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1、考考 纲纲 要要 求求三三 年年 考考 情情热热 点点 考考 向向考点考点要求要求2007年年2008年年2009年年 电电流，欧姆定流，欧姆定律，电阻和电阻律，电阻和电阻定律定律 北京理综北京理综(T23计算计算)海南物理海南物理(T5选择选择)江苏物理江苏物理(T2选择选择)北京理综北京理综(T23计算计算)宁夏理综宁夏理综(T15选择选择)广东物理广东物理(T10选择选择)全国卷全国卷(T24计算计算) 部分电路欧部分电路欧姆定律、电功、姆定律、电功、电功率、电路电功率、电路的串并联规律的串并联规律是高考重点考是高考重点考查内容之一，查内容之一，以上内容的考以上内容的考查多以选择题查多以
2、选择题的形式出现的形式出现. 电阻率与温度电阻率与温度的关系的关系 半导体及其应半导体及其应用，超导体及其用，超导体及其应用应用 电功和电功电功和电功率，串联、并联率，串联、并联电路的功率分配电路的功率分配第十章第十章 恒定电流恒定电流第第1 1课时课时 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 电租定律电租定律1形成：形成：在导线中恒定电场的作用下，自由电荷在导线中恒定电场的作用下，自由电荷 ，产生的产生的 、 都不随时间变化的电流都不随时间变化的电流2方向：方向： 定向运动的方向定向运动的方向3公式：公式：(1)定义式：定义式：I . (2)决定式决定式：I (仅适用于金属导体和电解液导电仅适用于
3、金属导体和电解液导电)定向运动定向运动大小大小方向方向正电荷正电荷 (3)微观式：微观式：I (n为单位体积内自由电荷数；为单位体积内自由电荷数；q为自由电荷的电荷量；为自由电荷的电荷量；S为导体横截面积；为导体横截面积；v为自由电荷定向移动的速率为自由电荷定向移动的速率)nqSv1如何理解三个电流强度的公式？如何理解三个电流强度的公式？ (1)定义式定义式：I ，式中式中I表示电流表示电流，q为为t s内通过导体横截面的有效电荷内通过导体横截面的有效电荷量量( (在在产生电流的效果上来说产生电流的效果上来说) )该式求出的是电流的平均值该式求出的是电流的平均值(2)决定式：决定式：I ，不考
4、虑温度的影响，导体中的电流跟导体两端的电压成正，不考虑温度的影响，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比，跟导体的电阻成反比(3)微观表达式：微观表达式：IneSv，式中，式中I为瞬时电流，为瞬时电流，n为金属导线单位体积内的自由为金属导线单位体积内的自由电子数，电子数，e为电子的电荷量，为电子的电荷量，S为导线的横截面积，为导线的横截面积，v为电子定向移动的速率为电子定向移动的速率(既不是热运动速率，也不是传导速率既不是热运动速率，也不是传导速率)电子热运动的平均速率为电子热运动的平均速率为105 m/s，电子定向移动速率为，电子定向移动速率为104 m/s，电场传播，电场
5、传播速率为速率为3108 m/s.2怎样计算电解液导电时的电流？怎样计算电解液导电时的电流？ 电解液导电，正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式电解液导电，正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式Iq/t计算计算 电流时应引起注意例如：在电流时应引起注意例如：在10 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离 子所带的电荷量为子所带的电荷量为2 C，向左迁移的负离子所带的电荷量为，向左迁移的负离子所带的电荷量为3 C，那么电解，那么电解 槽中电流的大小应为槽中电流的大小应为I A0.5 A，而不是，而不是I A0.1 A； 若若t时间内到达正极板的电荷
6、量为时间内到达正极板的电荷量为q，到达负极板的电荷量为，到达负极板的电荷量为q，则，则t时间时间 内的平均电流内的平均电流I ，而不是，而不是I .1.图图1011 如图如图1011中电阻中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计开关的阻值相等，电池的内阻不计开关S接接 通后流过通后流过R2的电流是的电流是S接通前的接通前的() 解析：解析：设设R1、R2、R3的阻值为的阻值为R，S接通前，接通前，I2I ；S接通后，接通后， I2 I ，所以，所以 . 答案：答案：B1电阻电阻 (1)定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的 (2)定义式：定义式
