第1講　電流　電阻　電功和電功率 講義

1、.第1講電流電阻電功和電功率見學(xué)生用書P116微知識1 電流、電阻2電阻1定義式：R。2物理意義：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用。3電阻定律1內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻跟它的長度成正比，與它的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。2表達(dá)式：R。4電阻率1計算式：。2物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，是表征材料性質(zhì)的物理量。3電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而增大。半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而減小。超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然變?yōu)榱?，成為超?dǎo)體。微知識2 電功、電功率、焦耳定律1電功1定義：電路中電場力挪動電荷做的功。2公式：WqUUIt。3電流做功

2、的本質(zhì)：電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程。2電功率1定義：單位時間內(nèi)電流做的功，表示電流做功的快慢。2公式：PUI。3焦耳定律1電熱：電流流過一段導(dǎo)體時產(chǎn)生的熱量。2計算式：QI2Rt。一、思維辨析判斷正誤，正確的畫“，錯誤的畫“×。1電流是矢量，其方向為正電荷定向挪動的方向。×2由R可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比。×3由I知，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。4金屬的電阻率由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，與溫度有關(guān)。5公式WUIt適用于任何電路中求功，QI2Rt適用于任何電路求電熱。二、對點微練1電流的定義如下圖，電解池內(nèi)有

3、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(fù)離子數(shù)為n2。設(shè)元電荷電荷量為e，那么以下說法正確的選項是A溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流大小為B溶液內(nèi)電流方向從B到A，電流大小為C溶液內(nèi)正、負(fù)離子反方向挪動，產(chǎn)生的電流互相抵消D溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流大小為解析電解液中通過一截面的電荷量應(yīng)為n1en2e，那么電流為I。電流方向為正電荷定向挪動方向，為AB。答案D2電阻定律有、兩根不同材料的電阻絲，長度之比為l1l215，橫截面積之比為S1S223，電阻之比為R1R225，外加電壓之比為U1U212，那么它們的電阻率之比為A23B43C34D83解析由R得，1243，B項正確。

4、答案B3歐姆定律多項選擇如下圖，圖線a表示的導(dǎo)體的電阻為R1，圖線b表示的導(dǎo)體的電阻為R2，那么以下說法正確的選項是AR1R213B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，那么功率之比P1P213D將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，那么電流之比I1I213解析根據(jù)IU圖象知，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R1R213，A項正確；根據(jù)公式R可得，把R1拉長到原來的3倍長后，橫截面積減小為原來的，所以電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，B項錯誤；串聯(lián)電路電流相等，所以將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，電流比I1I211，根據(jù)公式PI2R可得，功率之比P1P213，C項正確；并聯(lián)電路電壓相等，

5、電流比等于電阻之反比，所以將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，電流比I1I231，D項錯誤。答案AC4電功、電功率、電熱、熱功率有三個用電器，分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇，它們的額定電壓和額定功率均為“220 V60 W，現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作一樣時間，產(chǎn)生的熱量A日光燈最多 B電烙鐵最多C電風(fēng)扇最多 D一樣多解析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)熱，而日光燈和電風(fēng)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。答案B見學(xué)生用書P117微考點1對電阻、電阻率的理解核|心|微|講1電阻與電阻率的區(qū)別1電阻是反映

6、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)。2公式R和R的比較公式RR適用條件1金屬、電解液2純電阻電路導(dǎo)電材料字母含義U：導(dǎo)體兩端電壓I：通過導(dǎo)體的電流：材料的電阻率l：沿電流方向?qū)w的長度S：垂直電流方向?qū)w的橫截面積公式含義提供了一種測量電阻的方法，不能說RU、RR指明了電阻的決定因素，R由、l、S共同決定典|例|微|探【例1】如下圖，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長為ab10 cm，bc5 cm，當(dāng)將C與D接入電壓恒為U的電路時，電流強度為2

7、A，假設(shè)將A與B接入電壓恒為U的電路中，那么電流為A0.5 AB1 AC2 AD4 A【解題導(dǎo)思】1正確理解電阻定律R中l(wèi)和S的物理意義？答：公式中l(wèi)指沿電流方向?qū)w的長度，S指垂直于電流方向的導(dǎo)體的橫截面積。2導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端電壓U成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比，對嗎？答：對。解析設(shè)金屬薄片厚度為D，根據(jù)電阻定律公式R，有RCD，RAB，故×；根據(jù)歐姆定律，電壓一樣時，電流與電阻成反比。故兩次電流之比為41，故第二次電流為0.5 A，應(yīng)選A項。答案A【反思總結(jié)】1在溫度一定的條件下，導(dǎo)體的電阻大小由長度、橫截面積及材料決定，與電壓、電流無關(guān)。假設(shè)考慮溫度，導(dǎo)體的電阻率會隨著溫度的變

