2015届高三物理大一轮复习：7-1 电阻定律 电功率 焦耳定律.ppt

第第1 1讲欧姆定律讲欧姆定律电阻定律电功率焦耳定律电阻定律电功率焦耳定律 1.1.电流电流(1)(1)定义：定义：自由电荷的自由电荷的_形成电流形成电流(2)(2)方向：方向：规定为规定为_ 定向移动的方向定向移动的方向(3)(3)三个公式三个公式定义式：定义式：I I_；决定式：决定式：I I_；微观式：微观式：I I_._.欧姆定律欧姆定律(考纲要求考纲要求 )定向移动定向移动正电荷正电荷neSneSv v2 2欧姆定律欧姆定律(1)(1)内内容容：导导体体中中的的电电流流I I跟跟导导体体两两端端的的电电压压U U成成_，跟导体的电阻跟导体的电阻R R成成_._.(2)(2)公式公式：I I_._.(3)(3)适适用用条条件件：适适用用于于 和和电电解解液液导导电电，适适用用于于纯纯电电阻阻电路电路.正比正比反比反比金属金属1.1.电阻电阻(1)(1)定义式定义式：R R_._.(2)(2)物物理理意意义义：导导体体的的电电阻阻反反映映了了_的大小，的大小，R R越大，阻碍作用越越大，阻碍作用越_._.电阻定律电阻定律(考纲要求考纲要求 )导体对电流阻碍作用导体对电流阻碍作用大大2 2电阻定律电阻定律(1)(1)内容内容：同种材料的导体，其电阻跟它的：同种材料的导体，其电阻跟它的 成正比，成正比，与它的与它的 成反比，导体的电阻还与构成它的材料成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关有关(2)(2)表达式表达式：R R_._.长度长度横截面积横截面积3 3电阻率电阻率(1)(1)计算式计算式：_._.(2)(2)物物理理意意义义：反反映映导导体体的的_，是是导导体体材材料料本本身身的的属性属性(3)(3)电阻率与温度的关系电阻率与温度的关系金属：电阻率随温度升高而金属：电阻率随温度升高而_；半导体：电阻率随温度升高而半导体：电阻率随温度升高而_._.导电性能导电性能增大增大减小减小1.1.电功电功(1)(1)定定义义：导导体体中中的的自自由由电电荷荷在在_作作用用下下定定向向移移动动，电场力做的功称为电功电场力做的功称为电功(2)(2)公式公式：WWqUqU_._.(3)(3)电流做功的实质：电流做功的实质：_转化成其他形式能的过程转化成其他形式能的过程2 2电功率电功率(1)(1)定义定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_._.电功率、焦耳定律电功率、焦耳定律(考纲要求考纲要求 )电场力电场力IUtIUt电能电能快慢快慢IUIU 3 3焦耳定律焦耳定律(1)(1)电热电热：电流流过一段导体时产生的：电流流过一段导体时产生的_._.(2)(2)计算式计算式：Q Q_._.4 4热功率热功率(1)(1)定义定义：单位时间内的发热量：单位时间内的发热量热量热量I I2 2RtRtI I2 2R R1 1(单单选选)导导体体的的电电阻阻是是导导体体本本身身的的一一种种性性质质，对对于于同同种种材材料料的导体，下列表述正确的是的导体，下列表述正确的是 ()A A横截面积一定，电阻与导体的长度成正比横截面积一定，电阻与导体的长度成正比B B长度一定，电阻与导体的横截面积成正比长度一定，电阻与导体的横截面积成正比C C电压一定，电阻与通过导体的电流成正比电压一定，电阻与通过导体的电流成正比D D电流一定，电阻与导体两端的电压成反比电流一定，电阻与导体两端的电压成反比基础自测基础自测解解析析导导体体的的电电阻阻是是导导体体本本身身的的性性质质，与与其其两两端端的的电电压压和和流流过过导导体体的的电电流流无无关关，A A错错、B