(新课改省份专用)2020版高考物理一轮复习第八章第1节电流电阻电功电功率学案(含解析)
全国通用 2020版高考物理一轮复习：第8章 第1讲 电流 电阻 电功和电功率
第 八 章 恒定电流第1讲 电流 电阻 电功和电功率一、电流、电阻2．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的阻碍作用。
3．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，导体的电阻与构成它的材料有关。
(2)表达式：R ＝ρlS 。
4．电阻率(1)计算式：ρ＝RSl。
(2)物理意义：反映导体的导电性能，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增大。
②半导体：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变为零，成为超导体。
二、电功、电功率、焦耳定律 1．电功(1)定义：电路中电场力移动电荷做的功。
(2)公式：W ＝qU ＝UIt 。
(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 ＝UI 。
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 ＝I 2Rt 。
(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
) 1．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向。
(×)2．由R ＝UI 可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。
(×)3．由I ＝UR 知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
(√)4．金属的电阻率由导体本身的性质决定，与温度有关。
(√)5．公式W ＝UIt 适用于任何电路中求功，Q ＝I 2Rt 适用于任何电路求电热。
(√)1．(电流的定义)如图所示，电解池内有只含一价离子的电解液，在时间t 内通过溶液截面S 的正离子数为n 1，负离子数为n 2。
设元电荷电荷量为e ，则以下说法正确的是( )A ．溶液内电流方向从A 到B ，电流大小为n 1etB ．溶液内电流方向从B 到A ，电流大小为n 2etC ．溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消D ．溶液内电流方向从A 到B ，电流大小为(n 1＋n 2)et解析 电解液中通过一截面的电荷量应为n 1e ＋n 2e ，则电流为I ＝q t ＝(n 1＋n 2)et 。
2020高考物理一轮总复习第八章恒定电流基础课1电流、电阻、电功、电功率课件新人教版
A．当 n1＝n2 时，电流为零 B．当 n1>n2 时，溶液中电流方向从 A→B，电流为 I＝n1－t n2e C．当 n1<n2 时，溶液中电流方向从 B→A，电流为 I＝n2－t n1e D．溶液中电流方向从 A→B，电流为 I＝n2＋t n1e
解析：选 D 根据正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向 与电流的方向相反，可判断出溶液中电流方向为 A→B，选项 A、C 错误；根据电流 的定义式 I＝qt，由题意 t 秒内流过横截面的电荷量为 q＝(n2＋n1)e，代入 I＝qt，得电 流为 I＝n2＋t n1e，选项 B 错误，D 正确．
IΔt
C. q
D.Sq
解析：选 BC 在 Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为Qq＝IΔqt，
或者由 I＝nqvS，得Qq＝IΔqt＝nvSΔt，综上，选 BC.
2.(2019 届重庆一中期末)如图所示的电解池接入电路后，在 t 秒内有 n1 个一价 正离子通过溶液内某截面 S，有 n2 个一价负离子通过溶液内某截面 S，设 e 为元电荷， 以下说法正确的是( )
第八章 恒定电流
考纲要求
欧姆定律 Ⅱ 电阻定律 Ⅰ 电阻的串联、并联 Ⅰ 电源的电动势和内阻 Ⅱ 闭合电路的欧姆定律 Ⅱ 电功率、焦耳定律 Ⅰ 实验八：测定金属的电阻 率(同时练习使用螺旋测微 器) 实验九：描绘小电珠的伏 安特性曲线 实验十：测定电源的电动 势和内阻 实验十一：练习使用多用 电表
微观 I＝nqSv
式
电荷数
一切
从微观上看 n、q、S、
q：每个自由电荷的电荷量
电路
v 决定了 I 的大小
S：导体横截面积
v：电荷定向移动速率
高考物理一轮复习8第1讲电流电阻电功及电功率课件
(3)标矢性：电流是标量，_正__电__荷__定向移动的方向规定为电流的方向。
(4)两个表达式：①定义式：I= q ；②决定式：I= U 。
t
R
2.部分电路欧姆定律：
(1)内容：导体中的电流跟导体两端的_电__压__成正比，跟导体的_电__阻__成反比。 (2)表达式：I= U 。
R
(3)适用范围：_金__属__导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元
t
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)公式：Q=_I_2R_t_(适用于任何电路)。
【情境辨析】 一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。在棒两端加上恒 定的电压U时，棒内产生电流I，如果通电时间为t，通过棒某一截面的电量为 q，电流做功为W，产生的热量为Q。
S
(4)适用条件：粗细均匀的_金__属__导__体__或浓度均匀的电解质溶液。
3.电阻率： (1)计算式：ρ= R S 。国际单位是欧·米，符号为Ω·m。
l
(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__。
考试加油。
律，即焦耳定律。
(√)
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时 间，你们休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一 动，久坐对身体不好哦~
2021/4/17
高考物理一轮复习8第1讲电流电阻电功及电功 率课件
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结束语
同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成 功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
2020版高考物理一轮复习学案第八章第1讲电流电阻电功及电功率含解析
第1讲电流电阻电功及电功率主干梳理对点激活知识点电流欧姆定律Ⅱ1．电流(1)形成电流的条件①导体中有能够□01自由移动的电荷。
②导体两端存在□02电压。
(2)电流的方向与正电荷定向移动的方向□03相同，与负电荷定向移动的方向□04相反。
电流虽然有方向，但它是□05标量。
(3)定义式：I＝□06q t。
(4)微观表达式：I□07nqS v。
(5)单位：安培(安)，符号A,1 A＝1 C/s。
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□08正比，跟导体的电阻R 成□09反比。
(2)公式：□10I＝U R。
(3)□11金属导电和电解液导电，适用于纯电阻电路。
(4)伏安特性曲线①定义：在直角坐标系中，用纵轴表示电流I，用横轴表示□12电压U，画出I-U的关系图象，叫做导体的伏安特性曲线。
②线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的□13直线，这样的电学元件叫做线性元件。
如图甲所示。
③非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件。
如图乙所示。
知识点电阻定律Ⅰ1．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的□01长度l成正比，与它的□02横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。
S(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液。
2．电阻率(1)□04ρ＝RS l。
(2)物理意义：□05电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量。
温度一定时，某种材料的电阻率由这种材料的性质决定，与导体的大小、形状无关。
(3)电阻率与温度的关系①金属导体：电阻率随温度升高而□06增大。
②半导体：电阻率随温度升高而□07减小。
③超导体：当温度降低到□08绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然□09变为零，成为超导体。
④一些合金：电阻率几乎不受温度的影响。
知识点电功率、焦耳定律Ⅰ1．电功(1)定义：电流做的功。
(2)□01W＝qU＝IUt(适用于任何电路)。
