2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章恒定電流課時1部分電路的歐姆定律焦耳定律學(xué)案新人教版

PAGE12-課時1部分電路的歐姆定律焦耳定律一、電流、電源、電動勢1.電流(1)定義:電荷的定向移動形成電流。(2)方向:規(guī)定為正電荷定向移動的方向。(3)三個公式:①定義式I=。②確定式I=。③微觀式I=neSv。2.電源通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。3.電動勢(1)定義:電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。(2)表達(dá)式:E=。(3)物理意義:反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事大小的物理量。二、電阻、電阻率、歐姆定律1.電阻:R=。(1)物理意義:導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小,R越大,阻礙作用越大。(2)電阻定律:同種材料的導(dǎo)體,其電阻與它的長度成正比,與它的橫截面積成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。表達(dá)式R=。2.電阻率(1)計算式:ρ=R。(2)物理意義:反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性。(3)電阻率與溫度的關(guān)系①金屬:電阻率隨溫度的上升而增大。②半導(dǎo)體:電阻率隨溫度的上升而減小。③超導(dǎo)體:當(dāng)溫度降低到肯定零度旁邊時,某些材料的電阻率突然減小為零成為超導(dǎo)體。3.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)公式:I=。(3)適用范圍①金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電(對氣體導(dǎo)電不適用)。②純電阻電路(不含電動機(jī)、電解槽等的電路)。三、電功、電功率、焦耳定律1.電功(1)實質(zhì):電流做功的實質(zhì)是電場力對電荷做正功,電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程。(2)公式:W=qU=UIt,這是計算電功普遍適用的公式。2.電功率(1)定義:單位時間內(nèi)電流做的功叫電功率。(2)公式:P==UI,這是計算電功率普遍適用的公式。3.焦耳定律電流通過電阻時產(chǎn)生的熱量Q=I2Rt,這是計算電熱普遍適用的公式。4.熱功率(1)定義:單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。(2)表達(dá)式:P==I2R。考點一電流、電源和電動勢1.電流:通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通過這些電荷量所用時間t的比值,叫做電流,即I=。說明:(1)電荷的定向移動形成電流。(2)在國際單位制中,電流的單位是安培,簡稱安,符號是A。更小的單位還有毫安(mA)、微安(μA),1A=103mA=106μA。(3)物理學(xué)上規(guī)定,正電荷定向移動方向為電流的方向,所以,電流方向與負(fù)電荷定向移動方向相反。(4)電流雖然有方向,但電流不是矢量,是標(biāo)量。2.電源:電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。說明:(1)電源的作用是使電路中保持持續(xù)的電流。(2)電源有正、負(fù)兩個極。3.電動勢:在電源內(nèi)部從負(fù)極到正極移送正電荷非靜電力所做的功W跟被移送電荷量q的比值叫做電源的電動勢,其表達(dá)式為E=。說明:(1)在國際單位制中,電動勢的單位是伏特,簡稱伏,符號是V。(2)電動勢是標(biāo)量,只有大小,沒有方向。(3)物理意義:電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本事的物理量,是電源的重要參數(shù)。(4)電源電動勢由電源中非靜電力的特性確定,跟電源的體積無關(guān),也跟外電路無關(guān)。4.電源的內(nèi)阻:電源內(nèi)部也由導(dǎo)體組成,所以也有內(nèi)阻,這個電阻叫做電源的內(nèi)阻。說明:(1)電源內(nèi)阻也是電源的重要參數(shù)。(2)電源內(nèi)阻會發(fā)生改變,干電池用久了,電源的內(nèi)阻會增大。[典例1]如圖所示為一塊手機(jī)電池背面上的一些標(biāo)示,下列說法正確的是()A.該電池的容量為500CB.該電池工作時的輸出電壓為3.6VC.該電池在工作時允許通過的最大電流為500mAD.若待機(jī)時的電流為10mA,理論上可待機(jī)50h解析:由電池上的標(biāo)示數(shù)據(jù)可知,該電池的容量為500mA·h=500×10-3×3600C=1800C,故A錯誤;3.6V是電池的電動勢,不是輸出電壓,故B錯誤;電池的容量是500mA·h,不表示該電池在工作時允許通過的最大電流為500mA,故C錯誤;若待機(jī)時的電流為10mA,理論上可待機(jī)時間t===50h,故D正確。