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最新高考物理二轮复习课件：第七章 第1讲 电流 电阻 电功及电功率
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第七章 恒 定 电 流第1讲 电流 电阻 电功及电功率 【知识梳理自查】一、电流【情境转换】如图所示,请尝试推导出电流强度的微观表达式。 提示:设导体的摩尔质量为M,密度为ρ,自由电子在导体中定向移动的速率为v,自由电子通过导体所用时间为t,这段导体内的原子数为N= NA,若每个原子贡献一个自由电子,则通过横截面的电荷量q=Ne= NAe,因此I= 若单位体积内的自由电子数为n,则n= NA,可以得到I=neSv。 2.电流的形成条件①要有能_________的电荷。②导体两端必须有_____。自由移动电压二、电阻、电阻定律1.电阻(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的_____。(2)定义式:_____,单位:_____,国际符号:Ω。(3)物理意义:导体的电阻反映了_____________________大小,R越大,阻碍作用越大。比值欧姆导体对电流的阻碍作用(4)半导体和超导体①半导体:导电性能介于_____________之间的材料。半导体有_________、_________和掺入杂质导电性能增强的特性。②超导现象:当温度低于某温度时_____________的现象。③转变温度:导体由普通状态向_______转变时的温度。导体和绝缘体热敏特性光敏特性电阻减小为零超导态2.电阻定律(1)内容、公式:导体的电阻跟它的_____成正比,跟它的__________成反比,还跟导体的_____有关。R=ρ 。(2)电阻率:①计算公式:ρ= ,ρ与导体的长度l、横截面积S无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的_____决定且与_____有关。②物理意义:反映了材料对_____的阻碍作用,在数值上等于用这种材料制成的_____长,截面积_____的导线的电阻值。 长度l横截面积S材料材料温度1 m1 m2电流【情境转换】如图所示,R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸比R1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义? 提示:由电阻定律可知R1=R2。这种关系对电路元件的微型化提供了广阔的前景。 三、部分电路欧姆定律1.部分电路欧姆定律:导体中的电流跟它两端的_____成正比,跟它的_____成反比。其表达式为I= 。2.欧姆定律的适用范围:_________、___________(对气体导电不适用)和___________(不含电动机及电解槽的电路)。电压电阻金属导电电解液导电纯电阻电路3.导体的伏安特性:导体中的电流I和电压U的关系可以用图象表示。用纵坐标表示______、横坐标表示______,画出的I-U图象叫作导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线为直线的元件叫作_____元件,伏安特性曲线不是直线的元件叫作_______元件(如气体、半导体二极管等)。电流I电压U线性非线性四、串联电路和并联电路1.串联电路特点:(1)等效电阻:_____________(2)各处的电流相等:_____________(3)分压原理:(4)电路两端电压:_____________(5)功率分配:_______________R=R1+R2+…+RnI=I1=I2=…=InU=U1+U2+…+Un2.并联电路特点(1)等效电阻:____________________(2)各支路电压相等:_____________(3)分流原理:________________(4)电路中的总电流:_____________(5)功率分配:________________U=U1=U2=…=UnI1R1=I2R2=…=InRnI=I1+I2+…+InP1R1=P2R2=…=PnRn3.四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,串联电阻增多时,总电阻_____。(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路增多时,总电阻_____。(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻_____,总电阻就增大,反之则减小。(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之___。增大减小增大和五、 电功、电热(焦耳定律)1.电功和电热(1)电功:W=___=____(2)电热:计算公式Q=____,此关系式又称为焦耳定律。(3)电功和电热的关系在纯电阻电路中,W=Q;在非纯电阻电路中,W>Q。2.电功率和热功率(1)电功率:单位时间内电流所做的功,即P=___。此式适用于一切电路。(2)热功率:单位时间内电阻产生的热量,即P热=___。UqUItI2RtUII2R【情境转换】如图所示,请尝试推导出电流做功的表达式。 提示:在t时间内通过这段电路的电荷量q=It,静电力做的功W=qU=ItU,即电功W=IUt,表明该电路消耗电能为IUt,如果电路是纯电阻电路,电能全部转化为导体的内能,Q=W=IUt;如果电路为理想电动机,则电能全部转化为机械能,即E机=IUt。 