【物理】2019届一轮复习人教版欧姆定律电阻定律焦耳定律及电功率学案

【物理】2019届一轮复习人教版欧姆定律电阻定律焦耳定律及电功率学案

‎ 欧姆定律 电阻定律 焦耳定律及电功率 知识梳理 知识点一　电流、欧姆定律 ‎1.电流 ‎(1)定义：自由电荷的　　　　形成电流.‎ ‎(2)方向：规定为　　　　定向移动的方向.‎ ‎(3)两个公式 ‎①定义式：I＝　　　　；②微观式：I＝　　　　.‎ ‎2.欧姆定律 ‎(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成　　　　，跟导体的电阻R成　　　　.‎ ‎(2)公式：I＝　　　　.‎ ‎(3)适用条件：适用于　　　　和电解液导体.‎ 答案：1.(1)定向移动　(2)正电荷　(3)①　②nqSv　2.(1)正比　反比　(2)　(3)金属导体 知识点二　电阻、电阻定律 ‎1.电阻：反映了　　　　　　的大小.表达式为：R＝.‎ ‎2.电阻定律：同种材料的导体，其电阻跟它的　　　　成正比，与它的　　　　成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关.表达式为：R＝ρ.‎ ‎3.电阻率 ‎(1)物理意义：反映导体的　　　　，是导体材料本身的属性.‎ ‎(2)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而　　　　；半导体的电阻率随温度升高而　　　　.‎ 答案：1.对电流阻碍作用　2.长度　截面积　3.导电性能　增大　减小 知识点三　电功率、焦耳定律 ‎1.电功 ‎(1)定义：导体中的自由电荷在　　　　作用下定向移动，电场力做的功称为电功.‎ ‎(2)公式：W＝qU＝　　　　.‎ ‎(3)电流做功的实质：　　　　转化成其他形式能的过程.‎ ‎2.电功率 ‎(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的　　　　.‎ ‎(2)公式：P＝＝　　　　.‎ ‎3.焦耳定律 ‎(1)电热：电流流过一段导体时产生的　　　　.‎ ‎(2)计算式：Q＝　　　　.‎ ‎4.热功率 ‎(1)定义：单位时间内的发热量.‎ ‎(2)表达式：P＝＝　　　　.‎ 答案：1.(1)电场力　(2)UIt　(3)电势能 ‎2.(1)快慢　(2)UI ‎3.(1)热量　(2)I2Rt　4.(2)I2R ‎[思考判断]‎ ‎(1)规定正电荷定向移动方向为电流方向，所以，电流是矢量。(　　)‎ ‎(2)根据I＝，可知I与q成正比。(　　)‎ ‎(3)电流I随时间t变化的图象与横轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量。(　　)‎ ‎(4)由R＝知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比。(　　)‎ ‎(5)由ρ＝知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。(　　)‎ ‎(6)公式W＝t＝I2Rt可适用于所有电路。(　　)‎ 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×‎ 考点精练 考点一　对电阻、电阻定律的理解和应用 ‎1.电阻与电阻率的区别 ‎(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关，电阻率是描述材料导电性能好坏的物理量，与导体长度、横截面积无关.‎ ‎(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小.‎ ‎(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.‎ ‎2.电阻的决定式和定义式的区别 公式 ‎ ‎ R＝ρ ‎ ‎ R＝ 区别 电阻的决定式 ‎ 电阻的定义式 ‎ 说明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体 对应训练 考向1　对电阻率的理解 ‎[典例1]　关于材料的电阻率，下列说法正确的是(　　)‎ A.把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的 B.材料的电阻率随温度的升高而增大 C.通常情况下纯金属的电阻率较合金的电阻率小 D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大 ‎[解析]　材料的电阻率与长度无关，A错误；半导体材料的电阻率随温度升高而减小，B错误；通常情况下纯金属的电阻率较合金的电阻率小，C正确；电阻率大的导体，电阻不一定大，D错误.‎ ‎[答案]　C 考向2　电阻及电阻率的计算 ‎[典例2]　如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝‎1 m，b＝‎0.2 m，c＝‎0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其UI图象如图乙所示，当U＝10 V时，求电解液的电阻率ρ.‎ ‎　‎ 甲　　　　　　 　　　　乙 ‎[解析]　由题图乙可求得电解液的电阻为 R＝＝ Ω＝2 000 Ω 由题图甲可知电解液长为：l＝a＝1 m 截面积为：S＝bc＝0.02 m2‎ 结合电阻定律R＝ρ 得ρ＝＝ Ω·m＝40 Ω·m.