《（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第8章 恒定電流 第1節(jié) 電流、電阻、電功及電功率教學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第8章 恒定電流 第1節(jié) 電流、電阻、電功及電功率教學案（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第8章 恒定電流高考導航考點內容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201720182019命題分析歐姆定律卷T23：研究小燈泡的伏安特性曲線卷T23：測微安表的內阻，實物連線卷T23：多用電表卷T23：熱敏電阻的阻值隨溫度變化的曲線卷T22：電表的改裝卷T23：電阻的測量、實物連線卷T23：電表的改裝與電路設計卷T23：研究二極管電壓與溫度關系卷T23：歐姆表改裝及設計1.從高考題型看，以選擇題和實驗題的形式命題，且每年必有電學實驗題。2對電學實驗的考查方式有：基本儀器的使用、讀數(shù)、畫實驗原理圖、設計實驗方案、實驗器材的選取、連接實物圖等多種方式。電阻定律電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電源的電動勢和內阻
2、閉合電路的歐姆定律電功率、焦耳定律實驗八：測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)實驗九：描繪小電珠的伏安特性曲線實驗十：測定電源的電動勢和內阻實驗十一：練習使用多用電表核心素養(yǎng)物理觀念：電功、電熱、電功率 、電動勢、內阻、電阻串聯(lián)、并聯(lián)。科學思維：歐姆定律、電阻定律、閉合電路的歐姆定律、焦耳定律?？茖W探究：測定金屬絲電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測定電源的電動勢和內阻(如2017卷T23)?？茖W態(tài)度與責任：電路設計與安全、練習使用多用電表(如2019卷T23)。第1節(jié)電流、電阻、電功及電功率一、電流及歐姆定律1電流的理解(1)定義：電荷的定向移動形成電流。(2)條件：有可以自由移動的電
3、荷；導體兩端存在電壓。(3)方向：電流是標量，為研究問題方便，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向。在外電路中電流由電源正極到負極，在內電路中電流由電源負極到正極。(4)三個表達式定義式：I，q為在時間t內通過導體橫截面的電荷量。微觀表達式：InqSv，其中n為導體中單位體積內自由電荷的個數(shù)，q為每個自由電荷的電荷量，S為導體的橫截面積，v為自由電荷定向移動的速率。決定式：I，即歐姆定律。2歐姆定律(1)內容：導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。(2)適用范圍：適用于金屬和電解液等純電阻電路。二、電阻定律1電阻定律(1)內容：同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成正比
4、，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成它的材料有關。(2)表達式：R。2電阻率(1)計算式：R。(2)物理意義：反映導體的導電性能，是導體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關系金屬的電阻率隨溫度升高而增大，半導體的電阻率隨溫度升高而減小。三、電功率、焦耳定律1電功(1)定義：導體中的自由電荷在電場力作用下定向移動，電場力做的功稱為電功。(2)公式：WqUIUt。(3)電流做功的實質：電能轉化成其他形式能的過程。2電功率(1)定義：單位時間內電流所做的功，表示電流做功的快慢。(2)公式：PIU。3焦耳定律(1)內容：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻及通電時間成正比。
