(北京专用)高考物理一轮复习第十章恒定电流第1讲电流电阻电功及电功率课件

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<Rf。
(3)图线b的斜率变小,电阻变小,图线c的斜率变大,电阻变小。(注意:曲
线上某点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数。根据(gēnjù)R= U ,电阻为某点
和原点连线的斜率或斜率倒数。)
I
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3-1 锰铜合金的电阻几乎不受温度变化的影响,常用来制作(zhìzuò)标准电 阻。如图是两个标准电阻的伏安特性曲线,若把两个电阻串联接入电
l ,故ρ=
S
RS,所以
l
ρ1=
ρ2
R1 R2
S1 l1 S2 l2
=
4 3
,B正确。
第十页,Байду номын сангаас37页。
3.关于电功W和电热(diànrè)Q的说法正确的是 ( B )
A.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,且W=Q B.在任何电路中都有W=UIt、Q=I2Rt,但W不一定等于Q C.W=UIt、Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立 D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中成立 答案 B W=UIt、Q=I2Rt适用(shìyòng)于一切电路,但在纯电阻电路中W=Q,在 非纯电阻电路中W>Q,B对,A、C、D错。
导体的材料导电性能好坏的物理量。 (2)导体电阻阻值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。
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2.两个(liǎnɡ ɡè)公式的对比
公式 适用条件
字母含义
R= UI
(1)金属、电解液 (2)纯电阻电路 U:导体两端的电压 I:通过导体的电流
公式含义
面积为S,导 体单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q,
当导体两 端加上一定的电压时,导体中的自由电荷沿导体定向(dìnɡ
xiànɡ)移动的速率为v。
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2.在时间t内导体中长度l=vt内的自由电荷(zìyóu diàn hé)全部通过了截面D。
3.这些(zhèxiē)电荷的总电荷量为Q=nvtSq。 4.电流的表达式:I= =QnqSv。 5.结论:从微观上看,电t流由导体中自由电荷的密度、电荷定向移动(yídòng)的速 率、导体的横截面积和自由电荷带电量共同决定。
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2.对伏安特性曲线的理解(如图所示) (1)图线a、e、d、f 表示(biǎoshì)线性元件,b、c表示(biǎoshì)非线性元件。 (2)在图甲中,图线a、e的斜率表示(biǎoshì)电阻的大小,斜率越大,电阻越大,Ra> Re。 在图乙中,图线d、 f的斜率表示(biǎoshì)电阻倒数的大小,斜率越大,电阻越小,Rd
A.nSvΔt B.nvΔt C.IΔt D.
Se
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答案 A 根据电流的定义式可知,在Δt内通过导线截面的电荷量q= IΔt。所以在这段时间内通过的自由电子(zì yóu diàn zǐq)数为I Nt = = 。 由于自由电子(zì yóu diàn zǐ)定向移动的速率是v,因此在e 时间e Δt内,位于以截面S为 底, 长为l=vΔt的这段导线内的自由电子(zì yóu diàn zǐ)都能通过截面。这段导线的体积 V=Sl=SvΔt,所以Δt内通过截面S的自由电子(zì yóu diàn zǐ)数N=nV=nSvΔt。
路中,在相同时间内产生的热量关系为 ( C)
A.Q1=Q2 B.Q1>Q2 C.Q1<Q2 D.无法确定
答案 C 由I-U图线的斜率表示电阻的倒数(dǎo shù)可知R1<R2,串联电路中电 流处处相等,再结合焦耳定律Q=I2Rt可知Q1<Q2。
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3-2 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线 上一点,PN为图线在P点的切线(qiēxiàn),PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线,则下
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深化(shēnhuà) 拓展
考点(kǎo diǎn)一 电流的微观解释
考点(kǎo diǎn)二 对电阻、电阻定律的理解和应用
考点三 欧姆定律和伏安特性曲线 考点四 电功、电功率、电热与热功率
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深化拓展 考点一 电流的微观解释
一、电流的微观解释 1.建立微观模型:如图所示,粗细均匀的一段导体长为l,横截
U
I 反映了R的大小,
1
不能说R∝U、R∝ I
R=ρ
l S
导电材料
ρ:材料的电阻率 l:沿电流方向导体的长度 S:垂直电流方向导体的横截面 积
R的决定式,R由ρ、l、S共同决 定
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2-1 把两根同种材料做成的电阻丝,分别接在两个电路中,甲电阻丝长