B对对；电电阻阻率率是是材材料料本本身身的的性性质质，只只与与材材料料和和温温度度有有关关，与与导导体体的的长长度度和和横横截截面面积积无无关，关，C C、D D错错答案答案B B3 3(单单选选)有有、两两根根不不同同材材料料的的电电阻阻丝丝，长长度度之之比比为为l l1 1 l l2 21 1 5 5，横横截截面面积积之之比比为为S S1 1 S S2 22 2 3 3，电电阻阻之之比比为为R R1 1 R R2 22 2 5 5，外外加加电电压压之之比比为为U U1 1 U U2 21 1 2 2，则则它它们们的的电电阻阻率率之之比比为为 ()A A2 2 3 3B B4 4 3 3C C3 3 4 4D D8 8 3 34 4(单选单选)关于电功关于电功WW和电热和电热Q Q的说法正确的是的说法正确的是()A A在任何电路中都有在任何电路中都有WWUItUIt、Q QI I2 2RtRt，且，且WWQ QB B在在任任何何电电路路中中都都有有WWUItUIt、Q QI I2 2RtRt，但但WW不不一一定定等等于于Q QC CWWUItUIt、Q QI I2 2RtRt均只有在纯电阻电路中才成立均只有在纯电阻电路中才成立D DWWUItUIt在在任任何何电电路路中中成成立立，Q QI I2 2RtRt只只在在纯纯电电阻阻电电路路中成立中成立解解析析WWUItUIt、Q QI I2 2RtRt适适用用于于一一切切电电路路，但但在在纯纯电电阻阻电电路路中中WWQ Q，在在非非纯纯电电阻阻电电路路中中WW Q Q，B B对对，A A、C C、D D错错答案答案B B5 5(多多选选)某某导导体体中中的的电电流流随随其其两两端端电电压压的的变变化化如如图图7 71 11 1所示，则下列说法中正确的是所示，则下列说法中正确的是()A A加加5 V5 V电压时，导体的电阻约是电压时，导体的电阻约是5 5 B B加加11 V11 V电压时，导体的电阻约是电压时，导体的电阻约是1.4 1.4 C C由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D D由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小图图7 71 11 11 1电阻与电阻率的区别电阻与电阻率的区别电电阻阻是是反反映映导导体体对对电电流流阻阻碍碍作作用用大大小小的的物物理理量量，电电阻阻大大的的导体对电流的阻碍作用大导体对电流的阻碍作用大电电阻阻率率是是反反映映制制作作导导体体的的材材料料导导电电性性能能好好坏坏的的物物理理量量，电电阻率小的材料导电性能好阻率小的材料导电性能好热点一电阻定律、欧姆定律的理解与应用热点一电阻定律、欧姆定律的理解与应用2 2电阻的决定式和定义式的区别电阻的决定式和定义式的区别【典典例例1 1】两两根根完完全全相相同同的的金金属属裸裸导导线线，如如果果把把其其中中的的一一根根均均匀匀拉拉长长到到原原来来的的2 2倍倍，把把另另一一根根对对折折后后绞绞合合起起来来，然然后后给给它它们们分分别别加加上上相相同同电电压压后后，则则在在相相同同时时间间内内通通过过它它们的电荷量之比为们的电荷量之比为 ()A A1 1 4 4B B1 1 8 8C C1 1 1616D D1616 1 1答案答案C C【跟踪短训跟踪短训】2 2用用电电器器距距离离电电源源为为L L，线线路路上上的的电电流流为为I I，为为使使在在线线路路上上的的电电压压降降不不超超过过U U，已已知知输输电电线线的的电电阻阻率率为为.