第7章1歐姆定律、焦耳定律和電阻定律

1、內(nèi)容內(nèi)容要要求求說明說明歐姆定律歐姆定律 關(guān)于實(shí)驗(yàn)關(guān)于實(shí)驗(yàn)“練練習(xí)使習(xí)使用多用電表用多用電表”，只只要求會(huì)使用多要求會(huì)使用多用用電表正確進(jìn)行電表正確進(jìn)行電電阻、直流電流阻、直流電流和和直流電壓的測(cè)直流電壓的測(cè)量量電阻定律電阻定律電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電阻的串聯(lián)、并聯(lián)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律內(nèi)容內(nèi)容要要求求說明說明電功率、焦耳定律電功率、焦耳定律實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率（同實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性實(shí)驗(yàn)：描繪小電珠的伏安特性曲線曲線實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻阻

2、實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表高考對(duì)本章的考查主要是以選擇題和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題為主.選擇題主要考查基本概念（電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓、電阻與功率）和各種電路的歐姆定律以及電路的串并聯(lián)關(guān)系.如電阻的計(jì)算，電功與電熱、電功率與熱功率的計(jì)算，電路的動(dòng)態(tài)變化，故障分析，電流表、電壓表、多用電表的使用，與電場(chǎng)綜合的含電容電路的分析和計(jì)算，與電磁感應(yīng)綜合的電路中能量轉(zhuǎn)化問題等.物理實(shí)驗(yàn)是高考物理的必考題，也是考生失分較多的題型，分值占1719分，在整個(gè)主觀題中約占25%左右.一般圍繞力學(xué)和電學(xué)兩部分命題，特別是電學(xué)實(shí)驗(yàn)題更是高考命題的重頭戲，而且電學(xué)實(shí)驗(yàn)題一般是比較難、分值高的.高考對(duì)物理實(shí)驗(yàn)的考查形

3、式有選擇、填空、簡(jiǎn)答、連線作圖、器材選擇、方案設(shè)計(jì)等.其中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般分值高、難度大，出現(xiàn)的可能性大，在高考備考中應(yīng)予以高度重視.1.按照考綱的要求，本章內(nèi)容可以分成三部分，即：基本概念和定律；串并聯(lián)電路、電表的改裝；閉合電路歐姆定律.其中重點(diǎn)是對(duì)基本概念和定律的理解、熟練運(yùn)用歐姆定律和其他知識(shí)分析解決電路問題.難點(diǎn)是電路的分析和計(jì)算.電路部分的復(fù)習(xí)，其一是以部分電路歐姆定律為中心，包括七個(gè)基本物理量（電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流、電阻、電功、電功率、電熱），三條定律（部分電路歐姆定律、電阻定律和焦耳定律），以及串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)等概念、規(guī)律的理解、掌握和計(jì)算.其中要著重理解電動(dòng)勢(shì)，知道它是描述電源做

4、功能力的物理量，是電源中的非靜電力將一庫(kù)侖正電荷從電源的負(fù)極推至正極所做的功；正確理解兩個(gè)歐姆定律的內(nèi)容和適用條件，運(yùn)用兩個(gè)定律處理簡(jiǎn)單的混聯(lián)電路的方法，能用這兩個(gè)歐姆定律進(jìn)行電路分析.其二是以閉合電路歐姆定律為中心討論電動(dòng)勢(shì)概念、閉合電路中的電流、路端電壓以及閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化.其三，對(duì)高中物理所涉及的三種不同類別的電路進(jìn)行比較，即恒定電流電路、變壓器及遠(yuǎn)距離輸電電路和感應(yīng)電路，比較這些電路哪些是基本不變量，哪些是變化量，變化的量是如何受到不變量的制約的，其能量是如何變化的在恒定電流電路中，通常是電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻是基本不變量，在外電阻改變時(shí)其他量的變化受到基本不變量的制約.復(fù)習(xí)時(shí)要強(qiáng)化

