【物理】2019届一轮复习人教版欧姆定律电阻定律焦耳定律及电功率学案

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【物理】2019届一轮复习人教版欧姆定律电阻定律焦耳定律及电功率学案

‎ 欧姆定律 电阻定律 焦耳定律及电功率 知识梳理 知识点一 电流、欧姆定律 ‎1.电流 ‎(1)定义:自由电荷的    形成电流.‎ ‎(2)方向:规定为    定向移动的方向.‎ ‎(3)两个公式 ‎①定义式:I=    ;②微观式:I=    .‎ ‎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    ,跟导体的电阻R成    .‎ ‎(2)公式:I=    .‎ ‎(3)适用条件:适用于    和电解液导体.‎ 答案:1.(1)定向移动 (2)正电荷 (3)① ②nqSv 2.(1)正比 反比 (2) (3)金属导体 知识点二 电阻、电阻定律 ‎1.电阻:反映了      的大小.表达式为:R=.‎ ‎2.电阻定律:同种材料的导体,其电阻跟它的    成正比,与它的    成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.表达式为:R=ρ.‎ ‎3.电阻率 ‎(1)物理意义:反映导体的    ,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    ;半导体的电阻率随温度升高而    .‎ 答案:1.对电流阻碍作用 2.长度 截面积 3.导电性能 增大 减小 知识点三 电功率、焦耳定律 ‎1.电功 ‎(1)定义:导体中的自由电荷在    作用下定向移动,电场力做的功称为电功.‎ ‎(2)公式:W=qU=    .‎ ‎(3)电流做功的实质:    转化成其他形式能的过程.‎ ‎2.电功率 ‎(1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的    .‎ ‎(2)公式:P==    .‎ ‎3.焦耳定律 ‎(1)电热:电流流过一段导体时产生的    .‎ ‎(2)计算式:Q=    .‎ ‎4.热功率 ‎(1)定义:单位时间内的发热量.‎ ‎(2)表达式:P==    .‎ 答案:1.(1)电场力 (2)UIt (3)电势能 ‎2.(1)快慢 (2)UI ‎3.(1)热量 (2)I2Rt 4.(2)I2R ‎[思考判断]‎ ‎(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向,所以,电流是矢量。(  )‎ ‎(2)根据I=,可知I与q成正比。(  )‎ ‎(3)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荷量。(  )‎ ‎(4)由R=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。(  )‎ ‎(5)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。(  )‎ ‎(6)公式W=t=I2Rt可适用于所有电路。(  )‎ 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×‎ 考点精练 考点一 对电阻、电阻定律的理解和应用 ‎1.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,电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关,电阻率是描述材料导电性能好坏的物理量,与导体长度、横截面积无关.‎ ‎(2)导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小.‎ ‎(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.‎ ‎2.电阻的决定式和定义式的区别 公式 ‎ ‎ R=ρ ‎ ‎ R= 区别 电阻的决定式 ‎ 电阻的定义式 ‎ 说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质溶液 适用于任何纯电阻导体 对应训练 考向1 对电阻率的理解 ‎[典例1] 关于材料的电阻率,下列说法正确的是(  )‎ A.把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的 B.材料的电阻率随温度的升高而增大 C.通常情况下纯金属的电阻率较合金的电阻率小 D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大 ‎[解析] 材料的电阻率与长度无关,A错误;半导体材料的电阻率随温度升高而减小,B错误;通常情况下纯金属的电阻率较合金的电阻率小,C正确;电阻率大的导体,电阻不一定大,D错误.‎ ‎[答案] C 考向2 电阻及电阻率的计算 ‎[典例2] 如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,设a=‎1 m,b=‎0.2 m,c=‎0.1 m,当里面注满某电解液,且P、Q加上电压后,其UI图象如图乙所示,当U=10 V时,求电解液的电阻率ρ.