适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第9章电路第1讲电阻定律欧姆定律焦耳定律课件

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一、电流与电阻1.电流的理解(1)定义:电荷的　定向　移动形成电流。 (2)形成条件:①有可以　自由移动　的电荷;②导体两端存在　电压　。 运算遵循代数运算法则(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。 ①在外电路中电流由电源　正　极流向　负　极; ②在内电路中电流由电源　负　极流向　正　极。 
(2)物理意义:反映导体的　导电　性能,是导体材料本身的属性。 (3)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而　增大　,半导体的电阻率随温度升高而　减小　。 
易错辨析·判一判(1)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(　√　)
教材情境·想一想根据人教版教材必修第三册P55“STSE”——电动汽车中的电池想一想:“安·时(A·h)”和“毫安·时(mA·h)”表示什么物理意义?与电荷量单位“库仑(C)”是什么关系?提示 “安·时(A·h)”和“毫安·时(mA·h)”均是电池容量的单位,也就是电荷量的单位;因为1 C=1 A·s,故1 A·h=3.6×103 C,1 mA·h=3.6 C。
二、欧姆定律1.内容:导体中的电流跟导体两端的　电压　成正比,跟导体的　电阻　成反比。 
3.适用范围(1)金属导电和　电解液　导电(对气体导电不适用)。 (2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。
4.伏安特性曲线(1)定义:在直角坐标系中,用纵轴表示电流I,用横轴表示　电压U　,画出I-U的关系图像,叫作导体的伏安特性曲线。 (2)线性元件:伏安特性曲线是通过坐标原点的　直线　的电学元件叫作线性元件。 (3)非线性元件:伏安特性曲线不是直线的电学元件叫作非线性元件。易错辨析·判一判(4)由I= 知, 流过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比。(　√　)(5)伏安特性曲线如果是直线,其倾斜角的余切值是电阻。(　×　)
三、电功率、焦耳定律1.电功(1)定义:导体中的自由电荷在　静电力　作用下定向移动,静电力做的功称为电功。 (2)公式:W=qU=IUt。在任何电路中都可以用　　(3)电流做功的实质:　电能　转化成其他形式能的过程。 2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢。
三个电流表达式的比较
对点演练1.如图所示,电解池内有一价离子的溶液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2。设元电荷电荷量为e,则以下说法正确的是(　　)
解析 溶液中通过一截面的电荷量应为n1e+n2e,则电流为I= 。电流方向为正电荷定向移动方向,所以溶液内电流方向从A到B,选项D正确。
2.(2023福建泉州模拟)一根横截面积为S的铜导线,通过的电流为I。已经知道铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动速率为(　　)
解析 设自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,每个铜原子可提供一个自由电子,则铜原子数目与自由
1.对电阻和电阻率的理解(1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。(2)导体的电阻大,电阻率不一定大,即它的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小,即它对电流的阻碍作用不一定小。(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。
2.电阻的两个公式对比
对点演练3.(2022山东菏泽模拟)现有三根长为L、材料相同的导线a、b、c,a的电阻为R,横截面积为S,b、c的横截面积分别为2S和0.5S,现需要一根长为2L,阻值小于2R的导线,应选用的导线及连接后的电阻为(　　)A.a、b,1.5RB.a、b,1.25RC.a、c,1.5RD.b、c,1.25R答案 A
4.(2022浙江宁波模拟)某个同轴半圆柱形的电阻由均匀导电物质组成,其截面如图阴影部分所示,已知导电物质的电阻率为ρ,同轴半圆柱形的电阻的柱长为L,内半径为a,外半径为b,内外两侧均与导电性能良好、电阻不计的圆柱形和半圆柱形的电极相连,设电阻的阻值为R。通过物理分析,下列所给R的四个表达式最为合理的一个是(　　)
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.I-U图像与U-I图像
典例1.(多选)在如图甲所示的电路中,L1、L2和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(　　)A.L1的电阻为12 ΩB.L1的电压为L2电压的2倍C.L1消耗的电功率为0.75 WD.L1、L2消耗的电功率的比值等于4∶1思维点拨 (1)I-U图像叫作导体的伏安特性曲线,U-I图像是元件两端的电压与流过它的电流之间的关系图像。(2)本题I-U图像为曲线,图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数,但图线的斜率没有实际意义。答案 AC
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的电阻为R= Ω=12 Ω,L1消耗的电功率为P=UI=0.75 W,选项A、C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,故L1的电压大约为L2电压的10倍,选项B错误;L2消耗的电功率为P'=U'I'=0.3×0.125 W=0.037 5 W,L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1,选项D错误。
对点演练5.(2022四川成都模拟)小明在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像,根据图像,下列说法错误的是(　　)A.当在导体乙的两端上加1 V的电压时,通过导体乙的电流为0.1 AB.将甲、乙两导体并联后接到输出电压为3 V的电源上时,干路中的电流为0.9 AC.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻答案 D
6.(多选)(2023江西南昌模拟)小军同学根据他在电学实验课上获得的实验数据,画出如图所示的图像。其中图线①表示电阻R1,图线②表示电阻R2。根据图像信息可判断(　　)A.当R1和R2串联时,两个电阻的阻值不可能相等B.当R1两端的电压为12 V时,通过它的电流为1.2 AC.当通过R1的电流为0.2 A时,在1 min内电阻R1产生的热量为24 JD.当R1和R2并联在电压为4 V电路中,电路中总功率为3.6 W答案 BCD
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
典例2.一提升重物用的直流电动机工作时的电路图如图所示。电动机内阻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)电动机以v=1 m/s匀速竖直向上提升重物时,该重物的质量。(g取10 m/s2)答案 (1)5 A　(2)550 W　(3)53 kg
解析 (1)由电路中的电压关系可得电阻R的分压UR=U-UV=160 V-110 V =50 V流过电阻R的电流
即通过电动机的电流IM=IR=5 A。(2)电动机的分压UM=UV=110 V输入电动机的电功率P电=IMUM=550 W。
对点演练7.(2023湖北荆州阶段考)额定电压都是110 V、额定功率PA=110 W和PB=40 W的两盏电灯A、B,若接在电压是220 V的电路上,使两盏电灯均能正常发光,且电路中消耗功率最小的电路是(　　)答案 C
解析 由P= 和已知条件可知两灯泡电阻关系为RA110 V,两灯不能正常发光,A错误;对于B选项电路,A灯阻值较小,并联滑动变阻器后,并联部分阻值变得更小,小于RB,所以UA<110 V,UB>110 V,两灯不能正常发光,B错误;对于C选项电路,B灯与滑动变阻器并联后,若并联部分阻值等于RA,则有UA=UB=110 V,两灯可以正常发光,对于D选项电路,若变阻器的接入电阻等于A、B的并联电阻,则有UA=UB=110 V,两灯可以正常发光,比较C、D两个电路,由于C电路中滑动变阻器功率为P1=(IA-IB)×110 V,而D电路中滑动变阻器功率为P2=(IA+IB)×110 V,对比可得P18.(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,不计其自身机械能损耗。若该车在额定状态下以最大速度行驶,则(　　)
A.电动机的输入功率为576 WB.电动机的内阻为4 ΩC.该车获得的牵引力为104 ND.该车受到的阻力为63 N答案 AD