高考物理大一轮复习-第七章--欧姆定律-电功和电功率.ppt

知识梳理,重难突破,思想方法,栏目索引,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高考物理大一轮复习 第七章 欧姆定律 电功和电功率课件,一、电流,1.定义:电荷的,定向移动,形成电流。,2.公式:,I,=,。,知识梳理,3.方向:规定和正电荷定向移动的方向相同,和负电荷定向移动的方向相反。,4.形成电流的条件:导体两端存在,电压,。,5.单位:国际单位是安。,1 A=10,3,mA=10,6,A。,注意,I,=,中,q,是指时间,t,内通过导体某一横截面而不是单位横截面的,电荷量。在电解液导电和气体导电中,q,应为通过该截面的正、负电荷量,的绝对值之和。,二、电阻,1.定义:导体两端的电压与通过导体中的电流的比值。,2.定义式:,R,=,。,3.单位:欧姆,简称欧,国际符号。,4.物理意义:导体的电阻反映了,导体对电流阻碍作用,的大小,R,越,大,阻碍作用越强。,三、电阻定律,1.内容:同种材料的导体,其电阻,R,与它的长度,l,成正比,与它的横截面积,S,成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。,(1)计算公式:,=,与导体的长度,l,、横截面积,S,无关,是导体材料本身的,电学性质,由导体的材料决定,且与温度有关。,(2)物理意义:反映材料导电性能好坏的物理量,在数值上等于用这种材料,制成的1 m长,横截面积为1 m,2,的导线的电阻值。,(3)与温度的关系,a.随温度的升高而增大,如,金属,材料。,b.随温度的升高而减小,如,半导体,材料。,c.几乎不受温度的影响,如锰铜合金、镍铜合金。,1.电功:电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压,U,、电路中,的电流,I,、通电时间,t,三者的乘积,即,W,=,UIt,。,2.电功率:单位时间内电流所做的功。由,W,=,UIt,和,P,=,得出,P,=,UI,。只有,在,纯电阻,电路中,P,=,=,I,2,R,。,3.电热:电流流过一段导体时产生的热量。,Q,等于电流,I,的平方、导体的,电阻,R,、通电时间,t,三者的乘积。,Q,=,I,2,Rt,(焦耳定律)。,适用范围:,Q,=,I,2,Rt,适用于任何形式的恒定电流电路的电热计算(纯电阻电,路和非纯电阻电路)。,四、电功、电功率、电热,焦耳定律说明有电阻才能产生电热,如果一段电路上的电阻,R,=0,这段电,路上将无电热产生,如电流流过超导体时。,注意电流做功的实质是电场力对电荷做功,就是电能转化为其他形式,能的过程。,3.电热:电流流过一段导体时产生的热量。,Q,等于电流,I,的平方、导体的,电阻,R,、通电时间,t,三者的乘积。,Q,=,I,2,Rt,(焦耳定律)。,适用范围:,Q,=,I,2,Rt,适用于任何形式的恒定电流电路的电热计算(纯电阻电,路和非纯电阻电路)。,1.关于导体的电阻,下列说法正确的是,(),C.导体的电阻在一定温度下由导体的长度、粗细及材料决定,答案C导体的电阻在一定温度下由导体的材料、长度、横截面积决,定,与电压、电流无关,因此A、B、D错误,C正确。,2.一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同,当二者通过相同的电流,且均正常工作时,在相同的时间内,(),电炉放出的热量与电动机放出的热量相等,电炉两端电压小于电动机两端电压,电炉两端电压等于电动机两端电压,电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率,A.B.C.D.,答案A由,P,热,=,I,2,R,知正确。对电炉,P,电炉,=,UI,=,I,2,R,而电动机,P,电动机,=,U,I,=,I,2,R,+,P,机,所以,U,U,P,电炉,IR,但对电路中的纯电阻器件仍适用。