第1講歐姆定律電阻定律、電功率及焦耳定律

1、第七章恒定電流第 1 講歐姆定律電阻定律、電功率及焦耳定律一、電流1形成電流的條件(1)導(dǎo)體中有能夠自由移動(dòng)的電荷(2)導(dǎo)體兩端存在電壓2電流的方向： 與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反3電流(1)定義式：qI t .(2)微觀表達(dá)式： I nqSv，式中 n 為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，由電荷的電荷量， v 是自由電荷定向移動(dòng)的速率，S 為導(dǎo)體的橫截面積(3)單位：安培 (安 )，符號(hào) A,1 A 1 C/s.q 是自二、電阻定律1內(nèi)容 ：同種材料的導(dǎo)體，其電阻 R 與它的長度 l 成正比，與它的橫截面積 S 成反比l2表達(dá)式 ：R .S3電阻率： 是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性

2、能的物理量，稱為材料的電阻率，單位是 · m.三、歐姆定律1內(nèi)容： 導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比2表達(dá)式： I U/R.(1)公式中的三個(gè)量I 、U、R 必須對應(yīng)著同一段電路上同一時(shí)刻的值(2)在國際單位制中，電壓單位用伏特，符號(hào) V ，電流單位用安培，符號(hào) A，電阻單位用歐姆，符號(hào) ， 1 A1 V/ .3適用范圍： 金屬、電解液等，對氣體導(dǎo)體 (如日光燈管中的氣體 )和某些導(dǎo)電元件 (如晶體管 )并不適用4伏安特性曲線(1)定義：在直角坐標(biāo)系中，用縱軸表示電流I ，用橫軸表示電壓，畫出I U 的關(guān)系圖象，叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線(2)線性元件 ：伏安特性曲

3、線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件叫做線性元件如圖甲所示(3)非線性元件 ：伏安特性曲線不是直線的電學(xué)元件叫做非線性元件如圖乙所示四、電功率及焦耳定律1電功(1)公式：WUIt .(2)適用條件 ：適用于任何電路2電功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢W(2)公式：P t UI .3焦耳定律(1)電熱：電流流過一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(2)計(jì)算式： QI 2Rt.4熱功率(1)定義：單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量(2)表達(dá)式： PQtI 2R.五、電阻的串聯(lián)、并聯(lián)特點(diǎn)比較1.串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意一個(gè)電阻，電路中任意一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大2并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意一個(gè)電阻，

4、任意一個(gè)電阻變大時(shí)，總電阻變大3無論電阻怎樣連接，每一段電路的總耗電功率P 總等于各個(gè)電阻耗電功率之和14當(dāng) n 個(gè)等值電阻 R0 串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)， R 串 nR0，R 并nR0.1關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是 ()1A 把一根長導(dǎo)線截成等長的三段，則每段的電阻率都是原來的3B材料的電阻率隨溫度的升高而增大C純金屬的電阻率比合金的電阻率小D電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量， 電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大解析：電阻率是材料本身的一種電學(xué)特征，與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，A 錯(cuò)誤；金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大，而半導(dǎo)體材料則相反，B 錯(cuò)誤；合金的電阻率比純金屬的電阻率大， C

5、正確；電阻率大表明材料的導(dǎo)電性能差，不能表明對電流的阻礙作用一定大， 因?yàn)殡娮璨攀欠从硨﹄娏髯璧K作用大小的物理量，而電阻還跟導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)， D 錯(cuò)誤答案：C2下面關(guān)于歐姆定律，理解正確的是()UA 由 I R可知，導(dǎo)體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比UB由 R I 可知，導(dǎo)體的電阻跟電壓成正比，跟電流成反比C由 U IR 可知，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻的增大而增大UD由 R I 可知，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，導(dǎo)體的電阻也為零解析：導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的因素所決定，與所加的電壓、 流過的電流無關(guān)， B、D 均錯(cuò)由歐姆定律知， A 對答案：A3某用電器離供電電源距離為 L(

