新课标高考物理一轮总复习电流电阻电功电功率张.pptx

记一记记一记 1形成电流的条件形成电流的条件 (1)导体中有能够导体中有能够 的电荷。的电荷。(2)导体两端存在导体两端存在 。2电流的方向电流的方向 与正电荷定向移动的方向与正电荷定向移动的方向 ，与负电荷定向移，与负电荷定向移动的方向动的方向 。电流虽然有方向，但它是电流虽然有方向，但它是 。自由移动电压相同相反标量第1页/共64页3电流电流(1)定义式：定义式：I 。(2)微观表达式：微观表达式：I 。(3)单位：安培单位：安培(安安)，符号，符号A,1 A1 C/s。nqSv第2页/共64页试一试试一试1.如图如图711所示，一根截面积为所示，一根截面积为S的均的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做，当此棒沿轴线方向做速度为速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为电流大小为 ()图图711第3页/共64页答案：A第4页/共64页电阻电阻定律电阻电阻定律想一想想一想 两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀的拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起均匀的拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？来，则它们的电阻之比为多少？第5页/共64页记一记记一记 1电阻电阻 (1)定义式：定义式：。(2)物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的物理意义：导体的电阻反映了导体对电流的 。2电阻定律电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻与它的内容：同种材料的导体，其电阻与它的 成正成正比，与它的比，与它的 成反比，导体的电阻还与构成它的成反比，导体的电阻还与构成它的 有关。有关。(2)表达式：表达式：。阻碍作用长度横截面积材料第6页/共64页 3电阻率电阻率 (1)计算式：计算式：。(2)物理意义：反映导体的物理意义：反映导体的 ，是表征，是表征 的物理量。的物理量。(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 。一些合金：几乎不受温度的影响。一些合金：几乎不受温度的影响。导电性能材料性质增大减小第7页/共64页 试一试试一试2下列说法正确的是下列说法正确的是 ()第8页/共64页答案：BD第9页/共64页电功电功率电功电功率想一想想一想 一台电动机内阻为一台电动机内阻为1，接到，接到120 V的电源上。当的电源上。当电动机工作时，电流为电动机工作时，电流为10 A。问：。问：(1)电动机输入功率是多少瓦？电动机输入功率是多少瓦？(2)电动机发热功率是多少瓦？电动机发热功率是多少瓦？(3)输出的机械功率是多少瓦？输出的机械功率是多少瓦？第10页/共64页 提示提示(1)电动机的输入功率电动机的输入功率P电电UI12010 W1 200 W。(2)电动机的发热功率电动机的发热功率P热热I2r1021 W100 W。(3)输出的机械功率输出的机械功率P机机P电电P热热1 200 W100 W1 100 W。第11页/共64页3焦耳定律焦耳定律(1)电热：电流流过一段导体时产生的电热：电流流过一段导体时产生的 。(2)计算式：计算式：Q 。1电功电功(1)表达式：表达式：WqU 。(2)电流做功的实质：电能转化为其他形式能的过程。电流做功的实质：电能转化为其他形式能的过程。2电功率电功率(1)定义：单位时间内定义：单位时间内 所做的功。所做的功。记一记记一记UIt电流热量I2Rt第12页/共64页试一试试一试3下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是是 ()第13页/共64页答案：BCD第14页/共64页对电流表达式的理解对电流表达式的理解q：(1)是通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量(2)当异种电荷反向通过某截面时，所形成的电流是同向的，应是q|q1|q2|一切电路定义式公式含义字母含义适用范围公式第15页/共64页 U：导体两端的电压R：导体本身的电阻金属电解液决定式从微观上看n、q、S、v决定了I的大小n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体横截面积v：定向移动的速率一切电路InqSv微观式公式含义字母含义适用范围公式第16页/共64页 例例1如图如图712所示是静电除尘器示所示是静电除尘器示意图，意图，A接高压电源正极，接高压电源正极，B接高压电源的负接高压电源的负极，极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附上，排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜能除电子，每昼夜能除m kg，试计算高压电源的平均，试计算高压电源的平均电流电流I。已知电子电荷量为。已知电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为一昼夜时间为t。图图712第17页/共64页 审题指导审题指导 解答本题应注意：解答本题应注意：(1)电子和正离子同时导电。电子和正离子同时导电。(2)应用电流的定义式。应用电流的定义式。尝试解题尝试解题 第18页/共64页电流微观表达式的相关说明电流微观表达式的相关说明 (1)从微观上看，电流表达式为从微观上看，电流表达式为InqSv，电流由导，电流由导体中的自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的体中的自由电荷的密度、电荷定向移动的速率、导体的横截面积共同决定。横截面积共同决定。(2)判断某个量与其他量的变化关系，可以根据公判断某个量与其他量的变化关系，可以根据公式推导出该物理量的表达式，就能看出该物理量与其他式推导出该物理量的表达式，就能看出该物理量与其他量是否有关，以及随其他量的变化如何变化等。