第八章電路,第1節(jié)歐姆定律 電阻定律焦耳定律,知識梳理,考點自診,一、電流歐姆定律 1.電流 (1)自由電荷的 定向移動形成電流。 (2)方向:規(guī)定為 正電荷定向移動的方向。 (3)三個公式,微觀表達式:I=nqSv,n是單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q是每個電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動的速率。,知識梳理,考點自診,2.歐姆定律 (1)內(nèi)容:導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成 正比,跟導(dǎo)體的電阻R成 反比。 (2)公式:I= 。 (3)適用條件:適用于 金屬和電解液導(dǎo)電,適用于 純電阻電路。,知識梳理,考點自診,二、電阻電阻定律 1.電阻,(2)物理意義:反映了導(dǎo)體對電流的 阻礙作用。 2.電阻定律 (1)內(nèi)容:同種材料的導(dǎo)體,其電阻與它的 長度成正比,與它的 橫截面積成反比,導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的 材料有關(guān)。,知識梳理,考點自診,3.電阻率,(2)物理意義:反映導(dǎo)體 導(dǎo)電性能,是表征 材料性質(zhì)的物理量。 (3)電阻率與溫度的關(guān)系: 金屬:電阻率隨溫度升高而 增大。 一些合金:電阻率幾乎不受溫度變化的影響。,知識梳理,考點自診,三、電功率焦耳定律 1.電功 (1)定義:導(dǎo)體中的自由電荷在 電場力作用下定向移動,電場力做的功稱為電功。 (2)公式:W=qU= IUt。 (3)電流做功的實質(zhì): 電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程。 2.電功率 (1)定義:單位時間內(nèi)電流做的功,表示電流做功的 快慢。,知識梳理,考點自診,3.焦耳定律 (1)電熱:電流流過一段導(dǎo)體時產(chǎn)生的 熱量。 (2)計算式:Q= I2Rt。 4.熱功率 (1)定義:單位時間內(nèi)的發(fā)熱量。,知識梳理,考點自診,1.判斷下列說法的正誤。 (1)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比。() (2)電阻率是由導(dǎo)體本身決定的。() (3)由 可知,導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比,與導(dǎo)體的橫截面積成反比。() (4)公式Q=I2Rt適用于任何電路中電熱的計算。() (5)公式P=IU只適用于純電阻電路中電功率的計算。() (6)在非純電阻電路中,UII2R。(),答案,知識梳理,考點自診,2.(2018北京順義區(qū)二模)手機充電器又名電源適配器。手機常用鋰離子(li-ion)電池的充電器采用的是恒流限壓充電,充電器上所標注的輸出參數(shù)如圖所示。充電的鋰離子電池標識如圖所示。對于電源適配器與鋰電池,下列說法正確的是(),知識梳理,考點自診,A.手機電池標識的mAh是電功的單位 B.電源適配器輸出的是6 V交流電 C.如果工作電流是200 mA,手機電池最多能連續(xù)工作約8個小時 D.手機充電時會微微發(fā)熱,所以手機充電器主要是把電能轉(zhuǎn)化成熱能的裝置,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.有三個用電器,分別為日光燈、電烙鐵和電風(fēng)扇,它們的額定電壓和額定功率均為“220 V60 W”,現(xiàn)讓它們在額定電壓下工作相同時間,產(chǎn)生的熱量() A.日光燈最多B.電烙鐵最多 C.電風(fēng)扇最多D.一樣多,答案,解析,知識梳理,考點自診,4. 歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律,還研究了電阻定律,有一個長方體的金屬電阻,材料分布均勻,邊長分別為a、b、c,且abc。電流沿以下方向流過該金屬電阻,其中電阻值最小的是(),答案,解析,知識梳理,考點自診,5.(多選)下列關(guān)于電功、電功率和焦耳定律的說法中正確的是() A.電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多 B.W=UIt適用于任何電路,而 只適用于純電阻電路 C.在非純電阻電路中,UII2R D.焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,對電阻、電阻定律的理解和應(yīng)用 1.對電阻和電阻率的理解 (1)電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小,而電阻率則反映制作導(dǎo)體的材料導(dǎo)電性能的好壞。 (2)導(dǎo)體的電阻大,電阻率不一定大,它的導(dǎo)電性能不一定差;導(dǎo)體的電阻率小,電阻不一定小,即它對電流的阻礙作用不一定小。 (3)導(dǎo)體的電阻、電阻率均與溫度有關(guān)。,命題點一,命題點二,命題點三,2.兩個公式對比,命題點一,命題點二,命題點三,典例1(多選)對于一根阻值為R的金屬電阻絲,下列說法正確的是() A.保持常溫不變,若將電阻絲均勻拉長為原來的4倍,則電阻變?yōu)?R B.保持常溫不變,若將電阻絲從中點對折使用,電阻變?yōu)?C.加在電阻絲上的電壓從零逐漸加大到U的過程中,電阻絲的電阻率一定不變,在任意狀態(tài)下的 的值也不變 D.若把溫度降到絕對零度附近,電阻絲的電阻突然變?yōu)榱?