（新課標）河南省2015高考物理總復習講義 第7章 第1講 電流 電阻 電功及電功率

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1、 第七章　恒定電流 考　綱　點　擊 備　考　指　南 1.歐姆定律Ⅱ 1.導體伏安特性曲線U－I圖象和I－U圖象的應用以及閉合電路歐姆定律路端電壓和電流關系圖象的應用． 2.應用電路的串、并聯(lián)規(guī)律結合閉合電路歐姆定律進行電路的動態(tài)分析，題型多為選擇題． 3.含容電路、含電動機電路等的分析和計算，以及電路故障的分析與判斷，常以選擇題的形式出現(xiàn)． 4.電路中的電功和電熱的計算，能量守恒定律在電路中的應用，是高考命題的熱點． 5.電學基本儀器的使用及讀數(shù)，電學實驗以及相關電路的設計，幾乎是每年高考必考的內容. 2.電阻定律、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)Ⅰ 3.電源的電動勢和內阻Ⅰ 4.閉合電

2、路的歐姆定律Ⅱ 5.電功率、焦耳定律Ⅰ 實驗七：測定金屬的電阻率(同時練習使用旋測微器) 實驗八：描繪小電珠的伏安特性曲線 實驗九：測定電源的電動勢和內阻 實驗十：練習使用多用電表 第1講　電流　電阻　電功及電功率 知識一　電流 1．定義：電荷的定向移動形成電流． 2．方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向． 3．三個公式 (1)電荷定向移動的方向為電流的方向．(×) (2)電流微觀表達式I＝nqSv中v為光速．(×) 知識二　電阻、電阻定律和電阻率 1．電阻 (1)定義式：R＝. (2)電阻定律：R＝ρ. 2．電阻率

3、 (1)物理意義：反映導體導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性． (2)電阻率與溫度的關系 ①金屬的電阻率隨溫度升高而增大． ②半導體的電阻率隨溫度升高而減?。? ③超導體：當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小為零成為超導體． 　(1)由R＝可知，電阻與電流、電壓都有關系．(×) (2)由ρ＝知，導體電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導體的長度l成反比．(×) (3)電阻率是由導體材料本身決定的．(√) 知識三　電功和電功率 1．電功 (1)公式：W＝IUt. (2)適用條件：適用于任何電路． (3)實

4、質：電能轉化為其他形式的能的過程． 2．電功率 (1)公式：P＝IU. (2)適用條件：適用于任何電路． 3．電熱 Q＝I2Rt(焦耳定律)． 4．電熱功率 P＝I2R. 　計算時，首先要區(qū)分電路是否為純電阻電路，恰當?shù)剡x取功率表達式；其次要分清計算的是電功還是電熱． 1．如圖7－1－1所示，一根截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷，每米電荷量為q，當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(　　) 圖7－1－1 A．vq　　　　　　　　　　 B. C．qvS D. 【解析】　由于橡膠棒均勻帶

5、電，故時間t內定向移動的電荷量為qvt；根據(jù)電流定義式I＝，可以確定A正確． 【答案】　A 2．下列說法中正確的是(　　) A．每種金屬都有確定的電阻率，電阻率不隨溫度變化 B．導線越細越長，其電阻率也越大 C．一般金屬的電阻率，都隨溫度升高而增大 D．測電阻率時，為了提高精度，通過導線的電流要足夠大，而且要等到穩(wěn)定一段時間后才可讀數(shù) 【解析】　由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故A錯誤，C正確．電阻率與導線的長度無關，B錯誤．測電阻率時，若電流過大，會使被測電阻溫度升高，影響測量結果，故D錯誤． 【答案】　C 3．小亮家有一臺電風扇，內阻為20 Ω，額定電壓為220

6、V，額定功率為66 W，將它接上220 V電源后，發(fā)現(xiàn)因扇葉被東西卡住不能轉動．則此時電風扇消耗的功率為(　　) A．66 W B．2 420 W C．11 W D．不確定 【解析】　當扇葉被東西卡住不能轉動時，電路為純電阻電路，所以電風扇消耗的功率也就是熱功率．P＝＝2 420 W．B對． 【答案】　B 4．(2012·浙江高考)功率為10 W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60 W的白熾燈相當．根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應被淘汰．假設每戶家庭有2只60 W的白熾燈，均用10 W的LED燈替代，估算出全國一年節(jié)省的電能最接近(　　) A．

7、8×108 kW·h B．8×1010 kW·h C．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h 【解析】　按每戶一天亮燈5小時計算，每戶一年節(jié)省的電能為(2×60－2×10)×10－3×5×365 kW·h＝182.5 kW·h，假設全國共有4億戶家庭，則全國一年節(jié)省的電能為182.5×4×108 kW·h＝7.3×1010 kW·h，最接近于B選項，故選項B正確，選項A、C

