《复习方略》高考物理(江苏专用)一轮复习配套课件71电流电阻电功及电功率

第七章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率知识点1电阻定律电流Ⅰ【思维激活1】(多选)如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图，则下列说法中正确的是()A.R1中的电流小于R2中的电流B.R1中的电流等于R2中的电流C.R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率D.R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率【解析】选B、D。设正方形边长为L、厚度为d，则I=则I=相等，A错误，B正确。由I=nqSv=nqLdv得L大的v就小，C错误，D正确。UR，LLRSLdd，Ud【知识梳理】1.定向移动正电荷nqSvqt2.电阻：(1)定义式：R=___。(2)物理意义：反映了导体对电流的_____作用。3.电阻定律：(1)内容：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_____有关。(2)表达式：R=_____。UI阻碍长度横截面积材料Sl4.电阻率：(1)计算式：ρ=_____。(2)物理意义：反映导体的_________，是表征材料性质的物理量。(3)电阻率与温度的关系：①金属：电阻率随温度升高而_____。②半导体：电阻率随温度升高而_____。③超导体：当温度降低到_________附近时，某些材料的电阻率突然变为零，成为_______。SRl导电性能增大减小绝对零度超导体知识点2电功电功率焦耳定律Ⅰ【思维激活2】如图所示为一未知电路，现测得两个端点a、b之间的电阻为R，若在a、b之间加上电压U，测得通过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定为()A.I2RB.C.UID.UI-I2R2UR【解析】选C。因为不知道a、b间的电路是否为纯电阻电路，若为纯电阻，则电功率和热功率相等，即UI=I2R=，若为非纯电阻，则UI为电功率，I2R为热功率，所以A、B选项不一定正确，D项错误，C正确。2UR【知识梳理】1.电功：(1)定义：电路中_______移动电荷做的功。(2)公式：W=qU=____。(3)电流做功的实质：_____转化成其他形式能的过程。电场力UIt电能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=____。快慢WtUI热量I2Rt【微点拨】1.关于电流的两点说明：(1)规定电流的方向是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反。(2)公式I=nqSv中n为单位体积内的自由电荷数，不是单位长度内的电荷数，v是电荷定向移动的速率，并不是电流的传导速率或电荷的热运动速率。2.常用公式的四个易错易混点：（1）当异种电荷反方向通过某一截面形成同向电流时，公式I=中，q=|q+|+|q-|，并非q=|q+|-|q-|。（2）对公式ρ=，ρ是由导体材料本身的性质决定的，不能认为ρ与RS成正比，与l成反比。（3）R=是电阻的定义式，而R=是电阻的决定式。（4）对纯电阻电路，P==UI=I2R=；而对非纯电阻电路，P==UI，而P≠I2R≠。qtRSlUISlWt2URWt2UR考点1电流的三个公式三个公式的比较：对比分析公式适用范围字母含义公式含义定义式一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量I与q、t无关，I与的值相等qItqt公式适用范围字母含义公式含义微观式I=nqSv一切电路n为导体单位体积内自由电荷数；q为每个自由电荷的电荷量；S为导体横截面积；v为电荷定向移动速率微观量n、q、S、v决定I的大小决定式金属、电解液U为导体两端的电压，R为导体本身的电阻UIRIU1IR【题组通关方案】【典题1】(多选)截面直径为d、长为L的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是（）A.电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变B.导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半C.导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变D.导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍【解题探究】(1)请写出有关的三个表达式。①电流的微观表达式：I=_____；②电阻定律：R=_____；③欧姆定律：I=___。(2)根据以上三个表达式导出自由电子定向移动的速率表达式为v=______。neSvLSURUneL【典题解析】选B、C。根据电流I的微观表达式、定义式以及电阻的决定式可得：I=neSv=所以v=由此可知电压U加倍时，自由电子定向移动的平均速率v加倍，A错误；导线长度L加倍时，自由电子定向移动的平均速率减半，B正确；导线截面直径d加倍时，自由电子定向移动的平均速率v不变，C正确，D错误。UUSRL，UneL。【通关1+1】1.(拓展延伸)【典题1】中，若保持d、L、U不变，而换用其他材料的导线，则自由电子的平均速率是否改变?【解析】由I=neSv和R=，再根据I=可得：v=故自由电子的平均速率和导体单位体积内的自由电子数目n、导体的电阻率ρ有关。故换用其他材料的导线时，由于不同材料的n和ρ一般不同，所以自由电子的平均速率可能改变，也可能不变。答案：可能改变，也可能不变LSURUneL，2.如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源负极，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，遇到烟气中的煤粉，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nmol电子，每昼夜能除尘mkg，试计算高压电源的平均电流I。