第1節(jié)電流電阻電功電功率

第九章恒定電流第1節(jié)電流電阻電功電功率目錄CONTENT立足“四層”·夯基礎著眼“四翼”·探考點聚焦“素養(yǎng)”·引思維020301鎖定“目標”·提素能04Part01立足“四層”·夯基礎?一、電流及歐姆定律1.電流的理解（1）產(chǎn)生條件①有可以

自由移動

?的電荷。②導體兩端存在

電壓

?。（2）電流方向：電流是

標量

?，物理學規(guī)定

正電荷

?定向移動的方向為電流的方向。（3）電流的定義式和微觀表達式

②微觀表達式：I＝

nqSv

?，其中n為導體中單位體積內(nèi)自由電荷的個數(shù)，q為每個自由電荷的電荷量，S為導體的橫截面積，v為自由電荷定向移動的速率。自由移動

電壓

標量

正電荷

nqSv

正比

反比

金屬

正比

反比

材料

導電

增大

減小

電場力

qU

電能

IU

3.焦耳定律（1）內(nèi)容：電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟

電流

?的二次方成正比，跟導體的

電阻

?及通電時間成正比。（2）公式：Q＝I2Rt。4.熱功率（1）定義：單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。

電流

電阻

I2R

?

如圖所示，某技術人員正在用電烙鐵進行焊接操作，電烙鐵的發(fā)熱部件可以等效為如圖所示的金屬棒：其長度為L，橫截面積為S，電阻率為ρ。在金屬棒兩端加上電壓U時，金屬棒內(nèi)產(chǎn)生電流I，在通電時間t內(nèi)通過金屬棒某一截面的電荷量為q，電流做功為W，產(chǎn)生的熱量為Q。判斷下列說法的正誤。

√√×√Part02著眼“四翼”·探考點?考點一

電流的理解及其應用

[素養(yǎng)自修類]

如圖所示，電解池內(nèi)有一價離子的電解液，在時間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為n1，負離子數(shù)為n2。設元電荷為e，則以下說法正確的是（

）C.溶液內(nèi)正、負離子反方向移動，產(chǎn)生的電流相互抵消

2.[電流微觀表達式I＝nqSv的應用]一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為ρ，棒內(nèi)單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m、電荷量為e。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒內(nèi)的電場強度大小為（

）C.ρnev

?1.三種電流表達式的比較公式公式含義定義式微觀式I＝nqSv從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式

考點二

歐姆定律和電阻定律的理解與應用

[素養(yǎng)自修類]1.[電阻定律的應用]一根粗細均勻的細銅絲，原來的電阻為

R，則（

）C.均勻拉長為原來的2倍，電阻變?yōu)?R

2.[電阻定律、歐姆定律的綜合應用]一個內(nèi)阻可以忽略的電源，給裝在絕緣圓管中的滿管水銀供電，電源兩極分別與水銀柱的表面和底面連接，通過水銀的電流為0.1A。若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管內(nèi)（恰好能裝滿圓管），那么通過水銀的電流將是（

）A.0.4AB.0.8AC.1.6AD.3.2A

?1.電阻與電阻率的區(qū)別（1）電阻反映了導體對電流阻礙作用的大小，而電阻率則反映制作導體的材料導電性能的好壞。（2）導體的電阻大，電阻率不一定大，它的導電性能不一定差；導體的電阻率小，電阻不一定小，即它對電流的阻礙作用不一定小。（3）導體的電阻、電阻率均與溫度有關。

公式物理意義適用條件導體電阻的定義式，反映導體對電流的阻礙作用R由導體本身決定，與U、I無關，適用于所有導體某段導體中電流與兩端電壓和電阻的關系適用于純電阻電路U＝IR沿電流方向電勢逐漸降低（外電路），電壓等于I和R的乘積考點三