量是否有关，以及随其他量的变化如何变化等。(3)电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电电流的微观表达式在金属导体、静电除尘、电视机显像管等问题中都有应用。视机显像管等问题中都有应用。第19页/共64页对电阻、电阻率的理解和计算对电阻、电阻率的理解和计算 1.电阻与电阻率的区别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。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量。(2)导体电阻阻值与电阻率无直接关系，即电阻大，导体电阻阻值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。电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小。第20页/共64页2两个公式的对比两个公式的对比导电材料(1)金属、电解液(2)纯电阻电路适用条件公式第21页/共64页R的决定式，R由、l、S共同决定公式含义：材料电阻率l：沿电流方向导体的长度S：垂直电流方向导体的横截面积U：导体两端电压I：通过导体的电流字母含义公式第22页/共64页 例例2神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层(几十层到几百层几十层到几百层不等不等)类脂物质类脂物质髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻。髓质累积而成的，髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有2 m左右。而它在每左右。而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6105。(1)若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率。若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率。(2)若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为若有一圆柱体是由髓质制成的，该圆柱体的体积为32 cm3，当在其两底面上加上，当在其两底面上加上100 V的电压时，通过该圆的电压时，通过该圆柱体的电流为柱体的电流为10 A，求圆柱体的圆面半径和高。，求圆柱体的圆面半径和高。第23页/共64页审题指导审题指导 解答本题时应注意以下两个方面：解答本题时应注意以下两个方面：(2)题目中题目中S、l和和r的单位。的单位。尝试解题尝试解题第24页/共64页答案答案(1)8106 m(2)4 cm2 cm第25页/共64页电功率和热功率的计算电功率和热功率的计算P电UI，P热I2RP电P热电功率与热功率WUIt，QI2RtWQ电功与电热电动机、电解槽、日光灯等白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等实例非纯电阻电路纯电阻电路第26页/共64页 例例3(2012北京海淀期末北京海淀期末)一只电饭煲和一台洗衣机一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压并联接在输出电压220 V的交流电源上的交流电源上(其内电阻可忽略不计其内电阻可忽略不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是，通过洗衣机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的，则下列说法中正确的是是 ()A电饭煲的电阻为电饭煲的电阻为44，洗衣机电动机线圈的电阻为，洗衣机电动机线圈的电阻为440 B电饭煲消耗的电功率为电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗，洗衣机电动机消耗的电功率为的电功率为155.5 W C1 min内电饭煲消耗的电能为内电饭煲消耗的电能为6.6104 J，洗衣机电，洗衣机电动机消耗的电能为动机消耗的电能为6.6103 J 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10倍倍第27页/共64页审题指导审题指导第一步：抓关键点第一步：抓关键点用电器两端电压均为220 V并联接入电路非纯电阻电路洗衣机纯电阻电路电饭煲获取信息关键点第28页/共64页第二步：找突破口第二步：找突破口 尝试解题尝试解题 一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V的电源上，电饭煲可视为纯电阻，电饭煲的电阻为的电源上，电饭煲可视为纯电阻，电饭煲的电阻为RU/I44，洗衣机主要元件是电动机，不能利用欧，洗衣机主要元件是电动机，不能利用欧姆定律计算线圈的电阻，选项姆定律计算线圈的电阻，选项A错误；电饭煲消耗的电错误；电饭煲消耗的电第29页/共64页功率为功率为PUI2205 W1 100 W，洗衣机电动机消耗，洗衣机电动机消耗的电功率为的电功率为PUI110 W，选项，选项B错误；错误；1 min内电饭内电饭煲消耗的电能为煲消耗的电能为Pt1 100 W60 s6.6104 J，洗衣机，洗衣机电动机消耗的电能为电动机消耗的电能为Pt110 W60 s6.6103 J，选项，选项C正确。电饭煲发热功率是正确。电饭煲发热功率是I2R5244 W1 100 W，根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率，选根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率，选项项D错误。错误。