已知电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t。【解析】由于电离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q′=mnNAe，所以答案：q2，A2mnNeq2qIttt。A2mnNet【加固训练】1.某电解池，如果在1秒钟内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是（）A.0AB.0.8AC.1.6AD.3.2A【解析】选D。通过横截面的正离子的电量q1=1.6×10-19×2×5.0×1018C。通过横截面的负离子的电量q2=-1.6×10-19×1.0×1019C，则q=|q1|+|q2|=3.2C，根据I=，故D正确。qt2.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（）ImImA.B.eS2eUe2eUImISmC.D.eS2eUe2eUlll【解析】选B。设单位体积内电子数为n，对电子加速过程应用动能定理：eU=所以电子刚出电场时定向移动速度v=由电流的微观表达式I=nSqv得：n=Δl内的电子数为N=n·ΔlS=，故B正确。21mv22eUmIImSqvSe2eU，Ime2eUl【学科素养升华】电流微观表达式的相关应用(1)判断某个量与其他量的变化关系，可以根据公式推导出该物理量的表达式，就能看出该物理量与其他量是否有关，以及随其他量的变化如何变化等。(2)电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电视机显像管等问题中都有应用。考点2电阻、电阻定律的应用1.对电阻率的理解：(1)电阻率可以用ρ=计算，在数值上等于用某种材料制成的长为1m、横截面积为1m2的导线的电阻值。(2)电阻率与导体材料有关，与导体长度l、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。半导体材料的电阻率随温度的升高而减小。有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，可制作标准电阻。拓展延伸RSl2.R=与R=的比较：SlUI公式R=R=意义电阻定律的表达式电阻的定义式理解指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法适用范围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SlUI【题组通关方案】【典题2】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（）A.1∶16B.16∶1C.1∶4D.4∶1【解题探究】(1)导体被拉伸或绞合后，物理量_____________和___________是不变的。(2)若A、B导线原来的电阻为R，则①均匀拉长到原来的2倍后，A的电阻RA′=___；②对折绞合后，B的电阻RB′=___。导体的电阻率导体的体积4RR4【典题解析】选B。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V=Sl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：lA′=2l，SA′=，lB′=，SB′=2S所以RA′∶RB′=4R∶=16∶1。12S22lAB21R2R44RRSS2S4S42故，llllR4【通关1+1】1.某用电器与供电电源距离L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电导线的电阻率为ρ，那么，该输电导线的横截面积的最小值是（）【解析】选B。由电阻的定义式有R=，结合电阻定律得S=B正确。L2LIU2ULA.B.C.D.UULIIUI2LRS，2ILU，2.(2014·山东名校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是（）【解析】选A。根据电阻定律R=，电阻阻值最小的应该是截面积最大，长度最短；A图中，截面积最大，长度最短，故A图电阻阻值最小，选A。Sl【加固训练】1.(多选)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不一定增大C.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13【解析】选B、C。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，故B正确；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，因为R=即电阻不仅与电阻率有关，还与导体长度和横截面积有关，故D错误。Sl2.如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=1m，b=0.2m，c=0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U-I图线如图乙所示，当U=10V时，求电解液的电阻率ρ是多少?【解析】由题图乙可求得电解液的电阻为R==2000Ω由题图甲可知电解液长为l=a=1m横截面积为S=bc=0.02m2结合电阻定律R=得ρ=·m=40Ω·m。答案：40Ω·mSl3U10I510RS20000.021l【学科素养升华】导体形变后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化时应抓住以下三点：(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ρ、l、S都确定之后，应用电阻定律R=求解。Sl考点3电功、电功率、电热的计算1.纯电阻电路：(1)意义：某段电路中只含有电阻元件，如电炉、电饭锅、电烙铁、白炽灯、电暖器等。(2)纯电阻电路的两个基本特点：①遵循欧姆定律：I=。②电流通过纯电阻电路时，电流做功所消耗的电能全部转化为内能，电功等于电热，即W=U