2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第08章 恒定電流 第1講 電阻定律 歐姆定律 焦耳定律 電功率學(xué)案(新人教版)

1、第一講電阻定律歐姆定律焦耳定律電功率考試內(nèi)容要求高考命題統(tǒng)計(jì)命題規(guī)律201520162017卷卷卷卷卷卷卷卷歐姆定律高考對本章內(nèi)容的高頻考點(diǎn)主要是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識同時也會考查電路的相關(guān)知識，一般難度較小，常以選擇題的形式出題，而電學(xué)實(shí)驗(yàn)知識主要考查閉合電路歐姆定律、儀器的選取、電路的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新知識，有一定的難度常以實(shí)驗(yàn)填空題的形式出題預(yù)計(jì)2019年高考將會從以下幾個方面考查：(1)應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律、閉合電路歐姆定律及部分電路歐姆定律進(jìn)行電路的動態(tài)分析(2)非純電阻電路的分析與計(jì)算、將結(jié)合實(shí)際問題考查電功、電熱的關(guān)系(3)實(shí)驗(yàn)及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新.電阻定律電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電源的電動勢和內(nèi)阻閉

2、合電路的歐姆定律電功率、焦耳定律實(shí)驗(yàn)：測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)T239分T239分T239分T225分T239分實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線T239分實(shí)驗(yàn)：測定電源的電動勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表T239分一電流的理解及三個表達(dá)式1.定義：電荷的定向移動形成電流2條件：(1)有自由移動的電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓.3兩個表達(dá)式(1)定義式：I，q為在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量(2)電流微觀表達(dá)式的推導(dǎo)建立模型如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體長為l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n

3、，每個自由電荷的電荷量為q.理論推導(dǎo)AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)NnlSnSvt總電荷量QNq所有這些電荷都通過橫截面S所需要的時間：導(dǎo)體AD中的電流InqSv.4方向：電流是標(biāo)量，為研究問題方便，規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较蛟谕怆娐分须娏饔呻娫凑龢O到負(fù)極，在內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極到正極二電阻定律及歐姆定律1.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻與它的長度成正比，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：物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是表示材料性質(zhì)的物理量電阻率與溫度的關(guān)系：a金屬：電阻率隨溫度升高而增大.b半導(dǎo)體(負(fù)溫度系數(shù))：電阻率隨溫度

4、升高而減小.c一些合金：幾乎不受溫度的影響怎樣理解R中l(wèi)、S的含義？如圖有一長方形金屬電阻，邊長分別為a、b、c，沿圖中方向有電流通過時，其電阻分別是多少？提示：l是沿電流方向的長度，S是與l垂直的平面的面積R1，R2.2部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比(2)表達(dá)式：I.(3)適用范圍金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電不適用)純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路)3導(dǎo)體的伏安特性曲線(1)IU圖線：以電流為縱軸、電壓為橫軸所畫出的導(dǎo)體上的電流隨電壓的變化曲線稱為IU圖線，如圖所示(2)電阻的大?。簣D線的斜率k，圖中R1R2.(3)線

5、性元件：伏安特性曲線是直線的電學(xué)元件，適用歐姆定律(4)非線性元件：伏安特性曲線為曲線的電學(xué)元件，不適用歐姆定律.三電功、電功率、電熱及熱功率1.電功(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功(2)公式：WqUIUt(適用于任何電路)(3)電流做功的實(shí)質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程2電功率(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢.(2)公式： PIU(適用于任何電路)3焦耳定律(1)電熱：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：QI2Rt.4電功率PIU和熱功率PI2R的應(yīng)用(1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率

6、均為P電UI，熱功率均為P熱I2R.(2)對于純電阻電路而言：P電P熱IUI2R.(3)對于非純電阻電路而言：P電IUP熱P其他I2RP其他P其他1判斷正誤(1)電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多()(2)電流I隨時間t變化的圖象與坐標(biāo)軸所圍面積表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量()(3)電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多()(4)WUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻電路()(5)由R可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比()(6)由R可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比()答案：(1)(2)(3)(4)(5

7、)(6)2(人教選修31P43第3題改編)安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞核運(yùn)動可等效為一環(huán)形電流設(shè)電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動，關(guān)于該環(huán)形電流的說法，正確的是()A電流大小為，電流方向?yàn)轫槙r針B電流大小為，電流方向?yàn)轫槙r針C電流大小為，電流方向?yàn)槟鏁r針D電流大小為，電流方向?yàn)槟鏁r針答案：C3(多選)下列說法正確的是()A根據(jù)R可知，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?倍B不考慮溫度對阻值的影響，通過導(dǎo)體的電流及加在兩端的電壓改變時導(dǎo)體的電阻不變C根據(jù)可知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導(dǎo)