‎ ‎ ‎ 甲           乙 ‎[解析] 由题图乙可求得电解液的电阻为 R== Ω=2 000 Ω 由题图甲可知电解液长为:l=a=1 m 截面积为:S=bc=0.02 m2‎ 结合电阻定律R=ρ 得ρ== Ω·m=40 Ω·m.‎ ‎[答案] 40 Ω·m 反思总结 ‎1.决定导体电阻大小的三个因素是导体的材料、长度和横截面积,无论哪一个发生变化,导体的电阻都要发生改变.‎ ‎2.电阻率反映材料导电能力的强弱,只与材料及温度有关,与导体的长度l和横截面积S无关.‎ 考点二 对伏安特性曲线的理解 ‎1.定义:用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出的IU 图象.‎ ‎2.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.‎ ‎3.应用:IU图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小.‎ ‎4.两类图线 ‎(1)线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是过原点的直线,表明它的电阻是不变的.‎ ‎(2)非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线,表明它的电阻是变化的.‎ ‎  ‎ 甲     乙 对应训练 考向1 对伏安特性曲线的理解 ‎[典例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= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积 ‎[解题指导] 对纯电阻元件,其电阻R=,在IU图线上某点和坐标原点的连线,其斜率的倒数表示该点的电阻.‎ ‎[解析] 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=,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.‎ ‎[答案] D 考向2 伏安特性曲线的应用 ‎[典例4] (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闭合时,电路中的总电流为‎0.25 A,则此时(  )‎ ‎  ‎ 甲           乙 A.L1两端的电压为L2两端电压的2倍 B.L1消耗的电功率为0.75 W C.L2的电阻为12 Ω D.L1、L2消耗的电功率的比值大于4‎ ‎[解析] 电路中的总电流为‎0.25 A,L1中电流为 ‎‎0.25 A ‎,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V,L1消耗的电功率为P1=U1I1=0.75 W,B正确;根据并联电路规律,L2中电流为‎0.125 A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为 0.3 V,L1两端的电压大约为L2两端电压的10倍,A错误;由欧姆定律,L2的电阻为R2== Ω=2.4 Ω,C错误;L2消耗的电功率为P2=U2I2=0.3×0.125 W=0.037 5 W,L1、L2消耗的电功率的比值大于4,D正确.‎ ‎[答案] BD 反思总结 ‎1.无论是线性元件还是非线性元件,只要是纯电阻元件,电阻都可由R=计算.‎ ‎2.在伏安特性曲线中,导体的电阻等于曲线上的点与原点连线斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数.‎ 考点三 电功、电功率、焦耳定律 ‎1.纯电阻电路与非纯电阻电路 ‎(1)纯电阻电路:电流通过电路时,它所消耗的电能全部转化为内能,即W=Q.且满足欧姆定律:I=.‎ ‎(2)非纯电阻电路:电流通过电路时,消耗的电能除转化为内能外,还转化为其他形式的能,如机械能(电动机)、化学能(电解槽)等,即W>Q.非纯电阻电路不满足欧姆定律.‎ ‎2.电功、电功率及电热、热功率的比较 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 W=Q=UIt=I2Rt=t W=UIt,Q=I2Rt W>Q 电功率与 热功率 P电=P热=UI=I2R= P电=UI,P热=I2R,‎ P电>P热 对应训练 考向1 纯电阻电路的有关计算 ‎[典例5] 如图所示,把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中,甲电路两端的电压为8 V,乙电路两端的电压为16 V.调节变阻器R1和R2‎ 使两灯泡都正常发光,此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2,两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙,则下列关系中正确的是(  )‎ 甲          乙 A.P甲P乙 C.P1>P2 D.P1=P2‎ ‎[解题指导] 本题先比较甲、乙两个电路消耗的总功率,再比较两个变阻器消耗的功率.‎ ‎[解析] 设灯泡的额定电流为I,则两灯泡都正常发光,电流均为额定电流I,甲电路中总电流I甲=2I,乙电路中总电流I乙=I,所以P甲=U甲I甲=8×2I=16I,P乙=U乙I乙=16×I=16I,P甲=P乙,选项A、B均错误;R1消耗的功率P1=P甲-2P灯,R2消耗的功率P2=P乙-2P灯,故P1=P2,选项D正确.