(3)单位：国际单位是焦耳(J)，常用单位是度(kW·h)，1 kW·h＝□023.6×106 J。
(课标通用版)2020版高考物理总复习第八章01第1讲欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律精练(含解析)
第1讲欧姆定律、电阻定律、电功率及焦耳定律A组基础过关1.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2。
设元电荷电荷量为e,则以下说法正确的是( )A.溶液内电流方向从A到B,电流大小为B.溶液内电流方向从B到A,电流大小为C.溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消D.溶液内电流方向从A到B,电流大小为答案 D 溶液内正、负离子反方向移动,通过截面的电荷量为正、负离子电荷量绝对值之和,由电流的定义可算出,电流为,故选D。
2.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,材料质量分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c。
电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是( )答案 A 根据电阻定律R=ρ,结合题中各选项图可知,电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的A图所示的金属电阻,选项A正确。
3.一根长为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. B. C.ρnev D.答案 C 金属棒的电阻R=,自由电子定向移动形成的电流I=neSv,金属棒两端电压U=IR,故金属棒内的电场强度E===nevρ,选项C正确。
4.(多选)(2019河南周口检测)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是( )A.加5V电压时,导体的电阻是5ΩB.加12V电压时,导体的电阻约是 1.4ΩC.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断增大答案AD 对某些导电器材,其伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值。
本题中给出的导体在加5V电压时,值为 5Ω,所以此时电阻为5Ω;加12V电压时,值为8Ω,当电压增大时,值增大,即电阻增大,故选项A、D正确。
2020版高考物理一轮复习第8章第1节电流电阻电功及电功率教学案新人教版
第1节 电流 电阻 电功及电功率知识点一| 电流、电阻、欧姆定律1．电流(1)定义：自由电荷的定向移动形成电流。
(2)方向：规定为正电荷定向移动的方向。
(3)三个公式①定义式：I ＝q t ；②微观式：I ＝nqvS ；③决定式：I ＝U R。
2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比。
(2)公式：I ＝U R。
(3)适用条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路。
[判断正误](1)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向。
(×) (2)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。
(√) (3)根据I ＝q t，可知I 与q 成反比。
(×)(4)由R ＝U I知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。
(5)比值U I 反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R ＝U I。
(√)对伏安特性曲线的理解甲 乙(1)图甲中线a 、b 表示线性元件。
图乙中线c 、d 表示非线性元件。
(2)I U 图象中图线上某点与O 点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故R a <R b (如图甲所示)。
(3)图线c 的电阻减小，图线d 的电阻增大(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。
如图乙所示，R 0＝U 0I 0。
[典例] (多选)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，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则下列说法中正确的是( )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R ＝U 1I 2C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2－I 1D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积大小ABD [由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是R ＝U I，由图线不难看出，随电压的增大，电流的增加变得越发缓慢(I U 图线的斜率逐渐减小)，电阻变大，故A 、B 正确，C 错误；小灯泡的功率P ＝UI ，故D 正确。
新高考物理人教版一轮复习课件专题8第1讲电流电阻电功及电功率
A．正离子定向移动形成的电流方向从 A→B，负离子定向移动形成 的电流方向从 B→A
B．由于溶液内正负离子向相反方向移动，溶液中的电流抵消，电流 等于零
D．铝丝
【答案】C
【解析】由
R＝UI 及
R＝ρSl ，得
ρ
＝
US Il
＝
0.6×0.1×10－6 0.1×1.22
Ω·m＝
4.9×10－7 Ω·m.所以导线是由镍铜合金制成的．
• 3．[伏安特性曲线]两根材料和长度均相同
的合金丝a，b，它们的伏安特性曲线分别如
图中A、B所示，则电阻Ra，Rb以及横截面积Sa，
1．[电流]安培提出了著名的分子电流假电流．设电荷量为 e 的电子以速率 v 绕原子
核沿顺时针方向做半径为 r 的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，
正确的是
()
A．电流大小为2vπer，电流方向为顺时针
B．电流大小为vre，电流方向为顺时针
C．电流大小为2vπer，电流方向为逆时针
关 键 能 力·突 破 要 点
考点1 电流的理解和计算 [基础考点] 1．公式 I＝qt 的理解 (1)金属导体中的自由电荷只有自由电子，q 是某一时间内通过金属 导体横截面的电子的电荷量． (2)电解液中的自由电荷是正、负离子，q 是同一时间内正、负两种 离子通过横截面的电荷量的绝对值之和． (3)处于电离状态的气体中的自由电荷既有正、负离子，也有自由电 子，q 是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．
流表改装成欧姆表 动势和内阻
2020版高考物理一轮复习教师用书_8 第八章 恒定电流 1 第一节 欧姆定律、电阻率、电功率及焦耳定律 (4)
实验九描绘小电珠的伏安特性曲线一、实验目的1．掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式．2．掌握伏安特性曲线的描绘方法．3．理解小电珠的伏安特性曲线为什么是曲线．二、实验原理1．用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来．2．电流表外接：因为小电珠的电阻较小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式，使电压能从零开始连续变化．三、实验器材小电珠(3.8 V，0.3 A)或(2.5 V，0.6 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个，滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．四、实验过程1．电路连接确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图中的原理图连接好实验电路．2．开关闭合把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S.3．数据测量移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S.五、数据处理1．在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)．3．将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．六、误差分析1．系统误差由于采用的是电流表外接法，电流表的测量值大于小电珠电流的真实值．2．偶然误差(1)电压表、电流表读数时存在误差．(2)在坐标纸上描点、作图时存在误差．七、注意事项1．电路的调节闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏小电珠．