【物理】2018届一轮复习人教版第7章第1讲欧姆定律电阻定律学案 10页

第七章　恒定电流 ‎【研透全国卷】‎ 从近几年高考试题来看，高考对本章内容的考查重点有电路的基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律等知识，实验部分则以基本仪器的使用和电路实验为主，题型以填空题的形式出现，分值约15分.‎ 预测2018年高考命题的重点仍将是对基本概念和规律、闭合电路的欧姆定律的理解和应用，实验则考查基本仪器的使用、实验原理的理解、实验数据的处理等知识.‎ 考点 内容 要求 题型 必考实验 一、电路的基本概念和规律 欧姆定律 Ⅱ 选择、‎ 计算 ‎1.实验内容 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)‎ 描绘小电珠的伏安特性曲线 测定电源的电动势和内阻 练习使用多用电表 ‎2.命题形式 填空 电阻定律 Ⅰ 电阻的串联、并联 Ⅰ 二、闭合电路欧姆定律 电源的电动势和内阻 Ⅱ 选择、‎ 计算 闭合电路的欧姆定律 Ⅱ 电功率、焦耳定律 Ⅰ 第1讲　欧姆定律　电阻定律 电功率　焦耳定律 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 ‎(1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，所以，电流是矢量.(　　)‎ ‎(2)电荷的移动速度就是电流的传导速度.(　　)‎ ‎(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　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 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 ‎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　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 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 ‎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　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 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 ‎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.‎ ‎1.[电阻定律的理解]一根粗细均匀的长直导线，其电阻大小为R0，再将它截为等长的n段，然后将它们全部并联，则总电阻为(　　)‎ A. B.　　　‎ C.nR0　　　 D.n2R0‎ 答案：A　解析：现将电阻丝截为等长的n段时，每段电阻为，然后它们全部并联时，并联电阻为每段电阻的，故R总＝.选项A正确.‎ ‎2.[电阻定律的理解]欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律.有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是(　　)‎ 答案：A　解析：根据电阻定律R＝ρ可知RA＝ρ，RB＝ρ，RC＝ρ，RD＝ρ，结合a>b>c，可得：RC＝RD>RB>RA，故RA最小，A正确.‎ ‎3.[伏安特性曲线的应用]某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是(　　)‎ A.B点的电阻为12 Ω B.B点的电阻为40 Ω C.工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω D.工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω 答案：B　解析：根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA＝ Ω＝30 Ω，RB＝ Ω＝40 Ω，所以ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故B对，A、C、D错.‎ ‎4.[纯电阻电路的计算]如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V　60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电路两端，灯泡正常发光，则(　　)‎ A.电解槽消耗的电功率为120 W B.电解槽的发热功率为60 W C.电解槽消耗的电功率为60 W D.电路消耗的总功率为60 W 答案：C　解析：灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V电压，且干路电流I＝I灯＝＝ A，则电解槽消耗的功率P＝P灯＝IU＝60 W，C正确，A错误；电解槽的发热功率P热＝I2R内＝1.3 W，B错误；整个电路消耗的总功率P总＝UI＝220× W＝120 W，D错误.‎ ‎5.[电动机电路的计算](多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不计其自身机械损耗.若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则(　　)‎ 自重 ‎40 kg 额定电压 ‎48 V 载重 ‎75 kg 额定电流 ‎12 A 最大行 驶速度 ‎20 km/h 额定输出功率 ‎350 W A.电动机的输入功率为576 W B.电动机的内电阻为4 Ω C.该车获得的牵引力为104 N D.该车受到的阻力为63 N 答案：AD　解析：由于U＝48 V，I＝12 A，则P＝IU＝576 W，故选项A正确；因P入＝P出＋I2r，r＝ Ω＝ Ω，故选项B错；由P出＝Fv＝Ffv得F＝Ff＝63 N，故选项C错，D正确.‎