2015屆高三物理大一輪復(fù)習(xí)：71 電阻定律 電功率 焦耳定律

第1講歐姆定律電阻定律電功率焦耳定律1.電流

(1)定義：自由電荷的___________形成電流．

(2)方向：規(guī)定為_(kāi)___________

定向移動(dòng)的方向．

(3)三個(gè)公式 ①定義式：I＝_____； ②決定式：I＝______； ③微觀式：I＝_______.歐姆定律(考綱要求Ⅱ)

定向移動(dòng)正電荷neSv2．歐姆定律

(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成_______，跟導(dǎo)體的電阻R成_______. (2)公式：I＝______. (3)適用條件：適用于

和電解液導(dǎo)電，適用于純電阻電路.正比反比金屬1.電阻

(1)定義式：R＝________. (2)物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了_____________________的大小，R越大，阻礙作用越____.電阻定律(考綱要求Ⅰ)

導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大2．電阻定律

(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的

成正比，與它的

成反比，導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．

(2)表達(dá)式：R＝_______.長(zhǎng)度橫截面積3．電阻率

(1)計(jì)算式：ρ＝_________. (2)物理意義：反映導(dǎo)體的_________，是導(dǎo)體材料本身的屬性．

(3)電阻率與溫度的關(guān)系 金屬：電阻率隨溫度升高而________； 半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而______.導(dǎo)電性能增大減小1.電功

(1)定義：導(dǎo)體中的自由電荷在_______作用下定向移動(dòng)，電場(chǎng)力做的功稱(chēng)為電功．

(2)公式：W＝qU＝_____. (3)電流做功的實(shí)質(zhì)：_____轉(zhuǎn)化成其他形式能的過(guò)程．2．電功率

(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的_____.電功率、焦耳定律(考綱要求Ⅰ)

電場(chǎng)力IUt電能快慢IU

3．焦耳定律

(1)電熱：電流流過(guò)一段導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的______. (2)計(jì)算式：Q＝_____.4．熱功率

(1)定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量．熱量I2RtI2R1．(單選)導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，對(duì)于同種材料的導(dǎo)體，下列表述正確的是 (

)．

A．橫截面積一定，電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比

B．長(zhǎng)度一定，電阻與導(dǎo)體的橫截面積成正比

C．電壓一定，電阻與通過(guò)導(dǎo)體的電流成正比

D．電流一定，電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成反比基礎(chǔ)自測(cè)

解析導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與其兩端的電壓和流過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，A錯(cuò)、B對(duì)；電阻率是材料本身的性質(zhì)，只與材料和溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積無(wú)關(guān)，C、D錯(cuò)． 答案B3．(單選)有Ⅰ、Ⅱ兩根不同材料的電阻絲，長(zhǎng)度之比為l1∶l2＝1∶5，橫截面積之比為S1∶S2＝2∶3，電阻之比為R1∶R2＝2∶5，外加電壓之比為U1∶U2＝1∶2，則它們的電阻率之比為 (

)．

A．2∶3 B．4∶3 C．3∶4 D．8∶34．(單選)關(guān)于電功W和電熱Q的說(shuō)法正確的是(

)．

A．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何電路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在純電阻電路中才成立

D．W＝UIt在任何電路中成立，Q＝I2Rt只在純電阻電路中成立 解析W＝UIt、Q＝I2Rt適用于一切電路，但在純電阻電路中W＝Q，在非純電阻電路中W>Q，B對(duì)，A、C、D錯(cuò)． 答案B5．(多選)某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖7－1－1所示，則下列說(shuō)法中正確的是(

)．

A．加5V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是5Ω B．加11V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是1.4Ω C．由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小

D．由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小圖7－1－11．電阻與電阻率的區(qū)別 電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量，電阻大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大． 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，電阻率小的材料導(dǎo)電性能好．熱點(diǎn)一電阻定律、歐姆定律的理解與應(yīng)用2．電阻的決定式和定義式的區(qū)別【典例1】

兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線(xiàn)，如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的2倍，把另一根對(duì)折后絞合起來(lái)，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(guò)它們的電荷量之比為 (

)．

A．1∶4

B．1∶8

C．1∶16

D．16∶1

答案C【跟蹤短訓(xùn)】2．用電器距離電源為L(zhǎng)，線(xiàn)路上的電流為I，為使在線(xiàn)路上的電壓降不超過(guò)U，已知輸電線(xiàn)的電阻率為ρ.那么，輸電線(xiàn)的橫截面積的最小值為 (