5、對(duì)電路結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和分析，電路故障分析；多進(jìn)行一題多解和一題多變等習(xí)題的訓(xùn)練，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)；注意從題給的物理現(xiàn)象、物理模型、臨界狀態(tài)、附圖、推演運(yùn)算和物理與生活常識(shí)中挖掘隱含條件，加強(qiáng)審題能力的培養(yǎng).2.毫無(wú)疑問，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)是本章復(fù)習(xí)的主旋律，所以一定要特別重視實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí).實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)包括基本儀器和儀表的使用與讀數(shù)；基本物理量的測(cè)量；基本的實(shí)驗(yàn)原理和基本實(shí)驗(yàn)方法；實(shí)驗(yàn)器材的選擇和使用；使用方案的確定；實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)操作的考查；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，包括實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生及減小誤差的方法.特別要加強(qiáng)電路設(shè)計(jì)及實(shí)物連接圖的復(fù)習(xí)訓(xùn)練.其實(shí)本章所有實(shí)驗(yàn)均可歸結(jié)為電阻的測(cè)量，而電阻的測(cè)量又基本歸結(jié)為伏安法，其測(cè)量的基本原

6、理就是歐姆定律.所以掌握伏安法和歐姆定律是復(fù)習(xí)中的重中之重，對(duì)它的復(fù)習(xí)能起到提綱挈領(lǐng)的作用，真正能做到以不變應(yīng)萬(wàn)變.電路電路基本概念基本概念電流電流定義式：定義式： 決定式：決定式：I=U/R測(cè)量：電流表測(cè)量：電流表電壓電壓定義式：定義式：U=IRU=E-IrU=P/I測(cè)量：電壓表測(cè)量：電壓表電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E=U+U=I(R+r)測(cè)量法測(cè)量法安阻法安阻法伏阻法伏阻法伏安法伏安法QItEIRrWUq計(jì)算式計(jì)算式基本規(guī)律基本規(guī)律電路特點(diǎn)電路特點(diǎn)電阻電阻定義式：定義式：R=U/I決定式：決定式：測(cè)量測(cè)量伏安法伏安法歐姆表歐姆表電功電功決定式：決定式：W=qU=UIt計(jì)算式：計(jì)算式： (在純?cè)诩冸娮桦娐?/p>

7、中電阻電路中)測(cè)量：電度表測(cè)量：電度表電功率電功率定義式：定義式：P=W/t計(jì)算式：計(jì)算式：P=UI P電電=EI電熱與電熱功率：電熱與電熱功率：Q=I2Rt P熱熱=I2R；純；純電阻電路，電熱功率與電功率相等電阻電路，電熱功率與電功率相等LRS22UWI RttR基本概念基本概念基本規(guī)律基本規(guī)律歐姆定律歐姆定律部分電路：部分電路：I=U/R；閉合電路：；閉合電路：I=E/(R+r)(U端端=E-Ir)電阻定律電阻定律 ；是是電阻率，由材料性質(zhì)決定，與電阻率，由材料性質(zhì)決定，與溫度有關(guān)溫度有關(guān)焦耳定律焦耳定律Q=I2Rt,用電器的用電器的熱功率熱功率P熱熱=I2r閉合電路閉合電路電源的總功率

8、電源的總功率P=IE電源的內(nèi)耗功率電源的內(nèi)耗功率P內(nèi)內(nèi)=I2r電源的輸出功率電源的輸出功率P出出=IU(純純電阻電路：電阻電路：P出出=P熱熱；非純電阻；非純電阻電路：電路：P出出P熱熱)LRS電電路路特特點(diǎn)點(diǎn)串串聯(lián)聯(lián)I=I1=I2=InU=U1+U2+UnR=R1+R2+RnP=P1+P2+Pn并并聯(lián)聯(lián)I=I1+I2+InU=U1=U2=UnP=P1+P2+PnI1R1=I2R2=InRn=U(分分流原理流原理)P1R1=P2R2=PnRn=U2(功率分配功率分配) (分壓原理分壓原理) (功率分配功率分配)1212nnUUUIRRR12212nnPPPIRRR121111nRRRR基本實(shí)驗(yàn)

