高考物理 三精考点 考点5 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律名卷考点汇

考点5 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律
【原题再现】5. 电动玩具汽车的直流电动机电阻一定，当加上0.3V 电压时，通过的电流为0.3A ，此时电动机没有转动.当加上3V 电压时，电流为1A ，这时电动机正常工作。

则： （ ） A. 电动机的电阻是3
B. 电动机正常工作时的发热功率是3W
C. 电动机正常工作时消耗的电功率是4W
D. 电动机正常工作时机械功率是2W 【答案】D
电阻定律 欧姆定律 焦耳定律
★★★★
○○○○
一、电阻、电阻定律 1．电阻 (1)定义式：I
U R =
. (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． 2．电阻定律： S
L R ρ= 3．电阻率
(1)物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性． (2)电阻率与温度的关系
①金属的电阻率随温度升高而增大； ②半导体的电阻率随温度升高而减小；
③超导体：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为零，成为超导体． 二、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 成正比，跟导体的电阻R 成反比． 2．公式：R
U I =
. 3．适用条件：适用于金属导体和电解质溶液导电，适用于纯电阻电路． 三、电功、电热、电功率 1．电功
(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功． (2)公式：W ＝qU ＝IUt (适用于任何电路)．
(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 ＝W /t ＝IU (适用于任何电路)． 3．焦耳定律
(1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比． (2)计算式：Q ＝I 2
Rt . 4．热功率
(1)定义：单位时间内的发热量． (2)表达式：t
Q P =
＝I 2
R .
电功和电热问题
电功和电热的处理方法
（1）P ＝UI 、W ＝UIt 、Q ＝I 2
Rt 在任何电路中都能使用．在纯电阻电路中，W ＝Q ，UIt ＝I 2
Rt ，在非纯电阻电路中，W >Q ，UIt >I 2
Rt .
（2）在非纯电阻电路中，由于UIt >I 2
Rt ，即U >IR ，欧姆定律I
U
R =
不再成立． （3）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．
（4）在解答这类问题时，很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻，就直接用欧姆定律求解，导致错误．
如图所示，电源的电动势为30V，内电阻为1Ω，一个标有“6V，12W”的电灯与一个绕线电阻为2Ω的电动机申联．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：（）
A．36 W B．44W C．48 W D．60W
【答案】A
【解析】
【名师点睛】对于电动机电路区分是纯电阻电路还是非纯电阻电路，可从从能量转化的角度理解：电能全部转化内能时，是纯电阻电路．电能转化为内能和其他能时，是非纯电阻电路。

1、如图所示电路，电源内阻不可忽略。

开关S闭合后，在滑动变阻器0R的滑片向下滑动的过程中：
（）
A．电压表的示数增大，电流表的示数减小
B．电压表的示数减小，电流表的示数增大
C．电压表与电流表的示数都增大
D．电压表与电流表的示数都减小
【答案】D 【解析】
【名师点睛】分析闭合电路的欧姆定律的动态分析的题目时，一般要按先外电路、再内电路、后外电路的思路进行分析；重点分析电路中的路端电压、总电流及部分电路的电流及电压变化。

2、两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分贝为l 和d ；乙电阻丝的长度和直径分贝为2l 和2d ；将甲乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压比值U 甲：U 乙应满足： （ ）
21 D.2:1 【答案】C 【解析】
根据电阻定律22
4l l l
R S d d
ρρ
π==∝可得两电阻之比为：222::2:1(2)l l R R d d ==乙甲；因两电阻丝消耗的
电功率相等，则根据2U P R =可得：1
U U =甲乙 C.
【名师点睛】此题考查了电阻定律及电功率的应用问题；首先应该掌握电阻定律的表达式l
R S
ρ
=，找到两电阻的关系，然后要知道电功率的求解公式22
=U P I R IU R
==，选取适当的公式进行解答. 3、如图，灯泡L 1:1.0V 0.5W; L 2:10V1.0W;电动机内阻5.0Ω.此时两灯泡都刚好正常发光，电动机也在正常运转，求电动机的输出功率和效率。

【答案】 3.2W 80% 【解析】
由题意可知，两灯均正常发光，则可知，电动机两端的电压为10V ； 干路电流为：10.50.51P I A U =
==； 灯泡L 2中的电流21
0.110
I A =
=；
则电动机中的电流120.50.10.4M I I I A =-=-=；
电动机的输出功率22
100.40.40.5 3.2M M P UI I r W =-=⨯-
⨯=出（）； 电动机的效率 3.2480%P P
η=
==出
； 【名师点睛】明确电路结构，根据灯泡的额定信息明确对应的电流，再由串并联电路的规律求出电动机中的电流；再由功率公式可求得输出功率以及电动机的效率．要注意明确由于电动机为非纯电阻电路，不能直接利用欧姆定律求解
1、下列关于电阻率的叙述，错误的是： （ ） A ．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零 B ．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的 C ．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度 D ．通常情况下，材料的电阻率会随温度变化而变化 【答案】C 【解析】
【名师点睛】本题主要考查了电阻定律。