2．图象的画法(1)建立坐标系时，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理．(2)I－U图线在U＝1.0 V左右时将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差．(3)误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线．3．实验操作当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关．对电路设计和实验原理的考查【典题例析】有一个小电珠上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的I －U图线，现有下列器材供选用：A.电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B.电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C.电流表(0～3 A，内阻0.4 Ω)D.电流表(0～0.6 A，内阻1.0 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________.(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)(3)把图丙中所示的实验器材按图甲用笔画线代替导线连接成实物电路图．[解析](1)由于测量数据要从零开始，故采用题图甲所示的分压式电路，且能方便地多测几组数据．(2)因小电珠额定电压为4 V ，则电压表选量程为0～5 V 的电压表A.小电珠的额定电流为I ＝P U ＝24 A ＝0.5 A ，则电流表选D.滑动变阻器应选最大阻值较小的E ，这样在实验中移动滑片时能使电路中的电流和电压有明显的变化，从而减小读数误差．(3)电路图如图所示．[答案] (1)描绘电珠的I －U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E (3)见解析图1.(2019·广西柳州高级中学模拟)在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，已知待测小灯泡的额定电压为6 V ，额定功率约为3 W ，提供的器材有：电流表A ：量程为0.6 A ，内阻约为0.5 Ω； 电压表V ：量程为3 V ，内阻为3 k Ω； 滑动变阻器R 1(0～10 Ω，2 A) 滑动变阻器R 2(0～500 Ω，1 A) 定值电阻R 3＝1 k Ω； 定值电阻R 4＝3 k Ω；电源：电动势为9 V ，内阻约为0.1 Ω； 开关一个，导线若干． (1)实验中，应该选用的滑动变阻器是________，定值电阻是 ________(填仪器的字母代号)．(2)根据所给的器材，在虚线框中画出实验电路图．解析：(1)灯泡额定电压为6 V ，电压表量程为3 V ，需要把电压表与定值电阻R 4串联组成新的电压表，使电压表量程扩大至6 V ；电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡正常发光时电阻约为 R ＝U 2P ＝623 Ω＝12 Ω，电流表内阻约为0.5 Ω，电压表内阻为6 k Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，因电源内阻约为0.5 Ω，滑动变阻器应选择阻值较小的R1.(2)实验电路图如图所示．答案：(1)R1R4(2)见解析图对数据处理和误差分析的考查【典题例析】(2017·高考全国卷Ⅰ)某同学研究小灯泡的伏安特性．所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表V(量程3 V，内阻3 kΩ)；电流表A(量程0.5 A，内阻0.5 Ω)；固定电阻R0(阻值1 000 Ω)；滑动变阻器R(阻值0～9.0 Ω)；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干．(1)实验要求能够实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图．(2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图(a)所示．由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻________(填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率________(填“增大”“不变”或“减小”)．(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率．闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为________W，最大功率为________W．(结果均保留2位小数)[解析](1)要实现在0～3.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，则滑动变阻器需要设计成分压接法；电压表V应与固定电阻R0串联，将量程改为4 V．由于小灯泡正常发光时电阻约为12 Ω，所以需将电流表外接．(2)由小灯泡伏安特性曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻增大．根据电阻定律可知，灯丝的电阻率增大．(3)当滑动变阻器接入电路中的阻值最大为9.0 Ω时，流过小灯泡的电流最小，小灯泡的实际功率最小，把滑动变阻器视为等效电源内阻的一部分，在题图(a)中画出等效电源E′0(电动势4 V，内阻1.00 Ω＋9.0 Ω＝10 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－10I(V)，图线如图中Ⅰ所示，故小灯泡的最小功率为P min＝U1I1＝1.75×0.225 W≈0.39 W．当滑动变阻器接入电路中的阻值最小为零时，流过小灯泡的电流最大，小灯泡的实际功率最大，在题图(a)中画出电源E0(电动势4 V，内阻1.00 Ω)的伏安特性曲线，函数表达式为U＝4－I(V)，图线如图中Ⅱ所示，故小灯泡的最大功率为P max＝U2I2＝3.68×0.318 W≈1.17 W.[答案](1)实验电路原理图如图所示(2)增大增大(3)0.39 1.172.(2018·高考全国卷Ⅲ)一课外实验小组用如图所示的电路测量某待测电阻R x的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；V可视为理想电压表；S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器．采用如下步骤完成实验：(1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线；(2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S 1；(3)将开关S 2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V 的示数U 1；然后将S 2掷于2端，记下此时电压表V 的示数U 2；(4)待测电阻阻值的表达式R x ＝________(用R 0、U 1、U 2表示)； (5)重复步骤(3)，得到如下数据：(6)利用上述5次测量所得U 2U 1的平均值，求得R x ＝________Ω.(保留1位小数) 解析：开关S 2掷于1端，由欧姆定律可得通过R x 的电流I ＝U 1R 0，将开关S 2掷于2端，R 0和R x 两端电压为U 2，R x 两端电压为U ＝U 2－U 1，由欧姆定律可得待测电阻阻值R x ＝UI ＝U 2－U U 1R 0＝(U 2U 1－1)R 0.5次测量所得 U 2U 1 的平均值为 15(3.44＋3.43＋3.39＋3.40＋3.39)＝3.41，代入得R x ＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω.答案：(1)实物连线如图 (4)(U 2U 1－1)R 0 (6)48.2创新实验【典题例析】在有光照时太阳能电池可以将光能转化为电能，在没有光照时，太阳能电池可以视为一个电学器件．某实验小组用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I －U 特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E ，电流表A ，电压表V ，滑动变阻器R ，开关S 及导线若干．(1)为了达到上述目的，应选用哪个电路图：________(选填“甲”或“乙”)．(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图丙所示的I －U 图象．由图可知，当电压小于2.0 V 时，太阳能电池的电阻________(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.8 V 时，太阳能电池的电阻约为________ Ω.(保留两位有效数字)．