2020高考物理一轮总复习第八章第1讲电流电阻电功电功率讲义含解析新人教版.pdf
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1、第 1 讲 电流 电阻 电功 电功率第 1 讲 电流 电阻 电功 电功率 全国卷 3 年考情分析 三年考题 考点内容 考纲要 求201620172018 欧姆定律 电阻定律 电阻的串联、并联 电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律 电功率、焦耳定律 实验:测定金属的电阻率(同时练 习使用螺旋测微器) 实验:描绘小电珠的伏安特性曲 线 实验:测定电源的电动势和内阻 实验:练习使用多用电表 卷T23,传感器 的应用 卷T17,电路分 析 T23,测电源的内 阻 卷T22,实物连 线 卷T23,研究小灯 泡的伏安特性曲线 卷T23,测微安表 的内阻,实物连线 卷T23,多用电表 卷T23,探 究热敏
2、电阻 的温度特性 卷T22,多 用电表的原 理和使用 卷T23,电 阻的测量 第 1 讲 电流 电阻 电功 电功率 基础知识填一填 知识点 1 电流、欧姆定律 1电流 (1)定义:自由电荷的 定向移动 形成电流 (2)方向:规定为 正电荷 定向移动的方向 (3)三个公式 定义式:I ;微观式:I nevS ;I . q t U R 2欧姆定律 (1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成 正比 ,跟导体的电阻R成 反 比 . (2)公式:I . U R (3)适用条件:适用于 金属 和电解液导电,适用于纯电阻电路 判断正误,正确的划“” ,错误的划“” (1)由R 可知,导体的电阻与导体两端
3、的电压成正比,与流过导体的电流成反 U I 比() (2)根据I ,可知I与q成正比() q t (3)电流I随时间t变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量() 知识点 2 电阻、电阻率、电阻定律 1电阻 (1)定义式:R . U I (2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,R越大,阻碍作用越 大 . 2电阻定律 (1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的 长度 成正比,与它的 横截面积 成反 比,导体的电阻还与构成它的材料有关 (2)表达式:R . l S 3电阻率 (1)计算式: R . S l (2)物理意义:反映导体的 导电性能 ,是导体材料本身的属性 (3
4、)电阻率与温度的关系 金属:电阻率随温度的升高而 增大 . 半导体:电阻率随温度的升高而 减小 . 超导体:当温度降低到 绝对零度 附近时,某些材料的电阻率突然 减小为零 成为超导体 判断正误,正确的划“” ,错误的划“” (1)由R可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比() l S (2)由可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反 RS l 比() (3)由可知导体的电阻越大,其电阻率越大() RS l (4)由R 可知,导体中的电流越小,电阻就越小() U I 知识点 3 电功、电功率、焦耳定律 1电功 (1)实质:电流做功的实质是 电场力 对电荷做正
5、功,电势能转化为其他形式的能的 过程 (2)公式:WqU UIt ,这是计算电功普遍适用的公式 2电功率 (1)定义:单位时间内电流做的功叫电功率 (2)公式:P UI ,这是计算电功率普遍适用的公式 W t 3焦耳定律:电流通过电阻时产生的热量Q I2Rt ,这是计算电热普遍适用的公 式 4热功率 (1)定义:单位时间内的发热量 (2)表达式:P I2R . Q t 判断正误,正确的划“” ,错误的划“” (1)电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多() (2)WUIt适用于任何电路,而WI2Rtt只适用于纯电阻电路() U2 R (3)在非纯电阻电路中,UII2R.() (4
6、)焦耳热公式QI2Rt适用于任何电路() 教材挖掘做一做 1(人教版选修 31 P43 第 3 题改编)安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假 说,电子绕核运动可等效为一环形电流设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针 的方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是( ) A电流大小为,电流方向为顺时针 ve 2r B电流大小为,电流方向为顺时针 ve r C电流大小为,电流方向为逆时针 ve 2r D电流大小为,电流方向为逆时针 ve r 解析:C 电子做圆周运动的周期T,由I 得I,电流的方向与电子 2r v e T ve 2r 运动方向相反,故为逆时针 2(人教版选修
7、 31 P48 第 2 题改编)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路,测 得相应的电流、电压值如图所示其中阻值最接近的两个电阻是( ) Aa和b Bb和d Ca和c Dc和d 解析:A 根据R 知,定值电阻的UI图线的斜率表示定值电阻的阻值在UI U I 图中分别连接O与 4 个点,根据它们的倾斜度可知,a和b的阻值最接近,故选 A. 3(人教版选修 31 P55 第 2 题改编)(多选)电饭锅工作时有两种状态:一种是锅内 水烧开前的加热状态,另一种是锅内水烧开后的保温状态,如图所示是一学生设计的电饭 锅电路原理示意图,S 是用感温材料制造的开关下列说法中正确的是( ) A加热状态时是用R