7、：R ，单位：，单位： ，国际符号：，国际符号：. (3)物理意义：导体的电阻反映了物理意义：导体的电阻反映了 大小，大小，R越大，阻越大，阻 碍作用越强碍作用越强比值比值欧姆欧姆导体对电流的阻碍作用导体对电流的阻碍作用2电阻定律电阻定律 内内容、公式：导体的电阻容、公式：导体的电阻R跟它的跟它的 成正比，跟它的成正比，跟它的 成反比，还成反比，还 跟导体的跟导体的 有关有关R.3电阻率电阻率 (1)物理意义物理意义 反映导体反映导体 的物理量，是导体材料本身的属性的物理量，是导体材料本身的属性长度长度l横截面积横截面积材料材料导电性能导电性能(2)电阻率与温度的关系电阻率与温度的关系 电阻率
8、与温度有关金属的电阻率随温度升高而电阻率与温度有关金属的电阻率随温度升高而 ，半导体的电阻率随，半导体的电阻率随温度的升高而温度的升高而 ；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零成为然减小到零成为 增大增大减小减小超导体超导体1RU/I与与Rl/S的比较的比较RR R 是电阻的定义式，其电阻并是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出电路中的电阻由该式算出电路中的电阻 R 是电阻的决定式，其电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度的大小由导体的材料、
9、横截面积、长度共同决定共同决定 提供了一种测提供了一种测R的方法：只要测出的方法：只要测出U、I就可求出就可求出R 提供了一种测导体的提供了一种测导体的的方法：只要的方法：只要测出测出R、l、S就可求出就可求出2.导体的伏安特性曲线的理解导体的伏安特性曲线的理解 (1)UI，IU要分清，如图要分清，如图1012甲、乙甲、乙图图1012 (2)图线为过原点直线，则为线性元件图线斜率：图线为过原点直线，则为线性元件图线斜率： UI中，中，k kR；IU中，中，k k . (3)图线为曲线，或非过原点直线，则为非线性元件图线斜率不再是电阻或图线为曲线，或非过原点直线，则为非线性元件图线斜率不再是电阻
10、或其倒数电阻应是：某点与原点连线的斜率表示，即其倒数电阻应是：某点与原点连线的斜率表示，即R .如如1012丙、丙、丁图丁图图图10132如图如图1013甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设为电极，设a1 m， b0.2 m，c0.1 m，当里面注满某电解液，且，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其加上电压后，其UI图线图线 如图如图1013乙所示，当乙所示，当U10 V时，求电解液的电阻率时，求电解液的电阻率是多少？是多少？解析：解析：由题图乙可求得电解液的电阻为由题图乙可求得电解液的电阻为R 2 000 由题图甲可知电解液长为：由题图甲
11、可知电解液长为：la1 m截面积为：截面积为：Sbc0.02 m2结合电阻定律结合电阻定律R ，得，得 m40 m.答案：答案：40 m1电功电功 (1)定义：电路中定义：电路中 移动电荷做的功移动电荷做的功 (2)公式：公式：WqU (适用于任何电路适用于任何电路) (3)实质：实质： 转化成其他形式能的过程转化成其他形式能的过程2电功率电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的 (2)公式：公式：PW/t (适用于任何电路适用于任何电路)电场力电场力IUt电能电能快慢快慢IU3电热：电热：电电流流过导体产生的热量由流流过导体产生的热量
12、由 定律来计算，定律来计算，Q .4热功率：热功率：单单位时间内的发热量，表达式为：位时间内的发热量，表达式为：P .I2Rt焦耳焦耳I2R 1电功是电能转化为其他形式能量的量度电热是电能转化为内能的量度计电功是电能转化为其他形式能量的量度电热是电能转化为内能的量度计 算电功时用公式算电功时用公式WIUt，计算电热时用公式，计算电热时用公式QI2Rt. 2从能量转化的角度看，电功与电热间的数量关系是：从能量转化的角度看，电功与电热间的数量关系是：WQ，即，即UItI2Rt.具具 体地说：体地说： (1)纯电阻电路纯电阻电路 计算电功、电热可选用下列公式中任一形式：计算电功、电热可选用下列公式中
13、任一形式：WQPtUItI2Rt . (2)非纯电阻电路非纯电阻电路 在非纯电阻电路在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽等含有电动机、电解槽等)中消耗的电能除转化成内能外，还中消耗的电能除转化成内能外，还转化成机械能转化成机械能(如电动机如电动机)和化学能和化学能(如电解槽如电解槽)即：即： 电动机：电动机：WE机机Q(UItE机机I2Rt) 电解槽：电解槽：WE化化Q(UItE化化I2Rt) 此时：此时：WQ(UItI2Rt)在非纯电阻电路中，在非纯电阻电路中， 既不能表示电功，也不能表示电热既不能表示电功，也不能表示电热3.图图1014 如图如图1014所示，用输出电压为所示，用输出电压为1