6、m) ，線路上的電流強(qiáng)度為 I(A) ，若要求線路上的電壓降不超過 U(V) ，已知輸電線的電阻率為 (· m)，該輸電線的橫截面積最小值是 ()A L/RB 2 LI/UCU/ LID 2UL /I解析：輸電線的總長為2L(m) ，據(jù)電阻定律得2LR S ，由題意知IR U，2 LI故S U ，B對答案： B4一個(gè)阻值為R 的電阻兩端加上電壓U 后，通過電阻橫截面的電荷量q隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，此圖象的斜率可表示為()A UB RUC.R1D.R解析：qt圖象的斜率表示流過電阻R 的電流，由此可知，通過電阻R 的電流不變，由歐姆定律知，UIR，故C 正確答案：C5如圖所示，圖線

7、 1 表示的導(dǎo)體的電阻為R1 ，圖線 2 表示的導(dǎo)體的電阻為 R2，則下列說法正確的是()A R1R213 BR1R231C將 R1 與 R2 串聯(lián)后接于電源上，則電流比 I 1I 2 13 D將 R1 與 R2 并聯(lián)后接于電源上，則電流比 I 1I 2 31解析：I U 圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，由圖象可得R1R213，A 正確； B 錯(cuò)誤 R1 與 R2 串聯(lián)后電流相等， C 錯(cuò)誤 R1 與R2 并聯(lián)后電壓相同，由公式UIR 知，電流與電阻成反比，選項(xiàng)D正確答案：AD6電子產(chǎn)品制作車間里常常使用電烙鐵焊接電阻器和電容器等零件，技術(shù)工人常將電烙鐵和一個(gè)燈泡串聯(lián)使用，燈泡還和一只開關(guān)并聯(lián)， 然

8、后再接到市電上 (如圖所示 )，下列說法正確的是 ()A 開關(guān)接通時(shí)比開關(guān)斷開時(shí)消耗的總電功率大B開關(guān)接通時(shí)，燈泡熄滅，只有電烙鐵通電，可使消耗的電功率減小C開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，電烙鐵也通電，消耗的總功率增大，但電烙鐵發(fā)熱較少D開關(guān)斷開時(shí)，燈泡發(fā)光，可供在焊接時(shí)照明使用，消耗總功率不變解析：開關(guān)接通時(shí)，燈泡被短路，燈泡熄滅，電路的總U2電阻變小，電路的總功率P R 變大，電烙鐵的功率變大，A正確， B、D、D 錯(cuò)誤答案：A對電阻、電阻率的理解1電阻與電阻率的區(qū)別(1)電阻是反映導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量電阻率是反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能好壞的物理量(2)導(dǎo)體電阻與電阻率無直接關(guān)系，即電阻

9、大，電阻率不一定大；電阻率小，電阻不一定小(3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)Ul2公式 R和 R 的比較IS公式RUlIRS適用條件(1)金屬、電解液導(dǎo)電材料(2)純電阻電路U：導(dǎo)體兩端電壓：材料的電阻率字母含義l ：沿電流方向?qū)w的長度I ：通過導(dǎo)體的電流S：垂直電流方向?qū)w的橫截面積U提供了一種測量電阻的方法， 不能說l公式含義IR 指明了電阻的決定因素， R 由 、 l、1SS 共同決定RU、R I兩根完全相同的裸導(dǎo)線， 如果把其中的一根均勻拉長到原來的 2倍，把另一根對折后絞合起來，然后給它們分別加上相同電壓后，則在相同時(shí)間內(nèi)通過它們的電荷量之比為()A14B18C116D161解析

10、： 本題應(yīng)根據(jù)電阻定律lUqR 、歐姆定律I R和電流定義式 I t 求S2 倍，則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?解對于第一根導(dǎo)線， 均勻拉長到原來的2，1由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉淼? 倍第二根導(dǎo)線對折后， 長度變?yōu)樵瓉淼?2，1橫截面積變?yōu)樵瓉淼? 倍，故其電阻變?yōu)樵瓉淼?4.給上述變化后的裸導(dǎo)線加上相同的電壓，由歐姆定律得：UU4UI 14R，I 2R/4 R .q由 I t 可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電荷量之比q1q2I 1I 2116.答案：Cl應(yīng)用公式 R 解題時(shí)，通常有以S下幾種情況： (1)導(dǎo)線長度 l 和橫截面積 S 中只有一個(gè)發(fā)生變化(2)l 和 S 同時(shí)變化，有一種特殊情況是 l