答案:D變式1:太陽能電池已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于我們生活中,有些太陽帽前安裝的小風(fēng)扇就是靠太陽能電池供電的?？梢詼y得某太陽能電池可產(chǎn)生0.6V的電動勢,這表示(A)A.電路中每通過1C電荷量,太陽能電池把0.6J的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷.無論接不接入外電路,太陽能電池兩極間的電壓都為0.6VC.太陽能電池在1s內(nèi)將0.6J的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹.太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的本事比一節(jié)干電池(電動勢為1.5V)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本事大解析:電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷從電源內(nèi)部的負(fù)極移到正極所做的功,即把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的多少,而不是在1s內(nèi)轉(zhuǎn)變的電能。電動勢越大,說明電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事越大,故選項A正確,C,D錯誤;電源在不接入電路時,兩極間的電壓大小等于電動勢大小,接入電路后,路端電壓要小于電動勢,故B錯誤。考點二電阻、電阻率1.表達(dá)式為R=ρ,比例系數(shù)ρ叫做材料的電阻率,反映了材料的導(dǎo)電性能。與導(dǎo)體的材料有關(guān),與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)。2.電阻率往往隨溫度的改變而改變。金屬的電阻率隨溫度的上升而增大,有些合金如錳銅、鎳銅合金,電阻率幾乎不受溫度改變的影響。3.表達(dá)式R=與R=ρ的區(qū)分R=R=ρ區(qū)分電阻的定義式電阻的確定式給出了導(dǎo)體電阻測量的一種方法:伏安法給出了測導(dǎo)體的電阻率的一種方法,測出R,l,S就可以求出ρ適用于純電阻元件適用于粗細(xì)勻稱的金屬導(dǎo)體或濃度勻稱的電解液、等離子體聯(lián)系R=ρ是對R=的進(jìn)一步說明,即導(dǎo)體的電阻與U和I無關(guān),而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積[典例2](多選)如圖所示,R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體,但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓,通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖,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小于R2中自由電荷定向移動的速率解析:設(shè)正方形表面的邊長為L,導(dǎo)體厚度為d,則I=,R=ρ=ρ=,則I=,故R1,R2中的電流相等,A錯誤,B正確;由I=nqSv=nqLdv得,L大則v就小,C錯誤,D正確。答案:BD變式2:兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線,假如把其中的一根勻稱拉長到原來的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,則在相同時間內(nèi)通過它們的電荷量之比為(C)A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1解析:對于第一根導(dǎo)線,勻稱拉長到原來的2倍,則其橫截面積必定變?yōu)樵瓉淼?由電阻定律可得其電阻變?yōu)樵瓉淼?倍,其次根導(dǎo)線對折后,長度變?yōu)樵瓉淼?橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍,故其電阻變?yōu)樵瓉淼?給上述改變后的裸導(dǎo)線加上相同的電壓,由歐姆定律得I1=,I2==,由I=可知,在相同時間內(nèi),通過的電荷量之比q1∶q2=I1∶I2=1∶16.考點三歐姆定律表達(dá)式R=與I=的區(qū)分R=I=電阻的定義式不能理解成電流的定義式電阻R是導(dǎo)體本身的屬性,跟所加的電壓U及通過的電流I無關(guān)電流與電壓U成正比,與電阻R成反比,所以電流I由電壓U和電阻R共同確定給出了導(dǎo)體電阻測量的一種方法:伏安法歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電[典例3]將四個定值電阻a,b,c,d分別接入電路,測得相應(yīng)的電流、電壓值如圖所示。其中阻值最接近的兩個電阻是()A.a和b B.b和dC.a和c D.c和d解析:依據(jù)定義,電阻值R=,即為在UI圖象中對應(yīng)點與O點連線的斜率,故阻值最接近的兩個電阻是a和b。答案:A變式3:已知用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍,加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半,那么通過A和B的電流IA和IB的關(guān)系是(D)A.IA=2IB B.IA=C.IA=IB D.IA=解析:由I=,得IA∶IB===1∶4,即IA=,故選D?？