[解析] (1)用测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照射时(没有储存电能)的I －U 特性，应选用滑动变阻器分压接法，为电路图甲．(2)由题图可知，当电压小于2.0 V 时，电流几乎为零，所以太阳能电池的电阻很大．当电压为2.8 V时，对应电流为2.8 mA，由欧姆定律可得太阳能电池的电阻约为R＝U I＝1.0×103Ω.[答案](1)甲(2)很大 1.0×1033.(2016·高考天津卷)某同学想要描绘标有“3.8 V，0.3 A”字样小灯泡L的伏安特性曲线，要求测量数据尽量精确、绘制曲线完整．可供该同学选用的器材除开关、导线外，还有：电压表V1(量程0～3 V，内阻等于3 kΩ)电压表V2(量程0～15 V，内阻等于15 kΩ)电流表A1(量程0～200 mA，内阻等于10 Ω)电流表A2(量程0～3 A，内阻等于0.1 Ω)滑动变阻器R1(0～10 Ω，额定电流2 A)滑动变阻器R2(0～1 kΩ，额定电流0.5 A)定值电阻R3(阻值等于1 Ω)定值电阻R4(阻值等于10 Ω)定值电阻R5(阻值等于1 kΩ)电源E(E＝6 V，内阻不计)(1)请画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁．Ｋ(2)该同学描绘出的I－U图象应是下图中的________．解析：(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，需要设计成滑动变阻器的分压接法，滑动变阻器应选择与小灯泡阻值相接近的R1.给出的元件电压表V1量程小于小灯泡的额定电压，电压表V2量程又太大，因此需要将电压表V1串联一个1 kΩ的定值电阻R5，改装成最大量程为4 V的电压表．给出的元件电流表A1量程小于小灯泡的额定电流，电流表A2量程又太大，因此需要将电流表A1并联一个10 Ω的定值电阻R4，改装成最大量程为400 mA的电流表．(2)由于小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以该同学绘出的小灯泡的I－U图象应是B.答案：(1)如图所示(2)B1．图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图．甲 乙(1)根据图甲画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A ，电压表量程为3 V ．所示读数为：①________、②________、③________、④________．两组数据得到的电阻分别为________和________．解析：(1)实验电路图如图所示．(2)电流表量程为0.6 A ，每一小格代表0.02 A ，读数时估读到精度的本位即可；电压表量程为3 V ，每一小格代表0.1 V ，读数时估读到精度的下一位．读数分别为：①0.10 A 、②0.24 A 、③2.00 V 、④0.27 V ．应用R ＝UI 求电阻时，电流为0.10 A 时对应的电压为0.27 V ；电流为0.24 A 时对应的电压为2.00 V ，求得的两组数据对应的电阻分别为2.7 Ω和8.3 Ω.答案：(1)如解析图所示(2)0.10 A0.24 A 2.00 V0.27 V2．7(±0.1) Ω8.3(±0.1) Ω[如填为8.3(±0.1) Ω2．7(±0.1) Ω也行]2．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3 V，1.5 W”的小灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A．直流电源3 V(内阻可不计)B．直流电流表0～600 mA(内阻约为0.5 Ω)C．直流电压表0～3 V(内阻约3 kΩ)D．滑动变阻器(10 Ω，1 A)E．滑动变阻器(1 kΩ，300 mA)F．开关、导线若干(1)本实验中滑动变阻器应选用________(选填“D”或“E”)．(2)下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在如图甲所示的坐(3) 如图乙所示，将两个这样的小灯泡并联后再与阻值为5 Ω的定值电阻R0串联，接在电压恒定为4 V的电路中，每个小灯泡的实际功率为________W.解析：(1)实验中需测量多组数据，滑动变阻器用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器用阻值较小的，故选D.(2)描点画图，如图所示．(3)设小灯泡两端的电压为U，电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：U0＝U＋2IR0，所以U＝－2R0I＋U0，代入数据得U＝－10I＋4，在小灯泡的伏安特性曲线同一坐标系上画出该直线，其交点(1.0，0.3)即为小灯泡的实际电压、电流值，可得小灯泡消耗的实际功率P ＝UI＝0.3 W.答案：(1)D(2)见解析图(3)0.33．(2019·长兴中学模拟)小明做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，已知小灯泡标称值是“2.5 V，0.3 A”，不考虑电压表分流引起的误差，请完成如下问题：(1)为初步了解小灯泡的电阻值，小明使用多用电表的欧姆挡按正确测量步骤进行测量，根据图甲所示，小灯泡阻值为________Ω.(2)为进一步探究小灯泡伏安特性，小明连接了如图乙所示实物图，请在图中补上一根导线，使实验能够正常进行．(3)按要求操作得到数据如表所示，第7组中电压表示数如图丙所示，则U＝________V；判断U＝0、I＝0时的小灯泡电阻值为________Ω，试分析此电阻值远小于(1)中阻值的原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.解析：(1)采用“×1”倍率，所以读数为6 Ω.(2)“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，需要多组数据，所以滑动变阻器应采用分压接法，如图所示．(3)电压表采用0～3 V挡，分度值为0.1 V，故读数为0.30 V，U＝0、I＝0时温度接近2、3组的温度，故应为1.3 Ω，远小于(1)中的测量值是因为用欧姆“×1”倍率挡测电阻时电流较大，小灯泡已有发光，灯丝温度升高，电阻比冷灯丝时大的多．答案：(1)6(2)如解析图所示(3)0.30 1.3用欧姆“×1”倍率挡测电阻时电流较大，小灯泡已有发光，灯丝温度升高，电阻比冷灯丝时大的多4．某学习小组拟研究一个标有“3.6 V，1.8 W”的小电珠的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：①电流表A，量程0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω；②电压表V，量程0～15 V，内阻约为15 kΩ；③滑动变阻器R，阻值范围0～10 Ω；④学生电源E，电动势为4 V，内阻不计；⑤开关S及导线若干．(1)该学习小组中的甲同学设计了如图甲所示的电路进行测量，请按照图甲所示的电路图帮甲同学将图乙中的实物图连接起来．(2)甲同学在实验中发现，由于电压表的量程较大而造成读数误差很大，因而影响了测量结果．于是又从实验室找来一量程为I g＝100 μA、内阻R g＝1 000 Ω的灵敏电流计，想把该灵敏电流计改装成量程为5 V的电压表，则需串联一个阻值为________Ω的电阻．(3)甲同学用改装后的电压表进行实验，得到电流表读数I1和灵敏电流计读数I2如表所示：请在图丙中的坐标纸上画出I1－I2图线．(4)若将该小电珠接在如图丁所示的电路中，则该小电珠消耗的电功率约为________W．已知电源的电动势为E′＝3.0 V，内阻r＝1.5 Ω，定值电阻R0＝4.5 Ω.(结果保留两位有效数字)解析：(1)如图(a)所示．(2)设需要串联的电阻阻值为R x，则有I g(R g＋R x)＝5 V，代入数据可得R x＝49 000 Ω.(4)将定值电阻R0看做该电源的内阻的一部分，则内阻r′＝6 Ω，由此可得路端电压U＝E′－Ir′，在I1－I2图线所在坐标纸上作出该I－U图象如图(b)所示，可知其交点坐标表示的电流约为0.32 A，电压约为1.1 V，所以该小电珠消耗的功率约为P＝0.32×1.1 W≈0.35 W.答案：(1)见解析图(a)(2)49 000(3)如图所示(4)0.35。
(精品人教)2020年高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功和电功率学案
第1讲 电流 电阻 电功和电功率微知识1 电流、电阻2．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的阻碍作用。
3．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，导体的电阻与构成它的材料有关。
(2)表达式：R ＝ρl S。
4．电阻率(1)计算式：ρ＝RS l。
(2)物理意义：反映导体的导电性能，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增大。
②半导体：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变为零，成为超导体。
