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1、专题七 恒定电流,第1讲 电流 电阻 电功及电功率,考点 1,电流、电阻、欧姆定律,1.电流 (1)电流的形成：电荷的_形成电流. (2)电流的方向：物理学中规定_电荷定向移动的方向 为电流的方向.,(3)表达式,定向移动,正,nqSv,宏观表达式：I_；微观表达式：I_. (S 为导体的横截面积，n 为导体单位体积的自由电荷数，q 为每 个自由电荷的带电量，v 为电荷定向移动的速率).,2.电阻、电阻定律、电阻率,(1)电阻的定义式：R_(电阻与电压和电流强度无关).,(2)电阻定律,长度,横截面积,内容：在温度不变的情况下，同种材料的导体的电阻跟,其_成正比，跟其_成反比.,表达式：_，此
2、为电阻的决定式.,(3)电阻率,温度,金属材料,半导体材料,计算公式：_，与导体长度 l、横截面积 S 无关， 它是导体材料本身的性质，由其材料决定，且与_有关. 电阻率与温度的关系：有的随温度的升高而增大，如 _；有的随温度的升高而减小，如_； 有的几乎不受温度的影响，如锰铜合金、镍铜合金.,3.欧姆定律 (1)内容：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成_，,跟它的电阻 R 成_.,正比,反比,(2)公式：I_. (3)适用条件：适用于_和_导电，或纯电阻 电路；不适用于气态导体和半导体元件.,金属,电解液,直线,直线,(4)导体的伏安特性曲线：研究部分电路欧姆定律时，常画 成 U-I
3、 或 I-U 图象，如图 7-1-1 甲、乙所示.对于线性元件，伏 安特性曲线是_；对于非线性元件，伏安特性曲线不是 _. 图 7-1-1,考点 2,电功、电功率、焦耳定律,1.电功 (1)定义：电路中_对移动电荷所做的功. (2)公式：WqU_(适用于所有的用电器). (3)实质：_转化成其他形式的能的过程.,电场力,UIt,电能,2.电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_. (3)额定功率：用电器正常工作时的功率，当用电器两端的 _或流过用电器的_为额定值时，它一定正常 工作.用电器实际工作时的功率_额定功率.,快慢,UI,电压,电流,小于或等于,电流的二次方,导体的电
4、阻,通电时间,3.焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟_成 正比，跟_及_成正比.,(2)表达式：_.,QI2Rt,【基础自测】,1.在示波管中，电子枪2 s内发射了61013个电子，则示波管中电流的大小为( ) A.4.8106 A B.3.01013 A C.9.61016 A D.3.0106 A,答案：A,2.两电阻 R1、R2 的电流 I 和电压 U 的关系如图 7-1-2 所示，,可知两电阻 R1R2 等于( A.13,) 图 7-1-2 B.31,解析：在 I-U 图象中直线斜率的倒数等于该导体的电阻，,确.,答案：A,3.图 7-1-3 中虚线框内是一未知电路，测得它
5、的两端点 a、 b 之间电阻是 R，在 a、b 之间加上电压 U，测得流过电路的电,),流为 I，则未知电路的电功率一定是( 图 7-1-3,解析：A、B 的表达式只适用于纯电阻电路，D 项表达式表 示在非纯电阻电路中的输出功率，虚线框中无论是纯电阻电路 还是非纯电阻电路，电功率 PUI 总是适用的，C 正确.,答案：C,4.如图 7-1-4 所示，R1 和 R2 是材料相同、厚度相同、表面 均为正方形的导体，R1 边长为 2L，R2 边长为 L，若R1 的阻值为,8 ，则 R2 的阻值为(,),图 7-1-4,A.4 ,B.8 ,C.16 ,D.64 ,答案：B,热点 1,电流的理解与计算,
6、热点归纳,(续表),考向 1,电流的定义式,【典题 1】如图 7-1-5 所示为一磁流体发电机示意图，A、 B 是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和 阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在 t 时间内有 n 个自由电子落在 B 板上(电子电量 为 e).则关于 R 中的电流大小及方向判断正确,的是(,),图 7-1-5,答案：A,为自由电子带电荷量的绝对值；若导体为电解液，因为电解液 里的正、负离子移动方向相反，但形成的电流方向相同，故 q 为正、负离子带电荷量的绝对值之和.,考向 2,电流的微观决定式,【典题 2】(2015 年安徽卷)如图 7-1-6 所示，一根长为 L
7、、 横截面积为 S 的金属棒，其材料的电阻率为，棒内单位体积自 由电子数为 n，电子的质量为 m、电荷量为 e.在棒两端加上恒 定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为,),v，则金属棒内的电场强度大小为( 图 7-1-6,答案：C,方法技巧：对于电流的微观表达式除了会用之外，也得理 解好其推导过程，带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移 动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱 体微元”模型.设柱体微元的长度为 L，横截面积为 S，单位体 积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向 移动的速率为 v，则柱体微元中的总电荷量为QnLSq，电荷,热点