属于容易题。

本题要求准确对影响电阻率的因素的理解，电阻率只与导体材料和温度有关，与导体的形状、横截面积及长度无关；当温度降到一定时，导体的电阻率突然变为零，变为超导体。

2、有四盏灯，如图所示连接在电路中，L 1和L 2都标有“220 V'100W”字样，L 3和L 4都标有“220 V'40 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光。

最暗的是： （ ）
A.L 3
B.L 2
C.L 1
D.L 4 【答案】A 【解析】
【名师点睛】根据额定电压和额定功率，由功率公式比较两种灯泡的电阻大小．根据公式2P I R =比较1L 和
2L 、3L 和4L 功率的大小．根据公式2U P R
=，比较2L 和3L 功率大小．再确定哪个灯泡功率最小
3、由欧姆定律I ＝
R U 导出U ＝IR 和R ＝I
U
，下列叙述中不正确的是： （ ） A.导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比
B.导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关
C.对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值
D.一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大 【答案】A 【解析】
导体的电阻由导体本身性质决定，与U 、I 无关，公式R ＝
I
U
只是提供一种测量计算导体电阻的方法，故A 错，B 、C 对；公式U ＝IR ，当I 一定时U 与R 成正比，D 正确。

【名师点睛】此题考查了对欧姆定律以及其变形式的理解；要知道导体电阻只与导体的长度、、温度、横截面积以及导体的电阻率有关，与导体两端的电压和电流无关，要搞清对物理概念的比值定义法和正反比定义法的不同.
4、如图所示，平行金属板中带电质点P 处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R 4的滑片向b 端移动时，则： （ ）
A ．R 3上消耗的功率增大
B ．电流表读数减小
C ．质点P 将向上运动
D ．电压表读数减小 【答案】D 【解析】
当滑动变阻器R 4的滑片向b 端移动时，滑动变阻器接入电阻值R 4将减小，则外电路总电阻将减小，由全电
【名师点睛】动态问题分析思路总体来说是按照先部分后整体再部分的顺序，要充分利用电路中不变部分的电阻不变的特点，间接地讨论电路变化部分．还要注意电源是有内阻的。

5、微型吸尘器的直流电动机的电阻一定，当加在电机上的电压为0.3V 时，电机不转，但流过电机的电流为0.3A ；当所加电压为2V 时，电机正常工作，工作电流为0.8A ，求电动机正常工作时效率是多少？ 【答案】η=60% 【解析】
当电机不转时，由欧姆定律得，电机的电阻为1
1
1U R I =
=Ω．当电机正常工作时，电机输出的功率为2
20.80.8210.96W P UI I R =-=⨯-⨯=出（），电机总功率为 1.6W P UI ==总，所以吸尘器的效率为
η=60%
【名师点睛】在计算电功率的公式中，总功率用P IU =来计算，发热的功率用2
P I R =来计算，如果是计算纯电阻的功率，这两个公式的计算结果是一样的，但对于电动机等非纯电阻，第一个计算的是总功率，第二个只是计算发热的功率，这两个的计算结果是不一样的
6、一辆以蓄电池为驱动能源的环保电动汽车，拥有三十多个座位，其电池每次充电仅需三至五个小时，蓄电量可让汽车一次性跑5.0×105
m ，汽车时速最高可达1.8×102
km/h ，汽车总质量为9.0×103
kg 。

驱动电机直接接在蓄电池的两极，且蓄电池的内阻为r =0.20Ω。

当该汽车在某城市快速水平公交路面上以v ＝90km/h 的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I ＝1.5×102
A ，电压U ＝3.0×102
V ，内电阻R M =0.40Ω。

在此行驶状态下（取g ＝10 m/s 2
），求：
（1）驱动电机输入的电功率P 入；（2）驱动电机的热功率P 热；（3）驱动电机输出的机械功率P 机；（4）蓄电池的电动势E 。

【答案】（1）44.510W ⨯（2）39.010W ⨯（3）4
3.610W ⨯（4）330V
【解析】
（1）驱动电机输入的电功率：W 104.5W 100.3105.1422⨯=⨯⨯⨯==IU P 入 （2）驱动电机的热功率：W 100.9W 40.0)105.1(3222⨯=⨯⨯==R I P 热
【名师点睛】此题考查了全电路的欧姆定律以及功率的计算；首先要知道电动机是非纯电阻电路，用P=IU 计算总功率，用P=I2R.计算发热功率；同时要明确电动机内部的能量转化关系；此题是基本的电路计算.
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