1、第七章 恒定电流 第1讲 电流 电阻 电功及电功率 考 考情 三年2考 高考指数： 1.流 2.阻定律 3.欧姆定律 4.功率、焦耳定律 【知梳理】 知点1 阻定律 流 1.流： (1)形成。 体中有能_的荷。 体两端存在_。 自由移 (2)方向：定_定向移的方向。流是_(填：A.量 B.矢量)。 (3)定式：I=_。 (4)微表达式：I=_。 (5)位：安培(安),符号A,1 A=1 C/s。 正荷 A nqSv 2.阻： (1)定式：R=_。 (2)物理意：体的阻反映了体 流的_。 3.阻定律： (1)内容：同种材料的体,其阻R与它的_成正比,与它的 _成反比,体的阻与构成它的_有关。 (
2、2)表达式：R=_,位：_。 阻碍作用 度 横截面材料 m 4.阻率： (1)算式：=_。 (2)物理意：反映体的_,是表征_的物理量。 (3)阻率与温度的关系。 金属：阻率随温度升高而_。 半体：阻率随温度升高而_。 性能材料性 增大 减小 一些合金：几乎不受温度的影响。 超体：当温度降低到_附近,某些材料的阻率突然 _,成超体。 零度 减小零 5.欧姆定律： (1)内容：体中的流跟体两端的_成正比,跟体的_ 成反比。 (2)表达式：I=_。 (3)适用范。 _ 和_ (气体 不适用)。 _路(不含 机、解槽的路)。 阻 金属解液 阻 (4)体的伏安特性曲。 I-U ：以流 、_横画出体上的
3、流随 的化曲,如所示。 比 阻的大小： 的斜率 ,中R1_R2(填“”“ 知点2 功率、焦耳定律 1.功： (1)定：路中_移 荷做的功。 (2)公式：W=qU=_。 (3)流做功的 ：_化成其他形式能的程。 力 UIt 能 2.功率： (1)定：位 内流做的功,表示流做功的_。 (2)公式：P= =_。 3.焦耳定律： (1) ：流流一段体 生的_。 (2)算式：Q=_。 快慢 UI 量 I2Rt 4.功率： (1)定：位 内的 量。 (2)表达式：P= =_。I2R 【思 断】 (1)体中只要荷运就形成流。( ) (2)流有方向,所以它是一个矢量。( ) (3)根据I= ,可知I与q成正比
4、。( ) (4)在小灯泡的U -I 中, 上某点的切的斜率表示点的 阻大小。( ) (5)由I= 知道,通同一段体的流跟加在它两端的 成正比 。 ( ) (6)公式P=UI和P= 适用于任何路的功率的算。( ) 提示：(1)。自由电荷定向移动才形成电流。 (2)。电流虽然有方向,但是它遵循代数运算法则,所以电流不是矢 量,是标量。 (3)。I= 只是电流的定义式,它与q、t无关。 (4)。小灯泡的U -I图线是弯向U轴的曲线,图线上某点的电阻大小 等于该点与坐标原点连线的斜率而非切线斜率。 (5)。电阻是导体本身的性质,通过同一段导体的电流跟加在它两 端的电压成正比。 (6)。P=UI、P=
5、适用于任何电路的电功率的计算。 【小快】 1.某解池,如果在1s内共有5.01018个二价正离子和1.01019 个一价离子通某横截面,那么通 个横截面的流是( ) A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A 【解析】选D。通过横截面的正离子的电量q1=1.610-192 5.01018C,通过横截面的负离子的电量q2=-1.610-191.0 1019C,则q=|q1|+|q2|=3.2C,则I= =3.2A,D正确。 2.根据阻定律,阻率= ,于温度一定的某种金属 来, 它的阻率( ) A.跟 的阻成正比 B.跟 的横截面成正比 C.跟 的度成反比 D.由所用金属材料本身性决定
6、 【解析】选D。材料的电阻率与其电阻、横截面积、长度、导体的形 状无关,与材料本身和温度有关,故选项D正确。 3.(多)一只有“220V 60 W”的白灯泡,加上的 U由零逐 增大到220 V。在此程中, U和流I的关系可用 表示。 在如所示的四个 中,肯定不符合 的是( ) 【解析】选A、C、D。由电阻的定义式R= 知：在U-I图像上,某一点 的纵坐标U和该点的横坐标I的比值 就对应着电阻值R。由于白炽灯 泡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,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图像表示 为一定值,说明电阻不变,不符合实际;C图像上各点的 值随U的
7、增大 而减小,也不符合实际;D图像中的 的值开始随U的增大而增大,后来 随U的增大而减小,也不符合实际;只有B图像中 的值随U的增大而变 大,符合实际,应选A、C、D。 4.(多)下列关于功、功率和焦耳定律的法中正确的是( ) A.功率越大,流做功越快,路中生的焦耳一定越多 B.W=UIt适用于任何路,而W=I2Rt= 只适用于 阻的路 C.在非 阻的路中,UII2R D.焦耳Q=I2Rt适用于任何路 【解析】选B、C、D。电功率公式P= ,电功率越大,表示电流做功 越快。对于一段电路,有P=IU,I= ,焦耳热Q=( )2Rt,可见Q与P、 U、t都有关,所以P越大,Q不一定越大,A错误;W
8、=UIt是电功的定义式, 适用于任何电路,而I= 只适用于纯电阻的电路,B正确;在非纯电阻 的电路中,电流所做的功=焦耳热+其他形式的能,所以WQ,即UII2R, C正确;Q=I2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热, D正确。 考点1 流的三个公式 定 式 公 式 I= 适用 范 一切 路 字母含 q t内通 体横截 面的荷量 公式含 I与q、t无关, I与 的相等 微 式 决 定 式 公 式 I= nqSv I= 适用 范 一切 路 金属、 解液 字母含 n 体位体内自由 荷数;q每个自由荷 的荷量;S 体横截面 ;v 荷定向移速率 U 体两端的 ,R 体本身的阻 公式含 微