8、體的長度l成反比D導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無關(guān)答案：BD4(多選)下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是()A電功率越大，電流做功越快，電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多BWUIt適用于任何電路，而WI2Rtt只適用于純電阻的電路C在非純電阻的電路中，UII2RD焦耳熱QI2Rt適用于任何電路答案：BCD考點(diǎn)一三個電流表達(dá)式的應(yīng)用公式適用范圍字母含義公式含義定義式I一切電路q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量反映了I的大小，但不能說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：每個自由電荷的電荷量S：導(dǎo)體橫截面積v：電荷定向移動速率從微觀上看n、

9、q、S、v決定了I的大小決定式I金屬、電解液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.(2018長沙檢測)如圖所示，在1價離子的電解質(zhì)溶液內(nèi)插有兩根碳棒A和B作為電極，將它們接在直流電源上，于是溶液里就有電流通過若在t秒內(nèi)，通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)為n1，通過的負(fù)離子數(shù)為n2，設(shè)基本電荷為e，則以下說法中正確的是()A正離子定向移動形成的電流方向從AB，負(fù)離子定向移動形成的電流方向從BAB溶液內(nèi)由于正、負(fù)離子移動方向相反，溶液中的電流抵消，電流等于零C溶液內(nèi)的電流方向從AB，電流ID溶液內(nèi)的電流方向從AB，電流I解析：選D電荷的定向移動形成電流，規(guī)定正電荷定向移動的方向

10、為電流方向，由圖示可知，溶液中的正離子從A向B運(yùn)動，因此電流方向是AB，故選項(xiàng)A錯誤；溶液中正離子由A向B移動，負(fù)離子由B向A移動，負(fù)電荷由B向A移動相當(dāng)于正電荷由A向B移動，帶電離子在溶液中定向移動形成電流，電流不為零，故選項(xiàng)B錯誤；溶液中的正離子從A向B運(yùn)動，因此電流方向是AB，電流I，故選項(xiàng)C錯誤，選項(xiàng)D正確2在長度為l、橫截面積為S、單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n的金屬導(dǎo)體兩端加上電壓，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生勻強(qiáng)電場導(dǎo)體內(nèi)電荷量為e的自由電子在電場力作用下先做加速運(yùn)動，然后與做熱運(yùn)動的陽離子碰撞而減速，如此往復(fù)所以，我們通常將自由電子的這種運(yùn)動簡化成速率為v(不隨時間變化)的定向運(yùn)動已知阻礙電子運(yùn)動

11、的阻力大小與電子定向移動的速率v成正比，即Ffkv(k是常量)，則該導(dǎo)體的電阻應(yīng)該等于()ABCD解析：選B電子定向移動，由平衡條件得，kve，則U，導(dǎo)體中的電流IneSv，電阻R，選項(xiàng)B正確.考點(diǎn)二歐姆定律和電阻定律的理解與應(yīng)用電阻的決定式和定義式的比較公式RR區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了導(dǎo)體的電阻由哪些因素決定，R由、L、S共同決定提供了一種測電阻的方法伏安法，R與U、I均無關(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用于任何純電阻導(dǎo)體3用圖所示的電路可以測量電阻的阻值圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲閉合開關(guān)，改變滑動頭P的位置，

12、當(dāng)通過電流表G的電流為零時，測得MPl1，PNl2，則Rx的阻值為()AR0BR0CR0DR0解析：選C通過電流表G的電流為零時，P點(diǎn)的電勢與R0和Rx連接點(diǎn)的電勢相等，即U0UMP，根據(jù)歐姆定律有U0R0，UMPRl1，則，由此得，根據(jù)電阻定律得，電阻絲的電阻Rl，故，所以RxR0，正確選項(xiàng)為C4(2018福州質(zhì)檢)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)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q間加上電壓后，其UI圖象如圖乙所示，當(dāng)U10 V時，求電解液的電阻率是多少？解析：由題圖乙可求得U10 V時，電解液的電阻R 2 000 由題圖甲可知電容器長l

13、a1 m截面積Sbc0.02 m2結(jié)合電阻定律R得 m40 m.答案：40 m考點(diǎn)三對伏安特性曲線的理解(如圖甲、乙所示)(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，RaRe.在圖乙中，斜率表示電阻倒數(shù)的大小斜率越大，電阻越小，RdRf.(3)圖線b的斜率變小，電阻變小，圖線c的斜率變大，電阻變小注意：曲線上某點(diǎn)切線的斜率不是電阻或電阻的倒數(shù)根據(jù)R，電阻為某點(diǎn)和原點(diǎn)連線的斜率或斜率的倒數(shù)5(2018杭州五校聯(lián)盟一診)如圖所示為A、B兩電阻的伏安特性曲線，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A電阻A的電阻隨電流的增大而減小，電阻B的阻

