2019年高考物理一轮复习第八章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 讲 电流 电阻 电功及电功率 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 电流 电阻定律 1.电流 (1)形成电流的条件 导体中有能够 自由移动 的电荷。 导体两端存在 电压 。 (2)电流的方向 与正电荷定向移动的方向 相同 ，与负电荷定向移动的方向 相反 。 电流虽然有方向，但它是 标量 。 (3)定义式： I qt。 (4)微观表达式： I nqSv。 (5)单位：安培 (安 )，符号 A,1 A 1 C/s。 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 UR。 (3)

2、适用条件：适用于 金属导电 和电解液导电，适用于纯电阻电路。 (4)伏安特性曲线 定义：在直角坐标系中，用纵轴表示电流 I，用横轴表示 电压 U，画出 IU 的关系图象，叫做导体的伏安特性曲线。 线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的 直线 ，这样的电学元件叫做线性元件。如图甲所示。 非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件。如图乙所示。 3电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻 R 与它的 长度 l 成正比，与它的 横截面积 S 成反比；导体电阻还与构 成它的材料有关。 (2)公式： R lS。 (3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液。 4.电阻率 (1)

3、计算公式： RSl 。 【 精品教育资源文库 】 (2)物理意义： 电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量 。温度一定时，某种材料的电阻率由这种材料的性质决定，与导体的大小、形状无关。 (3)电阻率与温度的关系。 金属：电阻率随温度升高而 增大 。 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 变为零 ，成为超导体。 一些合金：几乎不受温度的影响。 【知识点 2】 电功率、焦 耳定律 1.电功 (1)定义：电流做的功。 (2)公式： W qU IUt(适用于任何电路 )。 (3)单位：国际单位是焦耳 (J)，常用单位是度 (kW h)， 1_kW h 3.610 6_J。 (4

4、)电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的 静电力 在做功。电流做功的过程就是 电荷的电势能转化成其他形式的能的过程 。 2.电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功叫做电功率。 (2)公式： P Wt UI(适用于任何电路 )。 (3)单位：国际单位是瓦特，简称瓦 (W)，常用单位是千瓦 (kW)， 1 kW 103W。 (4)额定功率和实际功率 用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压，额定电压时消耗的功率是额定功率，即 P 额 I 额 U 额 。 实际功率是指用电器在实际电压下消耗的功率，即 P 实 I 实 U 实 ， P 实 不一定等于 P 额 ，若 U 实 U 额 ，则 P 实

5、 P额 ，用电器可能被烧毁。 3.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。 (2)公式： Q I2Rt。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 对电流表达式的理解 对比分析 【 精品教育资源文库 】 例 1 如图所示是一根粗细 均匀的橡胶棒，其横截面积为 S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为 q，则当该棒沿轴线方向做速度为 v 的匀速直线运动时，形成的等效电流为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.vq B.qv C qvS D.qvS (1)请写出电流的定义式。 提示： I Qt。 (2)根据题中符

6、号写出 t s 内穿过导体横截面的电荷量 Q。 提示： Q qvt。 尝试解答 选 A。 I Qt，其中 Q qvt，所以 I qv，故 A 正确。 总结升华 电流微观表达式的相关说明 (1)判断电流与其他量的变化关系，可以首先建立 “ 柱状微元 ” 模型，然后根据公式推导出电流的表达式，就能看出电流与其他量是否有关，以及随其他量的变化如何变化等。 (2)利用电流的微观表达式应注意各物理量的意义。 跟踪训练 (多选 )一横截面积为 S 的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为 I。设每单位体积的导线中有 n 个自由电子，电子的电荷量为 e，此时电子定向移动的速度为 v，则在 t 时

7、间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为 ( ) A.nvS t B nv t C.I te D.I tSe 答案 AC 解析 t 内通过导体横截面的自由电子数目 N nv tS，故 A 正确。由 I Q t得 Q I t，则 N Qe I te ，故 C 正确。 考点 2 电阻、电阻定律的应用 拓展延伸 1.电阻与电阻率的区别 电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率是反映制作导体的材料导电性能优劣的物理量。 2.电阻率的理解 (1)电阻率可以用 RSl 计算，在数值上等于用某种材料制成的长为 1 m、横截面积为 1 m2的导线的电阻值。 (2)电阻率与导体材料有关，与导体长度 l

8、、横截面积 S 无关。 (3)电阻率与温度有关。例如，金属材料的电阻率随温度的升高而增大。有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，可制作标准电阻。 3.两个公式的对比 【 精品教育资源文库 】 例 2 (多选 )对于常温下一根阻值为 R 的均匀金属丝，下列说法中正确的是 ( ) A.常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的 10 倍，则电阻变为 10R B.常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为 14R C.给金属丝加上的电压逐渐从零增大到 U，则任一状态下的 UI比值不变 D.把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象 (1)某质量一定的导线，形状改变后，体积改变吗？