8、1、R2同时加热的 B当开关 S 接通时电饭锅为加热状态,S 断开时为保温状态 C当7,R2在保温状态时的功率为加热状态时的 R1 R2 1 8 D当21,R2在保温状态时的功率为加热状态时的 R1 R2 2 1 8 解析:BD 由P得:当接通 S 时,电阻变小,功率变大,处于加热状态;当断开 U2 R S 时,电阻变大,功率变小,处于保温状态可知,R2是供加热用的电阻丝,故 A 错误,B 正确逆推:当R2在保温状态时的功率为加热状态时的 时,根据公式P,可知 1 8 U2 R 2202 R2 8 得21,C 错误,D 正确 2202 R1R2 R2 R1R2 R1 R2 2 考点一 对电流的
9、理解和计算 考点解读 1应用I 计算时应注意:若导体为电解液,因为电解液里的正、负离子移动方向 q t 相反,但形成的电流方向相同,故q为正、负离子带电荷量的绝对值之和 2“柱体微元法”即电流微观式的推导 设柱体微元的长度为L,横截面积为S,单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷 的电荷量为q,电荷定向移动的速率为v,则: (1)柱体微元中的总电荷量为QnLSq. (2)电荷通过横截面的时间t . L v (3)电流的微观表达式I nqSv. Q t 典例赏析 典例 1 如图所示,一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为, 棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e.在
10、棒两端加上恒定的电压时, 棒内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为( ) A. B. mv2 2eL mv2Sn e Cnev D.ev SL 解析 C 由电流定义可知:I neSv.由欧姆定律可得:UIR q t nvtSe t neSvneLv,又E ,故Enev,选项 C 正确 L S U L 题组巩固 1在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场, 设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束,已知电子的电荷量为e、 质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为 l的电子束内的电子个数是( ) A. B. Il e
11、S m 2eU Il e m 2eU C. D. I eS m 2eU ISl e m 2eU 解析:B 设电子刚射出电场时的速度为v,则eUmv2,所以v .加速后形 1 2 2eU m 成横截面积为S、电流为I的电子束,由IneSv,可得n ,所以长度为 I eSv I eS m 2eU l的电子束内的电子数NlSn. IlS eS m 2eU Il e m 2eU 2(2019长沙长郡中学检测)如图所示,在 1 价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A 和B作为电极,将它们接在直流电源上,于是溶液里就有电流通过若在t秒内,通过溶 液内截面S的正离子数为n1,通过的负离子数为n2,设基本电荷为e
12、,则以下说法中正确 的是( ) A正离子定向移动形成的电流方向从AB,负离子定向移动形成的电流方向从BA B溶液内由于正、负离子移动方向相反,溶液中的电流抵消,电流等于零 C溶液内的电流方向从AB,电流In 1e t D溶液内的电流方向从AB,电流In 1n2e t 解析:D 电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流方向,由图 示可知,溶液中的正离子从A向B运动,因此电流方向是AB,故选项 A 错误;溶液中正 离子由A向B移动,负离子由B向A移动,负电荷由B向A移动相当于正电荷由A向B移 动,带电离子在溶液中定向移动形成电流,电流I ,电流不为零,故选项 B、C q t n1en
13、2e t 错误,选项 D 正确 考点二 欧姆定律及电阻定律 考点解读 1欧姆定律的“二同” (1)同体性:指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体 (2)同时性:指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流 2电阻与电阻率的区别 (1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,而电阻率则反映制作导体的材料导电性能 的好坏 (2)导体的电阻大,电阻率不一定大,它的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻 不一定小,即它对电流的阻碍作用不一定小 (3)导体的电阻、电阻率均与温度有关 3电阻的决定式和定义式的比较 决定式定义式 公式 Rl S RU I 指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法
14、, 电阻与U和I无关区别 适用于粗细均匀的金属导体和分布均适用于任何纯电阻导体 匀的导电介质 相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 典例赏析 典例 2 (2019益阳模拟)(多选)一根粗细均匀的金属导线,在其两端加上电压U0 时,通过导线的电流为I0,导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将导线均匀拉长, 使它的横截面半径变为原来的 ,再给它两端加上电压 2U0,则( ) 1 2 A通过导线的电流为I 0 8 B通过导线的电流为I 0 16 C导线中自由电子定向移动的速率为v 4 D导线中自由电子定向移动的速率为v 2 解析 AD 将金属导线均匀拉长,因半径变为原来的一半,则横截面
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