高三物理二轮复习课件：第七章电路第1课时欧姆定律(含电功、电功率).pdf

第七章电路第课时欧姆定律（含电 功、电功率）串、并联电路电阻定律考纲展示L 欧姆定（II）2.电功率、焦耳 定律.（I）3.电阻的串联、并联.（I）4.电阻定 律.（I）复习目标1.了解电流的形成及微观 解释2.掌握电阻定律、欧姆定 律、电功、电热并进行适 当计算3.掌握串、并联电路的特 点并分析和计算基础预习通关要点探究冲关 随堂自测过关基础预习通关探究一、电流自主梳理思考电荷的定向移动形成电流方 向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，但电流是标量公 式定义式 I=q/t决定式 I=U/R微观式I=neSv二、电阻定律1.内容：同种材料的导体,其电阻R与它的长度1成,与它的横截面积S成.2.表达式:R=p 1/S.3.电阻率：P是一个反映材料导电性能的物理量,称 为材料的电阻率，单位是。-m.三、欧姆定律1.内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.2.表达式：I=U/R.(1)公式中的三个量I、U、R必须对应着同 一段电路上同一时刻的值.(2)在国际单位制中，电压单位用伏特，符号 V,电流单位用安培,符号A,电阻单位用欧 姆,符号 Q,1 A=1 V/Q.3.适用范围:金属、电解液等，对气态导体(如日光灯管中的气体)和某些导电元件(如 晶体管)并不适用.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的关系图象,叫做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 做线性元件.(3)非线性元件伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件.四、串、并联电路性质和特点1.串、并联电路的特点串联电路并联电路连接形式Ri R.2 7?3 I I R1 比凡 l1 i1电流关系I二11二12二 二 LI=I1+B+L电压关系U=Ui+U2+*+UnU=Ui=U2=-=Un串联电路并联电路电阻关系R=Ri+R2+-+Rn1=+.+R&尺2 凡电压（流）分配幺“二&R?4=-=_=1M R或幺5=4L U2 A2 U RIlRl=l2R2=l3R3=*=InRn=IR=U或乙=型L=&一12凡1 R串联电路并联电路功率分 酉己 二号=在二凡&-Pn_P-fRn R或4.4经=4-舄 R?p RP iRiP 2R2 二 P 3 Rs 二二PnRn=PR=U?或4=与，A RR&2.电流表、电压表的改装电流表、电压表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的.它们的改装原理见下表:原理改装为电压表 串联较大电阻分压改装为大量程电流表并联较小电阻分流改装 原理图U改装为电压表改装为大量程电流表分压电 阻或分 流电阻U=Ig(Rg+R)所以 R=且-Rg=(n-l)RgUn=4lgRg=(l-lg)RJ D R所以R二上工二I-I n-1In=/g改装后电 表内阻Rv=Rg+R=nRgRgRR RRa=-匚=但R+R n（n为量程扩大倍数）五、电功和电热1.电功与电热的比较电功电热定义在电路中，电场力对自由电 荷做的功电流通过导体 产生的热量公式W=UItQ=I2Rt物理 意义电能转化为其他形式能的量 度，即电流通过导体时转化 为其他形式的能为多少电流通过导体 时电能转化为 内能的多少2.电功率与热功率电功率热功率定义单位时间内电流 所做的功单位时间内的 发热量公式P=W/t=UIP二2二R t思考探究1:欧姆定律的适用范围包含金 属，但为什么对金属制成的工作状态的电 动机却不适用？思考探究2:伏安特性曲线的斜率的倒 数是电阻吗?这个斜率的变化能反映电 阻变化吗？要点探究冲关 自遨解 答:合作 o对电阻、电阻率的理解探究问题探究1.电阻与电阻率完全相同吗？电阻与电 阻率大小有直接关系吗?它们与温度有 关吗？解答：(1)不完全相同，电阻是反映导体对 电流阻碍作用大小的物理量；电阻率是反 映制作导体的材料导电性能好坏的物理里.(2)导体电阻与电阻率无直接关系，即电 阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不 一定小.(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.2.公式R二a和R二口有何不同?I S字母含义U:导体两端电压I:通过导体的电流P:材料电阻率1：沿电流方向导体 的长度S:垂直电流方向导 体的横截面积公式含义午反映了 R的大小，1不能说R0cU、Rz 丁R的决定式，R由P、1、S共同决定【例1】两根完全相同的金属裸导线A 和B,如果把导线A均匀拉长到原来的2 倍，电阻为R，导线B对折后绞合起来,电阻为Rb,然后分别加上相同的电压，求：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.