8、、D錯誤． 【答案】　B 5．(2012·上海高考)當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，通過該電阻的電荷量為0.3 C，消耗的電能為0.9 J．為在相同時間內使0.6 C的電荷量通過該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是(　　) A．3 V　1.8 J B．3 V　3.6 J C．6 V　1.8 J D．6 V　3.6 J 【解析】　設兩次加在電阻R上的電壓分別為U1和U2，通電的時間都為t.由公式W1＝U1q1和W1＝t可得：U1＝3 V，＝0.1.再由W2＝U2q2和W2＝t可求出：U2＝6 V，W2＝3.6 J，故選項D正確． 【答案】　D 考點一 [

9、57]　電流三公式的比較和應用 三個公式的比較 公式 字母含義 公式含義 定義式 I＝ q：(1)是通過整個導體橫截面的電荷量，不是單位面積上電荷量 (2)當異種電荷反向通過某截面時，所形成的電流是同向的，應是q＝|q1|＋|q2| 反映了I的大小，但不能說I∝q I∝ 微觀式 I＝nqSv 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：定向移動的速率 從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小 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I∝U，I∝ 　

10、 圖7－1－2 如圖7－1－2是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源的正極，B接高壓電源的負極，A、B之間有很強的電場，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到煙氣的煤粉，使煤粉帶負電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了．已知每千克煤粉會吸附n mol電子，每晝夜能除m kg，計算高壓電源的電流I(電子電荷量設為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時間為t)． 【審題指導】　(1)除塵器中電子和正離子同時向相反方向定向移動形成電流． (2)煤粉吸附的電荷量為定向移動總電荷量的一半． 【解析】　由于電離出的氣體中的電子和正離子同時導電，則流過電源的電荷量q跟煤粉吸附的電荷量q′

11、的關系是： q′＝ 而q′＝mnNAe 所以I＝＝＝. 【答案】　 考點二 [58]　電阻、電阻定律的應用 一、電阻與電阻率的區(qū)別 1．電阻是反映導體對電流阻礙作用大小的物理量．電阻率是反映制作導體的材料導電性能好壞的物理量． 2．導體電阻阻值與電阻率無直接關系，即電阻大，電阻率不一定大；電阻率小，電阻不一定?。? 二、兩個公式的區(qū)別 公式 R＝ρ R＝ 區(qū)別 電阻定律的表達式 電阻的定義式 指明了電阻的決定因素 提供了一種測定電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關 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 ——————[1

12、個示范例]—————— 　(2013·貴陽一中模擬)有兩根完全相同的金屬裸導線A和B，如果把導線A均勻拉長到原來的2倍，導線B對折后絞合起來，然后分別加上相同的恒定電壓，則其電阻之比為(　　) A．1∶16　　　　　　　 B．16∶1 C．1∶4 D．4∶1 【解析】　某導體的形狀改變后，由于質量和材料不變，則總體積不變、電阻率不變，當長度l和面積S變化時，應用V＝Sl來確定S、l在形變前后的關系，分別用電阻定律即可求出l、S變化前后導體的電阻關系．一根給定的導線體積不變，若均勻拉長為原來的2倍，則橫截面積為原來的，設A、B導線的原長為l，橫截面積為S，電阻為R，則：

13、lA′＝2l，SA′＝，lB′＝，SB′＝2S 故RA′＝ρ＝4ρ＝4R，RB′＝ρ＝ρ＝ 所以RA′∶RB′＝4R∶＝16∶1. 【答案】　B 導體形變后電阻的分析方法 　某一導體的形狀改變后，討論其電阻變化應抓住以下三點： (1)導體的電阻率不變． (2)導體的體積不變，由V＝lS可知l與S成反比． (3)在ρ、l、S都確定之后，應用電阻定律R＝ρ求解． ——————[1個預測例]—————— 　 圖7－1－3 如圖7－1－3所示，在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800 Ω，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)

14、為10 V，電流表示數(shù)為40 mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠． 【審題指導】　 【解析】　設發(fā)生短路處距A處為x， 根據(jù)歐姆定律I＝可得： A端到短路處的兩根輸電線的總電阻 Rx＝＝ Ω＝250 Ω① 根據(jù)電阻定律可知： Rx＝ρ② A、B兩地間輸電線的總電阻為 R總＝ρ③ 由②/③得 ＝ 解得x＝l＝×40 km＝12.5 km. 【答案】　12.5 km 考點三 [59]　電功與電熱 一、兩種電路的比較 純電阻電路 非純電阻電路 實例 白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉子被卡住的電動機等 電動機、電解槽、日光燈等 電