,2-1把两根同种材料做成的电阻丝,分别接在两个电路中,甲电阻丝长为,l,直径为,d,乙电阻丝长为2,l,直径为2,d,要使两电阻丝消耗的功率相等,加在两,电阻丝上的电压应满足,(),A.,=1B.,=,C.,=,D.,=2,答案C,解析根据电阻定律有:,R,甲,=,R,乙,=,又知,P,甲,=,P,乙,=,若使,P,甲,=,P,乙,即,=,则,=,=,=2,得,=,所以选项C是正确的。,1.欧姆定律的内容: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,其表达式为,I,=,。,(1)伏安特性曲线:在直角坐标系中,用纵轴表示电流,横轴表示导体两端,的电压,导体中电流和电压的函数图象叫伏安特性曲线。,(2)电阻恒定不变的导体,它的伏安特性曲线是直线,如图中,a,、,b,两直线所,示,直线的斜率等于电阻的倒数,由于,k,=1/,R,因此斜率大的电阻小。,重难三部分电路欧姆定律,导体的电阻因外界条件变化而变化时,它的伏安特性曲线是曲线,如图中,c,所示,曲线,c,的斜率(即曲线上的点与原点连线的斜率)随电压的增大而逐,渐增大,说明导体,c,的电阻随电压的增大而减小。,(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)。,典例3如图所示,图象中的两条直线对应两个导体,A,、,B,求:,(1)两个导体电阻之比;,(2)若通过两个导体的电流相等时,导体两端电压之比;,(3)若两个导体两端电压相等时,通过导体的电流之比。,解析对图象问题,首先要根据坐标轴的意义分析图线的意义,只有明确,了图线所代表的物理意义,才能从图象上找出所需信息进行分析计算。在,U,-,I,图中,图线的斜率表示电阻的倒数。,(1)由图象可知,R,=,=,所以,R,A,=,=2,R,B,=,=,R,A,R,B,=2,=31。,(2)电流相同时,U,A,U,B,=,R,A,R,B,=31。,(3)电压相同时,I,A,I,B,=,R,B,R,A,=13。,答案(1)31(2)31(3)13,3-1(多选)如图所示是某导体的伏安特性,I,-,U,图线,图中,=45,。下列说法,正确的是,(),R,=2,C.,I,-,U,图线的斜率表示电阻的倒数,所以,R,=cot 45,=1.0,R,两端加6.0 V电压时,每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C,答案ABD,解析,I,-,U,图线为直线,I,与,U,成正比,A正确;由图可知导体电阻,R,=,=,=2,B正确;在,I,-,U,图上,两坐标轴标度不同,R,cot 45,C错;由欧姆定律知,D,正确。,荷量q跟煤粉吸附的电荷量q的关系是:,典例3如图所示,图象中的两条直线对应两个导体A、B,求:,重难一电流的微观本质,RB=,4 A;若把电动机接入2.,电热:电流流过一段导体时产生的热量。,当电动机转动时,一部分电能转化成机械能输出,但因线圈有电阻,故又在线圈上产生内能,输入的电功率P电=P热+P机。,P机=P电-P热=2.,(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。,(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量。,电功率:单位时间内电流所做的功。,(3)若电路中消耗的电能只转化为电路的内能(例如纯电阻电路),欧姆定律,定义:电荷的定向移动形成电流。,渐增大,说明导体c的电阻随电压的增大而减小。,重难三部分电路欧姆定律,3-2(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示,则下列说法中,正确的是,(),A.加5 V电压时,导体的电阻是5,B.