伏安特性曲線的理解及應用

[互動共研類]1.伏安特性曲線的意義（1）由于導體的導電性能不同，所以不同的導體有不同的伏安特性曲線。（2）伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值，對應這一狀態(tài)下的電阻。2.兩類圖線的比較（1）圖線a、e、d、f表示線性元件，b、c表示非線性元件。（2）在圖甲中，斜率表示電阻的大小，斜率越大，電阻越大，Ra＞Re。在圖乙中，斜率表示電阻倒數(shù)的大小，斜率越大，電阻越小，Rd＜Rf。

【典例】

如圖甲所示，電路中電源電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計，L1、L2、L3為三個相同規(guī)格的小燈泡，小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當開關閉合后，下列說法正確的是（

）A.L1中的電流為L2中電流的2倍B.L3的電阻約為1.875ΩC.L3的電功率約為0.75WD.L2和L3的總功率約為3W

答案

B?1.[伏安特性曲線的理解]如圖所示，圖線a表示的導體的電阻為R1，圖線b表示的導體的電阻為R2，則下列說法正確的是（

）A.R1∶R2＝3∶1B.把R1拉長到原來的3倍長后電阻等于R2C.將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則功率之比

P1∶P2＝1∶3D.將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流之比

I1∶I2＝1∶3

2.[伏安特性曲線的應用]假設某同學研究白熾燈得到某白熾燈的伏安特性曲線如圖所示。圖像上A點與原點的連線與橫軸成α角，A點的切線與橫軸成β角，則下列說法錯誤的是（

）A.白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大B.在A點，白熾燈的電阻可表示為tanβC.在A點，白熾燈的電功率可表示為U0I0

考點四

電功、電功率及焦耳定律

[素養(yǎng)自修類]1.[純電阻電路電熱的計算]如圖所示，甲、乙兩電路中電源完全相同，內(nèi)阻不可忽略，相同材料的電阻絲A、B，長度分別是L和2L，直徑分別為d和2d，在兩電路中分別通過相同的電荷量q的過程中，下列判斷正確的是（

）A.A、B的電阻之比RA∶RB＝1∶2B.A、B的電流IA＞IBC.A、B的電壓UA＞UBD.A、B產(chǎn)生的電熱QA＝QB

2.[純電阻與非純電阻用電器的比較]有三個用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220V

60W”，現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時間，產(chǎn)生的熱量（

）A.日光燈最多B.電烙鐵最多C.電風扇最多D.一樣多解析：B

電烙鐵是純電阻用電器，即以發(fā)熱為目的，電流通過它就是用來產(chǎn)生熱量，而日光燈和電風扇是非純電阻電路，電流通過它們時產(chǎn)生的熱量很少，電能主要轉(zhuǎn)化為其他形式的能（光能和葉片動能），綜上所述，只有B項正確。?1.純電阻電路與非純電阻電路的比較

Part03聚焦“素養(yǎng)”·引思維?“STSE問題”巧遷移?分析生活中的用電器問題類型一

機器人中的電功和電功率分析【典例1】

某款掃地機器人如圖所示，額定功率24W，額定電流3A，正常工作時電機輸出的功率為19.5W，鋰電池容量9A·h，為延長鋰電池壽命，當剩余電量為總?cè)萘康?0%時就需要充電，則（

）B.額定電壓為6.5VC.正常工作時，電機的發(fā)熱功率為19.5WD.充滿電的電池可以正常工作時間為2.4h解析

由P＝P出＋I2r得r＝0.5

Ω，故A錯誤；由P＝UI得額定電壓U＝8

V，故B錯誤；正常工作時，電機的發(fā)熱功率P'＝I2r＝4.5

W，故C錯誤；由80%×q＝It解得t＝2.4

h，故D正確。答案

D類型二

電動車的電功和電功率分析【典例2】

微公交是一種零排放的純電動汽車，該電動車配有一塊12V鋰電池，容量達260A·h；采用220V普通電壓充電，一次完全充電，約需8h；行駛時，最大時速可達80km/h，充滿電后，可最多行駛80km。則以下判斷正確的是[在計算過程中不考慮各種能量轉(zhuǎn)化的效率，可認為電能的價格為0.8元/（kW·h）]（