9、基本實(shí)驗(yàn)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線探究導(dǎo)體電阻與其影響因素探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系的定量關(guān)系測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻多用電表多用電表簡(jiǎn)單的邏輯電路：簡(jiǎn)單的邏輯電路：“與與”門、門、“或或”門、門、“非非”門門電路電路1 1 歐姆定律、焦耳定律和電阻定律歐姆定律、焦耳定律和電阻定律1.電流的形成及計(jì)算 在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束.已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是( )A. B. C. D

10、. 電子被加速后定向移動(dòng)形成電流，結(jié)電子被加速后定向移動(dòng)形成電流，結(jié)合電場(chǎng)力做功公式把電壓與電子速率聯(lián)系起合電場(chǎng)力做功公式把電壓與電子速率聯(lián)系起來(lái)，再用電流的微觀表達(dá)式來(lái)，再用電流的微觀表達(dá)式I=neSv和和l=vt求解求解.電子電子 從從 加加 速速 電電 場(chǎng)場(chǎng) 離離 開時(shí)的開時(shí)的 速速 度度 為為 又又I=neSv，l=vt，所以，所以2I lmeeU2ImeSeU2IS lmeeU.2I lmNnlSeeU 2/eUm，2I lmeSeU 答案：答案：B 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：電流的微觀表達(dá)式電流的微觀表達(dá)式I=neSv.式中式中n為為單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，e是電子電量，

11、是電子電量，S為導(dǎo)體截面積，為導(dǎo)體截面積，v為自由電子定向移動(dòng)速為自由電子定向移動(dòng)速率率 來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零初速度為零)，經(jīng)一加速電壓為經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速，形成電的直線加速器加速，形成電流 為流 為 1 m A 的 細(xì) 柱 形 質(zhì) 子 流 已 知 質(zhì) 子 電 荷的 細(xì) 柱 形 質(zhì) 子 流 已 知 質(zhì) 子 電 荷e=1.6010-19C.這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_.假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距是均勻的，在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和和4L的兩

12、處，的兩處，如圖如圖712所示，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子所示，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流 ， 其 中 的 質(zhì) 子 數(shù) 分 別 為流 ， 其 中 的 質(zhì) 子 數(shù) 分 別 為 n1和和 n2， 則， 則n1n2=_.圖圖7-1-21512221.6.25 1021.2.1neItlnelnevnItIntvlvnItenxnvaxxxv 按電流的定義，所以由于各處電流相同，設(shè)這所以段長(zhǎng)度為 ，其中的質(zhì)子數(shù)為 個(gè)，則由和得，所以而，所以，2.電阻定律及歐姆定律的應(yīng)用 兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線A和B，如果把導(dǎo)線A均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，電阻為RA，導(dǎo)線B對(duì)折后絞合起來(lái)，電阻為RB，然后分別加上相

13、同的電壓，求：(1)它們的電阻之比；(2)相同時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量之比. (1)導(dǎo)體形狀改變后，由于質(zhì)量不變，則總體積不變、電阻率不變，當(dāng)長(zhǎng)度l和面積S變化時(shí)，應(yīng)用V=Sl來(lái)確定S、l在形變前后的關(guān)系，分別用電阻定律即可求出l、S變化前后的電阻關(guān)系.一根給定的導(dǎo)線體積不變，若均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的2倍，則橫截面積為原來(lái)的1/2，設(shè)A、B導(dǎo)線原長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S，電阻為R，則RA=4l/S=4R則RA RB=4R R/4=16 1(2)據(jù)I=Q/t得由題意知：UA=UB，tA=tB，則QA QB=RB RA=1 1622 .22AABBSlllSlSS ，1/ 44BRl SR UQIttR