)．

A．ρL/R

B．2ρLI/U

C．U/(ρLI)

D．2UL/(Iρ)熱點(diǎn)二電功、電熱、電功率和熱功率【典例2】在如圖7－1－2所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，電源內(nèi)阻為1.0Ω，電路中的電阻R0為1.5Ω，小型直流電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻為0.5Ω.閉合開(kāi)關(guān)S后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電流表的示數(shù)為2.0A．則以下判斷中正確的是 (

)．

A．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為14W B．電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為7.0V C．電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為4.0W D．電源輸出的電功率為24W圖7－1－2審題指導(dǎo)(1)如何計(jì)算電源的輸出功率？_____________________________________________.(2)如何計(jì)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率？____________________________________________.(3)如何計(jì)算電動(dòng)機(jī)的輸出功率？____________________________________________.解析由部分電路歐姆定律知電阻R0兩端電壓為U＝IR0＝3.0V，電源內(nèi)電壓為U內(nèi)＝Ir＝2.0V，所以電動(dòng)機(jī)兩端電壓為U機(jī)＝E－U－U內(nèi)＝7.0V，B對(duì)；電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率和總功率分別為P熱＝I2r1＝2W、P總＝U機(jī)I＝14W，C錯(cuò)；電動(dòng)機(jī)的輸出功率為P出＝P總－P熱＝12W，A錯(cuò)；電源的輸出功率為P＝U端I＝20W，D錯(cuò)．答案B反思總結(jié)電功和電熱的處理方法無(wú)論在純電阻電路還是在非純電阻電路中，發(fā)熱功率都是I2r.處理非純電阻電路的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用“電功＝電熱＋其他能量”尋找等量關(guān)系求解．【跟蹤短訓(xùn)】3．如圖7－1－3所示，用輸出電壓為1.4V，輸電電流為100mA的充電器對(duì)內(nèi)阻為2Ω的鎳-氫電池充電．下列說(shuō)法正確的是 (

)．

A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為0.12W B．充電器輸出的電功率為0.14W C．充電時(shí)，電池消耗的熱功率為0.12W D．充電器把0.14W的功率儲(chǔ)存在電池內(nèi)圖7－1－3解析充電器對(duì)電池的充電功率為P總＝UI＝0.14W，電池充電時(shí)的熱功率為P熱＝I2r＝0.02W，所以轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為P化＝P總－P熱＝0.12W，因此充電器把0.12W的功率儲(chǔ)存在電池內(nèi)，故A、B正確，C、D錯(cuò)誤．答案AB4．一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓220V的交流電源上(其內(nèi)電阻可忽略不計(jì))，均正常工作．用電流表分別測(cè)得通過(guò)電飯煲的電流是5.0A，通過(guò)洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的電流是0.50A，則下列說(shuō)法中正確的是 (

)．

A．電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的電阻為440Ω B．電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為155.5W C．1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為6.6×103J D．電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱功率的10倍解析一只電飯煲和一臺(tái)洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的電源上，電飯煲可視為純電阻，電飯煲的電阻為R＝U/I＝44Ω，洗衣機(jī)主要元件是電動(dòng)機(jī)，不能利用歐姆定律計(jì)算線(xiàn)圈的電阻，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電飯煲消耗的電功率為P＝UI＝220×5W＝1100W，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為P＝UI＝110W，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為Pt＝1100W×60s＝6.6×104J，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)消耗的電能為Pt＝110W×60s＝6.6×103J，選項(xiàng)C正確．電飯煲發(fā)熱功率是I2R＝52×44W＝1100W，根據(jù)題述不能計(jì)算出洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻和發(fā)熱功率，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案C【典例1】

有一家用電風(fēng)扇，電風(fēng)扇兩端的電壓為220V，工作電流為0.5A，則下列說(shuō)法中，正確的是(

)．

A．電扇線(xiàn)圈的電阻為440Ω B．電扇線(xiàn)圈的電阻大于440Ω C．電扇線(xiàn)圈的電阻小于440Ω D．電風(fēng)扇線(xiàn)圈的電阻滿(mǎn)足歐姆定律 解析電風(fēng)扇是非純電阻，故電風(fēng)扇兩端的電壓滿(mǎn)足U>IR，所以220>0.5R，所以R<440Ω.選CD.