键c四U-I圖象和I-U圖象圖象比較內(nèi)容I-U圖象(伏安特性曲線)U-I圖象斜率圖線上的點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)圖線上的點與坐標(biāo)原點連線的斜率表示導(dǎo)體的電阻線性元件非線性元件[典例4]有a,b,c,d四個電阻,它們的I-U關(guān)系如圖所示,則電阻最大的是()A.a B.b C.c D.d解析:由I-U圖象可知,斜率越大,電阻越小,所以電阻最大的是d,選項D正確。答案:D變式4:小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U改變的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線在P點的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中錯誤的是(C)A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大B.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=C.對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為R=D.對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小解析:在IU圖象中,圖線上的點與O點連線的斜率表示小燈泡在該點所對應(yīng)的電壓、電流下電阻的倒數(shù),圖象中圖線的斜率漸漸減小,電阻漸漸增大,A正確;對應(yīng)P點,小燈泡的電壓為U1,電流為I2,依據(jù)歐姆定律可知,小燈泡的電阻應(yīng)為R=,B正確,C錯誤;其工作功率為P=U1I2,即為圖中矩形PQOM所圍的面積,D正確?？键c五電功、電功率、電熱(焦耳定律)、熱功率1.電功是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的量度,電熱是電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量度。計算電功時用公式W=IUt,計算電熱時用公式Q=I2Rt。2.從能量轉(zhuǎn)化的角度來看,電功和焦耳熱之間的數(shù)量關(guān)系是W≥Q,UIt≥I2Rt。(1)純電阻電路:如電爐等構(gòu)成的電路,電流做功將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此時有W=Q。計算時可任選一公式W=Q=Pt=I2Rt=UIt=t。(2)非純電阻電路:如含有電動機(jī)、電解槽等的電路,電流做功除將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外,還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等,此時有W>Q,電功只能用公式W=UIt來計算,焦耳熱只能用公式Q=I2Rt來計算。對于非純電阻電路,歐姆定律不再適用?？捎萌缦潞唸D表示相互間的關(guān)系:[典例5]如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動機(jī)M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓是220V,吹冷風(fēng)時的功率為120W,吹熱風(fēng)時的功率為1000W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說法正確的是()A.若S1,S2閉合,則電吹風(fēng)吹冷風(fēng)B.電熱絲的電阻為55ΩC.電動機(jī)工作時輸出的機(jī)械功率為880WD.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時,電動機(jī)每秒鐘消耗的電能為1000J解析:S1,S2都閉合時,由于電熱絲加熱,吹出的是熱風(fēng);吹熱風(fēng)時電阻絲的電功率為PR=(1000-120)W=880W,電動機(jī)的功率為PM=120W,則電熱絲的電阻為R==55Ω,吹熱風(fēng)時電動機(jī)每秒消耗電能W=PMt=120J,選項A,C,D錯誤,B正確。答案:B(1)無論是純電阻還是非純電阻,電功均為W=UIt,電熱均為Q=I2Rt。(2)處理非純電阻的計算問題時,要擅長從能量轉(zhuǎn)化的角度動身,緊緊圍繞能量守恒,利用“電功=電熱+其他能量”找尋等量關(guān)系求解。(3)非純電阻在肯定條件下可當(dāng)作純電阻處理,如電風(fēng)扇卡住不轉(zhuǎn)時即為純電阻。變式5:如圖所示是一個電熱水壺的銘牌,小沈同學(xué)利用所學(xué)學(xué)問,結(jié)合該銘牌上獲得的信息,得出該電熱水壺(A)電熱水壺產(chǎn)品型號:XD-121額定頻率:50Hz額定電壓:220V～額定容量:1.2L額定功率:1500W執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):××××××制造商:××××科技有限公司地址:××××街31號客服電話:××××××××A.