‎ ‎[答案]　40 Ω·m 反思总结 ‎1.决定导体电阻大小的三个因素是导体的材料、长度和横截面积，无论哪一个发生变化，导体的电阻都要发生改变.‎ ‎2.电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度l和横截面积S无关.‎ 考点二　对伏安特性曲线的理解 ‎1.定义：用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，画出的IU 图象.‎ ‎2.图线的意义 ‎(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的的伏安特性曲线.‎ ‎(2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻.‎ ‎3.应用：IU图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小.‎ ‎4.两类图线 ‎(1)线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是过原点的直线，表明它的电阻是不变的.‎ ‎(2)非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)是曲线，表明它的电阻是变化的.‎ ‎　　‎ 甲　　 　　乙 对应训练 考向1　对伏安特性曲线的理解 ‎[典例3]　小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是(　　)‎ A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 B.对应P点，小灯泡的电阻为R＝ C.对应P点，小灯泡的电阻为R＝ D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积 ‎[解题指导]　对纯电阻元件，其电阻R＝，在IU图线上某点和坐标原点的连线，其斜率的倒数表示该点的电阻.‎ ‎[解析]　由图可知流过小灯泡的电流I随所加电压U变化的图线为非线性关系，可知小灯泡的电阻随所加电压的增大而逐渐增大，选项A错误；根据欧姆定律，对应P点，小灯泡的电阻应为R＝，选项B、C错误；对应P点，小灯泡的功率为P＝U1I2，也就是图中矩形PQOM所围面积，选项D正确.‎ ‎[答案]　D 考向2　伏安特性曲线的应用 ‎[典例4]　(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关S闭合时，电路中的总电流为‎0.25 A，则此时(　　)‎ ‎　　‎ 甲　　　　　　　　　　　乙 A.L1两端的电压为L2两端电压的2倍 B.L1消耗的电功率为0.75 W C.L2的电阻为12 Ω D.L1、L2消耗的电功率的比值大于4‎ ‎[解析]　电路中的总电流为‎0.25 A，L1中电流为 ‎‎0.25 A ‎，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V，L1消耗的电功率为P1＝U1I1＝0.75 W，B正确；根据并联电路规律，L2中电流为‎0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为 0.3 V，L1两端的电压大约为L2两端电压的10倍，A错误；由欧姆定律，L2的电阻为R2＝＝ Ω＝2.4 Ω，C错误；L2消耗的电功率为P2＝U2I2＝0.3×0.125 W＝0.037 5 W，L1、L2消耗的电功率的比值大于4，D正确.‎ ‎[答案]　BD 反思总结 ‎1.无论是线性元件还是非线性元件，只要是纯电阻元件，电阻都可由R＝计算.‎ ‎2.在伏安特性曲线中，导体的电阻等于曲线上的点与原点连线斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数.‎ 考点三　电功、电功率、焦耳定律 ‎1.纯电阻电路与非纯电阻电路 ‎(1)纯电阻电路：电流通过电路时，它所消耗的电能全部转化为内能，即W＝Q.且满足欧姆定律：I＝.‎ ‎(2)非纯电阻电路：电流通过电路时，消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能，如机械能(电动机)、化学能(电解槽)等，即W>Q.非纯电阻电路不满足欧姆定律.‎ ‎2.电功、电功率及电热、热功率的比较 纯电阻电路 ‎ ‎ 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等 电动机、电解槽、日光灯等 电功 与电热 W＝Q＝UIt＝I2Rt＝t W＝UIt，Q＝I2Rt W>Q 电功率与 热功率 P电＝P热＝UI＝I2R＝ P电＝UI，P热＝I2R，‎ P电>P热 对应训练 考向1　纯电阻电路的有关计算 ‎[典例5]　如图所示，把两个相同的灯泡分别接在甲、乙电路中，甲电路两端的电压为8 V，乙电路两端的电压为16 V.调节变阻器R1和R2‎ 使两灯泡都正常发光，此时变阻器消耗的功率分别为P1和P2，两电路中消耗的总功率分别为P甲和P乙，则下列关系中正确的是(　　)‎ 甲　　　　　　　　　　乙 A.P甲P乙 C.P1>P2 D.P1＝P2‎ ‎[解题指导]　本题先比较甲、乙两个电路消耗的总功率，再比较两个变阻器消耗的功率.