那那么么，输输电电线的横截面积的最小值为线的横截面积的最小值为 ()A A L L/R RB B2 2 LILI/U UC CU U/(/(LILI)D D2 2ULUL/(/(I I)热点二电功、电热、电功率和热功率热点二电功、电热、电功率和热功率【典典例例2 2】在在如如图图7 71 12 2所所示示电电路路中中，电电源源电电动动势势为为12 12 V V，电电源源内内阻阻为为1.0 1.0 ，电电路路中中的的电电阻阻R R0 0为为1.5 1.5 ，小小型型直直流流电电动动机机MM的的内内阻阻为为0.5 0.5.闭闭合合开开关关S S后后，电电动动机机转转动动，电流表的示数为电流表的示数为2.0 A2.0 A则以下判断中正确的是则以下判断中正确的是 ()A A电动机的输出功率为电动机的输出功率为14 W14 WB B电动机两端的电压为电动机两端的电压为7.0 V7.0 VC C电动机的发热功率为电动机的发热功率为4.0 W4.0 WD D电源输出的电功率为电源输出的电功率为24 W24 W图图7 71 12 2审题指导审题指导(1)(1)如何计算电源的输出功率？如何计算电源的输出功率？_._.(2)(2)如何计算电动机的发热功率？如何计算电动机的发热功率？_._.(3)(3)如何计算电动机的输出功率？如何计算电动机的输出功率？_._.解解析析由由部部分分电电路路欧欧姆姆定定律律知知电电阻阻R R0 0两两端端电电压压为为U UIRIR0 03.0 3.0 V V，电电源源内内电电压压为为U U内内Ir Ir2.0 2.0 V V，所所以以电电动动机机两两端端电电压压为为U U机机E EU UU U内内7.0 7.0 V V，B B对对；电电动动机机的的发发热热功功率率和和总总功功率率分分别别为为P P热热I I2 2r r1 12 2 WW、P P总总U U机机I I14 14 WW，C C错错；电电动动机机的的输输出出功功率率为为P P出出P P总总P P热热12 12 WW，A A错错；电电源源的的输输出功率为出功率为P PU U端端I I20 W20 W，D D错错答案答案B B反思总结反思总结电功和电热的处理方法电功和电热的处理方法无无论论在在纯纯电电阻阻电电路路还还是是在在非非纯纯电电阻阻电电路路中中，发发热热功功率率都都是是I I2 2r r.处处理理非非纯纯电电阻阻电电路路的的计计算算问问题题时时，要要善善于于从从能能量量转转化化的的角角度度出出发发，紧紧紧紧围围绕绕能能量量守守恒恒定定律律，利利用用“电电功功电电热热其其他他能能量量”寻找等量关系求解寻找等量关系求解【跟踪短训跟踪短训】3 3如如图图7 71 13 3所所示示，用用输输出出电电压压为为1.4 1.4 V V，输输电电电电流流为为100 100 mAmA的的充充电电器器对对内内阻阻为为2 2 的的镍镍 氢氢电电池池充充电电下下列列说说法法正正确的是确的是()A A电能转化为化学能的功率为电能转化为化学能的功率为0.12 W0.12 WB B充电器输出的电功率为充电器输出的电功率为0.14 W0.14 WC C充电时，电池消耗的热功率为充电时，电池消耗的热功率为0.12 W0.12 WD D充电器把充电器把0.14 W0.14 W的功率储存在电池内的功率储存在电池内图图7 71 13 3解解析析充充电电器器对对电电池池的的充充电电功功率率为为P P总总UIUI0.14 0.14 WW，电电池池充充电电时时的的热热功功率率为为P P热热I I2 2r r0.02 0.02 WW，所所以以转转化化为为化化学学能能的的功功率率为为P P化化P P总总P P热热0.12 0.12 WW，因因此此充充电电器器把把0.12 0.12 WW的的功率储存在电池内，故功率储存在电池内，故A A、B B正确，正确，C C、D D错误错误答案答案ABAB4 4一一只只电电饭饭煲煲和和一一台台洗洗衣衣机机并并联联接接在在输输出出电电压压220 220 V