正常工作時的電流約為6.8AB.正常工作5min耗電約0.5kW·hC.只能在直流電下工作D.只能在220V電壓下工作解析:I==A≈6.8A,故A項正確;W=Pt=0.125kW·h,故B項錯誤;可以運用溝通電,220V是正常工作時的電壓,故C,D項錯誤。1.(電阻、電阻率)有兩個同種材料制成的導(dǎo)體,兩導(dǎo)體是橫截面為正方形的柱體,柱體高均為h,大柱體柱截面邊長為a,小柱體柱截面邊長為b,現(xiàn)將大小柱體串聯(lián)接在電壓為U的電源上,已知通過導(dǎo)體的電流方向如圖,大小為I,則導(dǎo)體電阻率為(D)A.B.C.D.解析:由電阻定律R=可知兩導(dǎo)體的電阻Ra=Rb=。兩電阻串聯(lián),分壓相等,則a兩端的電壓為;由歐姆定律可知=IRa=,解得ρ=,故選項D正確。2.(歐姆定律)試驗室中大量試驗表明,通過某一金屬氧化物制成的棒中的電流I遵循I=kU3的規(guī)律(其中U表示棒兩端的電勢差,式中k=0.02A/V3)?，F(xiàn)將該棒與一個遵從歐姆定律的電阻器串聯(lián)在一起后,接在一個兩端電壓為U=6.0V的電源上。則電路中的電流為I=0.16A時,所串聯(lián)的電阻器阻值為(B)A.15Ω B.25Ω C.38Ω D.40Ω解析:由題中所給信息,該金屬氧化物并不適用于歐姆定律,由I=kU3得,棒兩端的電壓U1=,由歐姆定律得,所串聯(lián)的電阻器兩端的電壓U2=IR,又依據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律有U=U1+U2,即有U=+IR,代入數(shù)據(jù)即得R=25Ω。3.(U-I圖象)為探究小燈泡L的伏安特性,連好如圖示的電路后閉合開關(guān),通過移動變阻器的滑片,使小燈泡中的電流由零起先漸漸增大,直到小燈泡正常發(fā)光。由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的I-U圖象應(yīng)是(C)解析:燈絲電阻隨電壓的增大而增大,在圖象上某點到原點連線的斜率應(yīng)越來越大,C正確。4.(電功、電熱、電功率、熱功率)電阻R和電動機(jī)M串聯(lián)接到電路中,如圖所示,已知電阻R跟電動機(jī)線圈的電阻值相等,開關(guān)接通后,電動機(jī)正常工作,設(shè)電阻R和電動機(jī)M兩端的電壓分別為U1和U2,經(jīng)過時間t,電流通過電阻R做功為W1,產(chǎn)生熱量為Q1,電流通過電動機(jī)做功為W2,產(chǎn)生熱量為Q2,則有(A)A.U1<U2,Q1=Q2 B.U1=U2,Q1=Q2C.W1=W2,Q1>Q2 D.W1<W2,Q1<Q2解析:電動機(jī)是非純電阻,其兩端電壓U2>IR=U1,B錯誤;電流做的功W1=IU1t,W2=IU2t,因此W1<W2,C錯誤;電流產(chǎn)生的熱量由Q=I2Rt可推斷Q1=Q2,A正確,D錯誤。1.(2024·浙江6月學(xué)考,17)不切斷電源只按下遙控器的待機(jī)鍵,電視機(jī)即進(jìn)入待機(jī)模式。家用電視機(jī)待機(jī)功率約0.5W,假設(shè)每戶家庭運用1臺電視機(jī),假如在不運用電視機(jī)時剛好切斷電源,則我國一年因此節(jié)約的電能最接近(C)A.1×107kW·h B.1×108kW·hC.1×109kW·h D.1×1010kW·h解析:依據(jù)電能計算公式W=Pt=0.5W/臺×4×108臺×24h/天×365天=1.752×109kW·h,最接近C選項,所以選C。2.(2024·浙江1月選考,6)小明在一根細(xì)橡膠管中灌滿食鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的鹽水柱。他將此鹽水柱接到電源兩端,電源電動勢和內(nèi)阻恒定。握住鹽水柱兩端將它水平勻稱拉伸到原長的1.2倍,若忽視溫度對電阻率的影響,則此鹽水柱(B)A.通過的電流增大 B.兩端的電壓增大C.阻值增大為原來的1.2倍 D.電功率增大為原來的1.44倍解析:依據(jù)電阻的計算公式,有R=ρ,由于橡膠管的體積不變,有S=,則R=ρ,由此可知當(dāng)鹽水柱長度拉伸到原長的1.2倍,則電阻變?yōu)樵瓉淼?.44倍,選項C錯誤;依據(jù)閉合電路歐姆定律I=,外電阻變大,則電路中的電流變小,內(nèi)電壓變小而路端電壓變大,即此鹽水柱兩端的電壓增大,選項A錯誤,B正確;依據(jù)P=I2R,假如電流保持不變,則電功率增大為原來的1.44倍,但是電流在變小,所以選項D錯誤。3.(2024·浙江4月選考,8)電動機(jī)與小電珠串聯(lián)接入電路,電動機(jī)正常工作時,小電珠的電阻為R1,兩端電壓為U1,流過的電流為I1;電動機(jī)的內(nèi)阻為R2,兩端電壓為U2,流過的電流為I2。則(D)A.I1<I2 B.>C.= D.<解析:因為二者屬于串聯(lián)電路,所以I1=I2,A錯誤;小電珠為純電阻用電器,即U1I1=R1,即U1=I1R1,電動機(jī)為非純電阻用電器U2I2=R2+P動,即U2I2>R2,即U2>I2R2,綜上所述可得<,選項D正確。4.(2024·浙江6月學(xué)考,18)如圖所示是某種電度表的表盤。表盤上標(biāo)有“720r/kW·h”,即每耗電1kW·h電度表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)720圈。將該電度表