5、(2)公式：QI2Rt。4熱功率(1)定義：單位時間內的發(fā)熱量。(2)表達式：PI2R。1思考辨析(正確的畫“”，錯誤的畫“”)(1)由于規(guī)定正電荷定向移動方向為電流方向，所以電流是矢量。()(2)由R知，導體的電阻與導體兩端電壓成正比，與流過導體的電流成反比。()(3)由知，導體的電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積成正比，與導體的長度成反比。()(4)公式WtI2Rt可適用于所有電路。()(5)金屬的電阻率由導體本身的性質決定，與溫度有關。()(6)公式WUIt適用于任何電路中求電功，QI2Rt適用于任何電路求電熱。()2(人教版選修31P43T3改編)安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一
6、假說，電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流。設電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動，關于該環(huán)形電流的說法，正確的是()A電流大小為，電流方向為順時針B電流大小為，電流方向為順時針C電流大小為，電流方向為逆時針D電流大小為，電流方向為逆時針C電子做圓周運動的周期T，由I得I，電流的方向與電子運動方向相反，故電流方向為逆時針。3(人教版選修31P48T2改編)將四個定值電阻a，b，c，d分別接入電路，測得相應的電流值、電壓值如圖所示。其中電阻最接近的兩個電阻是()Aa和b Bb和d Ca和c Dc和d答案A4(滬科版選修31P67T2改編)有一根長1.22 m的導線，橫截
7、面積為0.10 mm2。在它兩端加0.60 V電壓時，通過它的電流正好是0.10 A。則這根導線是由_制成的(下表是常溫下幾種材料的電阻率，單位為m)()銅錳銅合金鎳銅合金鋁1.71084.41075.01072.9108A銅絲B錳銅合金C鎳銅合金D鋁絲C由R及R得 m4.9107 m。所以導線是由鎳銅合金制成的。 電流、歐姆定律依題組訓練1如圖所示，在1價離子的電解質溶液內插有兩根碳棒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，通過溶液內截面S的正離子數(shù)為n1，通過的負離子數(shù)為n2，設基本電荷為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
8、離子定向移動形成的電流方向從BAB溶液內由于正、負離子移動方向相反，溶液中的電流抵消，電流等于零C溶液內的電流方向從AB，電流ID溶液內的電流方向從AB，電流ID電荷的定向移動形成電流，規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向，由題圖所示可知，溶液中的正離子從A向B運動，負離子由B向A移動，負電荷由B向A移動相當于正電荷由A向B移動，因此電流方向是AB，帶電離子在溶液中定向移動形成電流，電流不為零，故選項A、B錯誤；溶液中電流方向是AB，電流I，故選項C錯誤，D正確。2如圖所示，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為，棒內單位體積內自由電子數(shù)為n，電子的質量為m、電荷量為e。在棒兩端加上
9、恒定的電壓時，棒內產生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒內的電場強度大小為()A B Cnev DC由電流定義可知：IneSv。由歐姆定律可得：UIRneSvneLv，又E，故Enev，選項C正確。3(多選)我國已經于2012年10月1日起禁止銷售100 W及以上的白熾燈，以后將逐步淘汰白熾燈。假設某同學研究白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線如圖所示。圖象上A點與原點的連線與橫軸成角，A點的切線與橫軸成角，則()A白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B在A點，白熾燈的電阻可表示為tan C在A點，白熾燈的電功率可表示為U0I0D在A點，白熾燈的電阻可表示為CD白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大
10、，A錯誤；在A點，白熾燈的電阻可表示為，不能表示為tan ，選項B錯誤，D正確；在A點，白熾燈的功率可表示為U0I0，C正確。1三個電流表達式的比較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內通過導體橫截面的電荷量反映了I的大小，但不能說Iq，I決定式I金屬、電解液U：導體兩端的電壓R：導體本身的電阻I由U、R決定，IUI微觀式InqSv一切電路n：導體單位體積內的自由電荷數(shù)q：每個自由電荷的電荷量S：導體橫截面積v：電荷定向移動速率從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小2伏安特性曲線的兩點注意(1)IU圖象叫作導體的伏安特性曲線，UI圖象是元件兩端的電壓與流過它的電流之間的關系圖