）A.充電電流為260AB.充滿電后儲存的電能為3120JC.折合每公里的電能成本約為0.03元D.勻速行駛時的阻力約為2.0×103N

答案

CPart04鎖定“目標”·提素能??1.（2023·江蘇鹽城二模）橫截面直徑為d、長為L的導線，兩端電壓為U，當三個參量中一個或兩個變化時，不影響自由電子定向移動的平均速率是（

）A.電壓UB.直徑dC.長度LD.長度L和直徑d

2.小雷同學家里購買了一款掃地機器人，如圖所示，小雷同學仔細檢查了這個新掃地機器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標有如下表所示的數(shù)據(jù)，則該掃地機器人（

）主機基本參數(shù)產(chǎn)品尺寸345mm*345mm*96mm電池14.4V/5200mA·h鋰電池產(chǎn)品質(zhì)量約3.8kg無線連接WiFi智能快連額定電壓14.4V額定功率55WA.額定工作電流為0.25AB.充滿電后正常工作的時間為2.5hC.電池充滿電后儲存的總電荷量為18720CD.以額定電流工作時每小時消耗能量為55J

3.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，其中，x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路中時沿長度方向的電勢φ隨位置的變化規(guī)律如圖所示，那么，x和y兩導線的電阻和橫截面積之比分別為（

）A.3∶1

1∶6B.2∶3

1∶6C.3∶2

1∶5D.3∶1

5∶1

4.一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上（其內(nèi)電阻可忽略不計），均正常工作。用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A，通過洗衣機電動機的電流是0.50A，則下列說法正確的是（

）A.電飯煲的電阻為44Ω，洗衣機電動機線圈的電阻為440ΩB.電飯煲消耗的電功率為1555W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5WC.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104J，洗衣機電動機消耗的電能為6.6×103JD.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍

5.（2023·揚州檢測）如圖所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導體上加相同的電壓，通過兩導體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是（

）A.R1中的電流小于R2中的電流B.R1中的電流等于R2中的電流C.R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D.R1中自由電荷定向移動的速率等于R2中自由電荷定向移動的速率

?6.如圖所示，為某一電吹風的電路結(jié)構(gòu)圖和銘牌，通過改變選擇開關金屬檔片的位置可以實現(xiàn)電吹風功能的轉(zhuǎn)換。下列說法中正確的是（

）A.檔片連接B、C時，電吹風處于吹熱風狀態(tài)B.電動機的電阻為2420ΩD.吹熱風時，通過電熱絲的電流為2A

7.在研究微型電動機的性能時，可采用如圖所示的實驗電路。當調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電動機停止轉(zhuǎn)動時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為1.0A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R，使電動機恢復正常運轉(zhuǎn)時，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。則當這臺電動機正常運轉(zhuǎn)時（

）A.電動機的內(nèi)阻為7.5ΩB.電動機的內(nèi)阻為2.0ΩC.電動機的輸出功率為30.0WD.電動機的輸出功率為26.0W

8.如圖所示是某商場新安裝的自動扶梯，其電動機額定電壓為U，額定電流為I，效率為η，則下列說法正確的是

（

）B.該電梯電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率為UIC.該電梯電動機的發(fā)熱功率為（1－η）UID.該電梯電動機正常工作時每秒消耗的電能在數(shù)值上等于ηUI

9.如圖是某款能一鍵加水的全自動智能電熱壺，當壺內(nèi)水位過低時能自動加滿水，加熱之后的水經(jīng)過一段時間后冷卻，機器又可以自動加熱到設定溫度。某同學為了研究其工作原理，進一步查閱廠家相關技術說明，了解到“一鍵加水”是由一水泵（電動機）和傳感器來實現(xiàn)的，單獨對這一部分進行測試時發(fā)現(xiàn)，當其兩端所加電壓U1＝10V時，電動機帶