11、 與 S 成反比，即導(dǎo)線的總體積 V Sl 不變11：橫截面的直徑為d、長為l的導(dǎo)線，兩端電壓為 U，當(dāng)這三個(gè)量中一個(gè)改變時(shí)，對自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率的影響是 ()A 電壓 U 加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變B導(dǎo)線長度 l 加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率加倍C導(dǎo)線橫截面的直徑加倍，自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不變D以上說法均不正確Ul解析：由歐姆定律 I R，電阻定律 R S和電流微觀表達(dá)式I neSv 可得v U ，因此，電壓 U 加倍時(shí)， v 加倍，l 加倍時(shí) v 減半，故 A、B 選項(xiàng)錯(cuò)誤導(dǎo)n el線橫截面的直徑加倍時(shí)，v 不變， C 項(xiàng)正確答案：C歐姆定律及伏安特性曲線1注意

12、歐姆定律的 “二同 ”(1)同體性： 指 I 、U、R 三個(gè)物理量必須對應(yīng)同一段電路或同一段導(dǎo)體(2)同時(shí)性： 指 U 和 I 必須是導(dǎo)體上同一時(shí)刻的電壓和電流2對伏安特性曲線的理解(1)伏安特性曲線為直線時(shí)圖線 a、b 表示線性元件在伏安特性曲線中，線性元件圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，電阻越小，故 Ra<Rb(如圖甲所示 )(2)伏安特性曲線為曲線時(shí)若電學(xué)元件的伏安特性圖線為曲線，則為非線性元件 圖線斜率不再是電阻或其倒數(shù)電阻應(yīng)是：某點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示，即 RUI.如圖乙、丙小燈泡通電后其電流 I 隨所加電壓 U 變化的圖線如圖所示， P 為圖線上一點(diǎn)， PN 為圖線在 P

13、 點(diǎn)的切線， PQ 為 U 軸的垂線， PM 為 I 軸的垂線，下列說法中正確的是()A 隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大U1B對應(yīng) P 點(diǎn)，小燈泡的電阻為R I 2U1C對應(yīng) P 點(diǎn)，小燈泡的電阻為RI2I1D對應(yīng) P 點(diǎn)，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM 所圍面積U解析：由于燈泡的電阻R I ，結(jié)合圖象知， A 、B 正確， C 錯(cuò)誤；小燈泡的功率 PUI ，所以 D 正確答案：ABD解決這類問題的基本思路(1)首先分清是 I U 圖線還是 UI 圖線(2)對于非線性元件的伏安特性曲線，元件在不同狀態(tài)時(shí)的電阻不相同，要1搞清圖線斜率的物理意義，對圖線是直線才有 kR(或 k R)解題時(shí)要

14、善于找出伏安特性曲線下的電壓和電流的關(guān)系，結(jié)合電路特點(diǎn)解題2 1：兩根材料相同的均勻?qū)Ь€ A 和 B，其長度分別為 L 和 2L ，串聯(lián)在電路中時(shí)沿長度方向電勢的變化如圖所示，則 A 和 B 導(dǎo)線的橫截面積之比為 ()A23B13C12D31解析：由圖象可知兩導(dǎo)線電壓降分別為UA6 V，UB4 V；由于它們串RL SS1AA BA聯(lián)，則 3RB2RA；由電阻定律可知 RB L BSA，解得 SB 3，選項(xiàng) B 正確答案：B元件特點(diǎn)歐姆定律能量轉(zhuǎn)化公式元件舉例純電阻電路和非純電阻電路的區(qū)別純電阻電路電路中只有電阻元件遵循歐姆定律UI R電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W QW Q UIt I 2Rt U2

15、 tR2P 電P 熱 UII 2RUR電阻、電爐絲、白熾燈等電功、電功率及電熱非純電阻電路除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器不遵循歐姆定律， U>IR 或 I <UR電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能WQE 其他W UItP 電UIQI 2RtP 熱I 2R電風(fēng)扇、電動(dòng)機(jī)、電解槽等功能關(guān)系作，用此電動(dòng)機(jī)提升重力為4 N一臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)在的物體時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的電流是3 V 電壓下工0.2 A 在 30 s內(nèi)可使該物體被勻速提升3 m若不計(jì)除電動(dòng)機(jī)線圈生熱之外的能量損失，求：(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率；(2)在提升物體的30 s 內(nèi)，電動(dòng)機(jī)線圈所產(chǎn)生的熱量；(3)線圈的