V的的交交流流电电源源上上(其其内内电电阻阻可可忽忽略略不不计计)，均均正正常常工工作作用用电电流流表表分分别别测测得得通通过过电电饭饭煲煲的的电电流流是是5.0 5.0 A A，通通过过洗洗衣衣机机电电动动机机的的电电流是流是0.50 A0.50 A，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是()A A电电饭饭煲煲的的电电阻阻为为44 44 ，洗洗衣衣机机电电动动机机线线圈圈的的电电阻阻为为440 440 B B电电饭饭煲煲消消耗耗的的电电功功率率为为1 1 555 555 WW，洗洗衣衣机机电电动动机机消消耗耗的的电功率为电功率为155.5 W155.5 WC C1 1 minmin内内电电饭饭煲煲消消耗耗的的电电能能为为6.66.610104 4 J J，洗洗衣衣机机电电动动机机消耗的电能为消耗的电能为6.66.610103 3 J JD D电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的1010倍倍解解析析一一只只电电饭饭煲煲和和一一台台洗洗衣衣机机并并联联接接在在输输出出电电压压为为220 220 V V的的电电源源上上，电电饭饭煲煲可可视视为为纯纯电电阻阻，电电饭饭煲煲的的电电阻阻为为R RU U/I I44 44 ，洗洗衣衣机机主主要要元元件件是是电电动动机机，不不能能利利用用欧欧姆姆定定律律计计算算线线圈圈的的电电阻阻，选选项项A A错错误误；电电饭饭煲煲消消耗耗的的电电功功率率为为P PUIUI2202205 5 WW1 1 100 100 WW，洗洗衣衣机机电电动动机机消消耗耗的的电电功功率率为为P PUIUI110 110 WW，选选项项B B错错误误；1 1 minmin内内电电饭饭煲煲消消耗耗的的电电能能为为PtPt1 1 100 100 WW60 60 s s6.66.610104 4 J J，洗洗衣衣机机电电动动机机消消耗耗的的电电能能为为PtPt110 110 WW60 60 s s6.66.610103 3 J J，选选项项C C正正确确电电饭饭煲煲发发热热功功率率是是I I2 2R R5 52 244 44 WW1 1 100 100 WW，根根据据题题述述不不能能计计算算出出洗洗衣衣机机电电动动机机内内阻和发热功率，选项阻和发热功率，选项D D错误错误答案答案C C【典典例例1 1】有有一一家家用用电电风风扇扇，电电风风扇扇两两端端的的电电压压为为220 220 V V，工作电流为工作电流为0.5 A0.5 A，则下列说法中，正确的是，则下列说法中，正确的是()A A电扇线圈的电阻为电扇线圈的电阻为440 440 B B电扇线圈的电阻大于电扇线圈的电阻大于440 440 C C电扇线圈的电阻小于电扇线圈的电阻小于440 440 D D电风扇线圈的电阻满足欧姆定律电风扇线圈的电阻满足欧姆定律解解析析电电风风扇扇是是非非纯纯电电阻阻，故故电电风风扇扇两两端端的的电电压压满满足足U U IRIR，所以，所以2200.52200.5R R，所以，所以R R440.440.选选CD.CD.答案答案CDCD反反思思总总结结在在解解答答这这类类问问题题时时，很很多多同同学学没没有有辨辨明明用用电电器器是是纯纯电电阻阻还还是是非非纯纯电电阻阻，就就直直接接用用欧欧姆姆定定律律求求解解，导导致错误致错误即即学学即即练练1 1有有一一提提升升重重物物的的直直流流电电动动机机，工工作作时时电电路路如如图图7 71 14 4所所示示，内内阻阻为为r r0.6 0.6 ，R R10 10 ，直直流流电电压压为为U U160 160 V V，电电压压表表两两端端的的示示数数为为110 110 V V，则则通通过过电电动动机机的的电电流流是是多多少少？电电动动机机的的输输入入功功率率为为多多少少？