（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第7章 第1讲 电流 电阻 电功及电功率

第七章恒定电流考纲点击备考指南1.欧姆定律1.导体伏安特性曲线UI图象和IU图象的应用以及闭合电路欧姆定律路端电压和电流关系图象的应用2.应用电路的串、并联规律结合闭合电路欧姆定律进行电路的动态分析，题型多为选择题3.含容电路、含电动机电路等的分析和计算，以及电路故障的分析与判断，常以选择题的形式出现 4.电路中的电功和电热的计算，能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点5.电学基本仪器的使用及读数，电学实验以及相关电路的设计，几乎是每年高考必考的内容.2.电阻定律、电阻的串联、并联3.电源的电动势和内阻4.闭合电路的欧姆定律5.电功率、焦耳定律实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用旋测微器)实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表第1讲电流电阻电功及电功率知识一电流1定义：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(1)电荷定向移动的方向为电流的方向(×)(2)电流微观表达式InqSv中v为光速(×)知识二电阻、电阻定律和电阻率1电阻(1)定义式：R.(2)电阻定律：R.2电阻率(1)物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性(2)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大半导体的电阻率随温度升高而减小超导体：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(1)由R可知，电阻与电流、电压都有关系(×)(2)由知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比(×)(3)电阻率是由导体材料本身决定的()知识三电功和电功率1电功(1)公式：WIUt.(2)适用条件：适用于任何电路(3)实质：电能转化为其他形式的能的过程2电功率(1)公式：PIU.(2)适用条件：适用于任何电路3电热QI2Rt(焦耳定律)4电热功率PI2R.计算时，首先要区分电路是否为纯电阻电路，恰当地选取功率表达式；其次要分清计算的是电功还是电热1如图711所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()图711AvqB.CqvS D.【解析】由于橡胶棒均匀带电，故时间t内定向移动的电荷量为qvt；根据电流定义式I，可以确定A正确【答案】A2下列说法中正确的是()A每种金属都有确定的电阻率，电阻率不随温度变化B导线越细越长，其电阻率也越大C一般金属的电阻率，都随温度升高而增大D测电阻率时，为了提高精度，通过导线的电流要足够大，而且要等到稳定一段时间后才可读数【解析】由于金属的电阻率随温度的升高而增大，故A错误，C正确电阻率与导线的长度无关，B错误测电阻率时，若电流过大，会使被测电阻温度升高，影响测量结果，故D错误【答案】C3小亮家有一台电风扇，内阻为20 ，额定电压为220 V，额定功率为66 W，将它接上220 V电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动则此时电风扇消耗的功率为()A66 W B2 420 WC11 W D不确定【解析】当扇叶被东西卡住不能转动时，电路为纯电阻电路，所以电风扇消耗的功率也就是热功率P2 420 WB对【答案】B4(2012·浙江高考)功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近()A8×108 kW·h B8×1010 kW·hC8×1011 kW·h D8×1013 kW·h【解析】按每户一天亮灯5小时计算，每户一年节省的电能为(2×602×10)×103×5×365 kW·h182.5 kW·h，假设全国共有4亿户家庭，则全国一年节省的电能为182.5×4×108 kW·h7.3×1010 kW·h，最接近于B选项，故选项B正确，选项A、C、D错误【答案】B5(2012·上海高考)当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3 C，消耗的电能为0.9 J为在相同时间内使0.6 C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是()A3 V1.8 J B3 V3.6 JC6 V1.8 J D6 V3.6 J【解析】设两次加在电阻R上的电压分别为U1和U2，通电的时间都为t.由公式W1U1q1和W1t可得：U13 V，0.1.再由W2U2q2和W2t可求出：U26 V，W23.6 J，故选项D正确【答案】D考点一 57电流三公式的比较和应用三个公式的比较公式字母含义公式含义定义式Iq：(1)是通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上电荷量(2)当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，应是q|q1|q2|反映了I的大小，但不能说Iq I微观式InqSvn：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：定向移动的速率从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式I金属电解液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻I由U、R决定IU，I图712如图712是静电除尘器示意图，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极，A、B之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜能除m kg，计算高压电源的电流I(电子电荷量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t)【审题指导】(1)除尘器中电子和正离子同时向相反方向定向移动形成电流(2)煤粉吸附的电荷量为定向移动总电荷量的一半【解析】由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电，则流过电源的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q的关系是：q而qmnNAe所以I.【答案】考点二 58电阻、电阻定律的应用一、电阻与电阻率的区别1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好坏的物理量2导体电阻阻值与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小二、两个公式的区别公式RR区别电阻定律的表达式电阻的定义式指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体1个示范例(2013·贵阳一中模拟)有两根完全相同的金属裸导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，导线B对折后绞合起来，然后分别加上相同的恒定电压，则其电阻之比为()A116B161C14 D41【解析】某导体的形状改变后，由于质量和材料不变，则总体积不变、电阻率不变，当长度l和面积S变化时，应用VSl来确定S、l在形变前后的关系，分别用电阻定律即可求出l、S变化前后导体的电阻关系一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积为原来的，设A、B导线的原长为l，横截面积为S，电阻为R，则：lA2l，SA，lB，SB2S故RA44R，RB所以RARB4R161.