答案答案C第30页/共64页 在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部加在用电器内阻上，只有在输出两端的电压并非是全部加在用电器内阻上，只有在输出功率为零时功率为零时(此时电路变为纯电阻电路此时电路变为纯电阻电路)两者才相等。但两者才相等。但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是率都是I2r。处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从。处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量电功电热其他能量”寻找等量关系求解。寻找等量关系求解。第31页/共64页超链接第32页/共64页(1)驱动电机的输入功率；(2)电动彩车通过天安门前时的机械功率；(3)驱动电机的内阻和机械效率。把复杂的实际研究对象转化成熟悉的非纯电阻电路进行处理，抓住了问题的实质，忽略了次要因素，看似复杂的问题变得非常容易思路立现彩车“非纯电阻电路”模型转换对象第33页/共64页答案(1)3 000 W(2)2 700 W(3)3 90%第34页/共64页 题后悟道电动彩车是由电动机驱动的，其含电动机的电路是一非纯电阻电路模型，处理此类问题常用能量守恒定律列式求解。第35页/共64页图图713有一种有一种“电测井电测井”技术，用钻头在地上钻孔，技术，用钻头在地上钻孔，通过测量钻孔中的电特性反映地下的有关情况。通过测量钻孔中的电特性反映地下的有关情况。如图如图713为一钻孔，其形状为圆柱体，半为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为径为10 cm。设里面充满浓度均匀的盐水，其。设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率电阻率0.314 m。现在在钻孔的上表面和底部加上。现在在钻孔的上表面和底部加上电压测得电压测得U100 V，I100 mA，求该钻孔的深度。，求该钻孔的深度。第36页/共64页答案：答案：100 m第37页/共64页随堂巩固落实随堂巩固落实1某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的量数据分别绘制了三种元件的IU图象如图图象如图714所示，则下述判断正确的是所示，则下述判断正确的是 ()图图714第38页/共64页A只有乙图象是正确的只有乙图象是正确的B甲、丙图象是曲线，肯定误差太大甲、丙图象是曲线，肯定误差太大C甲、丙为线性元件，乙为非线性元件甲、丙为线性元件，乙为非线性元件D甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大误差误差解析：金属的电阻率随温度的升高而增大，丙图可能为金属解析：金属的电阻率随温度的升高而增大，丙图可能为金属导体；半导体材料的电阻率随温度升高而减小，如甲图；某导体；半导体材料的电阻率随温度升高而减小，如甲图；某些线性元件电阻率不随温度变化，如乙图。因此，甲、乙、些线性元件电阻率不随温度变化，如乙图。因此，甲、乙、丙三个图都可能正确，并不一定因误差引起。丙三个图都可能正确，并不一定因误差引起。答案：答案：D第39页/共64页2(2012淮阴质检淮阴质检)关于电阻率，下列说法中正确的是关于电阻率，下列说法中正确的是()A电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好大，其导电性能越好B各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而减小温度升高而减小C所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻用它们制作标准电阻第40页/共64页解析：电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电解析：电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，说明其导电性能越差，阻率越大，说明其导电性能越差，A错；各种材料的错；各种材料的电阻率大都与温度有关，纯金属的电阻率随温度升高电阻率大都与温度有关，纯金属的电阻率随温度升高而增大，超导体是当温度降低到某个临界温度时，电而增大，超导体是当温度降低到某个临界温度时，电阻率突然变为零，阻率突然变为零，B、C均错；某些合金的电阻率几均错；某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用于制作标准电阻，乎不受温度变化的影响，通常用于制作标准电阻，D对。对。答案：答案：D第41页/共64页3(2013苏州模拟苏州模拟)导体的电阻是导体本身的一种性导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是 ()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电压一定，电阻与通过导体的电流成反比电压一定，电阻与通过导体的电流成反比D电流一定，电阻与导体两端的电压成正比电流一定，电阻与导体两端的电压成正比第42页/共64页答案：A第43页/共64页4如图如图715所示为一未知电路，现测得两个端点所示为一未知电路，现测得两个端点a、b之间的电阻为之间的电阻为R，若在，若在a、b之间加上电压之间加上电压U，测得通，测得通过电路的电流为过电路的电流为I，则该未知电路的电功率一定为，则该未知电路的电功率一定为 ()图图715第44页/共64页答案：C第45页/共64页5截面积为截面积为S的导线中通有电流的导线中通有电流I。已知导线每单位。已知导线每单位体积中有体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量个自由电子，每个自由电子的电荷量是是e，自由电子定向移动的速率是，自由电子定向移动的速率是v，则在时间，则在时间t内通过导线横截面的电子数是内通过导线横截面的电子数是 ()AnSvt BnvtCIt/S DIt/Se第46页/共64页解析：根据电流的定义式，可知在解析：根据电流的定义式，可知在t内通过导线截面内通过导线截面的电荷量的电荷量qIt。