答案CD

反思總結(jié)

在解答這類(lèi)問(wèn)題時(shí)，很多同學(xué)沒(méi)有辨明用電器是純電阻還是非純電阻，就直接用歐姆定律求解，導(dǎo)致錯(cuò)誤．即學(xué)即練1有一提升重物的直流電動(dòng)機(jī)，工作時(shí)電路如圖7－1－4所示，內(nèi)阻為r＝0.6Ω，R＝10Ω，直流電壓為U＝160V，電壓表兩端的示數(shù)為110V，則通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流是多少？電動(dòng)機(jī)的輸入功率為多少？電動(dòng)機(jī)在1h內(nèi)產(chǎn)生的熱量是多少？圖7－1－4【典例2】

額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W，PB＝40W的電燈兩盞，若接入電壓是220V的下列電路上，則使兩盞電燈均能正常發(fā)光，且電路中消耗的電功率最小的電路是(

)．反思總結(jié)

此類(lèi)問(wèn)題的分析思路分兩步：先分清哪個(gè)電路的燈泡能正常發(fā)光，這里可以從電壓、電流、電功率三個(gè)量中任意挑選一個(gè)使其達(dá)到其額定值，其余兩個(gè)也達(dá)到額定值；確定了正常發(fā)光的電路后，再比較哪一個(gè)的實(shí)際功率小，可以用計(jì)算的方法比較，也可以用定性分析的方法比較．即學(xué)即練2如圖7－1－5所示，電源電動(dòng)勢(shì)E＝8V，內(nèi)阻為r＝0.5Ω，“3V，3W”的燈泡L與電動(dòng)機(jī)M串聯(lián)接在電源上，燈泡剛好正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)剛好正常工作，電動(dòng)機(jī)的線(xiàn)圈電阻R0＝1.5Ω.下列說(shuō)法中正確的是 (

)．

A．通過(guò)電動(dòng)機(jī)的電流為1.6A B．電源的輸出功率是8W C．電動(dòng)機(jī)消耗的電功率為3W D．電動(dòng)機(jī)的輸出功率為3W圖7－1－5附：對(duì)應(yīng)高考題組1．(2011·全國(guó)卷)通常一次閃電過(guò)程歷時(shí)約0.2～0.3s，它由若干個(gè)相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成．每個(gè)閃擊持續(xù)時(shí)間僅40～80μs，電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個(gè)閃擊過(guò)程中．在某一次閃電前云地之間的電勢(shì)差約為1.0×109V，云地間距離約為1km；第一個(gè)閃擊過(guò)程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6C，閃擊持續(xù)時(shí)間約為60μs.假定閃電前云地間的電場(chǎng)是均勻的．根據(jù)以上數(shù)據(jù)，下列判斷正確的是 (

)．A．閃電電流的瞬時(shí)值可達(dá)到1×105AB．整個(gè)閃電過(guò)程的平均功率約為1×1014WC．閃電前云地間的電場(chǎng)強(qiáng)度約為1×106V/mD．整個(gè)閃電過(guò)程向外釋放的能量約為6×106J2．(2012·浙江卷，17)功率為10W的發(fā)光二極管(LED燈)的亮度與功率為60W的白熾燈相當(dāng)．根據(jù)國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰．假設(shè)每戶(hù)家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代，估算出全國(guó)一年節(jié)省的電能最接近 (

)．

A．8×108kW·h

B．8×1010kW·h

C．8×1011kW·h

D．8×1013kW·h

解析按每戶(hù)一天亮燈5小時(shí)計(jì)算，每戶(hù)一年節(jié)省的電能為(2×60－2×10)×10－3×5×365kW·h＝182.5kW·h，假設(shè)全國(guó)共有4億戶(hù)家庭，則全國(guó)一年節(jié)省的電能為182.5×4×108kW·h＝7.3×1010kW·h，最接近于B選項(xiàng)，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤． 答案B3．(2012·上海卷，13)當(dāng)電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時(shí)，通過(guò)該電阻的電荷量為0.3C，消耗的電能為0.9J．為在相同時(shí)間內(nèi)使0.6C的電荷量通過(guò)該電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是 (

)．

A．3V

1.8