届高三物理第一轮复习 电路电功和电功率学案 新人.docx

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届高三物理第一轮复习电路电功和电功率学案新人

第十章恒定电流

第十章

恒定电流

高考调研

考纲导航

内容

要求

说明

64.电流.欧姆定律.电阻和电阻定律

65.电阻率与温度的关系

66.半导体及其应用.超导及其应用

67.电阻的串、并联.串联电路的分压作用及并联电路的分流作用

68.电功和电功率.串联、并联电路的功率分配

69.电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压

70.电流、电压和电阻的测量：

电流表、电压表和多用电表的使用.伏安法测电阻

123.实验：

测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）

124.实验：

描绘小电珠的伏安特性曲线

125.实验：

把电流表改装为电压表

126.实验：

用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻

127.实验：

用多用电表探索黑箱内的电学元件

129.实验：

传感器的简单应用

Ⅱ

Ⅰ

Ⅰ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

Ⅱ

命题取向

近几年本章内容的高考试题多集中在电路的变化、电路故障的检测、含电容电路以及含电表（理想或非理想）电路问题的分析上，以选择题或填空题的形式出现.另外,由于该部分知识与学生实验结合紧密,因而往往通过实验考查部分知识的运用情况,实验考查既具体又灵活,像仪器的选取\,读数、电路的连接、数据处理、误差分析等，每年试题均有涉及，在复习中应予以足够的重视.再者,用实验中学过的实验方法去设计或处理未遇到过的实验问题是高考实验的趋势.

从近几年的高考看,高考对本章的考查将有以下趋势:

1.对实验的考查.不论是对实验基础知识的考查,还是器材连接\,仪器选择\,电路设计\,误差分析等.

2.含容电路的分析.

3.多用电表的使用.

备考方略

在本章复习中要注意分析、解决问题的方法，比如闭合电路的动态分析、等效法的运用、模型的转化、非电学量和电学量的转化，以及极限法、赋值法等运用，都是学会、学活本章所需的.

还要注意能量的转化问题，要从能量转化和守恒的角度去解决这些问题.例如在纯电阻电路中，电路消耗的电能，当然只能在电阻上转化为热能.如果电路中接有电动机、蓄电池等，电能大部分就要转化成机械能输出对外做功，或者转化成化学能储存在蓄电池中.另外，稳恒电流中不少物理量是用其他物理量的比值来定义的，如I=、R=等，这些式子叫定义式：

可用Q、t来计算电流，U、I来计算电阻，但不能说I∝Q，I∝，因为对一段电路，I由U和R决定，和Q、t无关，因而学习这章时，要注意分清定义式和决定式的区别.

另外，要着重对实验方法.重要仪器的使用等知识的复习，要学会把所学的理论知识运用到实验中去.

第一课时部分电路电功和电功率

第一关：

基础关展望高考

基础知识

一、电流

知识讲解

（1）定义：

通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所用时间的比值，叫做电流，用I表示.

（2）定义式：

I=.

（3）物理意义：

表示电流强弱的物理量.

（4）单位：

国际单位——安培（A）;

其他单位——毫安（mA）；微安（μA）

1A=103mA=106μA.

（5）形成

①导体中的自由电荷在电场力作用下发生定向移动形成电流.

②电源可使电路中保持持续电流.

（6）方向：

习惯上规定正电荷定向移动方向为电流方向.

（7）恒定电流：

大小、方向都不随时间变化的电流.

说明：

①金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.

②电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时I=中，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和.

③电流虽有大小和方向，但不是矢量，是标量.

④q=It是求电荷量的重要公式，其变形公式I=qt求出的是电流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等.

（8）电流的微观表达式

①电流的微观表达式为I=nqSv

其中，v是导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率，S是导体的横截面积，n是导体每单位体积内的自由电荷数，q是每个自由电荷的电荷量.

由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与导体的横截面积有关.

②三种速率的区别

电流传导速率，电子定向移动速率，电子热运动速率.

a.电流传导速率等于光速，电路一接通，导体中的电子立即受到电场力作用而定向移动形成电流.（对整体而言）

b.电子定向移动速率，其大小与电流有关，一般数量级为10-5m/s.（对每个电子而言）

c.电子热运动速率，任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为每秒几百米.

活学活用

1.在图所示的电解池中,测得在5s内共有7.5C正电荷和7.5C负电荷通过池的竖直截面OO′,则电路中电流表指示的读数应为（）

A.0

B.1.5A

C.3A

D.7.5A

解析：

由电流的基本概念可知:

如果对某一截面S,从左方通过的电荷量为正电荷q,而从右方通过的电荷量为负电荷-q,那么通过该截面的电荷量应为2q;如果从两个相反方向同时穿过截面的电荷都是正（或负）电荷时,那么总电荷量是它们电荷量值相减.

综合以上信息求解:

Q=（7.5+7.5）C=15C

所以I==A=3A

答案：

C

二、电阻

知识讲解

（1）定义：

导体两端电压和通过导体的电流的比值.

（2）定义式：

R=.

（3）单位：

欧姆（Ω），常用的还有kΩ、MΩ.且有1Ω=10-3kΩ=10-6MΩ

说明：

电阻的定义式提供了一种度量电阻大小的方法，但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身的性质决定的，与所加的电压和通过的电流无关，绝不能由R=U/I而错误地认为“R与U成正比，R与I成反比”.

三、电阻定律

知识讲解

（1）内容：

在温度不变时，导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比.

（2）公式：

R=ρ.

（3）单位：

在国际单位制中l-m,S-m2,R-Ω,ρ-Ω·m.

说明：

①R=ρ是导体电阻大小的决定式，表明导体电阻由导体本身因素（电阻率ρ、长度l和横截面积S）决定，与其他因素无关.由此可更加明确电阻的定义式R=中，R与U、I无关这一点，使我们对比值定义法定义物理量有了更深刻的认识.