‎ ‎[解析]　设灯泡的额定电流为I，则两灯泡都正常发光，电流均为额定电流I，甲电路中总电流I甲＝2I，乙电路中总电流I乙＝I，所以P甲＝U甲I甲＝8×2I＝16I，P乙＝U乙I乙＝16×I＝16I，P甲＝P乙，选项A、B均错误；R1消耗的功率P1＝P甲－2P灯，R2消耗的功率P2＝P乙－2P灯，故P1＝P2，选项D正确.‎ ‎[答案]　D 考向2　非纯电阻电路的有关计算 ‎[典例6]　如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图，电动机内电阻r＝0.8 Ω，电路中另一电阻R＝10 Ω，直流电压U＝160 V，电压表示数UV＝110 V.试求：‎ ‎(1)通过电动机的电流；‎ ‎(2)输入电动机的电功率；‎ ‎(3)若电动机以v＝‎1 m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量.(取g＝‎10 m/s2)‎ ‎[问题探究]　(1)如何求解电动机的电流？‎ ‎(2)能否用P＝来求输入电动机的电功率？‎ ‎[提示]　(1)电动机M和电阻R串联，电流相等，可通过计算电阻的电流求通过电动机的电流.‎ ‎(2)不能，因为电动机为非纯电阻电路.‎ ‎[解析]　(1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR＝U－UV＝(160－110)V＝50‎ ‎ V，流过电阻R的电流IR＝＝ A＝‎5 A，即通过电动机的电流IM＝IR＝‎5 A.‎ ‎(2)电动机的分压UM＝UV＝110 V，输入电动机的功率P电＝IMUM＝550 W.‎ ‎(3)电动机的发热功率P热＝Ir＝20 W，电动机输出的机械功率P出＝P电－P热＝530 W，又因P出＝mgv，所以m＝＝‎53 kg.‎ ‎[答案]　(1)‎5 A　(2)550 W　(3)‎‎53 kg 反思总结 ‎1.无论是纯电阻还是非纯电阻，电功均为W＝UIt，电热均为Q＝I2Rt.‎ ‎2.处理非纯电阻的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解.‎ ‎3.非纯电阻电路在一定条件下可当做纯电阻电路处理，如电动机卡住不转时即为纯电阻电路.‎ 随堂检测 ‎1．(2017·江西七校联考)如图所示电路中，a、b两点与一个稳压直流电源相接，当滑动变阻器的滑片P向d端移动一段距离时，下列电路中的电流表读数会变小的是(　　)‎ ‎2．(2016·盐城模拟)(多选)R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图5电路的A、B端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2。下列说法中正确的是(　　)‎ 图5‎ A．R1＝R2 B．R1＞R2 C．U1＜U2 D．U1＝U2‎ ‎3．(2017·河南洛阳统考)如图6所示，电源的电动势为30 V，内阻为1 Ω，与一个标有“6V，12 W”的电灯和一个绕线电阻为2 Ω的电动机串联。开关闭合后，电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为(　　)‎ 图6‎ A．36 W B．44 W C．48 W D．60 W ‎4．(2016·枣庄台儿庄模拟)(多选)如图7所示，图线1、2、3分别表示导体A、B、C的伏安特性曲线，其中导体C为一非线性电阻，当三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3，则下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A．此时流过三导体的电流均为1 A B．R1∶R2∶R3＝1∶3∶2‎ C．若将三导体串联后改接在3 V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变 D．若将三导体并联后接在3 V的直流电源上，则通过它们的电流之比为I1∶I2∶I3＝3∶2∶1‎ 参考答案 ‎1.解析　选项A、C、D中，滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P右侧部分，当滑动变阻器的滑片P向d端移动时，滑动变阻器阻值减小，由欧姆定律I＝可知，电路中的电流将会增大，电流表读数会变大，故选项A、C、D错误；而选项B中，滑动变阻器连入电路中的有效部分为滑片P左侧部分，当滑动变阻器的滑片P向d端移动时，滑动变阻器阻值增大，电路中的电流将会减小，电流表读数会变小，选项B正确。‎ 答案　B ‎2.答案　AD ‎3.解析　电路中的电灯正常发光，说明电路中电流为I＝＝2 A，电灯两端电压为6 V，电源内阻上电压为2 V，电动机两端电压为U机＝E－6 V－2 V＝22 V，电动机输入功率P入＝U机I＝22×2 W＝44 W，电动机绕线电阻发热功率P热＝I2R＝8 W，故电动机输出的机械功率为P出＝P入－P热＝36 W，选项A正确。‎ 答案　A ‎4.解析　由题中I－U图线可知，R1＝1 Ω、R2＝3 Ω、R3的电阻随两端所加电压变大而变小，当这三导体串联接在电压恒为6 V的直流电源两端时，其电流相等，为1 A，R1、R2、R3两端电压分别为1 V、3 V、2 V，总和为6 V，故选项A、B正确；因导体C为一非线性电阻，电阻随两端所加电压变小而变大，故选项C错误；从题中图线可得，选项D错误。 ‎ 答案　AB