【小题速诊速纠】1.判一判(1)电流是矢量,电荷定向移动的方向为电流的方向。 ( )(2)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。 ( )(3)根据I= ,可知I与q成正比。 ( )(4)由R= 知,导体的电阻与导体两端电压成正比,与通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=UIt适用于任何电路中求功,Q=I2Rt适用于任何电路求电热。 ( )提示:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√2.练一练(1)如图所示有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220 V 60 W”,现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量 ( ) A.日光灯最多 B.电烙铁最多C.电风扇最多 D.一样多【解析】选B。电烙铁是纯电阻用电器,电流通过它全部用来发热,则B正确,A、C、D错误。(2)下列关于电阻和电阻率的说法正确的是 ( )A.由R= 可知,U=0时,R=0;I=0时,R趋于无限大B.由ρ= 可知,ρ分别与R,S成正比C.一根导线沿长度一分为二,则每部分电阻、电阻率均为原来的二分之一D.电阻率通常会随温度的变化而变化【解析】选D。导体的电阻率由材料本身的性质决定,并随温度的变化而变化;导体的电阻与导体本身的长度、横截面积及电阻率有关,与导体两端电压及导体中电流的大小无关,选项A、B、C错误;电阻率反映材料的导电性能,与温度有关,选项D正确。考点1 电阻、电阻定律的应用 U-I图象(c)【要点融会贯通】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。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小。关键能力·层级突破2.电阻的决定式和定义式对比:3.根据伏安特性曲线求电阻: (1)图甲中,图线a、b表示线性元件,图乙中图线c、d表示非线性元件。(2)图线a、b的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaI2R2C.P=UI D.P=I2(R1+R2)【解析】选C。暖风机消耗的电功率P是总的功率,总功率的大小为P=IU,故C正确;电动机两端的电压为U′,电动机消耗的电功率为:P1=U′I=UI-I2R2,故A错误;电阻丝是纯电阻,所以消耗的电功率:P2=I2R2,故B错误;因为电动机不是纯电组,所以暖风机消耗的电功率:P>I2(R1+R2),故D错误。8.如图所示,电源电动势E=10 V,内阻r=1 Ω,闭合开关S后,标有“8 V,12 W”的灯泡恰能正常发光,电动机M的内阻R0=4 Ω,求:(1)电源的输出功率P出;(2)10 s内电动机产生的热量Q;(3)电动机的机械功率。【解析】(1)由题意知,并联部分电压为U=8 V,故内电压为U内=E-U=2 V总电流I= =2 A,电源的输出功率P出=UI=16 W;(2)流过灯泡的电流I1= =1.5 A则流过电动机的电流I2=I-I1=0.5 A电动机的热功率P0= R0=1 W10 s内电动机产生的热量Q=P0t=10 J;(3)电动机的总功率P=UI2=4 W电动机的机械功率P机=P-P0=3 W。答案:(1)16 W (2)10 J (3)3 W
第七章 恒 定 电 流第1讲 电流 电阻 电功及电功率 【知识梳理自查】一、电流【情境转换】如图所示,请尝试推导出电流强度的微观表达式。 提示:设导体的摩尔质量为M,密度为ρ,自由电子在导体中定向移动的速率为v,自由电子通过导体所用时间为t,这段导体内的原子数为N= NA,若每个原子贡献一个自由电子,则通过横截面的电荷量q=Ne= NAe,因此I= 若单位体积内的自由电子数为n,则n= NA,可以得到I=neSv。 2.电流的形成条件①要有能_________的电荷。②导体两端必须有_____。自由移动电压二、电阻、电阻定律1.电阻(1)定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的_____。(2)定义式:_____,单位:_____,国际符号:Ω。(3)物理意义:导体的电阻反映了_____________________大小,R越大,阻碍作用越大。比值欧姆导体对电流的阻碍作用(4)半导体和超导体①半导体:导电性能介于_____________之间的材料。半导体有_________、_________和掺入杂质导电性能增强的特性。②超导现象:当温度低于某温度时_____________的现象。③转变温度:导体由普通状态向_______转变时的温度。导体和绝缘体热敏特性光敏特性电阻减小为零超导态2.电阻定律(1)内容、公式:导体的电阻跟它的_____成正比,跟它的__________成反比,还跟导体的_____有关。R=ρ 。(2)电阻率:①计算公式:ρ= ,ρ与导体的长度l、横截面积S无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的_____决定且与_____有关。②物理意义:反映了材料对_____的阻碍作用,在数值上等于用这种材料制成的_____长,截面积_____的导线的电阻值。 长度l横截面积S材料材料温度1 m1 m2电流【情境转换】如图所示,R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸比R1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义? 