2020版物理新攻略總復習課標通用版課件：第八章 01-第1講　歐姆定律、電阻定律、電功率及焦耳定律

1、欄目索引 第第1 1講歐姆定律、電阻定律、講歐姆定律、電阻定律、 電功率及焦耳定律電功率及焦耳定律 欄目索引總綱目錄 一 電流、歐姆定律 二 電阻、電阻率、電阻定律 三 電功、電功率、焦耳定律 基基 礎礎 過過 關關 欄目索引總綱目錄 考點一 電流 電阻 電阻定律 考點二 部分電路歐姆定律 伏安特性曲線 考點三 電功 電功率 焦耳定律 考考 點點 突突 破破 欄目索引基礎過關 基礎過關 一、電流、歐姆定律一、電流、歐姆定律 1.電流電流 (1)電流的形成:電荷的定向移動形成電流。 (2)電流的方向:正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。 (3)三個公式:a.定義式:I=;b.微觀式:I=nqv

2、S;c.決定式:I=。 q t U R 欄目索引基礎過關 2.歐姆定律歐姆定律 (1)歐姆定律:導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比,跟導體 的電阻R成反比。表達式為:I=。 (2)歐姆定律的適用范圍 a.金屬導電和電解液導電(對氣體導電不適用)。 b.純電阻電路(不含電動機、電解槽等器件的電路)。 U R 欄目索引基礎過關 二、電阻、電阻率、電阻定律二、電阻、電阻率、電阻定律 1.電阻電阻:反映了導體對電流的阻礙作用的大小,R=。 U I 2.電阻定律電阻定律 (1)內(nèi)容:同種材料的導體,其電阻R與它的長度l成正比,與它的橫 截面積S成反比,導體電阻與構成它的材料有關。 (2)表達式R=。

3、 l S 欄目索引基礎過關 3.電阻率電阻率 (1)物理意義:反映制作導體的材料導電性能好壞的物理量,是導 體材料本身的屬性。 (2)電阻率與溫度的關系 a.金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。 b.半導體的電阻率隨溫度的升高而減小。 c.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。 欄目索引基礎過關 三、電功、電功率、焦耳定律三、電功、電功率、焦耳定律 1.電功電功 (1)定義:電路中電場力移動自由電荷做的功。 (2)公式:W=qU=UIt。 (3)電流做功的實質:電能轉化成其他形式的能。 2.電功率電功率 (1)定義:單位時間內(nèi)電流所做的功叫做電功率。表示電流

4、做功的 快慢。 (2)公式:P=UI。 W t 欄目索引基礎過關 3.焦耳定律焦耳定律 (1)內(nèi)容:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導 體的電阻及通電時間成正比。 (2)公式:Q=I2Rt。 4.熱功率熱功率 (1)定義:單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。 (2)表達式:P=I2R。 Q t 欄目索引基礎過關 1.判斷下列說法對錯。 (1)導體中只要有電荷運動就形成電流。( ) (2)歐姆定律適用于金屬導電和氣體導電。( ) (3)導體的電阻與導體兩端的電壓成正比,與通過導體的電流成反比。 ( ) (4)電阻率是由導體本身決定的。() (5)公式Q=I2Rt適用于任何電路中電熱的計算。() (

5、6)公式P=IU只適用于純電阻電路中電功率的計算。( ) 欄目索引基礎過關 2.用電器到發(fā)電廠的距離為l,線路上的電流為I,已知輸電線的電阻率為 。為使線路上的電壓降不超過U,那么,輸電線的橫截面積的最小值為 (B) A.B.C.D. l R 2lI U U lI 2Ul I 欄目索引基礎過關 3.(多選)一橫截面積為S的鋁導線,當有電壓加在該導線上時,導線中的 電流為I。設單位體積的導線中有n個自由電子,電子的電荷量為e,此時 電子定向移動的速度為v,則在t時間內(nèi),通過導線橫截面的自由電子數(shù) 目可表示為(AC) A.nvStB.nvtC.D. I t e I t Se 欄目索引基礎過關 4.