14、.4 V，输出电流为，输出电流为100 mA的充电器对内的充电器对内 阻为阻为2 的镍的镍氢电池充电下列说法正确的是氢电池充电下列说法正确的是() A电能转化为化学能的功率为电能转化为化学能的功率为0.12 W B充电器输出的电功率为充电器输出的电功率为0.14 W C充电时，电池消耗的热功率为充电时，电池消耗的热功率为0.02 W D充电器把充电器把0.14 W的功率储蓄在电池内的功率储蓄在电池内 解析：解析：充电器对电池的充电功率为充电器对电池的充电功率为P总总UI0.14 W，电池充电时的热功率为，电池充电时的热功率为P热热I2r0.02 W，所以转化为化学能的功率为，所以转化为化学能的
15、功率为P化化P总总P热热0.12 W，因此，因此充电器把充电器把0.12 W的功率储蓄在电池内，故的功率储蓄在电池内，故A、B、C正确，正确，D错误错误 答案：答案：ABC【例【例1】两根完全相同的金属裸导线两根完全相同的金属裸导线A和和B，如果把导线如果把导线A均匀拉长到原来的均匀拉长到原来的2倍，电阻为倍，电阻为RA，导线导线B对折后绞合起来，电阻为对折后绞合起来，电阻为RB，然后分别加上相同的然后分别加上相同的电压，求电压，求： (1)它们的电阻之比它们的电阻之比； (2)相同时间内通过导线横截面的电荷量之比相同时间内通过导线横截面的电荷量之比 求解求解(1)问时紧紧抓住导体的质量不变，
16、其体积不变，再由电阻定律判断；再利问时紧紧抓住导体的质量不变，其体积不变，再由电阻定律判断；再利用用I 和和I 求解求解(2)问问 解析：解析：(1)某导体形状改变后，由于质量不变，则总体积不变、电阻率不变，当某导体形状改变后，由于质量不变，则总体积不变、电阻率不变，当长度长度l和面积和面积S变化时，应用变化时，应用VSl来确定来确定S、l在形变前后的关系，分别用电阻定在形变前后的关系，分别用电阻定律即可求出律即可求出l、S变化前后的电阻关系变化前后的电阻关系 一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积为原来的倍，则横截面积为原来的 ，
17、设，设A、B导线原长为导线原长为l，横截面积为，横截面积为S，电阻为，电阻为R，则，则lA2l，SA ，lB ， SB2S. RA 44R，RB . 则则RA RB4R 16 1. (2)根据根据I ，qIt (此步推导的方向是利用不变量此步推导的方向是利用不变量U和已知量和已知量R、t)，由题意，由题意知：知：UAUB，tAtB，则，则qA qBRB RA1 16. 答案：答案：(1)16 1(2)1 16图图101511有一种有一种“电测井电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测 量，可以反映地下的有关情况，如图量，可以反映地
18、下的有关情况，如图1015所示为一钻孔，其形状为圆所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率0.314 m， 现在钻孔的上表面和底部加上电压测得现在钻孔的上表面和底部加上电压测得U100 V，I100 mA.求该钻孔的深度求该钻孔的深度解析：解析：设该钻孔内的盐水的电阻为设该钻孔内的盐水的电阻为R，由，由R ，得，得R 103 由电阻定律由电阻定律R ，l m100 m.答案：答案：100 m图图1016【例【例2】 (16分分)如如图图1016所示，所示，A为电解槽，为电解槽，M为电动机，为电动机，N为电
19、炉子，恒定为电炉子，恒定 电压电压U12 V，电解槽内阻，电解槽内阻rA2 ，当，当K1闭合，闭合，K2、K3断开时，断开时，A示数示数6 A；当当K2闭合，闭合，K1、K3断开时，断开时，A示数示数5 A，且电动机输出功率为，且电动机输出功率为35 W； 当当K3闭合，闭合，K1、K2断开时，断开时，A示数为示数为4 A求：求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？ 解析：解析：(1)电炉子为纯电阻，由欧姆定律电炉子为纯电
20、阻，由欧姆定律I ， 得得R 2 (3分分)其发热功率为：其发热功率为：PRUI1126 W72 W (2分分)(2)电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得电动机为非纯电阻，由能量守恒定律得UI2IrMP输出输出(4分分)所以：所以：rM 1 . (2分分)(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：电解槽工作时，由能量守恒定律得：P化化UI3IrA (3分分)所以所以P化化(124422) W16 W (2分分)在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部降落在在非纯电阻电路的计算中，要注意非纯电阻用电器两端的电压并非是全部降落在用电器内阻上，内阻上的电压为用电器内阻上，内阻上的电