14、 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：導(dǎo)體中的電流導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比，即成反比，即I=U/R.注意注意歐姆定律中的三個(gè)物理量之間的關(guān)系是一一對(duì)歐姆定律中的三個(gè)物理量之間的關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即具有同一時(shí)間、同一導(dǎo)體的關(guān)應(yīng)的關(guān)系，即具有同一時(shí)間、同一導(dǎo)體的關(guān)系電流的大小由電壓和電阻同時(shí)決定同一系電流的大小由電壓和電阻同時(shí)決定同一導(dǎo)體的電阻通?？醋鍪遣蛔兊膶?dǎo)體的電阻通?？醋鍪遣蛔兊?除非特別說明除非特別說明) 如圖7-1-3一圈粗細(xì)均勻的導(dǎo)線長(zhǎng)1200m，在兩端點(diǎn)A、B間加上恒定電壓時(shí)，測(cè)得通過導(dǎo)線的電流0.5A.如剪去BC段，在A、C兩端加

15、同樣電壓時(shí)，通過導(dǎo)線的電流變?yōu)?.6A，則剪去的BC段多長(zhǎng)？圖圖7-1-3 設(shè)整個(gè)導(dǎo)線AB的電阻為R1，其中AC段的電阻為R2.根據(jù)歐姆定律U=I1R1=I2R2根據(jù)電阻定律，AC段導(dǎo)線長(zhǎng)由此可知，剪去的導(dǎo)線BC段的長(zhǎng)度為L(zhǎng)x=L1-L2=200m21120.550.66RIRI22115=1200m=1000m6RLLR3.電功、電熱的計(jì)算 一臺(tái)電風(fēng)扇，內(nèi)阻為20，接上220V電壓后，消耗功率66W，求：(1)電風(fēng)扇正常工作時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流是多少？(2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多少？轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率是多少？電動(dòng)機(jī)的效率是多少？(3)如果接上電源后，電風(fēng)扇的風(fēng)葉被卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，

16、這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流，以及電動(dòng)機(jī)消耗的電功率和發(fā)熱功率是多少？ 電風(fēng)扇是非純電阻電路，關(guān)鍵是把握住能量轉(zhuǎn)化與守恒定律.電風(fēng)扇不轉(zhuǎn)時(shí)，可視為純電阻電路.(1)因?yàn)镻入=IU所以 (2)電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的功率P內(nèi)=I2R=0.3220W=1.8W，電風(fēng)扇正常工作時(shí)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率P機(jī)=P入-P內(nèi)=66W-1.8W=64.2W電風(fēng)扇正常工作時(shí)的效率66=A=0.3A.220PIU64.2=100%=97.3%66(3)電風(fēng)扇風(fēng)葉被卡住后通過電風(fēng)扇的電流電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P=IU=11220W=2420W電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率P內(nèi)=I2R=11220W=2420W.220A=11A20UIR 圖7

17、-1-4是利用電動(dòng)機(jī)提升重物的示意圖，其中D是直流電動(dòng)機(jī).P是一個(gè)質(zhì)量為m的重物，它用細(xì)繩拴在電動(dòng)機(jī)的軸上.閉合開關(guān)S，重物P以速度v勻速上升，這時(shí)電流表和電壓表的示數(shù)分別是I=5.0A和U=110V，重物P上升的速度v=0.70m/s.圖圖7-1-4已知該裝置機(jī)械部分的機(jī)械效率為70%，重物的質(zhì)量m=45kg(g取10m/s2).求：(1)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電及繩對(duì)重物做功的機(jī)械功率P機(jī)各多大?(2)電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R多大? (1)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率P電=IU=1105.0W=550W提升重物做功的功率P機(jī)=mgv=45100.7W=315W(2)電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率P=P機(jī)/=450W根

18、據(jù)能量守恒原理IU=P+I2r，22-5.0 110-450=4.05.0IUPrI4.用電器的正常使用 一只規(guī)格為“220V，2000W”的電爐，求在正常工作時(shí)的電阻.若電網(wǎng)電壓為200V，求電爐的實(shí)際功率.在220V電壓下，如果平均每天使用電爐2小時(shí)，求此電爐一個(gè)月（按30天計(jì)）要消耗多少度電？(設(shè)電爐絲的電阻保持不變) 設(shè)電爐電阻為R，由P=U2/R得當(dāng)電壓為U=200V時(shí)，電爐的實(shí)際功率為：在220V的電壓下，一個(gè)月耗用電能(按30天計(jì))W=Pt=2302kWh=120kWh.22220=24.2.2000URP22200=W=1653W.24.2UPR 點(diǎn)評(píng)：點(diǎn)評(píng)：額定功率是用電器正

