103W③(2)設(shè)蓄水總質(zhì)量為M，抽水所用時間為t.已知抽水高度為h，容積為V，水的密度為ρ，則M=ρV④設(shè)質(zhì)量為M的河水增加的重力勢能為ΔEp，則ΔEp=Mgh⑤設(shè)電動機(jī)的輸出功率為P0，則P0=P-Pr

⑥根據(jù)能量守恒定律得P0t×60%×80%=ΔEp⑦代入數(shù)據(jù)解得t=2×104s⑧答案：(1)1×103W(2)2×104s【變式訓(xùn)練】如圖所示的電路中，輸入電壓U恒為12V，燈泡L上標(biāo)有“6V，12W”字樣，電動機(jī)線圈的電阻RM=0.50Ω.若燈泡恰能正常發(fā)光，以下說法中錯誤的是()A.電動機(jī)的輸入功率為12WB.電動機(jī)的輸出功率為12WC.電動機(jī)的發(fā)熱功率為2WD.整個電路消耗的電功率為24W【解析】選B.燈泡L能正常發(fā)光，則電動機(jī)兩端電壓為6V,通過電動機(jī)的電流則電動機(jī)的輸入功率P入=UMIM=6×2W=12W,A對.整個電路消耗的電功率P總=PL+PM=24W,D對;電動機(jī)的熱功率P熱==4×0.50W=2W,C對;電動機(jī)的輸出功率P出=P入-P熱=(12-2)W=10W，B錯.故選B.考查內(nèi)容電動機(jī)的能量轉(zhuǎn)化問題【例證】有一個用直流電動機(jī)提升重物的裝置，重物的質(zhì)量m=50kg，電路電壓為120V，當(dāng)電動機(jī)以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物時，電路中的電流I=5A，求：(1)電動機(jī)線圈的電阻R等于多少？(2)若因故障電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，這時通過電動機(jī)的電流是多大？電動機(jī)消耗的電功率是多大？(取g=10m/s2)【規(guī)范解答】(1)設(shè)電動機(jī)輸入功率為P，輸出功率為P1，熱消耗功率為P2，則有P=P1+P2，即UI=mgv+I2R，故

(2)因電動機(jī)不能轉(zhuǎn)動，此時電路中電流最大，最大電流為I大==20A，電動機(jī)消耗的電功率也最大答案：(1)6Ω(2)20A2400W1.某電解池，如果在1秒鐘內(nèi)共有5.0×1018個二價正離子和1.0×1019個一價負(fù)離子通過某橫截面，那么通過這個橫截面的電流是()A.0A B.0.8AC.1.6A D.3.2A【解析】選D.通過橫截面的正離子的電量q1=1.6×10-19×2×5.0×1018C.通過橫截面的負(fù)離子的電量q2=-1.6×10-19×1.0×1019C，則q=|q1|+|q2|=3.2C，根據(jù)，故D正確.2.(2012·湖州模擬)有一額定電壓為6V,額定功率約為1W的小燈泡,為測其正常工作時的電阻.某同學(xué)用多用表直接測量小燈泡的電阻,通過正常操作,他觀察到的圖應(yīng)是()【解析】選D.由得正常工作時燈泡的電阻,直接用多用表測量時由于電壓較低，燈絲溫度較低，測得的電阻值比正常工作時的電阻值要小,故D正確.3.一根阻值為R的均勻電阻絲，長為L，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列情況下其電阻值仍為R的是()A.當(dāng)L不變，S增大一倍時B.當(dāng)S不變，L增大一倍時C.L和S都縮