這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,本題考查學(xué)生的電阻率、電阻定律和超導(dǎo)的物理觀念,對電阻定律一定要明確它適用條件,要明確某一導(dǎo)體的形狀改變后,討論其電阻變化應(yīng)抓住以下三點進行科學(xué)推理: (1)溫度不變,導(dǎo)體的電阻率不變; (2)導(dǎo)體的體積不變,由V=lS可知l與S成反比; (3)在、l、S都確定之后,應(yīng)用電阻定律 求解。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 1. 一根均勻的電阻絲,在溫度不變的情況下,下列情況中其電阻值不變的是() A.長度不變,橫截面積增大一倍 B.橫截面積不變,長度增大一倍 C.長度和橫截面半徑都增大一倍 D.長度和橫截面積都縮小一半,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,2.如圖所示,P是一個表面均勻鍍有很薄電熱膜的長陶瓷管,直徑為D,其鍍膜的長度為L,鍍膜的厚度為d。管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N?，F(xiàn)把它接入電路中,測得它兩端電壓為U,通過它的電流為I。則鍍膜材料的電阻率為(),答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,3.如圖所示,a、b、c為不同材料做成的電阻,b與a的長度相等,b的橫截面積是a的兩倍;c與a的橫截面積相等,c的長度是a的兩倍。當(dāng)開關(guān)閉合后,三個理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是U1U2U3=112。關(guān)于這三種材料的電阻率a、b、c,下列說法正確的是() A.a是b的2倍B.a是c的2倍 C.b是c的2倍D.c是a的2倍,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,對歐姆定律及伏安特性曲線的理解,命題點一,命題點二,命題點三,2.對伏安特性曲線的理解 (1)圖甲中線a、b表示線性元件。圖乙中線c、d表示非線性元件。 (2)I-U圖象中圖線上某點與O點連線的斜率表示電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,故Ra<Rb(如圖甲所示)。 (3)電流增大,圖線c表示元件的電阻減小,圖線d表示元件的電阻增大(如圖乙所示)。 (4)伏安特性曲線上每一點的電壓坐標與電流坐標的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。如圖乙所示,R0= 。,命題點一,命題點二,命題點三,典例2如下圖所示為A、B兩電阻的伏安特性曲線,關(guān)于兩電阻的描述正確的是() A.電阻A的電阻隨電流的增大而減小,電阻B阻值不變 B.在兩圖線交點處,電阻A的阻值等于電阻B的阻值 C.在兩圖線交點處,電阻A的阻值大于電阻B的阻值 D.在兩圖線交點處,電阻A的阻值小于電阻B的阻值,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,本題考查學(xué)生的伏安特性的物理觀念。解決涉及伏安特性曲線的問題時應(yīng)注意 1.首先分清是I-U圖線還是U-I圖線。,3.在電路問題分析時,I-U(或U-I)圖象中的電流、電壓信息是解題的關(guān)鍵,要將電路中的電子元件和圖象有機結(jié)合。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 4.(多選)(2018黃山畢業(yè)班第一次質(zhì)檢)如圖所示是電阻R的I-U圖象,圖中=45,由此得出() A.通過電阻的電流與兩端電壓成正比 B.電阻R=0.5 C.因I-U圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),故 =1.0 D.在R兩端加上6.0 V的電壓時,每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,5.(多選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線在P點的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是() A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大 D.對應(yīng)P點,小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積大小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,對電功、電功率、電熱、熱功率的理解 1.純電阻電路與非純電阻電路的比較,命題點一,命題點二,命題點三,2.電動機的三個功率及關(guān)系,命題點一,命題點二,命題點三,典例3(2018四川廣安診斷)在如圖所示電路中,電源電壓E=12 V,內(nèi)阻不計,指示燈RL的阻值為16 ,電動機M線圈電阻RM為2 。電阻R=2 。當(dāng)開關(guān)S閉合時,指示燈RL的電功率P=4 W。求: (1)流過電流表A的電流; (2)電動機M輸出的機械功率。,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,思維點撥先明確電路結(jié)構(gòu)及各儀表、用電器的位置,然后對除了電動機之外的純電阻電路、電源的內(nèi)電路,利用歐姆定律進行分析計算,確定相應(yīng)的電壓或電流。然后,利用電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓和電流。 