‎ ‎[答案] D 考向2 非纯电阻电路的有关计算 ‎[典例6] 如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图,电动机内电阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=160 V,电压表示数UV=110 V.试求:‎ ‎(1)通过电动机的电流;‎ ‎(2)输入电动机的电功率;‎ ‎(3)若电动机以v=‎1 m/s匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量.(取g=‎10 m/s2)‎ ‎[问题探究] (1)如何求解电动机的电流?‎ ‎(2)能否用P=来求输入电动机的电功率?‎ ‎[提示] (1)电动机M和电阻R串联,电流相等,可通过计算电阻的电流求通过电动机的电流.‎ ‎(2)不能,因为电动机为非纯电阻电路.‎ ‎[解析] (1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR=U-UV=(160-110)V=50‎ ‎ V,流过电阻R的电流IR== A=‎5 A,即通过电动机的电流IM=IR=‎5 A.‎ ‎(2)电动机的分压UM=UV=110 V,输入电动机的功率P电=IMUM=550 W.‎ ‎(3)电动机的发热功率P热=Ir=20 W,电动机输出的机械功率P出=P电-P热=530 W,又因P出=mgv,所以m==‎53 kg.‎ ‎[答案] (1)‎5 A (2)550 W (3)‎‎53 kg 反思总结 ‎1.无论是纯电阻还是非纯电阻,电功均为W=UIt,电热均为Q=I2Rt.‎ ‎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.非纯电阻电路在一定条件下可当做纯电阻电路处理,如电动机卡住不转时即为纯电阻电路.‎ 随堂检测 ‎1.(2017·江西七校联考)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,下列电路中的电流表读数会变小的是(  )‎ ‎2.(2016·盐城模拟)(多选)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体,但R1的尺寸比R2大得多,把它们分别连接在如图5电路的A、B端,接R1时电压表的读数为U1,接R2时电压表的读数为U2。下列说法中正确的是(  )‎ 图5‎ A.R1=R2 B.R1>R2 C.U1<U2 D.U1=U2‎ ‎3.(2017·河南洛阳统考)如图6所示,电源的电动势为30 V,内阻为1 Ω,与一个标有“6V,12 W”的电灯和一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联。开关闭合后,电路中的电灯正常发光,则电动机输出的机械功率为(  )‎ 图6‎ A.36 W B.44 W C.48 W D.60 W ‎4.(2016·枣庄台儿庄模拟)(多选)如图7所示,图线1、2、3分别表示导体A、B、C的伏安特性曲线,其中导体C为一非线性电阻,当三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时,它们的电阻分别为R1、R2、R3,则下列说法正确的是(  )‎ 图7‎ A.此时流过三导体的电流均为1 A B.R1∶R2∶R3=1∶3∶2‎ C.若将三导体串联后改接在3 V的直流电源上,则三导体的阻值之比不变 D.若将三导体并联后接在3 V的直流电源上,则通过它们的电流之比为I1∶I2∶I3=3∶2∶1‎ 参考答案 ‎1.解析 选项A、C、D中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P右侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值减小,由欧姆定律I=可知,电路中的电流将会增大,电流表读数会变大,故选项A、C、D错误;而选项B中,滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P左侧部分,当滑动变阻器的滑片P向d端移动时,滑动变阻器阻值增大,电路中的电流将会减小,电流表读数会变小,选项B正确。‎ 答案 B ‎2.答案 AD ‎3.解析 电路中的电灯正常发光,说明电路中电流为I==2 A,电灯两端电压为6 V,电源内阻上电压为2 V,电动机两端电压为U机=E-6 V-2 V=22 V,电动机输入功率P入=U机I=22×2 W=44 W,电动机绕线电阻发热功率P热=I2R=8 W,故电动机输出的机械功率为P出=P入-P热=36 W,选项A正确。‎ 答案 A ‎4.解析 由题中I-U图线可知,R1=1 Ω、R2=3 Ω、R3的电阻随两端所加电压变大而变小,当这三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时,其电流相等,为1 A,R1、R2、R3两端电压分别为1 V、3 V、2 V,总和为6 V,故选项A、B正确;因导体C为一非线性电阻,电阻随两端所加电压变小而变大,故选项C错误;从题中图线可得,选项D错误。 ‎ 答案 AB
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