所以在这段时间内通过的自由电子数为所以在这段时间内通过的自由电子数为Nq/eIt/e。自由电子定向移动的速率是自由电子定向移动的速率是v，因此在时间，因此在时间t内，位于内，位于以截面以截面S为底、长为底、长lvt的这段导线内的自由电子都能的这段导线内的自由电子都能通过截面。这段导线的体积通过截面。这段导线的体积VSlSvt，所以，所以t内通内通过截面过截面S的自由电子数为的自由电子数为NnVnSvt。答案：答案：A第47页/共64页6一台小型电动机在一台小型电动机在3 V电压下工作，用此电动机提电压下工作，用此电动机提升所受重力为升所受重力为4 N的物体时，通过它的电流是的物体时，通过它的电流是0.2 A。在在30 s内可使该物体被匀速提升内可使该物体被匀速提升3 m。若不计除电动机。若不计除电动机线圈生热之外的能量损失，求：线圈生热之外的能量损失，求：(1)电动机的输入功率；电动机的输入功率；(2)在提升重物的在提升重物的30 s内，电动机线圈所产生的热量；内，电动机线圈所产生的热量；(3)线圈的电阻。线圈的电阻。第48页/共64页解析：解析：(1)电动机的输入功率电动机的输入功率P入入UI30.2 W0.6 W。第49页/共64页答案：答案：(1)0.6 W(2)6 J(3)5 课时跟踪检测课时跟踪检测见见“课时跟踪检测课时跟踪检测（二十六）（二十六）”第50页/共64页（给有能力的学生加餐）（给有能力的学生加餐）图图11.如图如图1所示，三个电阻所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为相同，允许消耗的最大功率分别为10 W、10 W、4 W，此电路中允许消耗的最大，此电路中允许消耗的最大功率为功率为 ()A24 WB16 WC12 W D15 W第51页/共64页答案：D第52页/共64页2用电器离电源的距离为用电器离电源的距离为L，线路上的电流为，线路上的电流为I，为，为使在线路上的电压降不超过使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率，已知输电线的电阻率为为。那么，输电线的横截面积的最小值是。那么，输电线的横截面积的最小值是()答案：B第53页/共64页3超导材料电阻率为零时的温度称为临界温度。利用超导材料电阻率为零时的温度称为临界温度。利用超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一超导材料零电阻的性质，可实现无损耗输电。现有一直流电路，输电线的总电阻为直流电路，输电线的总电阻为0.4，它提供给用电器，它提供给用电器的电功率为的电功率为40 kW，电压为，电压为800 V，如果用临界温度以，如果用临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为功率和电压不变，那么节约的电功率为 ()A1 kW B1.6103 kWC1.6 kW D10 kW第54页/共64页答案：A第55页/共64页4.电阻电阻R和电动机和电动机M串联接到电路时，如串联接到电路时，如图图2所示，已知电阻所示，已知电阻R跟电动机线圈的跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作。设电电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作。设电阻阻R和电动机和电动机M两端的电压分别为两端的电压分别为U1和和U2，经过时，经过时间间t，电流通过电阻，电流通过电阻R做功为做功为W1，产生热量，产生热量Q1，电流，电流通过电动机做功为通过电动机做功为W2，产生热量为，产生热量为Q2，则有，则有()AU1Q2 DW1W2，Q1IRU1，B错；电流做的功错；电流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此，因此W1W2，C错；产生的热量由错；产生的热量由QI2Rt可判断可判断Q1Q2，A对对D错。错。答案：答案：A第57页/共64页5在显像管中的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出在显像管中的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为经加速后形成横截面积为S、电流为、电流为I的电子束。已知的电子束。已知电子的电荷量为电子的电荷量为e、质量为、质量为m，则在刚射出加速电场，则在刚射出加速电场时，一小段长为时，一小段长为l的电子束内的电子个数是的电子束内的电子个数是()第58页/共64页答案：B第59页/共64页6.(2012芜湖模拟芜湖模拟)在如图在如图3所示的电路中，所示的电路中，AB为粗细均匀、长为为粗细均匀、长为L的电阻丝，以的电阻丝，以A、B上各点相对上各点相对A点的电压为纵坐标，各点点的电压为纵坐标，各点离离A点的距离点的距离x为横坐标，则为横坐标，则U随随x变化的图线应为图变化的图线应为图4中的中的 ()图图3图图4第60页/共64页答案：A第61页/共64页图图47.如图如图4所示，在一幢居民楼里有各种不所示，在一幢居民楼里有各种不同的用电器，如电灯、电视机、洗衣同的用电器，如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等。停电时，机、微波炉、排油烟机等。停电时，用多用电表测得用多用电表测得A、B间的电阻为间的电阻为R；供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得供电后，设各家用电器全都同时使用时，测得A、B间电压为间电压为U，进线电流为，进线电流为I；经过一段时间；经过一段时间t，从总电，从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为能表中测得这段时间内消耗的电能为W，则下列表，则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确达式用来计算该幢楼居民用电的总功率，其中正确的是的是 ()第62页/共64页答案：CD第63页/共64页感谢您的观看。第64页/共64页