思路引导:思考1:某质量一定的导线，形状 改变后，体积改变吗？思考2:质量一定的导线，电阻率不变，体积 一定,长度变为原来的n倍，电阻为原来的多 少倍？解析：一根给定的导线体积不变，若均匀拉长为原来1的2倍，则横截面积变为原来的不，设A、B导线原长均S I为1,横截面积为S,电阻为R,则1a=21，Sa，=3，1b=k21 I 5 1 I RSbz=2S.R/=P v=4 P-=4R,V=P=-P-=2则 R?:Rb=4R：g=16：1.4根据I=,q=It=t（此步推导的 t R方向是利用不变量U和已知量R、t）,由题意知：UA=UB,tA=tB,则 Qa.Qb=Rb，:Ra，=1：16.答案：（1）16：1（2）1：16思维总蜀应用公式R=p L解题时，通 S常有以下几种情况：（1）导线长度1和 横截面积S中只有一个发生变化.（2）1和S同时变化,有一种特殊情况是1与 S成反比，即导线的总体积V=S1不变.针对训练1：(2012郑州市第一次质量预测)根据R二P,可以导出电阻率的表达式P二型 S/对温度一定的某种金属导线来说,它的电阻率()A.跟导线的电阻成正比B.跟导线的横截面积S成正比C.跟导线的长度1成反比D,只由其材料的性质决定解析：电阻率与电阻无直接关系，故选项A错；电阻率与导线的横截面积无关，故选项B错；电阻率与导线 的长度无关，故选项C错；电阻率由 材料本身的性质决定，故选项D对.电功与电热及其功率1.两种电路的电功与电热纯电阻电路非纯电阻电路实 例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解 槽、口光灯等电功与电热TT2W=Uit Q=I2Rt=tRW=QW=UItQ=I2Rt WQ2.用电器的额定功率和实际功率(1)用电器正常工作条件下所加的电压 叫做额定电压,额定电压时消耗的功率 是额定功率，即P额=1额U额.(2)实际功率是指用电器在实际电压下 消耗的功率，即P实二I实U实，P实不一定 等于P额，若U实U额，则P实P额，用电器 可能被烧毁.纯电阻电路非纯电阻电路电功率与执 J八、功率P 电二 UITT2P执二R二力RP电二P热P 电二 UIP执二R八、P电P热温馨提示在非纯电阻电路中,U2t既不能表示电功R也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立.不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻 电路，当电动机不转动时，仍为纯电阻电路，欧 姆定律仍适用，电能全部转化为内能.只有在 电动机转动时为非纯电阻电路,UIR,欧姆定 律不再适用，大部分电能转化为机械能.【例2】（2013河北月考）有一个小型直流电 动机，把它接入电压为Ui=0.2 V的电路中时,电动机不转,测得流过电动机的电流是 IFO.4 A;若把电动机接入U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流是L=1.0 A,求电 动机正常工作时的输出功率多大?如果在电 动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动 机的发热功率是多大？思路引导:思考1:电动机不转时，是纯电阻吗 如何计算电动机内阻？思考2:(1)电动机转动时，是纯电阻吗？(2)电动机转动时，怎样求电动机的输出功 率？解析:U1=O.2 V时，电动机不转，此时电动 机为纯电阻,故电动机线圈内阻r=j_=02 q=o.5 q/1 0.4U2=2.0 V时，电动机正常工作.此时电动机 为非纯电阻,则由电功率与热功率各自的 定义式，得 P=U2I2=2.Oxl.O W=2 W.P=/?r=l.02x 0.5 W=0.5 W.乙所以由能量守恒，电动机的输出功率P t.-P=2 W-0.5 W=l.5 W.此时若电动机突然被卡住，则电动机又为纯tj 2 9 O2电阻，其热功率P执=旦=三-W=8 W.r 0.5答案：L 5 W 8 W针对训练2-1:如图所示的电路中，输入电压U 恒为12 V,灯泡L上标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻R产0.50 Q.若灯泡恰能正 常发光，以下说法中正确的是（）A.电动机的输入功率为12 WB.电动机的输出功率为12 WC.电动机的热功率为2.0 W0LUD.整个电路消耗的电功率为22 W 解析:灯泡L能正常发光,则电动机两端电压为6 V,p I9通过电动机的电流Im=Il=一 A=2 A,贝|电动机的 U 6输入功率P入=UIm=6 x 2 W=12 W,选项A对;整个电路 消耗的电功率P总=PL+PM=24 W,选项D错；电动机的热 功率P热=/JRM=4x0.50 W=2.0 W,选项C对；电动机 的输出功率P/P入-P热=(12-2.0)W=10 W,选项B错.O欧姆定律及伏安特性曲线1.