6、(2016浙江10月選考,11,3分)如圖為一種服務型機器人,其額定功率為4 8W,額定工作電壓為24V,機器人的鋰電池容量為20Ah。則機器人 (C) A.額定工作電流為20A B.充滿電后最長工作時間為2h C.電池充滿電后總電荷量為7.2104C D.以額定電流工作時每秒消耗能量為20J 欄目索引考點突破 考點一電流電阻電阻定律考點一電流電阻電阻定律 考點突破 1.三個電流表達式的比較三個電流表達式的比較 公式公式適用范圍適用范圍字母含義字母含義公式含義公式含義 定義式I=一切電路q為時間t內(nèi)通過導體橫截面的電荷量 反映了I的大小,但不能說Iq, I 微觀式I=nqSv一切電路n:導體單

7、位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) q:每個自由電荷的電荷量 S:導體的橫截面積 v:電荷定向移動的速率 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,IU,I q t q t 1 t U R 1 R 欄目索引考點突破 2.電阻與電阻率的區(qū)別與聯(lián)系電阻與電阻率的區(qū)別與聯(lián)系 (1)區(qū)別 電阻是反映導體對電流阻礙作用大小的物理量,電阻大小與導體的長 度、橫截面積及材料等有關,電阻率是描述導體材料導電性能好壞的物 理量,與導體長度、橫截面積無關。 導體的電阻大,導體材料的導電性能不一定差;導體的電阻率小,電阻 不一定小。 欄目索引考點突破

8、(2)聯(lián)系 電阻率是影響導體電阻大小的因素之一,導體的長度、橫截面積一定 時,導體材料的電阻率越大,導體的電阻越大。 導體的電阻、電阻率均與溫度有關。 欄目索引考點突破 3.電阻定義式和決定式的比較電阻定義式和決定式的比較 公式公式定義式:R=決定式:R= 適用條件適用條件 (1)金屬(粗細均勻)、電解液(濃度均 勻) (2)純電阻電路 導電材料 公式含義公式含義 反映了R的大小,不能說RU、 R R的決定式,R由、l、S共同決定 注意注意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, 電阻不一定小 U I l S U I 1 I 欄目索引考點突破 1.安培提出了著名的分

9、子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞核運動可等效為 一環(huán)形電流。設電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑 為r的勻速圓周運動,關于該環(huán)形電流,下列說法正確的是(C) A.電流大小為,電流方向為順時針 B.電流大小為,電流方向為順時針 C.電流大小為,電流方向為逆時針 2 ve r ve r 2 ve r D.電流大小為,電流方向為逆時針 ve r 欄目索引考點突破 解析解析電子做圓周運動的周期T=,由I=,得I=,電流的方向 與電子運動方向相反,故電流方向為逆時針。 2 r v e T2 ve r 欄目索引考點突破 2.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

10、倍,導線B對折后絞合起來,則其電阻之比為(B) A.1 16B.16 1C.1 4D.4 1 欄目索引考點突破 解析解析設A、B原來電阻均為R,長度均為l,橫截面積均為S。 則R= 對A:RA=4R 對B:RB=R 故=16 1,B正確。 l S 2 / 2 l S / 2 2 l S 1 4 A B R R 欄目索引考點突破 3.(多選)(2019湖南益陽期末)一根粗細均勻的金屬導線,在其兩端加上電 壓U時,通過導線的電流為I,導線中自由電子定向移動的平均速率為v,若 將導線均勻拉長,使它的橫截面半徑變?yōu)樵瓉淼?再給它兩端加上電壓2 U,則(AD) A.通過導線的電流為 B.通過導線的電流為

11、 C.導線中自由電子定向移動的速率為 1 2 8 I 16 I 4 v D.導線中自由電子定向移動的速率為 2 v 欄目索引考點突破 解析解析若將導線均勻拉長,使它的橫截面半徑變?yōu)樵瓉淼?則橫 截面積變?yōu)樵瓉淼?導線長度變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)電阻定律R=,可 知電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍,再給它兩端加上電壓2U,通過導線的電流為, 選項A正確,選項B錯誤;根據(jù)電流的微觀式,通過導線的電流為I時,有I= neSv,當通過導線的電流為時,有=nev1,可知v1=,選項C錯誤,選項D 正確。 1 2 1 4 L S 8 I 8 I 8 I 4 S 2 v 欄目索引考點突破 考點二部分電路歐姆定律伏安特性曲線

12、考點二部分電路歐姆定律伏安特性曲線 1.歐姆定律的歐姆定律的“二同二同” (1)同體性:指I、U、R三個物理量必須對應同一段電路或同一段導體。 (2)同時性:指U和I必須是導體上同一時刻的電壓和電流。 2.對伏安特性曲線的理解對伏安特性曲線的理解 (1)如圖,圖線a、b表示線性元件的I-U圖線,圖線c、d表示非線性元件的 I-U圖線;對于線性元件R=,對于非線性元件:R=。 U I U I U I U I 欄目索引考點突破 (2)I-U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,故RaU額,則P實P額,用電器可能被燒壞。 欄目索引考點突破 例例2一臺電風扇,內(nèi)阻為20,接上220V電壓后正常