15、功與電熱 W＝UIt Q＝I2Rt＝t W＝Q W＝UIt Q＝I2Rt W＞Q 電功率與熱功率 P電＝UI P熱＝I2R＝ P電＝P熱 P電＝UI P熱＝I2R P電＞P熱 二、非純電阻問題的“三個盲區(qū)” 1．無論是純電阻還是非純電阻，電功均為W＝UIt，電熱均為Q＝I2Rt. 2．處理非純電阻的計算問題時，要善于從能量轉化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關系求解． 3．非純電阻在一定條件下可當作純電阻處理，如電動機卡住不轉時即為純電阻． ——————[1個示范例]—————— 　 圖7－1－4 電

16、阻R和電動機M串聯(lián)接到電路中，如圖7－1－4所示、已知電阻R跟電動機線圈的電阻值相等，電鍵接通后，電動機正常工作，設電阻R和電動機M兩端的電壓分別為U1和U2，經(jīng)過時間t，電流通過電阻R做功為W1，產(chǎn)生熱量為Q1，電流通過電動機做功為W2，產(chǎn)生熱量為Q2，則有(　　) A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2 C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2 【解析】　電動機是非純電阻電路，P電>P熱，即IU2>I2R，即U2>IR＝U1，B錯； 電流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t 因此W1<W2，

17、C錯； 產(chǎn)生的熱量由焦耳定律Q＝I2Rt 可判斷Q1＝Q2，A對，D錯． 【答案】　A ——————[1個預測例]—————— 　(2013·濟南一中模擬)有一個小型直流電動機，把它接入電壓為U1＝0.2 V的電路中時，電動機不轉，測得流過電動機的電流是I1＝0.4 A；若把電動機接入U2＝2.0 V的電路中，電動機正常工作，工作電流是I2＝1.0 A，求電動機正常工作時的輸出功率多大？如果在電動機正常工作時，轉子突然被卡住，此時電動機的發(fā)熱功率是多大？ 【審題指導】　(1)電動機被卡住不轉動時為純電阻電路． (2)電動機正常運轉時為非純電阻電路． 【解析】　U1＝0

18、.2 V時，電動機不轉，此時電動機為純電阻，故電動機線圈內阻r＝＝ Ω＝0.5 Ω，U2＝2.0 V時，電動機正常工作．此時電動機為非純電阻，則由電功率與熱功率各自的定義式，得 P電＝U2I2＝2.0×1.0 W＝2 W. P熱＝Ir＝1.02×0.5 W＝0.5 W. 所以由能量守恒可得電動機的輸出功率 P出＝P電－P熱＝2 W－0.5 W＝1.5 W. 此時若電動機突然被卡住，則電動機又為純電阻，其熱功率P′熱＝＝ W＝8 W. 【答案】　1.5 W　8 W 電橋模型的分析應用 　 圖7－1－5 “電橋”是一種比較特殊的電路，常用來測量電阻和

19、研究導體的導電性能，其電路組成和分析方法如下： (1)電路組成： 　(2)分析方法： 當＝時，電流表中無電流通過，稱做“電橋平衡”．因此可以通過調節(jié)“電橋平衡”來計算未知電阻和研究導體、導電性能． ——————[1個示范例]—————— 　(2013·安徽高考)用圖7－1－6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， ?是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲．閉合開關，改變滑動頭P的位置，當通過電流表?的電流為零時，測得MP＝l1，PN＝l2，則Rx的阻值為(　　) 圖7－1－6 A.R0　　　B.R0　　　C.R0　　

20、　D.R0 【解析】　電流表?中的電流為零，表示電流表?兩端電勢差為零(即電勢相等)，則R0與Rl1兩端電壓相等，Rx與Rl2兩端電壓相等，其等效電路圖如圖所示． I1R0＝I2Rl1① I1Rx＝I2Rl2② 由公式R＝ρ知Rl1＝ρ③ Rl2＝ρ④ 由①②③④式得＝ 即Rx＝R0.選項C正確． 【答案】　C ——————[1個模型練]—————— 如圖7－1－7所示的電路中，R1、R2、R3是固定電阻，R4是光敏電阻，其阻值隨光照強度的增強而減小．當開關S閉合且沒有光照射時，電容器C不帶電．當用強光照射R4且電路穩(wěn)定時，則與無光照射時比較(　　) 圖7－1－7