16、電阻解析：(1)電動(dòng)機(jī)的輸入功率P 入IU 0.2× 3 W0.6 W.x(2)電動(dòng)機(jī)提升物體的機(jī)械功率P 機(jī)Fv mg· 0.4 Wt由能量守恒定律得P 入P 機(jī)P 熱所以 P 熱P 入P 機(jī)(0.60.4)W 0.2 W30 s 內(nèi)產(chǎn)生的熱量 QP 熱 t 0.2× 30 J6 J.(3)根據(jù)焦耳定律QI 2Rt 可得線圈電阻為Q6RI 2t 0.22×30 5 .答案：(1)0.6 W(2)6 J(3)51.解此類問題首先要分清純電阻電路和非純電阻電路2在非純電阻電路里，要注意區(qū)別電功和電熱，注意應(yīng)用能量守恒定律(1)電熱 Q I 2Rt；(2)電

17、動(dòng)機(jī)消耗的電能也就是電流的功WUIt ；(3)由能量守恒得WQE， E 為其他形式的能，這里是機(jī)械能；(4)對電動(dòng)機(jī)來說，輸入的功率P 入IU ；發(fā)熱的功率P 熱I 2R，輸出的功率，即機(jī)械功率P 機(jī)P 入P 熱UI I2R.3 1：如圖所示的電路中，輸入電壓U 恒為 12 V ，燈泡 L 標(biāo)有 “6 V,12 W”字樣，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻 RM 0.50 若.燈泡恰能正常發(fā)光，則下列說法中正確的是()A 電動(dòng)機(jī)的輸入功率是12 WB電動(dòng)機(jī)的輸出功率是12 WC電動(dòng)機(jī)的熱功率是2 WD整個(gè)電路消耗的電功率是22 W解析：燈泡正常發(fā)光，表明燈泡兩端的電壓UL 6 V，電路中的電流I PLUL 2

18、A，又輸入電壓為 12 V，所以電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為 UM UUL 6 V，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為 PIU M 2× 6 W12 W，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為 P 熱 I 2RM 2 W ，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 P 出PP 熱 10 W，整個(gè)電路消耗的電功率為 P 總 IU 2×12 W24 W故選項(xiàng) A、C 正確答案： AC用電器的連接及線路中的故障判斷一、如何把用電器接入電路1用電器接入電路時(shí)的約定(1)純電阻用電器接入電路中，若無特別說明，應(yīng)認(rèn)為其電阻不變(2)用電器的實(shí)際功率超過額定功率時(shí)，認(rèn)為它將被燒毀，不考慮其安全系數(shù)(3)沒有注明額定值的用電器 (如用于限流的變阻器等 )接

19、入電路時(shí)，認(rèn)為其工作的物理量均不大于其額定值，能安全使用2解答用電器在接入電路工作問題時(shí)要注意(1)確保用電器不超過額定功率；(2)再考慮附加元件的耗能越少越好額定電壓都是 110 V，額定功率 PL 1 100 W， P 40 W 的電燈兩盞，若接在電壓是220 V 的電路上，使兩盞電燈L 2均能正常發(fā)光，且電路中消耗功率最小的電路是 ()思路點(diǎn)撥： 解答本題時(shí)可按以下思路分析：解析：判斷燈泡能否正常發(fā)光， 就要判斷電壓是否是額定電壓，或電流是U2否是額定電流， 對燈泡有 PUI R 可知： RL1<RL2.對于 A 電路，由于 RL1<RL2 ，所以 UL2>UL1，且有

20、 UL2>110 V ，L 2 燈被燒毀， UL1 <110 V 不能正常發(fā)光， A 錯(cuò)誤對于 B 電路，由于 RL2>RL1，L1 燈又并聯(lián)變阻器，并聯(lián)電阻更小于 RL2，所以 UL2>U并，L 2 燈燒毀對于 C 電路，L 2 燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RL1，所以可能 UL1 UL2 110V，兩燈可以正常發(fā)光對于 D 電路，若變阻器的有效電阻等于L 1、L 2 的并聯(lián)電阻，則 UL1UL2 110 V，兩燈可以正常發(fā)光比較 C、D 兩個(gè)電路，由于C 電路中變阻器功率為 (I L1 I L2)×110，而 D 電路中變阻器功率為 (I L1I L2)&#