13、工作,消耗功率66W, 求: (1)電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少? (2)電風扇正常工作時轉化為機械能的功率是多少?轉化為內(nèi)能的功率 是多少?電動機的效率是多少? (3)如果接上電源后,電風扇的扇葉被卡住,不能轉動,這時通過電動機的 電流以及電動機消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少? 【審題指導】電動機不轉時是純電阻還是非純電阻元件?電動機正 常工作時呢? 欄目索引考點突破 解析解析(1)因為P入=IU 所以I=A=0.3A (2)電風扇正常工作時轉化為內(nèi)能的功率為 P內(nèi)=I2R=0.3220W=1.8W 電風扇正常工作時轉化為機械能的功率為 P機=P入-P內(nèi)=66W-1.8W=64.2W

14、 P U 入 66 220 答案答案(1)0.3A(2)64.2W1.8W97.3% (3)11A2420W2420W 欄目索引考點突破 電風扇正常工作時的效率為 =97.3% (3)電風扇的扇葉被卡住后通過電風扇的電流 I=A=11A 電動機消耗的電功率 P=IU=11220W=2420W 電動機的發(fā)熱功率 P內(nèi)=I2R=11220W=2420W W W 機 總 P P 機 入 64.2W 66W U R 220 20 欄目索引考點突破 考向考向1純電阻電路中電功率的計算純電阻電路中電功率的計算 1.(2019廣東廣州質檢)定值電阻R1、R2、R3的阻值均為2,在電路 中所消耗的電功率的最大

15、值分別為10W、10W、2W,現(xiàn)將這三個電 阻按照如圖所示的方式連接,則這部分電路消耗的電功率的最大值為 (B) A.22WB.12WC.15WD.16W 欄目索引考點突破 解析解析由題意知R1=R2=R3=2,P1=10W,P2=10W,P3=2W,首先分析 兩個并聯(lián)電阻R2、R3所允許的最大消耗功率。因為R2與R3并聯(lián),則兩端 電壓相等,由公式P=知,R2與R3所消耗的功率一樣。已知R2與R3本身 允許的最大功率分別是10W和2W,所以R2、R3在該電路中的最大功率 都是2W,否則會超過R3的最大功率。再分析R1在電路中允許的最大功 率。把R2與R3看成一個并聯(lián)電阻R,則電路就是R1與R串

16、聯(lián),而串聯(lián)電路 所流過的電流一樣,再由P=I2R知,R1與R所消耗的功率之比為R1 R,R2與 2 U R 欄目索引考點突破 R3的并聯(lián)阻值R=,即=2,所以R1消耗的功率是并聯(lián)電阻R的兩倍,則 R1的功率是24W=8WIR,歐姆定律不再適用,大 部分的電能轉化為機械能。 2.2.分析生活中的用電器問題的兩條思路分析生活中的用電器問題的兩條思路 (1)了解電路中用電器的結構。含有電動機且正常工作的電路為非純電阻電路;不含電動機、電解 槽等非純電阻器件或含電動機但電動機不轉動的電路則可視為純電阻電路。 (2)從能量轉化角度來分析。如電路中用電器消耗的電能全部轉化為電熱,則電路為純電阻電路;如 電

17、路中的用電器消耗的電能有一部分轉化為其他形式的能量,則電路為非純電阻電路。 2 U R 方法技巧方法技巧 欄目索引熱點題型探究 串并聯(lián)電路特點的分析與計算串并聯(lián)電路特點的分析與計算 熱點題型探究 例例3阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖 所示電路。開關S斷開且電流穩(wěn)定時,C所帶的電荷量為Q1;閉合開關S,電 流再次穩(wěn)定后,C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為(C) A.B.C.D. 2 5 1 2 3 5 2 3 欄目索引熱點題型探究 欄目索引熱點題型探究 解析解析當開關S斷開時等效電路如圖1所示,電容器C兩端的電壓U= E,所帶的電荷量Q1=CU=CE;當開關S閉合時等效電路如圖2所示,電 容器C兩端的電壓U=E,所帶的電荷量Q2=CE。所以=,C項正確。 1 5 1 5 1 3 1 3 1 2 Q Q 3 5 圖1圖2 欄目索引熱點題型探究 1.(多選)如圖所示,電源電動勢E=3V,小燈泡L上標有“2V0.4W”,開關 S接1,當變阻器調到R=4時,小燈泡L正常發(fā)光;現(xiàn)將開關S接2,小燈泡L和 電動機M均正常工作,則(AD) A.電源內(nèi)阻為1 B.電動機的內(nèi)阻為4 C.電動機正常工作時電壓為1V D.電源效率約為93.3% 欄目索引熱點題型探究 解析解析小燈泡的額定電流為I=A=0.2A,電阻為RL=10, 當開關S接1時E=I(RL+R+