高三-电阻定律、欧姆定律、焦耳定律及电功率(教)

倾力打造感动深圳的教育1学科教师辅导讲义学员编号：年级：高三课时数：学员姓名：辅导科目：物理学科教师：授课主题高三---电阻定律欧姆定律焦耳定律及电功率授课类型T同步课堂P实战演练S归纳总结教学目标①对欧姆定律和电阻定律的理解与应用②对伏安特性曲线的理解③电功、电热、电功率和热功率授课日期及时段2016-1-148:00-10:00T（Textbook-Based）——同步课堂知识点一、电阻定律1.电阻(1)定义式：R＝_UI__。(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对_电流___阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越_大__。2.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的__长度__成正比，与它的__横截面积___成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关。(2)表达式：R＝__ρlS3.电阻率体系搭建前情回顾倾力打造感动深圳的教育2(1)计算式：ρ＝_RSl_。(2)物理意义：反映导体的___导电性能__，是导体材料本身的属性。(3)电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而__增大__；半导体：电阻率随温度升高而__减小__。知识点二、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＝__UR_。3.适用条件：适用于_金属__和电解液导电，适用于纯电阻电路。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__电场力__作用下定向移动，电场力做的功称为电功。(2)公式：W＝qU＝_IUt__。(3)电流做功的实质：__电能__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__快慢___。(2)公式：P＝Wt＝_IU_。3.焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的__热量___。(2)计算式：Q＝__I2Rt__。4.热功率(1)定义：单位时间内的发热量。(2)表达式：P＝Qt＝_I2R_。[思考](1)电流既有大小又有方向，所以它的运算应遵循平行四边形定则，是矢量。这句话对吗？(2)公式P＝UI、P＝Wt及W＝UIt、Q＝I2Rt适用于哪些电路？自我诊断1.欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，材料分布均匀，边长分别倾力打造感动深圳的教育3为a、b、c，且a＞b＞c。电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻值最小的是()解析根据电阻定律，电阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短，选项A正确。答案A2.用电器到发电厂的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率为ρ。为使线路上的电压降不超过U。那么，输电线的横截面积的最小值为()A.ρlRB.2ρlIUC.UρlID.2UlIρ解析输电线的总长为2l，由公式R＝UI、R＝ρlS得S＝2ρlIU，故B正确。答案B3.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()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＝UR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B4.(2016·宁波二模)QQ是一款流行的互联网即时通讯工具，新版本QQ推出了“在线时长”新功能，用户通过积累在线时长可以获得更高等级、享受更多服务，许多网友为追求虚拟的等级而纯粹地开机在线，造成大量的电能浪费。如图所示是某网友QQ界面的电脑屏幕抓拍图，请你估算他升到下一级还要消耗多少电能(假定QQ用户使用台式电脑)()倾力打造感动深圳的教育4A.0.2kW·hB.2kW·hC.20kW·hD.200kW·h解析电脑正常工作时的功率约为200W，该网友升到下一级还要消耗的电能为W＝Pt＝2kW·h，选项B正确。答案B考点一对欧姆定律和电阻定律的理解与应用电阻的决定式和定义式的比较【例1】用图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，G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G的电流为零时，测得MP＝l1，PN＝l2，则Rx的阻值为()公式R＝ρlSR＝UI区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、L、S共同决定提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无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典例分析倾力打造感动深圳的教育5A.l1l2R0B.l1l1＋l2R0C.l2l1R0D.l2l1＋l2R0解析通过电流表G的电流为零时，P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等，即U0＝UMP，根据欧姆定律有U0＝UMNR0＋RxR0，UMP＝UMNRl1＋Rl2Rl1，则R0R0＋Rx＝Rl1Rl1＋Rl2，由此得R0Rx＝Rl1Rl2，根据电阻定律得，电阻丝的电阻R∝l，故R0Rx＝l1l2，所以Rx＝l2l1R0。正确选项为C。答案C反思总结解题的关键是根据“通过电流表G的电流为零”得出“P点的电势与R0和Rx连接点的电势相等”，由此得出电压关系、电阻关系。有些同学因看不懂电流表与其他电阻的串、并联关系而感到无从下手。【变式训练】1.(2015·安徽理综，17)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时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为()A.mv22eLB.mv2SneC.ρnevD.ρevSL解析欧姆定律I＝UR，电流的微观表达式I＝neSv，电阻定律R＝ρLS，则金属棒内场强大小为E＝UL＝IRL＝ρnev，故C正确。答案C考点二对伏安特性曲线的理解1.图甲中，图线a、b表示线性元件，图乙中图线c、d表示非线性元件。