8、化而變化。2利用R求時，要根據(jù)電流方向判斷l(xiāng)、S，沿電流方向?qū)w的長度為l，垂直電流方向的面積為S。題|組|微|練1如圖甲所示，兩根橫截面積一樣、材料不同的導(dǎo)線和，串聯(lián)后接入電路。假設(shè)導(dǎo)線上任意一點的電勢隨該點與a點的間隔 x的變化關(guān)系如圖乙所示，導(dǎo)線和的電阻率分別為1、2，電阻分別為R1、R2，那么A1<2，R1<R2 B1>2，R1<R2C1<2，R1>R2 D1>2，R1>R2解析由部分電路歐姆定律并結(jié)合圖象可得U1IR130200，U2IR220020，故R1<R2；因為R1<R2，由R知，1<2，由圖乙知l>l，

9、所以1<2。綜上可得，A項正確。答案A2多項選擇如下圖，R1和R2是同種材料、厚度一樣、上下外表為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加一樣的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如下圖，那么以下說法正確的選項是AR1中的電流小于R2中的電流BR1中的電流等于R2中的電流CR1中自由電荷定向挪動的速率大于R2中自由電荷定向挪動的速率DR1中自由電荷定向挪動的速率小于R2中自由電荷定向挪動的速率解析設(shè)正方形的邊長為L、厚度為d，那么I，R，得I，故R1、R2中的電流相等，A項錯誤，B項正確；由InqSvnqLdv得，L大那么v小，C項錯誤，D項正確。答案BD微考點2歐姆定律及伏安特性曲

10、線核|心|微|講1對公式的理解：公式I變形后得到R和UIR，從數(shù)學(xué)角度看，三個表達(dá)式只是用于求解不同的物理量，沒有本質(zhì)差異，但從物理角度看意義不同。I是電流的決定式，反映了電流I與電壓U和電阻R的因果關(guān)系；R是電阻的定義式，反映了導(dǎo)體的屬性，與電壓U和電流I無關(guān)。2電阻的伏安特性曲線：在IU曲線中，直線斜率的倒數(shù)表示電阻R；在UI曲線中，直線斜率表示電阻R。應(yīng)該注意：當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時，電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線。特別提醒對于線性變化的UI圖線，其直線的斜率和電阻值相等，對于非線性變化的UI圖線圖線是曲線，其圖線上某點的切線斜率沒有物理意義，該點的切線斜率和該點對應(yīng)的電阻值

11、一般是不相等的。典|例|微|探【例2】多項選擇小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如下圖，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，以下說法正確的選項是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RC對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為RD對應(yīng)P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積【解題導(dǎo)思】1IU圖象中如何表示導(dǎo)體的電阻？用過P點的切線斜率的倒數(shù)表示，還是P點與坐標(biāo)原點連線的斜率倒數(shù)表示？答：用P點與坐標(biāo)原點連線的斜率倒數(shù)表示。2如何從IU圖象求小燈泡的功率？答：功率PUI，所以對應(yīng)矩形的面積表示功率。解析由于燈泡的電阻R，結(jié)合圖象知，A

12、、B項正確，C項錯誤；小燈泡的功率PUI，所以D項正確。答案ABD題|組|微|練3.為探究小燈泡L的伏安特性，連好如下圖的電路后閉合開關(guān)，通過挪動滑動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開場逐漸增大，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UI圖象應(yīng)是圖中的解析小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，在UI圖象中O點與圖象上一點的連線的斜率反映電阻的大小，故B項正確。答案B4多項選擇在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個一樣規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25 A，那么此時AL1上的電壓為L2上電壓的2倍BL1消耗的電功率為0

13、.75 WCL2的電阻為12 DL1、L2消耗的電功率的比值大于4解析電路中的總電流為0.25 A，L1中電流為0.25 A，由小燈泡的伏安特性曲線可知電壓為3.0 V，L1消耗的電功率為PUI0.75 W，選項B正確；根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律，L2中電流為0.125 A，由小燈泡的伏安特性曲線可知電壓大約為0.3 V，L1的電壓大約為L2電壓的10倍，選項A錯誤；由歐姆定律，L2的電阻為R 2.4 ，選項C錯誤；L2消耗的電功率為PUI0.3×0.125 W0.037 5 W，L1、L2消耗的電功率的比值大于4，選項D正確。答案BD微考點3電功和電熱核|心|微|講電功和電熱的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)典|

14、例|微|探【例3】在如下圖的電路中，電源電動勢為12 V，電源內(nèi)阻為1.0 ，電路中的電阻R0為1.5 ，小型直流電動機M的內(nèi)阻為0.5 ，閉合開關(guān)S后，電動機轉(zhuǎn)動，電流表的示數(shù)為2.0 A。那么以下判斷正確的選項是A電動機的輸出功率為14 WB電動機兩端的電壓為7.0 VC電動機產(chǎn)生的熱功率為4.0 WD電源輸出的功率為24 W【解題導(dǎo)思】1加在電動機兩端的電壓能用UIR計算嗎？為什么？答：不能，UIR只能用于純電阻電路，電動機不是純電阻用電器。2電動機消耗電能轉(zhuǎn)化為什么形式的能？答：電動機消耗電能一部分轉(zhuǎn)化為機械能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。解析電動機兩端的電壓U機EIrR07.0 V，選項B正

