8-1 基本概念与部分电路欧姆定律

基本概念与部分电路欧姆定律►知识点一电流1．定义：自由电荷的__________形成电流．电流的微观表达式：I＝__________(n为导体单位体积内的自由电荷数，q为自由电荷的电荷量，S为导体横截面积，v为自由电荷定向移动的速度)．2．定义式：I＝qt，其中q是时间t内通过导体______________的电荷量；对于电解液导电和气体导电，通过某一横截面的电荷量应为正、负离子电荷量的__________之和．3．方向：电流是__________(“标”或“矢”)量，电流方向跟________电荷定向移动的方向相同．4．形成持续电流的条件：导体两端存在_____________．定向移动nqSv某一横截面绝对值标正电压(电势差)►知识点二电阻与电阻定律1．电阻：导体两端的________和通过它的________的比值，定义式为R＝_________，单位为________(符号_______)．2．电阻定律：导体的电阻跟导体本身的________成正比，跟导体的__________成反比，还跟导体的材料有关；电阻定律的公式为__________，该式是电阻大小的决定式，ρ为材料的__________，单位为欧姆米(Ω·m)．电压电流UI欧姆Ω长度横截面积电阻率R＝ρLS3.材料的电阻率与温度有关系：a.金属的电阻率随温度的升高而增大.铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变,可用于做标准电阻。b.某些半导体的电阻率随温度的升高而减小。c.有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体.材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC►知识点三部分电路欧姆定律1．内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成______，跟它的电阻R成____．2．表达式：________.3．适用条件：适用于__________和电解液导电，气体导电和________________不适用．4．导体的伏安特性曲线：通过导体的________随导体两端电压变化的关系图线，横轴表示________，纵轴表示________．(1)线性元件：伏安特性曲线是________的电学元件，适用欧姆定律．(2)非线性元件：伏安特性曲线为________的电学元件，_________(选填“适用”或“不适用”)欧姆定律正比反比I＝UR金属导体半导体元件导电电流电压U电流I直线曲线不适用例题1：铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，电子平均定向移动速率为()A.光速cB.I/(neS)C.I/(neSm)D.mI/(neS)D解析见下页考点一对电流概念的理解单选【解析】假设电子的定向移动的速率为v,那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtS，摩尔数为vtS/m，自由电子数为vtSn/m，所以电量q=vtSne/m，因电流I=q/t=vSne/m,于是得：v=Im/(neS)跟踪训练如图4所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀分布的负电荷，设棒单位长度内所含的电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒的运动而形成的等效电流大小为()A．vqB.qvC．qvSD.qvS图4解析在垂直棒的运动方向选取一截面，设棒长为L，则棒上所有电荷通过这一截面所用的时间t＝Lv，从而得电流I＝Lqt＝LqLv＝qv.A单选考点二对电阻、电阻定律的理解1．导体的电阻表示导体对电流的阻碍作用．电阻越大其阻碍作用越强，导电能力越弱．导体电阻的大小可用导体两端电压与电流的比值求解，即R＝(电阻的定义式)，但电阻是导体的属性，导体的电阻由导体的长度、横截面积及材料的性质决定，不随导体的两端电压及通过导体的电流的改变而变化．2．电阻率反映组成导体的材料的导电性能，是导体材料本身的属性．电阻率的大小与材料的种类和温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大，某些半导体的电阻率随温度的升高而减小，某些合金的电阻率几乎不受温度影响．当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，成为超导体．3．导体电阻与电阻率无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小．UI例2对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率()A．跟导线的电阻成正比B．跟导线的横截面积成正比C．跟导线的长度成反比D．由所用金属材料本身的特性决定D[解析]导线的电阻率是由材料本身的特性决定的，与导线的长度和横截面积无关，仅与材料的性质有关，故选项D正确．[点评]电阻是导体的属性，一段导体的电阻随导体的长度、横截面积、材料性质的改变而变化；电阻率是导体材料的属性，电阻率不随导体的长度、横截面积的改变而变化．本题主要考查电阻和电阻率的概念．单选跟踪训练[2011·南京模拟]下列说法正确的是()A．由R＝UI知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B．比值UI反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝UIC．导体中电流越大，导体电阻越小D．由I＝UR知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比BD双选[解析]导体的电阻反映导体的属性，其大小取决于导体自身，与U、I无关，故选项A、C错误；电阻的定义式为R＝UI，比值UI反映了导体对电流的阻碍作用大小，选项B正确；由欧姆定律可知，选项D正确．1．对于常温下一根从灯上取下的阻值为R的均匀电阻丝，下列说法正确的是()A．常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB．常温下，若将电阻丝中点对折起来，电阻变为R4C．给电阻丝加上的电压从0逐渐增大到U0，则在任意状态下的UI的值不变D．把电阻丝降到绝对零度附近，电阻率会突然变为零BD双选[答案]根据电阻定律R＝ρls，当把电阻拉长为原来的10倍时，横截面积将变为原来的110，电阻就变为原来的100倍；当把电阻丝对折后，长度变为原来的一半，而横截面积变为原来的2倍，所以电阻就为原来的14，B正确；当加上一定的电压后，电阻丝会热，而金属的电阻率随温度升高而增大，所以电阻也随之增大，则UI的值会变大；当其温度降到绝对零度的附近时，电阻会突然变为零，所以D对．注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数．1II．一定要分清U－I与－U图象：在同一个U－I图象中，斜率越大的图线对应的电阻越大；在同一个－U图象中，斜率越大的图线对应的电阻越小；2．曲线上每一点对应的电压与电流的比值对应这一状态下的电阻；3．不同的电阻伏安曲线特性并不相同，锰铜合金和镍铜合金制成的电阻伏安特性曲线如图33－3甲所示；金属导体电阻的伏安特性曲线如图乙所示；半导体制成电阻的伏安特性曲线如图丙所示．考点三伏安特性曲线的应用例3在如图33－4所示的四个图象中，表示白炽小灯泡伏安特性曲线的是()C[解析]随着温度的升高，灯丝的电阻率随之增大，因此灯丝电阻随电压的升高而增大．在I－U图象中各点与坐标原点连线的斜率表示对应的电阻，所以小灯泡的伏安特性曲线应该向下弯曲，故选项C正确．单选[解析]随着温度的升高，灯丝的电阻率随之增大，因此灯丝电阻随电压的升高而增大．在I－U图象中各点与坐标原点连线的斜率表示对应的电阻，所以小灯泡的伏安特性曲线应该向下弯曲，故选项C正确．[点评]因灯丝电阻随温度变化，小灯泡伏安特性曲线为曲线，但在各状态下小灯泡中的灯丝适用欧姆定律．下面的变式则是根据伏安特性曲线判断电阻大小和功率．跟踪训练小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图33－5所示，P为图线上一点，PN为图线过P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线．下列说法中不正确的是()A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B．对应P点，小灯泡的电阻为U1I2C．对应P点，小灯泡的电阻为U1I2－I1D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积C[解析]小灯泡的灯丝是一个纯电阻，在通电时满足欧姆定律．从小灯泡的I－U曲线可以看出，随着电压的增大，电压与电流的比值增大，即小灯泡的电阻增大，选项A正确；根据欧姆定律，对应P点，从图象可以得出小灯泡的电阻R＝U1I2，选项C错误，选项B正确；小灯泡的功率P＝UI，从图象可以看出等于图中矩形PQOM所围的面积，选项D正确．单选