對于非純電阻電路的問題,要善于用能和能量守恒的觀念去分析,要從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā),利用“電功=電熱+其他能量”尋找關(guān)系。,命題點一,命題點二,命題點三,即學(xué)即練 6.(多選)(2018江西南昌調(diào)研)如圖所示是某型號電吹風(fēng)的電路圖,它主要由電動機M和電熱絲R構(gòu)成。已知電吹風(fēng)的額定電壓為220 V,吹冷風(fēng)時的功率為120 W,吹熱風(fēng)時的功率為1 000 W。關(guān)于該電吹風(fēng),下列說法正確的是() A.若S1、S2閉合,則電吹風(fēng)吹冷風(fēng) B.電熱絲的電阻為55 C.電動機工作時輸出的機械功率為880 W D.當(dāng)電吹風(fēng)吹熱風(fēng)時,電動機每秒鐘消耗的電能為120 J,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,7.(2018浙江杭州高考命題預(yù)測卷)電動自行車是生活中重要的交通工具,某品牌電動自行車的銘牌如下: 根據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),下列說法正確的是() A.電動車的電動機內(nèi)阻為7.2 B.充滿電時蓄電池需要的能量E=288 J C.額定功率下行駛時,電動機的效率為95% D.充滿電后,在額定功率下連續(xù)行駛的最長時間為2 h,答案,解析,串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流電表量程擴大方法 初中我們學(xué)過電阻的串并聯(lián),知道串聯(lián)可以分壓,并聯(lián)可以分流。現(xiàn)在我們應(yīng)用電阻的這些特性可以對電表的量程進行擴大。正確分析解決這些問題,對于培養(yǎng)科學(xué)探究意識,提升設(shè)計探究方案和獲取證據(jù)的能力等核心素養(yǎng)有很大意義,因此這是最近幾年高考考查的熱點問題。,理論基礎(chǔ) 1.電阻的串、并聯(lián)規(guī)律,2.電表的改裝方法,典例(2018全國卷22)某同學(xué)組裝一個多用電表。可選用的器材有:微安表頭(量程100 A,內(nèi)阻900 );電阻箱R1(阻值范圍0999.9 );電阻箱R2(阻值范圍099 999.9 );導(dǎo)線若干。 要求利用所給器材先組裝一個量程為1 mA的直流電流表,在此基礎(chǔ)上再將它改裝成量程為3 V的直流電壓表,組裝好的多用電表有電流1 mA和電壓3 V兩擋。 回答下列問題: (1)在虛線框內(nèi)畫出電路圖并標出R1和R2, 其中*為公共接線柱,a和b分別是電流擋和 電壓擋的接線柱。 (2)電阻箱的阻值應(yīng)取R1= ,R2= 。(保留到個位),答案: (1)見解析圖 (2)1002 910 解析: (1)微安表改裝為1 mA的電流表,需要并聯(lián)小于其內(nèi)阻的電阻,起分流作用,應(yīng)選R1;改后的電流表再改裝為大量程的電壓表時需要串聯(lián)較大的電阻,起分壓作用,應(yīng)選R2。電路如圖所示。 (2)微安表與R1并聯(lián),有Igrg=(I-Ig)R1,其中I=1 mA,Ig=100 A,rg=900 ,代入得R1=100 。改裝后的電流表量程為I=1 mA,內(nèi)阻為 改裝后的電流表與R2串聯(lián),有IR2=U-IRg,其中U=3 V,得R2=2 910 。,明確電表的改裝原理,然后利用歐姆定律和串并聯(lián)的關(guān)系求解改裝電表時需要串聯(lián)的電阻或者并聯(lián)的電阻大小即可。,即學(xué)即練 1.如圖是有兩個量程的電壓表,當(dāng)使用a、b兩個端點時,量程為010 V,當(dāng)使用a、c兩個端點時,量程為0100 V。已知電流表的內(nèi)阻Rg為500 ,滿偏電流Ig為1 mA,則電阻R1、R2的值() A.9 500 90 000 B.90 000 9 500 C.9 500 9 000 D.9 000 9 500 ,答案,解析,2.(2018山東臨沂三模)實驗室有一燒壞的雙量程電壓表,兩量程分別是3 V和15 V,其內(nèi)部電路如圖甲所示,R1、R2標注的阻值分別為2.9 k和14.9 k,經(jīng)檢測表頭G和電阻R2已燒壞,電阻R1完好,一課外活動小組想要修復(fù)這個電壓表,他們在實驗室找到兩個表頭,外形都與原表頭G相同,已知表頭G1的滿偏電流為1 mA,內(nèi)阻為50 ;表頭G2的滿偏電流為0.5 mA,內(nèi)阻為100 ,還有六個定值電阻R3=50 ,R4=150 ,R5=200 ,R6=3 k,R7=12 k,R8=15 k,若在保留R1的情況下,對電壓表進行修復(fù),根據(jù)所給條件回答下列問題:,(1)原表頭G的滿偏電流I= mA,內(nèi)阻r= ; (2)由于實驗室沒有14.9 k的電阻來替換R2,為了修復(fù)這個電壓表,課外活動小組對電壓表電路進行了改裝,改裝后的電路圖如圖乙所示,則電阻Rx應(yīng)選用(填題中所給器材符號); (3)在圖乙中虛線框內(nèi)補齊修復(fù)后的雙量程電壓表的電路圖(標出所選用的相應(yīng)器材符號)。,答案: (1)1100(2)R7(3)見解析 解析: (1)由圖示電路圖可知,電壓表量程: Ig(rg+R1)=3 V, Ig(rg+R2)=15 V, 代入數(shù)據(jù)解得:Ig=1 mA,rg=100 ; (2)量程為15 V時有U=Ig(Rx+R3+R1),即Rx= -R3-R1=12 k,故應(yīng)選用R7; (3)由于原表頭的滿偏電流為1 mA,所以應(yīng)用電流表G1,又因為電流表改裝成電壓表應(yīng)將電流表與定值電阻串聯(lián),所以電路圖如圖。,