为l,直径为d,乙电阻丝长为2l,直径为2d,要使两电阻丝消耗的功率相等,
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二、与电流有关的三种速率(sùlǜ)的比较
概念 速率大小
电荷定向移动速率
电流的传导速率
自由电荷沿某一方向运动的速 电场的传播速率 率
金属导体中约为10-5 m/s
等于光速3×108 m/s
电荷无规则热运动速 率
自由电荷做无规则运 动的速率 约为105 m/s
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答案(dáàn) 7.8×10-6 m/s
6.0×1023 mol-1 1.6×10-19 C 6.0×10-2 kg/mol
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解析 导线MN中含有的原子数为N=m NA 因为一个金属原子贡献一个电子,所以μ导线MN中的自由电子数也 是N。 导线MN单位体积内的自由电子数n=
N
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4.横截面积为S的导线中,通有大小为I的电流。已知导线单位体积中有
n个自由电子(zì yóu diàn zǐ),每个自由电子(zì yóu diàn zǐ)的电荷量是e,自由电子(zìyóu
diàn zǐ)定向移动的速率是v, 则在时间Δt内通过导线截面的电子数是 (
A
)
I t
S
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3.电阻率 (1)计算式:ρ=RS 。
l
(2)物理意义:反映导体的⑤ 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(zēnɡ dà); 半导体:通常电阻率随温度升高而⑥ 减小 。
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三、电功和电功率
1.电功 (1)定义:电流所做的功叫电功。电流做功,实质上是导体中的恒定电场 对自由电荷的① 静电力 在做功。 (2)公式:W=qU=IUt。 (3)电流做功是② 电能 转化成其他形式(xíngshì)能的过程。
第1讲 电流(diànliú) 电阻 电功 及电功率
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知识梳理
一、电流
1.电流
(1)定义(dìngyì):电荷的① 定向移动 形成电流。
(2)方向:规定② 正电荷 定向移动的方向为电流的
q
t
方向。
U
R
(3)三个公式
c.微观(wēiguān)式:I=③ nqSv 。
a.定义(dìngyì)式:I= ;
2.有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝,长度之比为l1∶l2=1∶5,横截面积之
比为S1∶S2=2∶3,电阻之比为R1∶R2=2∶5,外加(wàijiā)电压之比为
U1∶U2=1∶
B
2,则它们的电阻率之比为 ( )
A.2∶3 B.4∶3 C.3∶4 D.8∶3
答案
B
设两根电阻丝电阻率分别为ρ1、ρ2,由电阻定律R=ρ
2.电功率 (1)定义:单位时间内电流所做的功。表示电流做功的③ 快慢 (kuàimàn)W 。
t
(2)公式:P= =④ IU 。
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3.焦耳定律(jiāo ěr dìnɡ lǜ) (1)电热:电流流过一段导体时产生的⑤ 热量 。 (2)计算式:Q=⑥ I2Rt 。 4.热功率 (1)定义(dìngyì):单位时间内的发热量。 (2)表达式:P=Q =⑦ I2R 。
1-1 (多选)一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U时,通过金属
导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动(yídòng)的平均速率为v,若将
金属
导线均匀B拉C长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则
此时 ( )
I
A.通过金属导线的电流为
2 I
B.通过金属导线的电流为 4
C.自由电子定向移动(yídòng)的平均速2v 率为 D.自由电子定向移动(yídòng)的平均速v 率为
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2.欧姆定律 (1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成④ 正比 ,跟导体的电 阻R成⑤ 反比 。 (2)公式:I= U。 (3)适用条件R(tiáojiàn):适用于⑥ 金属 和电解液导电,适用于纯电阻电路。
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二、电阻(diànzǔ)
1.电阻 (1)R=U 。
RS 2 000 0.02
l
1
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考点三 欧姆定律和伏安特性曲线 1.欧姆定律
(1)公式URI= ,是电流的决定式,I正比于电压,反比于电阻。 (2)公式中的I、U和R三个量必须对应同一段电路或同一
段导体(dǎotǐ)。 (3)适用范围:适用于金属、电解液等组成的纯电阻电路。
对于气体导 电、含有电动机和电解槽等非纯电阻的电路不适用。
t
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1.一个阻值(zǔ zhí)为R的电阻两端加上电压U后,通过电阻横截面的电荷量q随
时间变化的图像如图所示,此图像的斜率可表示为 ( C)
A.U B.R C. D.