9、量n、q、S 、v决定I的大小 IU I 【典例1】(多)截面直径d、 L的 ,两端 U,当三 个量中的一个改 ,自由子定向移平均速率的影响,下列 法正确的是( ) A. U加倍,自由子定向移的平均速率不 B. 度L加倍,自由子定向移的平均速率减原来的一半 C. 截面直径d加倍,自由子定向移的平均速率不 D. 截面直径d加倍,自由子定向移的平均速率加倍 【解探究】 (1)写出有关的三个表达式。 流的微表达式：I=_。 阻定律：R=_。 欧姆定律：I=_。 (2)根据以上三个表达式出自由子定向移的速率表达式 v=_。 neSv 【解析】选B、C。根据电流I的微观表达式、定义式以及电阻的决定 式可
10、得：I=neSv= 所以v= 由此可知电压U加倍时,自 由电子定向移动的平均速率v加倍,A错误;导线长度L加倍时,自由电 子定向移动的平均速率减半,B正确;导线截面直径d加倍时,自由电子 定向移动的平均速率v不变,C正确,D错误。 【 提升】三种速率的比 (1)子定向移速率：子在金属体中的平均运速率,也是公 式I=neSv的v,大小 10-5m/s。 (2)流的 速率：流在体中的 速率等于光速,3 108m/s。合开关的瞬,路中各以光速建立恒定 ,路中 各的自由子几乎同定向移,整个路也几乎同形成了 流。 (3)子运速率：子做无 运的速率,大小 105m/s 。由于运向各个方向运的机会相等,故此
11、运不能形成流。 【式1+1】 1.(拓展延伸)【典例1】中,若保持d、L、U不,而用其他材料的 ,自由子定向移的平均速率是否改? 【解析】由I=neSv和R= 再根据I= 可得：v= 故自由电子 的平均速率和导体单位体积内的自由电子数目n、导体的电阻率有 关。故换用其他材料的导线时,由于不同材料的n和一般不同,所以 自由电子定向移动的平均速率可能改变,也可能不变。 答案：可能改变,也可能不变 2.(2015新模)安培提出了著名的分子流假,根据一假 ,子核运可等效一形流。 量e的子以速率v 原子核沿 方向做半径r的匀速周运,关于 形流的 法,正确的是( ) A.流强度 ,流方向 B.流强度 ,流
12、方向 C.流强度 ,流方向逆 D.流强度 ,流方向逆 【解析】选C。电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T= 根据电流的定义式得：电流强度为I= 因为电子带 负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C 正确。 【加固 】(多)(2014武模)一根粗均匀的金属 , 两端加上恒定 U,通金属 的流I,金属 中自由 子定向移的平均速率v,若将金属 均匀拉,使其度 原来的2倍,仍它两端加上恒定 U,此( ) A.通金属 的流 B.通金属 的流 C.自由子定向移的平均速率 D.自由子定向移的平均速率 【解析】选B、C。金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截 面积变为
13、原来的 ,电阻变为原来的4倍,两端加上恒定电压U,则通过 金属导线的电流为 ,A错误,B正确;根据I=nqSv可知自由电子定向移 动的平均速率为 ,C正确,D错误。 考点2 阻、阻定律的用 1.阻与阻率的区： (1)阻是反映体 流阻碍作用大小的物理量。阻率是反映制 作体的材料 性能好坏的物理量。 (2)体阻与阻率无直接关系,即阻大,阻率不一定大;阻 率小,阻不一定小。 2.电阻的决定式和定义式对比： 公 式 意 阻定律的表达式阻的定式 理 解指明了阻的决定因素提供了一种定阻的方法, 并不明阻与U和I有关 适用范 只适用于粗均匀的金属 体和度均匀的解液 适用于任何 阻体 【典例2】(2014德州
14、模)如甲所示一量解液阻率的玻 璃容器,P、Q 极,a=1m,b=0.2m,c=0.1m,当里面注某解液, 且P、Q加上 后,其U-I像如乙所示,当U=10V,求解液的 阻率。 【破关】 关信息思考方向 P、Q 极,a=1m横截面 S=bc 其U-I像如乙所示利用阻的定式R= 求R 【解析】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：l=a=1m, 截面积为：S=bc=0.02m2。 结合电阻定律R= 得= =40m。 答案：40m 【易提醒】(1)求阻R易用点的切的斜率 来算。因 本的U-I 曲,阻跟曲的斜率无关,只能依据曲 的 点的坐 算求解。 (2)算阻率,
15、无法正确找到 的l和S。沿流方向解液的 度l=a,垂直于流方向的横截面是S=bc。 【 提升】阻定律的用技巧 (1)在温度一定的条件下,体的阻大小由度、横截面及材料决 定,与 、流无关,若考温度,体的阻率会随着温度的化 而化。 (2)利用R= 求,要根据流正确判断l、S,沿流方向体的 度l,垂直于流方向的横截面 S。 【式 】(多)某体的伏安特性曲如中AB段(曲)所示 ,关于体的阻,以下法正确的是( ) A.B点的阻12 B.B点的阻40 C.体的阻因温度的影响改了1 D.体的阻因温度的影响改了10 【解析】选B、D。根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为 RA= =30,RB= =40,所以