电电动动机机在在1 1 h h内内产产生生的热量是多少？的热量是多少？图图7 71 14 4【典典例例2 2】额额定定电电压压都都是是110 110 V V，额额定定功功率率P PA A100 100 WW，P PB B40 40 WW的的电电灯灯两两盏盏，若若接接入入电电压压是是220 220 V V的的下下列列电电路路上上，则则使使两两盏盏电电灯灯均均能能正正常常发发光光，且且电电路路中中消消耗耗的的电电功功率率最最小的电路是小的电路是()反反思思总总结结此此类类问问题题的的分分析析思思路路分分两两步步：先先分分清清哪哪个个电电路路的的灯灯泡泡能能正正常常发发光光，这这里里可可以以从从电电压压、电电流流、电电功功率率三三个个量量中中任任意意挑挑选选一一个个使使其其达达到到其其额额定定值值，其其余余两两个个也也达达到到额额定定值值；确确定定了了正正常常发发光光的的电电路路后后，再再比比较较哪哪一一个个的的实实际际功功率率小小，可可以用计算的方法比较，也可以用定性分析的方法比较以用计算的方法比较，也可以用定性分析的方法比较即即学学即即练练2 2如如图图7 71 15 5所所示示，电电源源电电动动势势E E8 8 V V，内内阻阻为为r r0.5 0.5 ，“3 3 V V，3 3 WW”的的灯灯泡泡L L与与电电动动机机MM串串联联接接在在电电源源上上，灯灯泡泡刚刚好好正正常常发发光光，电电动动机机刚刚好好正正常常工工作作，电电动动机机的的线圈电阻线圈电阻R R0 01.5.1.5.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A A通过电动机的电流为通过电动机的电流为1.6 A1.6 AB B电源的输出功率是电源的输出功率是8 W8 WC C电动机消耗的电功率为电动机消耗的电功率为3 W3 WD D电动机的输出功率为电动机的输出功率为3 W3 W图图7 71 15 5附：对应高考题组附：对应高考题组1 1(2011(2011 全全国国卷卷)通通常常一一次次闪闪电电过过程程历历时时约约0.20.20.3 0.3 s s，它它由由若若干干个个相相继继发发生生的的闪闪击击构构成成每每个个闪闪击击持持续续时时间间仅仅404080 80 ss，电电荷荷转转移移主主要要发发生生在在第第一一个个闪闪击击过过程程中中在在某某一一次次闪闪电电前前云云地地之之间间的的电电势势差差约约为为1.01.010109 9V V，云云地地间间距距离离约约为为1 1 kmkm；第第一一个个闪闪击击过过程程中中云云地地间间转转移移的的电电荷荷量量约约为为6 6 C C，闪闪击击持持续续时时间间约约为为60 60 s.s.假假定定闪闪电电前前云云地地间间的的电电场场是是均均匀匀的的根根据据以以上上数数据据，下下列列判判断断正确的是正确的是 ()A A闪电电流的瞬时值可达到闪电电流的瞬时值可达到1 110105 5 A AB B整个闪电过程的平均功率约为整个闪电过程的平均功率约为1 110101414 W WC C闪电前云地间的电场强度约为闪电前云地间的电场强度约为1 110106 6 V/m V/mD D整个闪电过程向外释放的能量约为整个闪电过程向外释放的能量约为6 610106 6 J J2 2(2012(2012 浙浙江江卷卷，17)17)功功率率为为10 10 WW的的发发光光二二极极管管(LED(LED灯灯)的的亮亮度度与与功功率率为为60 60 WW的的白白炽炽灯灯相相当当根根据据国国家家节节能能战战略略，20162016年年前前普普通通白白炽炽灯灯应应被被淘淘汰汰假假设设每每户户家家庭庭有有2 2只只60 60 WW的的白白炽炽灯灯，均均用用10 10 WW的的LEDLED灯灯替替代代，估估算算出出全全国国一一年年节节省省的的电电能最接近能最接近()A