U
I
R
R
答案 C 在q-t图像中图线的斜率是k=q =I,即表示电流,由欧姆定律知
t
I=U ,则C正确。
R
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UU乙 甲22=
R甲=
R乙
(d2=ρ/l22,)得2
d2
的。
= U,所甲 以选2 项C是正确
U乙
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2-2 如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器(róngqì),P、Q为电极, 设a= 1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,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=10 V时,求电解液的电阻率ρ是多少?
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1-2 [2014北京理综,24(2)]若导线MN的质量m=8.0 g、长度L=0.10 m,感 应电流I=1.0 A,假设一个原子贡献(gòngxiàn)1个自由电子,计算导线MN中电子沿 导线长度方向定向移动的平均速率ve(下表中列出一些你可能会用到的 数据)。
阿伏加德罗常数NA 元电荷e 导线MN的摩尔质量μ
I
(2)物理意义:导体的电阻反映了① 导体对电流阻碍作用 (zuòyòng) 的大小,R 越大,阻碍作用(zuòyòng)② 越大 。
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2.电阻定律 (1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的③ 长度 成正比,与它的④ 横截面积 成反比;导体的电阻还与构成它的材料有关(yǒuguān)。 (2)公式:R=ρ l 。
列说法中正确的是 ( D)
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小
B.对应P点,小灯泡的电阻为R=
U1 I2 I1
C.对应P点,小灯泡的电阻为R=
U1 I1
D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积
答案(dáàn) 40 Ω·m
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解析 由题图乙可求得U=10 V时电解液的电阻为
R= U = 1Ω0=2 000 Ω 由题I 图甲5可10知3 电解液长为:l=a=1 m
横截面积为:S=b·c=0.02 m2
结合(jiéhé)电阻定律R=ρ 得ρ= = Ω·m=40SlΩ·m。
加在两电阻丝上的电压(diànyā)应满足C ( )
A. U甲=1 B. U=甲 2
C. U乙=
U甲 2 U乙
D. U乙=2 2
U甲
U乙
答案
C
根据电阻定律有:R甲=ρ
l
S甲 ,R乙=ρ
2l S乙
,又知P甲=
U甲2 R甲
,P乙=
U乙2 R乙
,若使
ρl
P甲=P乙,即 U甲2 = U乙2,则
R甲 R乙
4
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答案 BC 金属(jīnshǔ)导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截面积

1
为原来的
I
2 ,电阻变为原来的4倍,两端加上恒定电压U,通过金属(jīnshǔ)导
线的 4
电流为v ,A错误,B正确。根据I=neSv可知自由电子定向移动的平均速
2
率为 ,C正确、D错误。
其中(qízhōng),S为导线MN的横截面积SL。 因为电流I=nveSe 所以ve= = = 解得ve=7I.8×I1L0-6 mIL/μs。
nSe Ne mNAe
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考点二 对电阻、电阻定律的理解和应用 1.电阻与电阻率的区别
(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻率 是反映制作(zhìzuò)
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