2.图线a、b的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra＜Rb(如图甲所示)。3.图线c的电阻随电压的增大而减小，图线d的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)。4.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。倾力打造感动深圳的教育6【例2】(多选)如图5所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出()A.通过电阻的电流与两端电压成正比B.电阻R＝0.5ΩC.因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1tanα＝1.0ΩD.在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C解析由I－U图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即I和U成正比，A正确；而电阻R＝UI＝105Ω＝2Ω，B错误；由于纵、横坐标的标度不一样，故不能用tanα计算斜率表示电阻的倒数，C项错误；在R两端加上6.0V电压时I＝UR＝6.02A＝3.0A，每秒通过电阻横截面的电荷量q＝It＝3.0×1C＝3.0C，选项D正确。答案AD【变式训练】2.(多选)我国已经禁止销售100W及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U－I图象如图所示。图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角，则()A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在A点，白炽灯的电阻可表示为tanβC.在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0D.在A点，白炽灯的电阻可表示为U0I0倾力打造感动深圳的教育7解析白炽灯的电阻随电压的增大而增大，选项A错误；在A点，白炽灯的电阻可表示为U0I0，或表示为tanα，选项B错误，D正确；在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0，选项C正确。答案CD考点三电功、电热、电功率和热功率电功、电热、电功率和热功率的区别【例3】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440ΩB.电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5WC.1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析由于电饭煲是纯电阻元件，所以R1＝UI1＝44Ω，P1＝UI1＝1100W其在1min内消耗的电能W1＝UI1t＝6.6×104J洗衣机为非纯电阻元件，所以R2≠UI2，P2＝UI2＝110W其在1min内消耗的电能W2＝UI2t＝6.6×103J其热功率P热≠P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的10倍。故选项C正确。答案C意义公式联系电功电流在一段电路中所做的功W＝UIt对纯电阻电路，电功等于电热，W＝Q＝UIt＝I2Rt；对非纯电阻电路，电功大于电热，W＞Q电热电流通过导体产生的热量Q＝I2Rt电功率单位时间内电流所做的功P＝UI对纯电阻电路，电功率等于热功率，P电＝P热＝UI＝I2R；对非纯电阻电路，电功率大于热功率，P电＞P热热功率单位时间内导体产生的热量P＝I2R倾力打造感动深圳的教育8方法提炼电功和电热的处理方法(1)首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，正确选择计算公式。(2)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。【变式训练】3.(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗。若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则()A.电动机的输入功率为576WB.电动机的内电阻为4ΩC.该车获得的牵引力为104ND.该车受到的阻力为63N解析由于U＝48V，I＝12A，则P＝IU＝576W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，r＝576－350122Ω＝11372Ω，故选项B错误；由P出＝Fv＝Ffv，F＝Ff＝63N，故选项C错误，D正确。答案AD自重40kg额定电压48V载重75kg额定电流12A最大行驶速度20km/h额定输出功率350WP(Practice-Oriented)——实战演练课堂狙击1.有一台标有“220V，50W”的电风扇，其线圈电阻为0.4Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是()A.I＝PU＝522A，Q＝UIt＝3000JB.Q＝Pt＝3000J实战演练倾力打造感动深圳的教育9C.I＝PU＝522A，Q＝I2Rt＝1.24JD.Q＝U2Rt＝22020.4×60J＝7.26×106J解析电风扇是一种在消耗电能过程中既产生机械能，又产生内能的用电器，其功率P＝IU，则I＝PU＝522A，而产生的热量只能根据Q＝I2Rt进行计算。因此，选项C正确。答案C2.(多选)把标有“220V100W”的A灯和“220V200W”的B灯串联起来，接在电压恒为220V的电源两端，不计导线电阻及灯泡电阻随温度的变化，则下列判断中正确的是()A.两灯的电阻之比RA∶RB＝2∶1B.两灯的实际电压之比UA∶UB＝1∶2C.两灯实际消耗的功率之比PA∶PB＝1∶2D.在相同时间内，两灯实际发热之比QA∶QB＝2∶1解析由P＝U2R可知两灯的电阻之比RA∶RB＝2∶1，两灯串联，故通过两灯的电流相等，由U＝IR可知，两灯的实际电压之比UA∶UB＝2∶1，由P＝I2R可知，两灯实际消耗的功率之比为2∶1；相同时间内，两灯实际发热之比为2∶1。答案AD3.(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅40～80μs，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1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约