19、常工作時(shí)的功額定功率是用電器正常工作時(shí)的功率，當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓率，當(dāng)用電器兩端電壓達(dá)到額定電壓Um時(shí)，電時(shí)，電流達(dá)到額定電流流達(dá)到額定電流Im，電功率也達(dá)到額定功率，電功率也達(dá)到額定功率Pm，且且Pm=ImUm，如果是純電阻電器還可寫成，如果是純電阻電器還可寫成Pm=U/R=IR. 易錯(cuò)題：易錯(cuò)題：如圖如圖715所示是一個(gè)理發(fā)用的電所示是一個(gè)理發(fā)用的電吹風(fēng)的實(shí)物原理圖，其中發(fā)熱電阻絲的阻值為吹風(fēng)的實(shí)物原理圖，其中發(fā)熱電阻絲的阻值為50，求：，求：(1)電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí)，測(cè)得插頭處的電電吹風(fēng)吹冷風(fēng)時(shí)，測(cè)得插頭處的電流為流為0.2A，此時(shí)電吹風(fēng)消耗的電功率，此時(shí)電吹風(fēng)消耗的電功率 (2)

20、電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，正常工作電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時(shí)，正常工作2min，消耗，消耗的電能是多少的電能是多少J?圖圖7-1-5錯(cuò)題錯(cuò)題1 1：(1)(1)電吹風(fēng)消耗電功率電吹風(fēng)消耗電功率 P=UI=220V0.2A=44W 電吹風(fēng)電阻電吹風(fēng)電阻R=U/I=220V/0.2A=1100. (2)W=P總總t=U2t/R總總 =(220V)2120s/(1100+50)=5050.43J.錯(cuò)題錯(cuò)題2 2：(1)電熱絲發(fā)熱功率電熱絲發(fā)熱功率 P=I2R=(0.2A)250=2W.U=IR=0.2A50=10V.(2)W=U2t/R=(10V)2120s/50=240J，或或W=Pt=2W120s=240J. 錯(cuò)題錯(cuò)

21、題3 3：(1)吹冷風(fēng)時(shí)，電吹風(fēng)消耗電功率吹冷風(fēng)時(shí)，電吹風(fēng)消耗電功率P=UI=220V0.2A=44W.(2)吹熱風(fēng)時(shí)吹熱風(fēng)時(shí)W=Pt=U2t/R=(220V)2260s/50=116160J. 錯(cuò)題錯(cuò)題4 4：(1)電吹風(fēng)消耗電功率電吹風(fēng)消耗電功率P=UI=220V0.2A=44W. (2)W=Pt=44W120s=5280J. 錯(cuò)題分析：錯(cuò)題分析：造成錯(cuò)解造成錯(cuò)解1的原因是這部分學(xué)生的原因是這部分學(xué)生不知道電吹風(fēng)中的電熱絲和電動(dòng)機(jī)是并聯(lián)連接的，不知道電吹風(fēng)中的電熱絲和電動(dòng)機(jī)是并聯(lián)連接的，他們認(rèn)為這兩者是串聯(lián)的；造成錯(cuò)解他們認(rèn)為這兩者是串聯(lián)的；造成錯(cuò)解2、4的學(xué)生的學(xué)生是由于不理解電吹風(fēng)工作原理，想當(dāng)然地認(rèn)為電是由于不理解電吹風(fēng)工作原理，想當(dāng)然地認(rèn)為電吹風(fēng)工作時(shí)只有一只用電器在工作；造成錯(cuò)解吹風(fēng)工作時(shí)只有一只用電器在工作；造成錯(cuò)解3的學(xué)生有點(diǎn)懂電吹風(fēng)的工作原理，但是他們認(rèn)為的學(xué)生有點(diǎn)懂電吹風(fēng)的工作原