注意欧姆定律的“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.公式I二3的理解RI=-是欧姆定律的数学表达式,表示通过导 R体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反 比,常用于计算一部分电路加上一定电压时 产生的电流.此公式是电流的决定式,反映 了电流I与电压U和电阻R的因果关系.3.伏安特性曲线的理解图线的区别图线a、b表示线性元件.图线c、d表示 非线性元件.在伏安特性曲线中，线性元件图线的斜率 表示电阻的倒数,斜率越大，电阻越小,故 RaRb（如图（甲）所示）.图线C的斜率增大，电阻减小，图线d的 斜率减小，电阻增大（如图（乙）所示）.（注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻的 倒数）（2）图线的意义伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标 的比值,对应这一状态下的电阻.【例3】（2012西安联考）小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线在P 点的切线,PQ为U轴的 垂线,PM为I轴的垂线，则下列说法中正确的是（A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B.对应P点，小灯泡的电阻为R=S，2C.对应P点，小灯泡的电阻为R=-12TlD.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所 围面积大小解析：由于灯泡的电阻在图线上的每一点都 是!(=匕，由图线不难看出，随电压的增大电 流的增加变得越发缓慢，电阻变大，故选项 A、B正确，C错误；小灯泡的功率P=UI,所以 选项D正确.针对训练3：如图所示,a、b分别表示由相同 材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的 伏安特性曲线,下列判断中正确的是（）A.a代表的电阻丝较粗 什/B.b代表的电阻丝较粗/XC.a代表的电阻丝的阻值/.小于b代表的电阻丝的阻值?D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比解析:b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律,R=p，,b代表的电阻S丝粗,选项B正确，A、C错误；电阻丝 的阻值由其本身的性质决定,与其两 端的电压无关，选项D错误.巩固随堂自测过关 学后即练:当堂1.关于电流,下列说法中正确的是（A.导线内自由电子定向移动的速率等于电流的 传导速率B.电子运动的速率越大，电流越大C.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移 动的方向D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量,其 单位安培是基本单位解析：电荷在导体中定向移动形成电流，由电流的微观表达式I=neSv可知，电流 的大小不只是和电荷定向移动的速率有 关，故选项B错；电流的传导速率等于电 场的传播速率，故选项A错；电流虽有方 向，但只有正、负两个方向，故电流是标量 故选项C错;只有选项D正确.2.关于材料的电阻率,下列说法中正确的是()A.把一根长导线截成等长的三段,则每段的 电阻率都是原来的1/3B.材料的电阻率随温度的升高而增大C.纯金属的电阻率较合金的电阻率小D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量 电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大 解析:材料的电阻率与长度无关，选项A 错误;半导体材料的电阻率随温度升高 而减小，故选项B错误；纯金属的电阻率 较合金的电阻率小，选项C正确；电阻率 大的导体，电阻不一定大,故选项D错误.3.有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁 和电风扇，它们的额定电压和额定功率 均为“220 V,60 W”.现让它们在额定电 压下工作相同时间,产生的热量（）A.日光灯最多B.电烙铁最多C.电风扇最多D.一样多解析：电烙铁是纯电阻用电器，即以发热 为目的，电流通过它就是用来产热.而日 光灯和电风扇是非纯电阻用电器，电流 通过它们时产生的热量很少，电能主要 转化为其他形式的能（光能和叶片动能）综上所述，只有选项B正确.