【物理】2020届一轮复习人教版第八章第1讲电流　电阻　电功及电功率作业

【物理】2020届一轮复习人教版第八章第1讲电流　电阻　电功及电功率作业

第1讲　电流　电阻　电功及电功率 主干梳理 对点激活 知识点　　电流　欧姆定律　Ⅱ ‎1．电流 ‎(1)形成电流的条件 ‎①导体中有能够自由移动的电荷。‎ ‎②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＝。‎ ‎(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＝。‎ ‎(3)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 ‎①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。‎ ‎②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。‎ ‎③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。‎ 知识点　　电阻定律　Ⅰ ‎1．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＝ρ。‎ ‎(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液。‎ ‎2．电阻率 ‎(1)计算公式：ρ＝。‎ ‎(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 ‎①金属导体：电阻率随温度升高而增大。‎ ‎②半导体：电阻率随温度升高而减小。‎ ‎③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。‎ ‎④一些合金：电阻率几乎不受温度的影响。‎ 知识点　　电功率、焦耳定律　Ⅰ ‎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＝3.6×106 J。‎ ‎(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＝＝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＝103 W。‎ ‎(4)额定功率和实际功率 ‎①用电器正常工作条件下所加的电压叫做额定电压，额定电压下消耗的功率是额定功率，即P额＝I额·U额。‎ ‎②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>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。‎ ‎4．热功率 ‎(1)定义：单位时间内的发热量通常称为热功率。‎ ‎(2)公式：P＝I2R。‎ ‎(3)单位：国际单位是瓦特，简称瓦(W)。‎ 一 思维辨析 ‎1．电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向。(　　)‎ ‎2．由R＝可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比。(　　)‎ ‎3．由ρ＝知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。(　　)‎ ‎4．公式W＝UIt适用于任何电路求电功。(　　)‎ ‎5．公式Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路求电热。(　　)‎ ‎6．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量。(　　)‎ 答案　1.×　2.×　3.×　4.√　5.×　6.√‎ 二 对点激活 ‎1．(人教版选修3－1·P43·T3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 B．电流大小为，电流方向为顺时针 C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针 答案　C 解析　电子做圆周运动的周期T＝，由I＝得I＝，电流的方向与电子运动方向相反，故为逆时针。‎ ‎2．(人教版选修3－1·P47·说一说改编)如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是(　　)‎ A．加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大 B．加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小 ‎ C．无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以二极管是非线性元件 D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线 答案　C 解析　由图知加正向电压时，二极管电阻较小，但随电压增大电阻变小，A错误。加反向电压时，二极管电阻较大，当反向电压达到一定值，二极管会被击穿，电流会变大，故B错误。二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条曲线，D错误，故正确选项为C。‎ ‎3. (人教版选修3－1·P55·T3改编)四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V　40 W”，b、d灯泡的规格为“220 V　100 W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过它的额定功率。则这四盏灯泡实际消耗功率大小关系是(　　)‎ A．Pa＝PcPb>Pd C．PaRb＝Rd，故Rab＝Rcd，由串联电路的特点可知Uab＝Ucd，又因为Ua＝Ub，Uc＝Ud，故Pan2时，电流方向从A→B，电流I＝ C．当n1Re。‎ 在图乙中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，RdQ2 D．W1Q2，故W2>W1，U2>U1，故A项正确。‎ ‎5. (2018·河北保定模拟)如图所示，一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的长方体金属导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为R，则最小的电阻为(　　)‎ A． B． ‎ C． D．R 答案　A 解析　由电阻定律R＝ρ可知，横截面积越小、导体越长电阻越大，横截面积越大、导体越短电阻越小，故电阻最大时，横截面积应该最小、导体最长，即将左右两个面接入电路时电阻最大，为R＝ρ，解得ρ＝，当将上下两个面接入电路时电阻最小，此时电阻r＝ρ＝·＝，故A正确。‎ 配套课时作业 ‎　　时间：45分钟　满分：100分 一、选择题(本题共11小题，每小题7分，共77分。其中1～7为单选，8～11为多选)‎ ‎1. (2018·河北石家庄质检)一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。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。在棒两端加上恒定的电压U时，棒内产生电流，则自由电子定向运动的平均速率为(　　)‎ A． B． ‎ C．neρL D． 答案　A 解析　电流的微观表达式I＝neSv，又I＝，R＝ρ，得v＝，故选A。‎ ‎2.两根材料相同的均匀导线x和y串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图中的ab段和bc段图线所示，则导线x和y的横截面积之比为(　　)‎ A．2∶1 B．1∶2 ‎ C．6∶1 D．1∶6‎ 答案　B 解析　两导线串联，电流相等，I1＝I2，由U＝IR＝Iρ知UL图象的斜率k＝，而Iρ相同，则＝＝，故B正确，A、C、D错误。‎ ‎3. (2018·杭州五校联考)如图所示为A、B两电阻的UI图象，关于两电阻的描述正确的是(　　)‎ A．