微知识2 电功、电功率、焦耳定律 1．电功(1)定义：电路中电场力移动电荷做的功。
(2)公式：W ＝qU ＝UIt 。
(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＝UI 。
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 ＝I 2Rt 。
一、思维辨析(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。
) 1．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向。
(×)2．由R ＝U I 可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。
(×) 3．由I ＝U R知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
(√) 4．金属的电阻率由导体本身的性质决定，与温度有关。
(√)5．公式W ＝UIt 适用于任何电路中求功，Q ＝I 2Rt 适用于任何电路求电热。
(√) 二、对点微练1．(电流的定义)如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t 内通过溶液截面S 的正离子数为n 1，负离子数为n 2。
设元电荷电荷量为e ，则以下说法正确的是( )A ．溶液内电流方向从A 到B ，电流大小为n 1e t B ．溶液内电流方向从B 到A ，电流大小为n 2e tC ．溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消D ．溶液内电流方向从A 到B ，电流大小为n 1＋n 2et解析 电解液中通过一截面的电荷量应为n 1e ＋n 2e ，则电流为I ＝q t＝n 1＋n 2et。
2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：第八章 第一讲 电阻定律 欧姆定律 焦耳定律 电功率 含答案
基础复习课第一讲电阻定律欧姆定律焦耳定律电功率一、电阻定律1．电阻(1)定义式：R＝U I.(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＝ρL S.3．电阻率(1)计算式：ρ＝R S L.(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．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＝U R.3．适用条件：适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路．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.[小题快练]1．判断题(1)由R＝UI知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比．( × )(2)根据I＝qt，可知I与q成正比．( × )(3)由ρ＝RSl知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比．( × )(4)公式W＝UIt及Q＝I2Rt适用于任何电路．( √ )(5)公式W＝U2R t＝I2Rt只适用于纯电阻电路．( √ )2．某电解池，如果在1 s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( D )A．0 A B．0.8 AC．1.6 A D．3.2 A3．(多选)下列说法正确的是( BD )A．根据R＝UI可知，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C．根据ρ＝RSl可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比D．导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R都无关4．(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( BCD ) A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝U2R t只适用于纯电阻的电路C．在非纯电阻的电路中，UI>I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路考点一三个电流表达式的应用(自主学习)1－1. [电解液导电问题]如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过．若在t秒内，通过溶液内横截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是()A．正离子定向移动形成的电流方向从A→B，负离子定向移动形成的电流方向从B→AB．溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零C．溶液内的电流方向从A→B，电流I＝n1etD．溶液内的电流方向从A→B，电流I＝(n1＋n2)et答案：D1－2.[电流微观表达式](2015·安徽卷)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.m v22eL B．m v2SneC．ρne v D．ρe v SL答案：C考点二欧姆定律和电阻定律的理解与应用(自主学习)1．电阻与电阻率的区别(1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏．(2)导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小．(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．2．电阻的决定式和定义式的比较公式R＝ρLS R＝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2－1. [电阻定律的应用]两根材料相同的均匀导线x和y，其中，x长为l，y长为2l，串联在电路中时沿长度方向的电势φ随位置的变化规律如图所示，那么，x和y两导线的电阻和横截面积之比分别为()A．3∶11∶6B．2∶31∶6C．3∶21∶5 D．3∶15∶1答案：A2－2.[欧姆定律的应用]用图所示的电路可以测量电阻的阻值．图中R x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R x的阻值为()A.l1l2R0B．ll1＋l2R0C.l2l1R0D．l2l1＋l2R0答案：C2－3.[电阻定律、欧姆定律的应用]如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，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间加上电压后，其U－I图象如图乙所示，当U＝10 V时，求电解液的电阻率ρ是多少？解析：由题图乙可求得U＝10 V时，电解液的电阻R＝UI＝105×10－3Ω＝2 000 Ω由题图甲可知电容器长l＝a＝1 m 截面积S＝bc＝0.02 m2结合电阻定律R＝ρlS得ρ＝RSl＝2 000×0.021Ω·m＝40 Ω·m.答案：40 Ω·m考点三伏安特性曲线的理解(自主学习)1．图线的意义(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线．(2)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．2．应用I-U图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小．3．两类图线线性元件的伏安特性曲线是过原点的直非线性元件的伏安特性曲线是曲线，表3－1. [通过伏安特性曲线求电阻]某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()A．B点的电阻为12 ΩB．B点的电阻为40 ΩC．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD．工作状态从A变化到了B时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω答案：B3－2. [两图线的比较]如图所示为A、B两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是()A．电阻A的电阻随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变B．在两图线交点处，电阻A的阻值等于电阻B的阻值C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的阻值D．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的阻值答案：B3－3.[图线的应用]如图，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图所示．