②R=ρ为我们制造、控制电阻提供了理论指导.常用的滑动变阻器就是依靠改变导线长度达到改变电阻的目的.

四、电功和电功率

知识讲解

1.电功

电流通过导体所做的功叫电功，其实质是电场力移动电荷所做的功.

定义式：

W=qU=IUt单位：

焦（J）标量，其正负不表示大小.

2.电功率

电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫电功率.

定义式：

P=单位：

瓦（W）1W=1J/s.

标量，且总为正值，负值无意义.

由W=IUt知P=IU

活学活用

2.把6个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路消耗的功率分别用P甲和P乙所示，则下列结论中正确的是（）

A.P甲=P乙

B.P甲=3P乙

C.P乙=3P甲

D.P乙>3P甲

解析：

设每个小灯泡额定电流为I额，将甲电路中的三个小灯泡视为一个整体R并，则通过R并的电流I总甲=3I额，同理对乙电路而言，I总乙=I额.对甲电路有P甲=UI总甲=U×3I额，对乙电路有P乙=UI总乙=U×I额，其中U=12V,显然P甲=3P乙.

答案：

B

第二关：

技法关解读高考

解题技法

一、纯电阻电路和非纯电阻电路的对比

技法讲解

（1）如果一段电路中只含有电阻元件，称之为纯电阻电路.它有两大基本特点:

①服从欧姆定律:

I=U/R

②电流通过纯电阻电路时,电流做的功全部转化为电热,且电功率和热功率相等.即W=Q=Pt=UIt=I2Rt=t.P=P热=UI=I2R=U2/R.

（2）如果电路中除了含有电阻外,还包括电动机\,电解槽等能够把电能转化为其他形式的能的用电器,这种电路称为非纯电阻电路,其特点是:

①不服从欧姆定律,在非纯电阻电路中I＜,或U＞IR.

②电流通过电路时,电流做功除了转化为内能外,还要转化成其他形式的能,如机械能、化学能等.

在非纯电阻电路中,电功大于电热W＞Q,即IUt＞I2Rt,电功率大于热功率,即UI＞I2R,在计算电功和电热时要用各自的定义式:

W=UIt,P=UI;Q=I2Rt,P热=I2R.

（3）对联系到电功\,电热\,机械能\,化学能的综合问题,要从能的转换和守恒的角度分析,再

列式计算.如电动机通电后如果不转,其消耗的电能全部转化为焦耳热（内能）,此时仅相当于纯电阻电路,有W=UIt=I2Rt=Q.

典例剖析

例1如图所示,灯L上标有200W,电动机上标有2000W,在A、B两端加上220V电压时,灯和电动机均正常工作,求电灯正常工作时的电阻.

解析：

从能量守恒的角度分析,对于任何一个电路,各部分消耗功率之和等于该电路消耗的总功率.本题应用该结论和串联电路上电流相等的特点解答.注意电动机是非纯电阻电器,和电灯串联后,电压分配和功率分配与电阻无正比关系,不能用比例法解答.

已知电灯正常工作时的功率为额定功率200W,若能求出通过电灯的电流,即可求出电灯正常工作时的电阻.

设A、B间电流为I,A、B间总电压U=220V.

A、B间消耗总功率P=200W+2000W=2200W.

因为P=UI,所以I==A=10A.

由IL=IPL=IR,

所以R==Ω=2Ω.

答案：

2Ω

二、欧姆定律与I-U图象的应用技巧及注意事项

技法讲解

1.导体电阻会随温度而变化,所以金属导电只有在它的电阻可以认为不随电流\,电压变化时,欧姆定律才成立.

2.欧姆定律中说到的电流\,导体两端的电压\,电阻都是属于同一段导体的.

3.用I-U图象结合比例式（=）解题，更直观、简明，物理意义更清晰.

4.在作导体的伏安特性曲线时,坐标轴标度的选取可以是任意的,因此利用图线的斜率求导体阻值大小时,不能用tanθ,必须用ΔU和ΔI的比值计算.

5.分析电阻的I-U图象或U-I图象,关键是先搞清图象斜率的物理意义,分清k=R还是k=1/R.

典例剖析

例2一只标有“220V60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V.在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是（）

解析：

由电阻的定义式R=U/I知:

在U-I图象上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R.由于白炽灯钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图象表示U/I为一定值,说明电阻不变,不符合要求;C图象上各点的U/I值随U的增大而减少,也不符合实际;D图象中的U/I的值开始随U的增大而增大,后来随U的增大而减少,也不符合实际.只有B图象中U/I的值随U的增大而变大,符合实际,应选A\,C\,D.

答案：

ACD

第三关：

训练关笑对高考

随堂训练

1.关于电阻定律及其应用正确的说法是（）

A．由ρ=可知，导体越长，则电阻率越小

B．对金属导体，温度越高，电阻率越大，则电阻越大

C．滑线变阻器是根据电阻定律制成的

D．一金属丝均匀拉长后，再对折并联，其电阻不变

解析：

某种材料的电阻率与材料本身和温度有关，与导体的长度和横截面积无关，且金属导体的电阻率随温度的升高而增大，故A错B对，在D项中金属丝原来的电阻为R=ρ，拉长后,L1=nL，因为总体积V=LS保持不变，所以拉长后的截面积S1=S/n，则R1=ρ=ρ=n2R，再对折并联后的电阻变为原来的.只有n=2时才与原电阻相等，所以选B、C.

答案：

BC

2.金属铂的电阻对温度的高低非常“敏感”,在图中所示的U-I图象中,可以表示金属铂电阻的U-I图线的是（）

解析：

纯金属