高考物理一轮复习第8章恒定电流第1节电流电阻电功电功率学案

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第1节 电流 电阻 电功 电功率
一、电流及部分电路欧姆定律
1．电流
(1)定义：电荷的定向移动形成电流。
(2)条件：①有可以自由移动的电荷；②导体两端存在电压。
(3)方向：电流是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在外电路中电流由电源正极到负极，在内电路中电流由电源负极到正极。
(4)三个表达式
①定义式：I＝eq \f(q,t)，q为在时间t内通过导体横截面的电荷量。
②微观表达式：I＝nqSv，其中n为导体中单位体积内自由电荷的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速率。
③决定式：I＝eq \f(U,R)，即欧姆定律。
2．部分电路欧姆定律
(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。
(2)表达式：I＝eq \f(U,R)。
(3)适用范围：适用于金属和电解液等纯电阻电路。
(4)导体的伏安特性曲线(I­U)图线
①比较电阻的大小：图线的斜率k＝tan θ＝eq \f(I,U)＝eq \f(1,R)，图中R1>R2(选填“>”“I2R2
C．P＝UID．P＝I2(R1＋R2)
C [电动机两端的电压为：U′＝U－IR2，电动机消耗的电功率为：P1＝U′I＝UI－I2R2，故A错误；电阻丝是纯电阻，所以消耗的电功率：P2＝I2R2，故B错误；暖风机消耗的电功率P是总的功率，总功率的大小为P＝IU，故C正确；因为电动机是非纯电阻元件，所以暖风机消耗的电功率P>I2(R1＋R2)，故D错误。]
3.直流电动机额定电压为U＝110 V，当电动机吊着质量为m1＝50 kg的重物1匀速上升时，电流为I1＝5 A，重物1上升速度大小为v1＝0.9 m/s，g取10 m/s2，求：
(1)此电动机的线圈电阻；
(2)若所吊重物2质量为m2＝100 kg，则重物2匀速上升时所需电流必须是I1的2倍，求重物2匀速上升的速度v2。
[解析] (1)由能量守恒定律可得P电＝P热＋P出，
即I1U＝Ieq \\al(2,1)R＋m1gv1，
解得R＝4 Ω。
(2)由题意知，电流I2＝2I1＝2×5 A＝10 A，
由能量守恒定律可知I2U＝Ieq \\al(2,2)R＋m2gv2，解得
v2＝0.7 m/s。
[答案] (1)4 Ω (2)0.7 m/s
考点内容
要求
高考(全国卷)三年命题情况对照分析
2020
2019
2018
命题分析
欧姆定律
Ⅱ
卷Ⅰ·T17含容电路及欧姆定律
卷Ⅰ·T22伏安法测电阻
卷Ⅱ·T23研究小灯泡的伏安特性曲线
卷Ⅲ·T23电阻的测量及热敏电阻的特性
卷Ⅰ·T23：电表的改装与电路设计
卷Ⅱ·T23：研究二极管电压与温度关系
卷Ⅲ·T23：欧姆表改装及设计
卷Ⅰ·T23：热敏电阻的阻值随温度变化的曲线
卷Ⅱ·T22：电表的改装
卷Ⅲ·T23：电阻的测量、实物连线
1.高考题型主要以实验题的形式命题，且年年必考。
2．对电学实验的考查有：基本仪器的使用、读数、画实验原理图、设计实验方案、实验器材的选取、连接实物图、电表的改装、误差分析等多种方式。
电阻定律
Ⅰ
电阻的串联、并联
Ⅰ
电源的电动势和内阻
Ⅱ
闭合电路的欧姆定律
Ⅱ
电功率、焦耳定律
Ⅰ
实验八：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)
实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线
实验十：测定电源的电动势和内阻
实验十一：练习使用多用电表
核心素养
物理观念：电功、电热、电功率 、电动势、内阻、电阻串联、并联。
科学思维：欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律(如2020全国Ⅰ·T17)。
科学探究：测定金属丝电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内阻(如2020卷Ⅱ·T23)。
科学态度与责任：电路设计、练习使用多用电表(如2019卷Ⅰ·T23)。
铜
锰铜合金
镍铜合金
铝
1.7×10－8
4.4×10－7
5.0×10－7
2.9×10－8
公式
适用范围
字母含义
公式含义
定义式
I＝eq \f(q,t)
一切电路
q为时间t内通过导体横截面的电荷量
eq \f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq \f(1,t)
决定式
I＝eq \f(U,R)
金属、电解液
U：导体两端的电压
R：导体本身的电阻
I由U、R决定，I∝U，I∝eq \f(1,R)
微观式
I＝nqSv
一切电路
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：电荷定向移动速率
从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
输入功率
电动机的总功率P总＝P入＝UI
输出功率
电动机的有用功的功率，也叫机械功率
热功率
电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热＝I2r
三者关系
P总＝P出＋P热
效率
η＝eq \f(P出,P入)×100%＝eq \f(P出,P总)×100%
特别说明
①正常工作的电动机是非纯电阻元件
②电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件