提示:由电阻定律可知R1=R2。这种关系对电路元件的微型化提供了广阔的前景。 三、部分电路欧姆定律1.部分电路欧姆定律:导体中的电流跟它两端的_____成正比,跟它的_____成反比。其表达式为I= 。2.欧姆定律的适用范围:_________、___________(对气体导电不适用)和___________(不含电动机及电解槽的电路)。电压电阻金属导电电解液导电纯电阻电路3.导体的伏安特性:导体中的电流I和电压U的关系可以用图象表示。用纵坐标表示______、横坐标表示______,画出的I-U图象叫作导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线为直线的元件叫作_____元件,伏安特性曲线不是直线的元件叫作_______元件(如气体、半导体二极管等)。电流I电压U线性非线性四、串联电路和并联电路1.串联电路特点:(1)等效电阻:_____________(2)各处的电流相等:_____________(3)分压原理:(4)电路两端电压:_____________(5)功率分配:_______________R=R1+R2+…+RnI=I1=I2=…=InU=U1+U2+…+Un2.并联电路特点(1)等效电阻:____________________(2)各支路电压相等:_____________(3)分流原理:________________(4)电路中的总电流:_____________(5)功率分配:________________U=U1=U2=…=UnI1R1=I2R2=…=InRnI=I1+I2+…+InP1R1=P2R2=…=PnRn3.四个有用的结论(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,串联电阻增多时,总电阻_____。(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路增多时,总电阻_____。(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻_____,总电阻就增大,反之则减小。(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之___。增大减小增大和五、 电功、电热(焦耳定律)1.电功和电热(1)电功:W=___=____(2)电热:计算公式Q=____,此关系式又称为焦耳定律。(3)电功和电热的关系在纯电阻电路中,W=Q;在非纯电阻电路中,W>Q。2.电功率和热功率(1)电功率:单位时间内电流所做的功,即P=___。此式适用于一切电路。(2)热功率:单位时间内电阻产生的热量,即P热=___。UqUItI2RtUII2R【情境转换】如图所示,请尝试推导出电流做功的表达式。 提示:在t时间内通过这段电路的电荷量q=It,静电力做的功W=qU=ItU,即电功W=IUt,表明该电路消耗电能为IUt,如果电路是纯电阻电路,电能全部转化为导体的内能,Q=W=IUt;如果电路为理想电动机,则电能全部转化为机械能,即E机=IUt。 【小题速诊速纠】1.判一判(1)电流是矢量,电荷定向移动的方向为电流的方向。 ( )(2)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。 ( )(3)根据I= ,可知I与q成正比。 ( )(4)由R= 知,导体的电阻与导体两端电压成正比,与通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=UIt适用于任何电路中求功,Q=I2Rt适用于任何电路求电热。 ( )提示:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√2.练一练(1)如图所示有三个用电器,分别为日光灯、电烙铁和电风扇,它们的额定电压和额定功率均为“220 V 60 W”,现让它们在额定电压下工作相同时间,产生的热量 ( ) A.日光灯最多 B.电烙铁最多C.电风扇最多 D.一样多【解析】选B。电烙铁是纯电阻用电器,电流通过它全部用来发热,则B正确,A、C、D错误。(2)下列关于电阻和电阻率的说法正确的是 ( )A.由R= 可知,U=0时,R=0;I=0时,R趋于无限大B.由ρ= 可知,ρ分别与R,S成正比C.一根导线沿长度一分为二,则每部分电阻、电阻率均为原来的二分之一D.电阻率通常会随温度的变化而变化【解析】选D。导体的电阻率由材料本身的性质决定,并随温度的变化而变化;导体的电阻与导体本身的长度、横截面积及电阻率有关,与导体两端电压及导体中电流的大小无关,选项A、B、C错误;电阻率反映材料的导电性能,与温度有关,选项D正确。考点1 电阻、电阻定律的应用 U-I图象(c)【要点融会贯通】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。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小。关键能力·层级突破2.电阻的决定式和定义式对比:3.根据伏安特性曲线求电阻: (1)图甲中,图线a、b表示线性元件,图乙中图线c、d表示非线性元件。(2)图线a、b的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故Ra
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