加12 V电压时,导体的电阻约是1.4,C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小,D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小,答案AD,解析对某些导电器材,其伏安特性曲线不是直线,但曲线上某一点的,值仍表示该点所对应的电阻值。本题中给出的导体在加5 V电压时,值,为5,所以此时电阻为5,同理知加12 V电压时,电阻值为8;当电压增大,时,值增大,即电阻增大,反之,电阻减小,故选项A、D正确。,两种电路中电功和电功率的计算,1.纯电阻电路:电流通过纯电阻电路时,它所消耗的电能全部转化为内能,如,电炉、电烙铁、白炽灯等。,在纯电阻电路中,电能全部转化为内能,电功和电热相等,电功率和热功率,相等。,W,=,Q,=,Pt,=,UIt,=,I,2,Rt,=,。,P,=,P,热,=,UI,=,I,2,R,=,。,2.非纯电阻电路:电路中含有电动机、电解槽等。在非纯电阻电路中消耗,的电能除转化成内能外,还转化成其他形式的能,如机械能(电动机)、化学,思想方法,能(电解槽)等。,在非纯电阻电路中,电功大于电热,W,Q,即,UIt,I,2,Rt,;电功率大于热功率,即,UI,I,2,R,在计算电功和电热时要用各自的定义式。,W,=,UIt,P,=,UI,;,Q,=,I,2,Rt,P,热,=,I,2,R,。,说明(1),W,=,UIt,、,Q,=,I,2,Rt,是电功、电热的定义式,适用于任何电路中电,功、电热的计算。,(2)在纯电阻电路中,UIt,=,I,2,Rt,=,U,2,t,/,R,可以通过不同形式计算电功和电热,但,在非纯电阻电路中,电功和电热只能通过定义式计算。,(3)若电路中消耗的电能只转化为电路的内能(例如纯电阻电路),欧姆定律,U,=,IR,适用;若电路中消耗的电能除转化为内能外还转化为机械能或化学能,(例如非纯电阻电路),欧姆定律,U,=,IR,不适用,此时,U,IR,但对电路中的纯电,阻器件仍适用。,(4)白炽灯或小灯泡都是纯电阻,不要认为它们消耗的电能有一部分转化成,了光能,其实电能还是全部转化成了内能,只不过内能中又有一部分进一步,转化成了光能而已。,(5)特别注意:根据灯泡的额定功率和额定电压求得的电阻值是灯泡正常工,作时的电阻,在非工作状态下其阻值小于其正常工作时的电阻,如“220 V,100 W”的灯泡,正常工作时电阻,R,=484,而直接用多用电表测得其电,阻值约为10。,典例有一个直流电动机,把它接入0.2 V电压的电路时,电动机不转,测得,流过电动机的电流是0.4 A;若把电动机接入2.0 V 电压的电路中,电动机正,常工作,工作电流是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,电动机的发热功率是多大?,解析当电动机转子不转时,电动机无机械能输出,故电能全部转化成内,能,相当于纯电阻电路,欧姆定律成立。当电动机转动时,一部分电能转化,成机械能输出,但因线圈有电阻,故又在线圈上产生内能,输入的电功率,P,电,=,P,热,+,P,机,。,接,U,=0.2 V电压时,电动机不转,电流,I,=0.4 A,根据欧姆定律,线圈电阻,R,=,=,=0.5。当接,U,=2.0 V电压时,电流,I,=1.0 A,故,输入电功率,P,电,=,U,I,1.0 W=2.0 W,消耗热功率,P,热,=,I,2,R,2,0.5 W=0.5 W,故输出功率即机械功率,P,机,=,P,电,-,P,热,=2.0 W-0.5 W=1.5 W。,如果正常工作时转子被卡住,则电能全部转化成内能,故其发热功率,P,热,=,=,W=8 W。,答案见解析,B.,t,时间内所产生的电热为,UIt,C.,t,时间内所产生的电热为,I,2,Rt,D.,t,时间内输出的机械能为(,U,-,IR,),It,答案CD,解析电动机的电功率为,UI,A错;,t,时间内产生的电热为,I,2,Rt,B错,C对;,t,时,间内输出的机械能为,UIt,-,I,2,Rt,D对。,针对训练(多选)一台直流电动机的电阻为,R,额定电压为,U,额定电流为,I,当其正常工作时,下述正确的是,(),I,2,R,