电阻A的阻值随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变 B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值 C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值 D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的阻值 答案　B 解析　随着I增大，电阻A的UI图线斜率越来越大，所以A的阻值随电流的增大而增大，电阻B的阻值不变，故A错误；两图线的交点处电流和电压均相同，由欧姆定律可知两电阻的阻值大小相等，故B正确，C、D错误。‎ ‎4.如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ三个区域，现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R。下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是(　　)‎ A．特性曲线在Ⅰ区，P1P2‎ C．特性曲线在Ⅰ区，P1>P2‎ D．特性曲线在Ⅲ区，P1P2。故正确选项为C。‎ ‎5．如图所示电路中，a、b两点与一个稳压直流电源相接，当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时，哪一个电路中的电流表读数会变小(　　)‎ 答案　B 解析　由图知，P向d 端滑动，A、C、D中连入电路的电阻变小，由题意知，a、b两点的电压恒定，故示数会变大；同理B中接入电路中的电阻变大，示数变小。‎ ‎6．(2018·廊坊期末)如图甲，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是(　　)‎ A．L1中的电流为L2中电流的2倍 B．L3的电阻约为1.875 Ω C．L3的电功率约为0.75 W D．L2和L3的总功率约为3 W 答案　B 解析　由图象可知，灯泡两端的电压变化时，灯泡的电阻发生变化，L2和L3的串联电阻并不是L1电阻的两倍，根据欧姆定律知L1中的电流不是L2中电流的2倍，A错误；由于不计电源内阻，所以L2和L3两端的电压均为1.5 V，由题图乙可知此时灯泡中的电流为I＝0.8 A，电阻R3＝＝1.875 Ω，B正确；L3的电功率P＝UI＝1.5×0.8 W＝1.2 W，C错误；L2和L3的总功率P′＝2P＝2.4 W，D错误。‎ ‎7．小芳家正在使用的电器有电灯、洗衣机、电冰箱，小芳从家里的总电能表中测得在时间t内消耗的电能为W。设小芳家的供电电压为U，总电流为I，上述电器的并联总电阻为R，总功率为P。下列关系式正确的是(　　)‎ A．P＝ B．W＝I2Rt C．P＝ D．I＝ 答案　C 解析　因为小芳家正在使用的家用电器有非纯电阻用电器，所以消耗的电能没有全部转化为热量，所以W＝Pt＝UIt，用电器使用过程中产生的热量只是消耗的电能中的一部分，U>IR，W>I2Rt，C正确，A、B、D错误。‎ ‎8.如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则(　　)‎ A．电解槽消耗的电功率为120 W B．电解槽的发热功率为60 W C．电解槽消耗的电功率为60 W D．电路消耗的总功率为120 W 答案　CD 解析　I＝＝ A，P电解槽＝P灯＝60 W，故A错误，C正确；P热＝I2R内≈1.3 W，故B错误；P总＝P灯＋P电解槽＝120 W，故D正确。‎ ‎9．一微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，这时电动机正常工作，下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机内阻为1 Ω B．电动机内阻为2.5 Ω C．电动机正常工作时的效率为60%‎ D．电动机正常工作时的效率为50%‎ 答案　AC 解析　当给电动机加0.3 V电压时，电动机不转，则线圈直流电阻r＝1 Ω，当给电动机加2.0 V电压时，电动机正常工作，电动机功率P＝UI＝1.6 W，发热功率Pr＝I2r＝0.64 W，机械功率P′＝P－Pr＝0.96 W，故效率η＝＝60%，C正确。‎ ‎10．金属材料的电阻率有以下特性：一般而言，纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大；金属的电阻率随温度的升高而增大，有的金属的电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响。根据以上信息，判断下列说法中正确的是(　　)‎ A．连接电路的导线一般用合金来制作 B．电炉的电阻丝一般用合金来制作 C．电阻温度计一般是用电阻率几乎不受温度影响的合金制成的 D．标准电阻一般是用电阻率几乎不受温度影响的合金制成的 答案　BD 解析　为了减小导线上的损耗，连接电路的导线一般要用纯金属制作，故A项错误。通常电炉的电阻丝的阻值很大且阻值几乎不随温度变化而变化，故一般用合金制作，故B项正确。电阻温度计需要能体现出温度的变化，所以应该用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料来制作，故C项错误。标准电阻的阻值几乎不受温度影响，所以一般用电阻率几乎不受温度影响的合金制作，故D项正确。‎ ‎11．某起重机的电动机输入电压为380 V，当起重机以0.1 m/s的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg的货物时，测得电动机的电流为20 A，g取10 m/s2。则下列说法正确的是(　　)‎ A．电动机的内阻为19 Ω B．电动机的内阻为4.75 Ω C．电动机的输出功率为7.6×103 W D．电动机的工作效率为75%‎ 答案　BD 解析　由UI＝mgv＋I2r，可得电动机的内阻为r＝4.75 Ω，B正确，A错误；电动机的输出功率为mgv＝5.7×103 kg×10 m/s2×0.1 m/s＝5.7×103 W，C错误；电动机的工作效率为η＝×100%＝75%，D正确。‎ 二、非选择题(本题共2小题，共23分)‎ ‎12. (10分)如图所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 Ω，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，电流表的示数为40 mA，求发生短路处距A处有多远？‎ 答案　12.5 km 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＝＝ Ω＝250 Ω，‎ 根据电阻定律可知：Rx＝ρ，‎ A、B两地间输电线的总电阻为R总＝ρ，‎ 由上式得＝，‎ 解得x＝l＝×40 km＝12.5 km。‎ ‎13. (13分)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U＝12 V，电解槽内阻rA＝2 Ω，当S1闭合，S2、S3断开时，示数为6 A；当S2闭合，S1、S3断开时，示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合，S1、S2断开时，示数为4 A。求：‎ ‎(1)电炉子的电阻及发热功率；‎ ‎(2)电动机的内阻；‎ ‎(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少。‎ 答案　(1)2 Ω　72 W　(2)1 Ω　(3)16 W 解析　(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律得：‎ R＝＝ Ω＝2 Ω 其发热功率为：‎ P＝UI1＝12×6 W＝72 W。‎ ‎(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：‎ UI2＝IrM＋P输出 所以：rM＝＝ Ω＝1 Ω。‎ ‎(3)电解槽为非纯电阻元件，由能量守恒定律得：‎ P化＝UI3－IrA 所以P化＝(12×4－42×2) W＝16 W。‎