当开关闭合后，下列说法中正确的是( )A ．L 1中的电流为L 2中电流的2倍B ．L 3的电阻约为1.875 ΩC ．L 3的电功率约为0.75 WD ．L 2和L 3的总功率约为3 W 答案：B考点四 电功、电热、电功率和热功率 (自主学习)纯电阻电路与非纯电阻电路的比较4－1.[非纯电阻电路问题] 如图所示，电源的电动势为30 V ，内阻为1 Ω，一个标有“6 V 12 W ”的电灯与一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联．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 WB ．44 WC ．48 WD ．60 W解析：电路中的电流I＝P LU L＝2 A，电动机两端的电压U＝E－Ir－U L＝22 V，电动机输出的机械功率P机＝UI－I2R＝36 W，A正确．答案：A4－2. [非纯电阻电路问题](多选)如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升，已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则()A．电源内阻r＝EI－RB．电源内阻r＝EI－mg vI2－RC．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变大D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小解析：含有电动机的电路不是纯电阻电路，欧姆定律不再适用，A错误；由能量守恒定律可得EI＝I2r＋mg v＋I2R，解得r＝EI－mg vI2－R，B正确；如果电动机转轴被卡住，则E＝I′(R＋r)，电流增大，较短时间内，电源消耗的功率变大，较长时间的话，会出现烧坏电源的现象，C正确，D错误．答案：BC1. 在如图所示的电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以AB上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则U随x变化的图象应为下图中的( A )2. (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所示，则下列说法中正确的是( BD )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3．(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是( AD )A．加5 V电压时，导体的电阻约是5 ΩB．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小4．如图为直流电动机提升重物的装置，重物的重量G＝500 N，电源电动势E＝90 V，电源内阻为2 Ω，不计各处摩擦，当电动机以v＝0.6 m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流I＝5 A，下列判断不正确的是( B )A．电动机消耗的总功率为400 WB．电动机线圈的电阻为0.4 ΩC．电源的效率约为88.9%D．电动机的效率为75%[A组·基础题]1．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为( C )A．1∶4B．1∶8C．1∶16 D．16∶12．在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即f＝k v(k是常量)，则该导体的电阻应该等于( B )A.klneS B．klne2SC.kSnel D．kSne2l3．某直流电动机两端所加电压为U＝110 V，流过电动机的电流为I＝2 A，在1 s内将m ＝4 kg的物体缓慢提升h＝5.0 m(g取10 m/s2)，下列说法正确的是( D )A．电动机的绕线内阻为55 ΩB．直流电动机电流的最大值为2 2 AC．电动机绕线两端的电压为5 VD．电动机绕线产生的电热功率为20 W4. 如图所示，用输出电压为1.4 V，输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池充电．下列说法错误的是( D )A．充电器输出的电功率为0.14 WB．充电时，电池消耗的热功率为0.02 WC．电能转化为化学能的功率为0.12 WD．充电器每秒把0.14 J的能量存储在电池内5．(多选)电位器是变阻器的一种，如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，下列说法正确的是( AD )A．串接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗B．串接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮C．串接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗D．串接B、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮6．(多选)通常一次闪电过程历时0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs，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1.0×109 V，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是( AC )A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC．闪电前云、地间的电场强度约为1×106 V/mD．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J7．(多选)如图所示四个电路中，电源的内阻均不计，请指出当滑动变阻器的滑片C滑动过程中，一个灯泡由亮变暗的同时，另一个灯泡由暗变亮的电路是( BD )A B C D[B组·能力题]8. 如图所示为电动机与定值电阻R1并联的电路，电路两端加的电压恒为U，开始S断开时电流表的示数为I1，S闭合后电动机正常运转，电流表的示数为I2，电流表为理想电表，电动机的内阻为R2，则下列关系式正确的是( D )A.UI 1－I 2＝R 2 B.U I 2＝R 1R 2R 1＋R 2C ．I 2U ＝U 2R 1＋U 2R 2D ．I 2U ＝(I 2－I 1)U ＋I 21R 19．(多选)在如图甲所示的电路中，L 1、L 2、L 3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关S 闭合后，电路中的总电流为0.25 A ，则此时( BD )A ．L 1上的电压为L 2上电压的2倍B ．L 1消耗的电功率为0.75 WC ．L 2的电阻为12 ΩD ．L 1、L 2消耗的电功率的比值大于4∶110. 如图所示电路中，电源电动势E ＝12 V ，内阻r ＝2 Ω，指示灯R L 的阻值为16 Ω，电动机M 线圈电阻R M 为2 Ω.当开关S 闭合时，指示灯R L 的电功率P ＝4 W ．求：(1)流过电流表A 的电流； (2)电动机M 输出的机械功率．解析：(1)对指示灯根据焦耳定律P ＝I 2L R L ，解得I L ＝0.5 A ，路端电压为U ＝I L R L ＝8 V ．设流过电流表的电流为I ，根据闭合电路欧姆定律有U ＝E －Ir ，解得I ＝E －Ur ＝2 A. (2)电动机支路的电流为I M ，I M ＝I －I L ＝1.5 A ，电动机总功率为P M ＝UI M ＝12 W ，电动机输出的机械功率为P M 出＝P M －I 2M R M ，解得P M 出＝7.5 W.答案：(1)2 A(2)7.5 W11．(2017·辽宁葫芦岛六校协作体联考)如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1 Ω，电炉电阻R＝19 Ω，电解槽电阻r′＝0.5 Ω，当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684 W，S 1、S2都闭合时，电炉消耗功率为475 W(电炉电阻可看作不变)，试求：(1)电源的电动势；(2)S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；(3)S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．解析：(1)S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为P1，电炉中电流I＝P1R＝68419A＝6 A.电源电动势E＝I(R＋r)＝120 V.(2)S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为P2，电炉中电流为I R＝P2R＝47519A＝5 A.路端电压为U＝I R R＝5×19 V＝95 V，流过电源的电流为I′＝E－Ur＝120－951A＝25 A.流过电解槽的电流为I A＝I′－I R＝20 A.(3)电解槽消耗的电功率P A＝I A U＝20×95 W＝1 900 W. 电解槽内热损耗功率P热＝I2A r′＝202×0.5 W＝200 W.电解槽中电能转化成化学能的功率为P化＝P A－P热＝1 700 W.答案：(1)120 V(2)20 A(3)1 700 W。