A8 810108 8 kW kW h hB B8 810101010 kW kW h hC C8 810101111 kW kW h hD D8 810101313 kW kW h h解解析析按按每每户户一一天天亮亮灯灯5 5小小时时计计算算，每每户户一一年年节节省省的的电电能能为为(2(260602 210)10)10103 35 5365 365 kWkW h h182.5 182.5 kWkW h h，假假设设全全 国国 共共 有有 4 4亿亿 户户 家家 庭庭，则则 全全 国国 一一 年年 节节 省省 的的 电电 能能 为为182.5182.54 410108 8 kWkW h h7.37.310101010 kWkW h h，最最接接近近于于B B选选项项，故故选选项项B B正确，选项正确，选项A A、C C、D D错误错误答案答案B B3 3(2012(2012 上上海海卷卷，13)13)当当电电阻阻两两端端加加上上某某一一稳稳定定电电压压时时，通通过过该该电电阻阻的的电电荷荷量量为为0.3 0.3 C C，消消耗耗的的电电能能为为0.9 0.9 J J为为在在相相同同时时间间内内使使0.6 0.6 C C的的电电荷荷量量通通过过该该电电阻阻，在在其其两两端端需需加加的的电电压压和消耗的电能分别是和消耗的电能分别是()A A3 V3 V1.8 J1.8 JB B3 V3 V3.6 J3.6 JC C6 V6 V1.8 J1.8 JD D6 V6 V3.6 J3.6 J4 4(2012(2012 四四川川卷卷，23)23)四四川川省省“十十二二五五”水水利利发发展展规规划划指指出出，若若按按现现有有供供水水能能力力测测算算，我我省省供供水水缺缺口口极极大大，蓄蓄引引提提水水是是目目前前解解决决供供水水问问题题的的重重要要手手段段之之一一某某地地要要把把河河水水抽抽高高20 20 m m，进进入入蓄蓄水水池池，用用一一台台电电动动机机通通过过传传动动效效率率为为80%80%的的皮皮带带，带带动动效效率率为为60%60%的的离离心心水水泵泵工工作作工工作作电电压压为为380 380 V V，此此时时输输入入电电动动机机的的电电功功率率为为19 19 kWkW，电电动动机机的的内内阻阻为为0.4 0.4.已知水的密度为已知水的密度为1 110103 3 kg/m kg/m3 3，重力加速度取，重力加速度取10 m/s10 m/s2 2.求：求：(1)(1)电动机内阻消耗的热功率；电动机内阻消耗的热功率；(2)(2)将将蓄蓄水水池池蓄蓄入入864 864 m m3 3的的水水需需要要的的时时间间(不不计计进进、出出水水口口的水流速度的水流速度)解析解析(1)(1)设电动机的电功率为设电动机的电功率为P P，则，则P PUIUI，设电动机内阻设电动机内阻r r上消耗的热功率为上消耗的热功率为P Pr r，则，则P Pr rI I2 2r r，代入数据解得代入数据解得P Pr r1 110103 3 W.W.(2)(2)设蓄水总质量为设蓄水总质量为MM，所用抽水时间为，所用抽水时间为t t.已知抽水高度为已知抽水高度为h h，容积为容积为V V，水的密度为，水的密度为，则，则MMVV，设质量为设质量为MM的河水增加的重力势能为的河水增加的重力势能为 E Ep p，则，则 E Ep pMghMgh，设电动机的输出功率为设电动机的输出功率为P P0 0，则，则P P0 0P PP Pr r，根据能量守恒定律得根据能量守恒定律得P P0 0t t60%60%80%80%E Ep p，代入数据解得代入数据解得t t2 210104 4 s.s.答案答案(1)1(1)110103 3 W W(2)2(2)210104 4 s s