15、確；電動機輸出的功率P機出U機II2r機12 W，選項A錯誤；電動機產(chǎn)生的熱功率為P機熱I2r機2.0 W，選項C錯誤；電源輸出的功率P出EII2r20 W，選項D錯誤。答案B題|組|微|練5一只電飯煲和一臺洗衣機并聯(lián)接在輸出電壓為220 V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5.0 A，通過洗衣機電動機的電流是0.50 A，那么以下說法正確的選項是A電飯煲的電阻為44 ，洗衣機電動機線圈的電阻為440 B電飯煲消耗的電功率為1 555 W，洗衣機電動機消耗的電功率為155.5 WC1 min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6×104 J，洗衣機電動

16、機消耗的電能為6.6×103 JD電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍解析由于電飯煲是純電阻電器，所以R144 ，P1UI11 100 W，其在1 min內(nèi)消耗的電能W1UI1t6.6×104 J，洗衣機為非純電阻電器，所以R2，P2UI2110 W，其在1 min內(nèi)消耗的電能W2UI2t6.6×103 J，其熱功率P熱P2，所以電飯煲發(fā)熱功率不是洗衣機電動機發(fā)熱功率的10倍。答案C6多項選擇鋰電池因能量高環(huán)保無污染而廣泛使用在手機等電子產(chǎn)品中。現(xiàn)用充電器為一手機鋰電池充電，等效電路如下圖，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機電池的內(nèi)阻為r，以下說

17、法正確的選項是A電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UII2rB充電器輸出的電功率為UII2rC電池產(chǎn)生的熱功率為I2rD充電器的充電效率為×100%解析充電器將電能轉(zhuǎn)化為鋰電池的化學(xué)能和電池產(chǎn)生的熱能，即UItE化I2rt，充電器輸出的電功率為UI，電池產(chǎn)生的熱功率為I2r，據(jù)此可知，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為UII2r，充電器的充電效率為1×100%。綜述A、C項正確。答案AC見學(xué)生用書P119“柱體微元模型素能培養(yǎng)1模型特點帶電粒子在外加電場的作用下，形成定向挪動的粒子流，從中取一圓柱形粒子流作為研究對象，即為“柱體微元模型。2處理方法設(shè)柱體微元的長度為L，橫截面積為S，單位體積內(nèi)

18、的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，電荷定向挪動的速率為v，那么1柱體微元中的總電荷量為QnLSq。2電荷通過橫截面的時間t。3電流的微觀表達(dá)式InqvS。經(jīng)典考題一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為，棒內(nèi)單位體積自由電子數(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，那么金屬棒內(nèi)的電場強度大小為A. B.CnevD.解析由電流定義可知IneSv，由歐姆定律可得UIRneSv·neLv，又E，故Enev，選項C正確。答案C對法對題1導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式InqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體

19、積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個自由電荷所帶的電荷量，v是A導(dǎo)體運動的速率B導(dǎo)體傳導(dǎo)的速率C電子熱運動的速率D自由電荷定向挪動的速率解析從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、自由電荷定向挪動速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，公式InqSv中的v就是自由電荷定向挪動的速率。應(yīng)選D項。答案D2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，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。電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，那么在剛射出加速電場時，一小段長為l的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是A.B.C.D.解析電子加速后，由動能定理知eUmv2，電子射出加

20、速電場的速度v，設(shè)單位長度內(nèi)自由電子數(shù)為n，得Inev，n，所以長為l的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是Nnl，B項正確。答案B見學(xué)生用書P1191多項選擇通常一次閃電過程歷時0.20.3 s，它由假設(shè)干個相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成。每個閃擊持續(xù)時間僅4080 s，電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個閃擊過程中。在某一次閃電前，云、地之間的電勢差約為1.0×109 V，云、地間間隔 約為1 km；第一個閃擊過程中云、地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6 C，閃擊持續(xù)時間約為60 s。假定閃電前云、地間的電場是均勻的。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以下判斷正確的選項是A閃電電流的瞬時值可到達(dá)1×105 AB整個閃電過程的平均功率約為1&

21、#215;1014 WC閃電前云、地間的電場強度約為1×106 V/mD整個閃電過程向外釋放的能量約為6×106 J解析由電流的定義式I知I A1×105 A，A項正確；整個過程的平均功率P W3×1010 Wt代入0.2 s或0.3 s，B項錯誤；由E V/m1×106 V/m，C項正確；整個閃電過程向外釋放的能量為電場力做的功WqU6×109 J，D項錯誤。答案AC2多項選擇如下圖是某導(dǎo)體的IU圖線，圖中45°，以下說法正確的選項是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R2 CIU圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R1.0 D在R兩端加6.0 V電壓時，每秒通過電阻截面的電荷量是3.0 C解析由題圖可知，通過電阻的電流I與其兩端電壓U成正比，A項正確；導(dǎo)體電阻R2 ，對應(yīng)IU圖線斜率的倒數(shù)，但R，B項正確，C項錯誤；當(dāng)U6.0 V時，I3 A，故每秒通過電阻截面的電荷量為q