2020高考物理一轮总复习第八章恒定电流基础课1电流、电阻、电功、电功率练习(含解析)新人教版
基础课 1 电流、电阻、电功、电功率一、选择题1．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动，其电流的等效电流I 的大小和方向为( )A.ve 2πr ，顺时针B.ver，顺时针 C.ve2πr，逆时针D.ver，逆时针 解析：选C 电子带负电，负电荷的定向移动方向是电流方向的反方向，因电子绕核顺时针方向运动，故电流方向为逆时针方向，选项A 、B 错误；由匀速圆周运动的周期公式和电流的定义，可得I ＝q t ＝e T ＝ev2πr，选项C 正确，选项D 错误．2.(多选)(2018届枣庄模拟)如图所示，R 1和R 2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R 1的尺寸比R 2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所示，则下列说法中正确的是( )A ．R 1中的电流小于R 2中的电流B ．R 1中的电流等于R 2中的电流C ．R 1中自由电荷定向移动的速率大于R 2中自由电荷定向移动的速率D ．R 1中自由电荷定向移动的速率小于R 2中自由电荷定向移动的速率 解析：选BD 设正方形的边长为L 、厚度为d ，由I ＝U R ，R ＝ρL S＝ρLL ·d＝ρd，得I ＝Udρ，故R 1、R 2中的电流相等，A 错误，B 正确；由I ＝nqSv ＝nqLdv 得，L 大则v 小，C 错误，D 正确．3.(2019届孝感统考)某一导体的伏安特性曲线如图中AB (曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是( )A ．B 点的电阻为12 ΩB ．B 点的电阻为40 ΩC ．工作状态从A 变化到了B 时，导体的电阻因温度的影响改变了1 ΩD ．工作状态从A 变化到了B 时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω解析：选B 根据电阻的定义式可以求出A 、B 两点的电阻分别为R A ＝30.1Ω＝30 Ω，R B ＝60.15Ω＝40 Ω，所以ΔR ＝R B －R A ＝10 Ω，故B 正确，A 、C 、D 错误． 4．(多选)对于常温下一根阻值为R 的均匀金属丝，下列说法中正确的是( ) A ．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R B ．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为14RC ．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U ，则任一状态下的U I比值不变D ．把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象 解析：选BD 设原电阻R ＝ρl S，当l ′＝10l 时，由体积不变求得横截面积变成S ′＝110S ，所以电阻变为R ′＝ρl ′S ′＝ρ10l 110S ＝100R ，A 错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为12R 的电阻并联，其总阻值为14R ，B 正确；金属丝的电阻率ρ随温度升高而增大，当金属丝两端的电压逐渐增大时，由于电流的热效应会使电阻率ρ随温度升高而增大，因而R ＝ρl S ＝U I将逐渐增加，C 错误；金属丝的电阻率随温度降低而减小，当温度降低到绝对零度附近，电阻率会突变为零，这种现象叫超导现象，D 正确．5.如图为一玩具起重机的电路示意图．电源电动势为6 V ，内电阻为0.5 Ω，电阻R ＝2.5 Ω，当电动机以0.5 m/s 的速度匀速向上提升一质量为320 g 的物体时(不计一切摩擦阻力，g ＝10 m/s 2)，标有“3 V,0.6 W”的灯泡正好正常发光．则电动机的内阻为( )A ．1.25 ΩB ．3.75 ΩC ．5.625 ΩD ．1 Ω解析：选A 电动机输出功率P 出＝mgv ＝1.6 W ，灯泡中电流I L ＝P 额U 额＝0.2 A ，干路电流I ＝U －U 额r ＋R＝1 A ，电动机中电流I M ＝I －I L ＝0.8 A ，电动机的功率P ＝I M U M ＝I M U 额＝I M 2R M ＋P 出，计算得R M ＝1.25 Ω，所以A 项正确．二、非选择题6．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类．现代生物学认为，髓鞘是由多层(几十层到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻．已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有 2 μm 左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105Ω.(1)若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率；(2)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为32π cm 3，当在其两底面上加上1 000 V 的电压时，通过该圆柱体的电流为10π μA ，求圆柱体的圆面半径和高．解析：(1)由电阻定律R ＝ρlS得ρ＝SR l ＝1.0×10－4×1.6×1052×10－6Ω·m ＝8×106Ω·m.(2)由部分电路欧姆定律I ＝UR 和R ＝ρh πr 2，得h πr 2＝UI ρ联立圆柱体体积公式V ＝πr 2h代入数据解得h ＝0.02 m ＝2 cm ，r ＝0.04 m ＝4 cm. 答案：(1)8×106Ω·m (2)4 cm 2 cm7.如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r ＝0.8 Ω，电路中另一电阻R ＝10 Ω，直流电压U ＝160 V ，电压表示数U V ＝110 V.(1)求通过电动机的电流； (2)求输入电动机的电功率；(3)若重物以1 m/s 速度匀速上升，重物的质量是多少？解析：(1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压U R ＝U －U V ＝(160－110)V ＝50 V ，流过电阻R 的电流I R ＝U R R ＝5010A ＝5 A ，即通过电动机的电流I M ＝I R ＝5 A.(2)电动机的分压U M ＝U V ＝110 V ，输入电动机的功率P 电＝I M U M ＝550 W.(3)电动机的发热功率P 热＝I M 2r ＝20 W ，电动机输出的机械功率P 出＝P 电－P 热＝530 W ，又因P 出＝mgv ，所以m ＝P 出gv＝53 kg. 答案：(1)5 A (2)550 W (3)53 kg。
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电流 电阻 电功 电功率第1节 电流 电阻 电功 电功率一、电流及欧姆定律 1．电流的理解(1)定义：电荷的定向移动形成电流。
(2)条件：①有可以自由移动的电荷；②导体两端存在电压。
(3)方向：电流是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
在外电路中电流由电源正极到负极，在内电路中电流由电源负极到正极。
[注1](4)三个表达式①定义式：I ＝q t，q 为在时间t 内通过导体横截面的电荷量。
②微观表达式：I ＝nqSv ，其中n 为导体中单位体积内自由电荷的个数，q 为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v 为自由电荷定向移动的速率。
③决定式：I ＝U R，即欧姆定律。
2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比。
[注2](2)适用范围：适用于金属和电解液等纯电阻电路。
二、电阻定律 1．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。
(2)表达式：R ＝ρl S。
[注3] 2．电阻率(1)计算式：ρ＝R S l。
(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的电阻率随温度升高而增大，半导体的电阻率随温度升高而减小。
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。
[注4] 2．电功率(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。
(2)公式：P ＝W t＝IU 。
3．焦耳定律(1)内容：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)公式：Q ＝I 2Rt 。