9、提示： 不改变。 (2)金属丝的电阻随温度如何变化？ 提示： 温度越高，电阻越大。 尝试解答 选 BD。 设原电阻 R lS，当 l 10l 时，由体积不变求得横截面积变成 S 110S，所以电阻变为 R lS 10l110S 100R， A 错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为 12R 的电阻并联，其总阻值为 14R， B 正确；金属丝的电阻率 随温度升高而增大，当金属丝两端的电压逐渐增大时，由于电流的热效应会使电阻率 随温度升高而增大，因而 R lS UI将逐渐增加， C 错误， D 正确。 【 精品教育资源文库 】 总结升华 导体形变后电阻的分析方法 某一导体的形状改变后，讨论其电阻

10、变化应抓住以下三点： (1)导体的电阻率不变，因其由导体材料本身决定。 (2)导体的体 积不变，由 V lS 可知 l 与 S 成反比。 (3)在 、 l、 S 都确定之后，应用电阻定律 R lS求解。 跟踪训练 (1)如图甲所示， M 和 N 是形状相同的玻璃容器，厚度相同，上、下表面为正方形，但 M 和 N 的尺寸不同， M、 N 的上表面边长关系为 a1a2。现将相同的电解液充入两容器且引出电极接入电路中形成的电流方向如图所示， M 的电阻为 R1， N 的电阻为 R2，则两导体电阻大小关系是 ( ) A.R1R2 B.R1 R2 C.R1R2 D.因不知电流大小，故无法确定 (2)若上

11、述的其中一玻璃容器上表面的边长 a 1 m，高度 b 0.1 m，电流通过电解液时测得其 UI 图象如图乙所示，试求当电压 U 10 V 时该电解液的电阻率多大？ 答案 (1)B (2)200 m 解析 (1)设两容器的厚度为 d，根据电阻定律表达式 R lS可分别得到导体 M 和 N 的电阻分别为 R1 a1a1d 1d， R2 a2a2d 1d，故 R1 R2，选项 B 正确。 (2)由题图乙中 UI 图象可 求得电压为 10 V 时电解液的电阻为 R UI 10510 3 2000 。 由题意知，玻璃容器内电解液长 l a 1 m，其横截面积 S ab 10.1 m 2 0.1 m2，将

12、 l、 S 的值代入电阻【 精品教育资源文库 】 定律表达式得 RSl 20000.11 m 200 m 。 考点 3 对欧姆定律与伏安特性曲线的理解与应用 规律方法 1.图线的意义 (1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。 (2)伏安特性曲线上每 一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。 2.图线的分析 (1)图甲中图线 a、 b 表示线性元件，图乙中图线 c、 d 表示非线性元件。 (2)在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故 RaRb(如图甲所示 )。 (3)图线 c 的斜率增大，电阻减小；图线 d 的斜率减小

13、，电阻增大 (如图乙所示 )。 (4)c、 d 图线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。 例 3 小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图所示， P 为图线上一点， PN 为图线在 P 点的切线，PQ 为 U 轴的垂线， PM 为 I 轴 的垂线，则下列说法中正确的是 ( ) A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 B.对应 P 点，小灯泡的电阻为 R U1I1C.对应 P 点，小灯泡的电阻为 R U1I2 I1D.对应 P 点，小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围面积 (1)如何从 IU 图上求某一点对应的电阻？ 【 精品教育资源文库 】 提示： 找到该点对应的 U、 I 值，

14、利用 R UI即可求得。 (2)如何从 IU 图上求某一点对应的电功率？ 提示： 找到该点对应的 U、 I 值，利用 P UI 即可求得。 尝试解答 选 D。 由图可 知流过小灯泡的电流 I 随所加电压 U 变化的图线为非线性关系，可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大，选项 A 错误；根据欧姆定律，对应 P 点，小灯泡的电阻应为 R U1I2，选项 B、 C 错误；对应 P 点，小灯泡的功率为 P U1I2，也就是图中矩形 PQOM 所围面积，选项 D 正确。 总结升华 运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题 如图所示，非线性元件的 IU 图线是曲线，导体电阻 Rn UnIn，即电阻要用图线上点 (Un， In)的坐标来计算，而不能用该点的切线斜率来计算。 跟踪训练 2016 江苏检测 (多选 )在如图甲所示的电路中， L1、 L2、 L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关 S 闭合后，电路中的总电