【答案】B导体形变后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变(2)导体的体积不变，由VlS可知l与S成反比(3)在、l、S都确定之后，应用电阻定律R求解1个预测例图713如图713所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表示数为40 mA，求发生短路处距A处有多远【审题指导】【解析】设发生短路处距A处为x，根据欧姆定律I可得：A端到短路处的两根输电线的总电阻Rx 250 根据电阻定律可知：RxA、B两地间输电线的总电阻为R总由/得解得xl×40 km12.5 km.【答案】12.5 km考点三 59电功与电热一、两种电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热WUIt QI2Rtt WQWUIt QI2Rt WQ电功率与热功率P电UI P热I2RP电P热P电UI P热I2R P电P热二、非纯电阻问题的“三个盲区”1无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为WUIt，电热均为QI2Rt.2处理非纯电阻的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解3非纯电阻在一定条件下可当作纯电阻处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻1个示范例图714电阻R和电动机M串联接到电路中，如图714所示、已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()AU1<U2，Q1Q2BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1>Q2DW1<W2，Q1<Q2【解析】电动机是非纯电阻电路，P电>P热，即IU2>I2R，即U2>IRU1，B错；电流做的功W1IU1t，W2IU2t因此W1<W2，C错；产生的热量由焦耳定律QI2Rt可判断Q1Q2，A对，D错【答案】A1个预测例(2013·济南一中模拟)有一个小型直流电动机，把它接入电压为U10.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I10.4 A；若把电动机接入U22.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I21.0 A，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？【审题指导】(1)电动机被卡住不转动时为纯电阻电路(2)电动机正常运转时为非纯电阻电路【解析】U10.2 V时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机线圈内阻r 0.5 ，U22.0 V时，电动机正常工作此时电动机为非纯电阻，则由电功率与热功率各自的定义式，得P电U2I22.0×1.0 W2 W.P热Ir1.02×0.5 W0.5 W.所以由能量守恒可得电动机的输出功率P出P电P热2 W0.5 W1.5 W.此时若电动机突然被卡住，则电动机又为纯电阻，其热功率P热 W8 W.【答案】1.5 W8 W电桥模型的分析应用图715“电桥”是一种比较特殊的电路，常用来测量电阻和研究导体的导电性能，其电路组成和分析方法如下：(1)电路组成：(2)分析方法：当时，电流表中无电流通过，称做“电桥平衡”因此可以通过调节“电桥平衡”来计算未知电阻和研究导体、导电性能1个示范例(2013·安徽高考)用图716所示的电路可以测量电阻的阻值图中Rx是待测电阻，R0是定值电阻， 是灵敏度很高的电流表，MN是一段均匀的电阻丝闭合开关，改变滑动头P的位置，当通过电流表的电流为零时，测得MPl1，PNl2，则Rx的阻值为()图716A.R0B.R0C.R0D.R0【解析】电流表中的电流为零，表示电流表两端电势差为零(即电势相等)，则R0与Rl1两端电压相等，Rx与Rl2两端电压相等，其等效电路图如图所示I1R0I2Rl1I1RxI2Rl2由公式R知Rl1Rl2由式得即RxR0.选项C正确【答案】C1个模型练如图717所示的电路中，R1、R2、R3是固定电阻，R4是光敏电阻，其阻值随光照强度的增强而减小当开关S闭合且没有光照射时，电容器C不带电当用强光照射R4且电路稳定时，则与无光照射时比较()图717A电容器C的上极板带正电B电容器C的下极板带正电C通过R4的电流变小，电源的路端电压增大D通过R4的电流变大，电源提供的总功率变小【解析】无光照射时，C不带电，说明.当有光照射时，R4阻值减小，则R4分压减小，C的上极板电势低于下极板电势，下极板带正电由于R4减小，回路中总电流变大，通过R1、R2的电流变小，通过R4的电流变大，P总EI变大，故B正确【答案】B电流微观表达式的应用1(2014·上海交大附中模拟)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为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q.此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为()AnvSBnvtC. D.【解析】根据电流的定义式可知，在t内通过导线横截面的电荷量QIt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N，所以C项正确，D项错由于自由电子定向移动的速度是v，因此在时间t内，位于以横截面S、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过横截面(如图所示)这段导线的体积VSlSvt，所以t内通过横截面S的自由电子数为NnVnSvt，选项A、B均错【答案】C电流、电功的计算2(多选)(2011·大纲全国高考)通常一次闪电过程历时约0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成每个闪击持续时间仅4080 s，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 s.假定闪电前云地间的电场是均匀的根据以上数据，下列判断正确的是()A闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J【解析】由电流的定义式I知I1×105(A)，A正确；整个过程的平均功率P3×1010(W)(t代0.2或0.3)，B错误；由E1×106(V/m)，C正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功WqU6×109J，D错【答案】AC电阻率的理解3关于电阻率，下列说法中正确的是()A电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而减小C所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻【答案】D电功和电功率的应用4(2013·北京东城模拟)如图718甲所示，在材质均匀的圆形薄电阻片上，挖出一个偏心小圆孔在彼此垂直的直径AB和CD两端引出四个电极A、B、C、D.先后分别将A、B或C、D接在电压恒为U的电路上，如图乙和图丙所示比较两种接法中电阻片的热功率大小，应有()甲乙丙图718A两种接法电阻片热功率一样大B接在AB两端电阻片热功率大C接在CD两端电阻片热功率大D无法比较【解析】可以设想将电阻片沿AB、CD直径分为四部分，AC、AD部分电阻大于BC、BD部分电阻接在AB两端可视为AD与BD串联，AC与BC串联，然后并联；接在CD两端可视为AC与AD串联，BC与BD串联，然后并联；由串联并联电路知识可知，接在CD两端电阻小，接在CD两端电阻片热功率大，选项C正确【答案】C含电动机电路中功率的计算5(2014·武汉一中检测)如图719所示，电路中的电阻R10 ，电动机的线圈电阻r1 ，加在电路两端的电压U100 V已知电流表读数为30 A，则通过电动机线圈的电流为多少？电动机输出功率为多少？图719【解析】R中的电流I110 A，电动机中的电流I2II120 A，输入功率PI2U2×103 W，电热功率P热Ir400 W，输出功率P出PP热1 600 W1.6 kW.【答案】20 A1.6 kW 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！