11、象。(2)UI(或IU)圖象為曲線時，圖線上某點與O點連線的斜率表示電阻(或電阻的倒數(shù))，但圖線的斜率沒有實際意義。 電阻、電阻定律依題組訓練1電阻與電阻率的關系2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體的電阻由、L、S共同決定提供了一種測電阻的方法伏安法，R與U、I均無關只適用于粗細均勻的金屬導體和濃度均勻的電解液適用于任何純電阻導體題組訓練1關于材料的電阻率，下列說法正確的是()A把一根長導線截成等長的三段，則每段的電阻率都是原來的B材料的電阻率隨溫度的升高而增大C通常情況下純金屬的電阻率較合金的電阻率小D電阻率是反映材料導電性能好壞的物理量，電阻率越大的導
12、體對電流的阻礙作用越大C材料的電阻率與長度無關，A錯誤；半導體材料的電阻率隨溫度升高而減小，B錯誤；通常情況下純金屬的電阻率較合金的電阻率小，C正確；電阻率大的導體，電阻不一定大，D錯誤。2如圖所示，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長ab10 cm，bc5 cm。當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為1 A；若將C與D接入同一電路中，則電流為()A4 A B2 A C A D AA設沿A、B方向的橫截面積為S1，沿C、D方向的橫截面積為S2，則，A、B接入電路中時的電阻為R1，C、D接入電路中時的電阻為R2，則有。兩種情況下電壓相等，電流之比為，I24I14 A。故A正確。3兩根完全相同的金屬裸導線
13、，如果把其中的一根均勻拉長到原來的2倍，把另一根對折后絞合起來，然后給它們分別加上相同電壓后，則在相同時間內通過它們的電荷量之比為()A14B18C116D161C本題應根據(jù)電阻定律R、歐姆定律I和電流定義式I求解。對于第一根導線，均勻拉長到原來的2倍后，則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?，由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，第二根導線對折后，長度變?yōu)樵瓉淼?，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，故其電阻變?yōu)樵瓉淼?。給上述變化后的裸導線加上相同的電壓，由歐姆定律得：I1，I2，由I可知，在相同時間內，電荷量之比q1q2I1I2116。導體變形時電阻變化分析方法(1)導體的電阻率不變。(2)導體的體積不變，由VlS可
14、知l與S成反比。(3)在、l、S都確定之后，應用電阻定律R求解。 電功、電功率與電熱、熱功率講典例示法1純電阻電路與非純電阻電路的比較2電動機的三個功率及關系輸入功率電動機的總功率P總P入UI輸出功率電動機的有用功的功率，也叫機械功率熱功率電動機線圈上有電阻，電流通過線圈時會發(fā)熱，熱功率P熱I2r三者關系P總P出P熱效率100%100%特別說明正常工作的電動機是非純電阻元件電動機因故障或其他原因不轉動時，相當于一個純電阻元件典例示法如圖所示是一提升重物用的直流電動機工作時的電路圖。電動機內電阻r0.8 ，電路中另一電阻R10 ，直流電壓U160 V，電壓表示數(shù)UV110 V。試求：(1)通過電
15、動機的電流；(2)輸入電動機的電功率；(3)若電動機以v1 m/s勻速豎直向上提升重物，求該重物的質量。(g取10 m/s2)思路點撥：解此題要注意以下幾點：(1)電路結構及電路中電壓的關系；(2)含電動機電路為非純電阻電路，歐姆定律不能適用；(3)區(qū)分電動機的輸入功率和輸出功率。解析(1)由電路中的電壓關系可得電阻R的分壓URUUV(160110) V50 V，流過電阻的電流IR A5 A，即通過電動機的電流IMIR5 A。(2)電動機的分壓UMUV110 V，輸入電動機的功率P電IMUM550 W。(3)電動機的發(fā)熱功率P熱Ir20 W，電動機輸出的機械功率P出P電P熱530 W，又因P出