8、2,对电阻、电阻定律的理解与应用,热点归纳 电阻的决定式和定义式的比较：,考向 1,电阻定律的理解,【典题 3】有一长方形导体，长a、宽b、高h之比为63 2，它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线，如图 7-1-7 所示，分别将 AA、BB、CC接在同一恒压电源上时，导,体中电荷的运动速度分别为v1、v2、v3.则v1v2v3为( ) 图 7-1-7,A.632,B.111,C.236,D.123,答案：D 方法点拨：电阻定律中的长度必须是沿电流方向的长度， 横截面积是垂直电流方向的面积.,考向 2,导线对折、拉伸对电阻变化的讨论,【典题 4】两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一 根均
9、匀拉长到原来的 2 倍，把另一根对折后绞合起来，然后给 它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量,),之比为( A.14,B.18,C.116,D.161,答案：C,方法技巧：某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓,住以下三点：,(1)导体的电阻率不变.,(2)导体的体积不变，由 VlS 可知 l 与 S 成反比.,热点 3,欧姆定律及伏安特性曲线的应用,热点归纳 1.欧姆定律的“二同” (1)同体性：指 I、U、R 三个物理量必须对应同一段电路或 同一段导体. (2)同时性：指 U 和 I 必须是导体上同一时刻的电压和电流. 2.对伏安特性曲线的理解 (1)图 7-1-8 甲
10、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)I-U 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，故 RaRb(如图 7-1-8 甲所示). (3)图线 c 的电阻减小，图线 d 的电阻增大(如图乙所示).,甲,乙,图 7-1-8 (4)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.如图乙所示，,考向 1,伏安特性曲线的理解,【典题 5】(多选)我国已经于 2012 年 10 月 1 日起禁止销售 100 W 及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯.假设某同学研 究白炽灯得到某白炽灯的 U-I 曲线如图 7-1
11、-9 所示.图象上 A 点 与原点 O 的连线与横轴成角，A 点的切线与横轴成角，则,(,),图 7-1-9,A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小 B.在 A 点，白炽灯的电阻可表示为 tan C.在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0,答案：CD,考向 2,根据伏安特性曲线求通过非线性电阻元件的电流,【典题 6】(多选，2017 年江苏检测)在如图 7-1-10 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 闭合后，电路中的总电流,为 0.25 A，则此时(,),甲,乙,图 7-1-10,A.L1 上的电压为 L2 上电压的
12、 2 倍 B.L1 消耗的电功率为 0.75 W C.L2 的电阻为 12 ,D.L1、L2 消耗的电功率的比值大于 4,答案：BD,热点 4,纯电阻电路和非纯电阻电路,热点归纳 1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较,2.电动机的三个功率及关系,【典题 7】在研究微型电动机的性能时，可采用如图 7-1-11 所示的实验电路.当调节滑动变阻器 R，使电动机停止转动时， 电流表和电压表的示数分别为 1.0 A 和 1.0 V；重新调节 R，使 电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为 2.0 A,),和 15.0 V.则当这台电动机正常运转时( A.电动机的内阻为 7.5 B.电动机的内阻为
13、 2.0 C.电动机的输出功率为 30.0 W D.电动机的输出功率为 26.0 W,图 7-1-11,答案：D,方法技巧：非纯电阻电路的分析方法 (1)抓住两个关键量：,确定电动机的电压UM 和电流IM 是解决所有问题的关键.若 能求出 UM、IM，就能确定电动机的电功率PUMIM，根据电流 IM 和电动机的电阻r 可求出热功率PrI r，最后求出输出功率 P出PPr.,(2)坚持“躲着”求解 UM、IM：,首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定 律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后，利用闭合电路 的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM 和电流 IM.,(3)应用能量守恒定律分析：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“电功电热其他能量” 寻找等量关系求解.,【迁移拓展】如图 7-1-12 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 r0.8 ，电路中另一电阻 R10 ，直流电压 U160 V，电压表示数 UV110 V.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 v1 m/s 匀速竖直向上提升重物，求该重物,的质量.(g 取 10 m/s2),图 7-1-12,