21、215;110，所以 C 電路消耗電功率最小答案：C二、運(yùn)用電阻定律判斷輸電線故障問題的方法1一般解題步驟(1)分析題意畫出等效電路圖，確定已知條件如電阻、輸電線長度等(2)根據(jù)歐姆定律、電阻定律等規(guī)律列出方程(3)對列出的方程進(jìn)行分析，找出最簡單的解法，如本題采用了比例法(4)求解方程，并分析計(jì)算結(jié)果的合理性2應(yīng)注意的問題(1)輸電線問題中，輸電線的長度等于兩地距離的二倍(2)對已知條件的分析應(yīng)用是解題的關(guān)鍵如圖所示，在相距 40 km 的 A、B 兩地架兩條輸電線，電阻共為 800 ，如果在 A、B 間的某處發(fā)生短路，這時(shí)接在 A 處的電壓表示數(shù)為 10 V ，電流表的示數(shù)為 40 mA，

22、求發(fā)生短路處距A 處有多遠(yuǎn)？規(guī)范解答：設(shè)發(fā)生短路處距離A 處為x，據(jù)題意知，A、B 兩地間的距離l40 km ，電壓表的示數(shù) U10 V，電流表的示數(shù)I 40 mA 4.0× 10 2A ，R 總800.U根據(jù)歐姆定律 I R可得：A 端到短路處的兩根輸電線的電阻U10Rx I 4.0× 102 250 根據(jù)電阻定律可知：2xRx S A、B 兩地間輸電線的電阻為2lR 總 S由/得RxxR總 l Rx250解得 xR總l800× 40 km 12.5 km.答案：12.5 km1.(2013 成·都二診 )根據(jù)部分電路歐姆定律，下列判斷正確的有()A

23、導(dǎo)體兩端的電壓越大，電阻就越大B導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C比較幾只電阻的 I U 圖象可知，電流變化相同時(shí)，電壓變化較小的圖象是屬于阻值較大的那個(gè)電阻的UD由 I R可知，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比解析：導(dǎo)體的電阻表征導(dǎo)體阻礙電流的能力，由導(dǎo)體本身決定，與U、IU無關(guān)，選項(xiàng)A 、B 錯(cuò)誤；在電阻的I U圖象中，阻值RI ，當(dāng)I 相同時(shí)，UU越小，表示該導(dǎo)體的阻值較小，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律公式I R可知，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，選項(xiàng)D正確答案：D2如圖所示的滑動(dòng)變阻器中，a、 b、 c、d 是它的四個(gè)接線柱， P 是滑動(dòng)觸片現(xiàn)將滑

24、動(dòng)變阻器接入電路中，并要求滑動(dòng)觸片中的電流減小，則接入電路中的接線柱可能是(A a 和 bBa 和 cCb 和 cDb 和 dP 向接線柱)c 移動(dòng)時(shí)，電路解析：滑動(dòng)變阻器是通過改變接入電路中的電阻絲長度，使接入電路中的電阻發(fā)生變化 要使滑動(dòng)觸片 P 向 c 移動(dòng)時(shí)電路中的電流減小，則接入電路中的電阻絲的電阻應(yīng)增大， 電阻絲的長度應(yīng)變長 滑動(dòng)觸片 P 與接線柱 c、d 之間沒有電阻，所以接入電路中的一個(gè)接線柱必須是c或 d；在滑動(dòng)觸片 P 向 c 移動(dòng)時(shí)，只有 b、P 之間的導(dǎo)體長度在變長，所以接入電路的另一個(gè)接線柱只能是 b.可見，接入電路中的接線柱可以是 b 和 c 或者是 b和 d.答案：CD3如圖所示，是某導(dǎo)體的 I U 圖線，圖中 45°，下列說法正確的是 ()A 通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比B此導(dǎo)體的電阻 R 2 CI U 圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以Rcot 45 °1.0D在 R 兩端加 6.0 V 電壓時(shí)，每秒通過電阻截面的電荷量是 3.0C答案： ABD4在圖中， A、B 間的電壓為 30 V，改變滑動(dòng)變阻器觸頭的位置，可以改變 C、D 間的電壓， UCD 的變化范圍是 ()A010 VB020 VC1020 VD2030 V解析： 當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭的位置位于最上端時(shí)，測量的是下面兩個(gè)電阻的串聯(lián)電