16、mgv，所以m53 kg。答案(1)5 A(2)550 W(3)53 kg考法拓展1在上例中，若直流電壓不變，電動機正常工作過程中，轉子突然被卡死，電壓表的示數(shù)變?yōu)槎嗌?？解析轉子突然被卡死，電路變?yōu)榧冸娮桦娐罚鶕?jù)歐姆定律IUVIr可得：UV11.9 V。答案11.9 V考法拓展2在上例中，若電動機的輸出功率保持不變，將一質量m26.5 kg的重物從靜止開始向上吊起，15 s時，重物已達到勻速運動狀態(tài)，此時重物上升的高度是多少？(g取10 m/s2)解析重物勻速運動時，mgF，PFv又根據(jù)動能定理Ptmghmv2可得：h29.8 m。答案29.8 m非純電阻電路的分析方法(1)抓住兩個關鍵量：
17、確定電動機的電壓UM和電流IM是解決這類問題的關鍵。若能求出UM、IM，就能確定電動機的電功率PUMIM，根據(jù)電流IM和電動機的電阻r可求出熱功率PrIr，最后求出輸出功率P出PPr。(2)首先，對其他純電阻電路、電源的內電路，利用歐姆定律進行分析計算，確定相應的電壓或電流。 然后，利用閉合電路的電壓關系、電流關系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流。跟進訓練純電阻電路中功率的分析與計算1有兩個標有“110 V,25 W”和“110 V,60 W”字樣的燈泡，要把它們接在220 V的電源上，燈泡既正常發(fā)光，又最省電的連接方式應是圖中的() AB CDB額定電壓相同而額定功率不相同的電燈，它們的
18、電阻是不相同的，由PU2/R可知，功率大的電燈的電阻比功率小的電燈的電阻小，也就是說60 W燈泡的電阻比25 W燈泡的電阻小，對于A，兩燈并聯(lián)后與一個滑動變阻器串聯(lián)，若滑動變阻器的分得電壓與兩燈并聯(lián)后的電壓相等，兩燈能正常工作，整個電路消耗的電功率為P2(P1P2)2(2560) W170 W，有用電功率為85 W；對于B，若滑動變阻器與25 W燈并聯(lián)后的總電阻與60 W燈的電阻相等，兩燈均能正常發(fā)光，此時電路中消耗的總電功率為P2P2260 W120 W，有用電功率為85 W；對于C，因60 W燈的電阻比25 W燈的電阻小，據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理知此時燈(110 V,25 W)電壓將大于110
19、 V而被燒毀，所以C的電路不可能使兩燈正常工作；在D中，當兩個滑動變阻器與其串聯(lián)的燈泡電阻分別相等時，兩燈均能正常發(fā)光，電路消耗的總功率為170 W，有用的電功率為85 W，綜上所述，只有B選項符合題意。非純電阻電路中功率的分析與計算2(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S接1，當滑動變阻器調到R4 時，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作。則()A電源內阻為1 B電動機的內阻為4 C電動機正常工作電壓為1 VD電源效率約為93.3%AD小燈泡正常工作時的電阻RL10 ，流過小燈泡的電流I0.2 A，當開關S接1時，R總15
20、 ，電源內阻rR總RRL1 ，A正確；當開關S接2時，電動機M兩端的電壓UMEIrU0.8 V，電源效率100%100%93.3%，D正確。STSE中的電功、電功率問題3如圖為一種服務型機器人，其額定功率為48 W，額定工作電壓為24 V。機器人的鋰電池容量為20 Ah。則機器人()A額定工作電流為20 AB充滿電后最長工作時間為2 hC電池充滿電后總電量為7.2104 CD以額定電流工作時每秒消耗能量為20 JC根據(jù)PUI可知，額定電流應該為2 A，選項A錯誤。電池的容量為20 Ah，即在額定電流2 A下工作時，能夠工作的最長時間為10 h，選項B錯誤。電池充滿電后的總電量為QIt203 6
21、00 C7.2104 C，選項C正確。在額定電流下，機器人的功率為48 W，即每秒消耗能量48 J，選D錯誤。4(多選)下表列出了某品牌電動自行車及所用電動機的主要技術參數(shù)，不計其自身機械損耗。若該車在額定狀態(tài)下以最大運行速度行駛，則()自重40 kg額定電壓48 V載重75 kg額定電流12 A最大行駛速度20 km/h額定輸出功率350 WA電動機的輸入功率為576 WB電動機的內電阻為4 C該車獲得的牽引力為104 ND該車受到的阻力為63 NAD由于U48 V，I12 A，則PIU576 W，故選項A正確；因P入P出I2r，r 1.57 ，故選項B錯誤；由P出FvFfv，F(xiàn)Ff63 N，故選項C錯誤，D正確。12
（通用版）2021版高考物理大一輪復習 第8章 恒定電流 第1節(jié) 電流、電阻、電功及電功率教學案