14、值不變B在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值等于電阻B的阻值C在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值大于電阻B的阻值D在兩圖線交點(diǎn)處，電阻A的阻值小于電阻B的阻值解析：選B由圖可知，電阻A的UI圖象的斜率越來越大，故A的電阻隨電流的增大而增大，電阻B的阻值不變，故選項(xiàng)A錯誤；兩圖象的交點(diǎn)處，電流和電壓均相同，則由歐姆定律可知，兩電阻的阻值相等，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C、D錯誤6(2017河北廊坊期末)如圖，電路中電源電動勢為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì)，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所示當(dāng)開關(guān)閉合后，下列說法中正確的是()AL1中的電流為L2中電流的2倍BL3的電阻約為1.875 CL3的

15、電功率約為0.75 WDL2和L3的總功率約為3 W解析：選B由圖象可知，燈泡兩端的電壓變化時，燈泡的電阻發(fā)生變化，L2和L3的串聯(lián)電阻并不是L1電阻的兩倍，根據(jù)歐姆定律知L1中的電流不是L2中電流的2倍，A錯誤；由于電源不計(jì)內(nèi)阻，所以L2和L3兩端的電壓均為1.5 V，由圖可知此時燈泡中的電流為I0.8 A，電阻R1.875 ，B正確；L3的電功率PUI1.50.8 W1.2 W，C錯誤；L2和L3的總功率P2P2.4 W，D錯誤考點(diǎn)四電功、電功率、電熱及熱功率電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系：意義公式聯(lián)系電功電流在一段電路中所做的功WUIt對純電阻電路，電功等于電熱，WQUItI2R

16、t；對非純電阻電路，電功大于電熱，WQ電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量QI2Rt電功率單位時間內(nèi)電流所做的功PUI對純電阻電路，電功率等于熱功率，P電P熱UII2R；對非純電阻電路，電功率大于熱功率，P電P熱熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量PI2R 如圖所示，電源電動勢為12 V，電源內(nèi)阻為1.0 ，電路中的電阻R0為1.5 ，小型直流電動機(jī)M的內(nèi)阻為0.5 ，閉合開關(guān)S后，電動機(jī)轉(zhuǎn)動，電流表的示數(shù)為2.0 A則以下判斷中正確的是()A電動機(jī)的輸出功率為14 WB電動機(jī)兩端的電壓為7.0 VC電動機(jī)產(chǎn)生的熱功率為4.0 WD電源輸出的功率為24 W解析：選B由題意得電動機(jī)兩端的電壓UEI(R0r)7

17、V，則電動機(jī)的輸入功率PUI14 W熱功率P熱I2RM2 W，則輸出功率P出PP熱12 W電源的輸出功率PEII2r20 W，故B正確，A、C、D錯誤非純電阻電路的分析技巧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加在用電器內(nèi)阻上，只有在輸出功率為零時(此時電路變?yōu)榧冸娮桦娐?兩者才相等但是，無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)算問題時，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 (多選)如圖所示，電源電動勢E3 V，小燈泡L的規(guī)格為“2 V0.4 W”，開關(guān)S接1，當(dāng)滑動變阻器調(diào)到

18、R4 時，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動機(jī)M均正常工作則()A電源內(nèi)阻為1 B電動機(jī)的內(nèi)阻為4 C電動機(jī)正常工作電壓為1 VD電源效率約為93.3%解析：選AD小燈泡正常工作時的電阻RL10 ，流過小燈泡的電流I0.2 A，當(dāng)開關(guān)S接1時，R總15 ，電源內(nèi)阻rR總RRL1 ，A正確；當(dāng)開關(guān)S接2時，電動機(jī)M兩端的電壓UMEIrU0.8 V；電源的效率93.3%，D正確7(2018安徽六安模擬)(多選)如圖所示，一臺電動機(jī)提著質(zhì)量為m的物體，以速度v勻速上升，已知電動機(jī)線圈的電阻為R，電源電動勢為E，通過電源的電流為I，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，忽略一切阻力及導(dǎo)線電阻，則()A電源內(nèi)阻rRB電源內(nèi)阻rRC如果電動機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住而停止轉(zhuǎn)動，較短時間內(nèi)電源消耗的功率將變大D如果電動機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住而停止轉(zhuǎn)動，較短時間內(nèi)電源消耗的功率將變小解析：選BC含有電動機(jī)的電路不是純電阻電路，歐姆定律不再適用，A錯誤；由能量守恒定律可得EII2rmgvI2R，解得rR，B正確；如果電動機(jī)轉(zhuǎn)軸被卡住，則EI(Rr)，電流增大，較短時間內(nèi)，電源消耗的功率變大，較長時間的話，會出現(xiàn)燒壞電源的現(xiàn)象，C正確，D錯誤8(2018石家莊模