21、 A．電容器C的上極板帶正電 B．電容器C的下極板帶正電 C．通過R4的電流變小，電源的路端電壓增大 D．通過R4的電流變大，電源提供的總功率變小 【解析】　無光照射時，C不帶電，說明＝.當有光照射時，R4阻值減小，則R4分壓減小，C的上極板電勢低于下極板電勢，下極板帶正電．由于R4減小，回路中總電流變大，通過R1、R2的電流變小，通過R4的電流變大，P總＝EI變大，故B正確． 【答案】　B ⊙電流微觀表達式的應用 1．(2014·上海交大附中模擬)有一橫截面積為S的銅導線，流經(jīng)其中的電流為I，設每單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電荷量為q.此時電子

22、的定向移動速度為v，在Δt時間內，通過導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為(　　) A．nvS　　　　　　　　　　 B．nvΔt C. D. 【解析】　根據(jù)電流的定義式可知，在Δt內通過導線橫截面的電荷量Q＝IΔt，所以在這段時間內通過的自由電子數(shù)為N＝＝，所以C項正確，D項錯． 由于自由電子定向移動的速度是v，因此在時間Δt內，位于以橫截面S、長l＝vΔt的這段導線內的自由電子都能通過橫截面(如圖所示)．這段導線的體積V＝Sl＝SvΔt，所以Δt內通過橫截面S的自由電子數(shù)為N＝nV＝nSvΔt，選項A、B均錯． 【答案】　C ⊙電流、電功的計算 2．(多選)(2011

23、83;大綱全國高考)通常一次閃電過程歷時約0.2～0.3 s，它由若干個相繼發(fā)生的閃擊構成．每個閃擊持續(xù)時間僅40～80 μs，電荷轉移主要發(fā)生在第一個閃擊過程中．在某一次閃電前云地之間的電勢差約為1.0×109 V，云地間距離約為1 km；第一個閃擊過程中云地間轉移的電荷量約為6 C，閃擊持續(xù)時間約為60 μs.假定閃電前云地間的電場是均勻的．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，下列判斷正確的是(　　) A．閃電電流的瞬時值可達到1×105 A B．整個閃電過程的平均功率約為1×1014 W C．閃電前云地間的電場強度約為1×106 V/m D．整個閃電過程向外釋放

24、的能量約為6×106 J 【解析】　由電流的定義式I＝知I＝＝1×105(A)，A正確；整個過程的平均功率P＝＝＝＝3×1010(W)(t代0.2或0.3)，B錯誤；由E＝＝＝1×106(V/m)，C正確；整個閃電過程向外釋放的能量為電場力做的功W＝qU＝6×109J，D錯． 【答案】　AC ⊙電阻率的理解 3．關于電阻率，下列說法中正確的是(　　) A．電阻率是表征材料導電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導電性能越好 B．各種材料的電阻率大都與溫度有關，金屬的電阻率隨溫度升高而減小 C．所謂超導體，是當其溫度降低到接近絕對零度的

25、某個臨界溫度時，它的電阻率突然變?yōu)闊o窮大 D．某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用它們制作標準電阻 【答案】　D ⊙電功和電功率的應用 4．(2013·北京東城模擬)如圖7－1－8甲所示，在材質均勻的圓形薄電阻片上，挖出一個偏心小圓孔．在彼此垂直的直徑AB和CD兩端引出四個電極A、B、C、D.先后分別將A、B或C、D接在電壓恒為U的電路上，如圖乙和圖丙所示．比較兩種接法中電阻片的熱功率大小，應有(　　) 甲　　　　　乙　　　　　　丙 圖7－1－8 A．兩種接法電阻片熱功率一樣大 B．接在AB兩端電阻片熱功率大 C．接在CD兩端電阻片熱功率大

26、D．無法比較 【解析】　可以設想將電阻片沿AB、CD直徑分為四部分， AC、AD部分電阻大于BC、BD部分電阻．接在AB兩端可視為AD與BD串聯(lián)，AC與BC串聯(lián)，然后并聯(lián)；接在CD兩端可視為AC與AD串聯(lián)，BC與BD串聯(lián)，然后并聯(lián)；由串聯(lián)并聯(lián)電路知識可知，接在CD兩端電阻小，接在CD兩端電阻片熱功率大，選項C正確． 【答案】　C ⊙含電動機電路中功率的計算 5．(2014·武漢一中檢測)如圖7－1－9所示，電路中的電阻R＝10 Ω，電動機的線圈電阻r＝1 Ω，加在電路兩端的電壓U＝100 V．已知電流表讀數(shù)為30 A，則通過電動機線圈的電流為多少？電動機輸出功率為多少？ 圖7－1－9 【解析】　R中的電流I1＝＝10 A， 電動機中的電流I2＝I－I1＝20 A， 輸入功率P＝I2U＝2×103 W， 電熱功率P熱＝Ir＝400 W， 輸出功率P出＝P－P熱＝1 600 W＝1.6 kW. 【答案】　20 A　1.6 kW 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！