[注5] 4．热功率(1)定义：单位时间内的发热量。
(2)表达式：P ＝Q t＝I 2R 。
【注解释疑】[注1] 电流既有大小也有方向，但它的运算遵循代数运算法则，是标量。
[注2] 当R 一定时，I ∝U ；当U 一定时，I ∝1R，但R 由导体本身决定，与I 、U 无关。
[注3] 电阻定律表达式是电阻的决定式，而电阻的定义式为R ＝U I，提供了一种测量电阻的方法。
[注4] 纯电阻电路遵守欧姆定律，非纯电阻电路不遵守欧姆定律。
[注5]W ＝UIt ，计算电热都可以用Q ＝I 2Rt 。
[深化理解]1．在理解公式时一定要注意定义式与决定式的区别，其中定义式或计算式有：I ＝q t、R ＝U I 、ρ＝RS l 等，决定式有：I ＝U R、I ＝nqSv 等。
2．公式W ＝UIt 可求解任何电路的电功，而W ＝I 2Rt ＝U 2Rt 只适用于纯电阻电路。
3．无论是线性元件还是非线性元件，只要是纯电阻元件，电阻都可由R ＝U I计算。
[基础自测]一、判断题(1)由R ＝U I知， 导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比。
(×) (2)根据I ＝q t，可知I 与q 成正比。
(×)(3)由ρ＝RS l知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。
(×)(4)公式W ＝U 2Rt ＝I 2Rt 只适用于纯电阻电路。
(√)(5)19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳定律。
(√)二、选择题1．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕原子核运动可等效为一环形电流。
设电荷量为e 的电子以速率v 绕原子核沿顺时针方向做半径为r 的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法正确的是( )A ．电流大小为ve2πr ，电流方向为顺时针B ．电流大小为ve r，电流方向为顺时针 C ．电流大小为ve2πr ，电流方向为逆时针D ．电流大小为ve r，电流方向为逆时针解析：选C 由电流的定义式I ＝q t得电流大小为I ＝e 2πr v＝ve2πr，电流方向为正电荷定向移动的方向，由电子带负电绕原子核顺时针转动可知环形电流方向为逆时针。
故C 正确。
2．[沪科版选修3－1 P 67T 2改编]有一根长1.22 m 的导线，横截面积为0.10 mm 2。
在它两端加0.60 V 电压时，通过它的电流正好是0.10 A 。
则这根导线是由________制成的(下表是常温下几种材料的电阻率，单位为Ω·m)( )A.铜丝 C ．镍铜合金D ．铝丝解析：选C 由R ＝U I 及R ＝ρl S 得ρ＝US Il ＝0.6×0.1×10－60.1×1.22Ω·m＝4.9×10－7Ω·m。
所以导线是由镍铜合金制成的。
3.[人教版选修3－1 P 48T 2]某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U I 坐标系中描点，得到了图中a 、b 、c 、d 四个点。
则这四个电阻值的大小关系是( )A ．R a ＞R b ＝R c ＞R dB ．R a ＜R b ＝R c ＜R dC ．R a ＞R b ＝R d ＞R cD ．R a ＜R b ＝R d ＜R c解析：选A 由R ＝U I可知，U I 图像中，所描点与O 点连线的斜率表示电阻的大小，由题图可知R a >R b ＝R c >R d 。
故A 正确。
高考单独对本节内容进行考查的频率不大，但电流及其三个表达式、欧姆定律和电阻定律、伏安特性曲线、电功、电功率及焦耳定律这些知识是电学实验的基础，也是电磁感应综合问题必将涉及的内容。
考点一 电流的理解及其三个表达式的应用[基础自修类][题点全练]1．[电解液导电问题]如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A 和B 作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过。
若在t 秒内，通过溶液内截面S 的正离子数为n 1，通过的负离子数为n 2，设基本电荷为e ，则以下说法中正确的是( )A ．正离子定向移动形成的电流方向从A →B ，负离子定向移动形成的电流方向从B →A B ．溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零C ．溶液内的电流方向从A →B ，电流I ＝n 1e tD ．溶液内的电流方向从A →B ，电流I ＝(n 1＋n 2)et解析：选D 电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，由题图所示可知，溶液中的正离子从A 向B 运动，负离子由B 向A 移动，负电荷由B 向A 移动相当于正电荷由A 向B 移动，因此电流方向是A →B ，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，故选项A 、B 错误；溶液中电流方向是A →B ，电流I ＝q t ＝n 1e ＋n 2et，故选项C错误，D 正确。
2．[电流微观表达式]如图所示，一根长为L 、横截面积为S 的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积内自由电子数为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.mv 22eLB.mv 2SneC ．ρnevD.ρevSL解析：选C 由电流定义可知：I ＝q t ＝nvtSe t ＝neSv 。
由欧姆定律可得：U ＝IR ＝neSv ·ρLS＝ρneLv ，又E ＝UL，故E ＝ρnev ，选项C 正确。
3．[“柱体微元”模型问题]在长度为l 、横截面积为S 、单位体积内自由电子数为n 的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场。
导体内电荷量为e 的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……，所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v (不随时间变化)的定向运动。
已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v 成正比，即F f ＝kv (k 是常量)，则该导体的电阻应该等于( )A.kl neSB.kl ne 2SC.kS nelD.kS ne 2l解析：选B 电子定向移动，由平衡条件得，kv ＝e U l，则U ＝kvl e，导体中的电流I ＝neSv ，电阻R ＝U I ＝klne 2S，选项B 正确。
[名师微点]利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L ，横截面积为S ，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 ，电荷定向移动的速率为v ，则(1)柱体微元中的总电荷量为Q ＝nLSq 。
(2)电荷通过横截面的时间t ＝L v。
(3)电流的微观表达式I ＝Q t＝nqvS 。
考点二 欧姆定律和电阻定律的理解与应用[基础自修类][题点全练]1．[电阻定律的应用]两根材料相同的均匀导线x 和y ，其中，x 长为l ，y 长为2l ，串联在电路中时沿长度方向的电势φ随位置的变化规律如图所示，那么，x 和y 两导线的电阻和横截面积之比分别为( )A ．3∶1 1∶6B ．2∶3 1∶6C ．3∶2 1∶5D ．3∶1 5∶1解析：选A 由题图可知，两导线两端的电压之比为3∶1，电流相同，则电阻之比为3∶1，由电阻定律R ＝ρL S 得横截面积S ＝ρL R ，横截面积之比S x S y ＝L x L y ·R y R x ＝12×13＝16，A 正确。
2．[欧姆定律的应用]利用如图所示的电路可以测量电阻的阻值。
图中R x 是待测电阻，R 0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 ＝l 1，PN ＝l 2，则R x 的阻值为( )A.l 1l 2R 0 B.l 1l 1＋l 2R 0 C.l 2l 1R 0D.l 2l 1＋l 2R 0 解析：选C 通过电流表G 的电流为零时，P 点的电势与R 0和R x 连接点的电势相等，即U 0＝U MP ，根据欧姆定律有U 0＝U MNR 0＋R xR 0，U MP ＝U MNR l 1＋R l 2R l 1，则R 0R 0＋R x ＝R l 1R l 1＋R l 2，由此得R 0R x ＝R l 1R l 2，根据电阻定律得，电阻丝的电阻R ∝l ，故R 0R x ＝l 1l 2，所以R x ＝l 2l 1R 0，正确选项为C 。
3．[电阻定律、欧姆定律的综合应用]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 ＝1 m ，b ＝0.2 m ，c ＝0.1 m 。
当里面注满某电解液，且P 、Q 间加上电压后，其U I 图像如图乙所示。