21、压为U，只有在输出功率为零时，只有在输出功率为零时(此时电路变为纯电此时电路变为纯电阻电路阻电路)两者才相等但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功两者才相等但是，无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是率都是I2r.处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量电功电热其他能量”寻找等量关系求解寻找等量关系求解图图101721如图如图1017所示的电路中，输入电压所示的电路中，输入电压U恒为恒为12 V，灯泡，灯泡L上标有上标有“6
22、V、12 W”字样，电动机线圈的电阻字样，电动机线圈的电阻RM0.50 .若灯泡恰能正常发光，以下若灯泡恰能正常发光，以下说法中正确的是说法中正确的是() A电动机的输入功率为电动机的输入功率为12 W B电动机的输出功率为电动机的输出功率为12 W C电动机的热功率为电动机的热功率为2.0 W D整个电路消耗的电功率为整个电路消耗的电功率为22 W 解析：解析：电动机为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不再适用灯泡电动机为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不再适用灯泡L正常发正常发光，则光，则IL 2 A，所以电路中的电流，所以电路中的电流I2 A，故整个电路消耗的总功率，故整个电路消耗的总功率 P
23、总总UI24 W，D错；电动机的输入功率等于错；电动机的输入功率等于P总总P灯灯12 W，A对，对，B错；错；电动机的热功率电动机的热功率P热热I2RM2.0 W，C对对 答案：答案：AC 电阻电阻R和电动机和电动机M串联接到电路中，如图串联接到电路中，如图1018所示，已知电阻所示，已知电阻R跟电动机线跟电动机线圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作设电阻圈的电阻值相等，电键接通后，电动机正常工作设电阻R和电动机和电动机M两端的电两端的电压分别为压分别为U1和和U2，经过时间，经过时间t，电流通过电阻，电流通过电阻R做功为做功为W1，产生热量为，产生热量为Q1，电流，电流通过电动机做功为
24、通过电动机做功为W2，产生热量为，产生热量为Q2.则有则有()图图1018 A. U1U2，Q1Q2 BU1U2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2 【错解】【错解】 错解错解1不不清楚在非纯电阻电路中公式清楚在非纯电阻电路中公式UIR不再成立，错选不再成立，错选B项项错解错解2由由WIUt判断出判断出W1W2，考虑到电动机有机械能输出，由能量守恒判断，考虑到电动机有机械能输出，由能量守恒判断得得Q1Q2，误认为，误认为C正确正确错解错解3正正确判断出确判断出U1U2后，由后，由WIUt得得W1W2，由，由QIUt得得Q1Q2，错选，错选D项项 解析：解析：电动机是非纯电阻，其
25、两端电压电动机是非纯电阻，其两端电压U2IRU1，B错；电流做的功错；电流做的功W1IU1t，W2IU2t，因此，因此W1W2，C错；产生的热量由错；产生的热量由QI2Rt可判断可判断Q1Q2，A对对D错错 答案：答案：A【 正解】正解】 在纯电阻电路中，有在纯电阻电路中，有WIUt，QI2Rt，同时由于欧姆定律，同时由于欧姆定律I 成立，有成立，有WQIUtI2Rt t；在非纯电阻电路中，；在非纯电阻电路中，WIUt，QI2Rt，但由于欧姆定律，但由于欧姆定律I 不成不成立，故立，故WQ，W t，电热，电热Q t.综上所述，综上所述，WIUt，QI2Rt在任何电路中都成在任何电路中都成立，因此计算时一定要先判断电路性质，看是否为纯电阻电路，然后选用合适的规立，因此计算时一定要先判断电路性质，看是否为纯电阻电路，然后选用合适的规律进行判断或计算能量转化与守恒定律是自然界中普遍适用的规律，我们在分析律进行判断或计算能量转化与守恒定律是自然界中普遍适用的规律，我们在分析非纯电阻电路时还要注意从能量转化与守恒方面看电路各个部分的作用非纯电阻电路时还要注意从能量转化与守恒方面看电路各个部分的作用. 【反思总结】【反思总结】 点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册