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【课堂新坐标】2014届高考物理(人教版)一轮复习课件7-1 电流 电阻 电功及电功率(共43张PPT)

时间:2013-10-31


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突 破

第1讲

电流

电阻

电功及电功率
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1.定义:电荷的 定向移动 形成电流.

2.方向:规定为 正电荷 定向移动的方向.
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【针对训练】 1.如图7-1-1所示,一根截面积为S的均匀长直橡胶棒 上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做
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速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流
大小为( )

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A.vq

q B.v

C.qvS

qv D. S

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【解析】 由于橡胶棒均匀带电,故时间 t 内定向移动的 q 电荷量为 qvt;根据电流定义式 I= t ,可以确定 A 正确.
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【答案】

A

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1.电阻 (1)定义式:R= 2.电阻率

U I

(2)电阻定律:R=

l ρS

.

.

(1)物理意义:反映导体 导电性能 的物理量,是导体材 料本身的属性. (2)电阻率与温度的关系 ①金属的电阻率随温度升高而 增大 . ②半导体的电阻率随温度升高而 减小 . ③超导体:当温度降低到 绝对零度 附近时,某些材料 的电阻率突然 减小为零 成为超导体.
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【针对训练】

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2.下列说法中正确的是( ) A.每种金属都有确定的电阻率,电阻率不随温度变化 B.导线越细越长,其电阻率也越大 C.一般金属的电阻率,都随温度升高而增大 D.测电阻率时,为了提高精度,通过导线的电流要足够 大,而且要等到稳定一段时间后才可读数 【解析】 由于金属的电阻率随温度的升高而增大,故A 错误,C正确.电阻率与导线的长度无关,B错误.测电阻 率时,若电流过大,会使被测电阻温度升高,影响测量结 果,故D错误. 【答案】 C
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1.电功 (1)公式:W= IUt

.

(2)适用条件:适用于任何电路. (3)实质:电能转化为其他形式的能的过程. 2.电功率 (1)公式:P= IU . (2)适用条件:适用于任何电路. 3.电热 Q= I2Rt (焦耳定律). 4.电热功率 I2 R . P=
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【针对训练】 3.(2012·温州二模)小亮家有一台电风扇,内阻为20 Ω

,额定电压为220 V,额定功率为66 W,将它接上220 V电
源后,发现因扇叶被东西卡住不能转动.则此时电风扇消 耗的功率为( ) C.11 W D.不确定 A.66 W B.2 420 W

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【解析】 当扇叶被东西卡住不能转动时,电路为纯电阻 U2 电路,所以电风扇消耗的功率也就是热功率.P= R =2 420 W.B 对.
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【答案】
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B

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如图7-1-2是静电除尘器示意 图,A接高压电源的正极,B接高压电源

的负极,A、B之间有很强的电场,空气
被电离为电子和正离子,电子奔向正极 A的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉

带负电,吸附到正极A上,排出的烟就成
为清洁的了.已知每千克煤粉会吸附n mol电子,每昼夜 能除m kg,计算高压电源的电流I(电子电荷量设为e,阿伏 加德罗常数为NA,一昼夜时间为t). 【审题视点】 (1)除尘器中电子和正离子同时向相反方 向定向移动形成电流. (2)煤粉吸附的电荷量为定向移动总电荷量的一半.
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【解析】

由于电离出的气体中的电子和正离子同时导
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电, 则流过电源的电荷量 q 跟煤粉吸附的电荷量 q′的关系是: q q′=2 而 q′=mnNAe q 2q′ 2mnNAe 所以 I= t = t = . t

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2mnNAe 【答案】 t

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【即学即用】 1.某电解池,如果在1秒钟内共有5.0×1018个二价正离 子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过这个 横截面的电流是( A.0 A
【解析】
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) C.1.6 A D.3.2 A
-19

B.0.8 A

通过横截面的正离子的电荷量 q1=1.6×10

×2×5.0×1018 C.通过横截面的负离子的电荷量 q2=-1.6 ×10
-19

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q ×1.0×10 C,则 q=|q1|+|q2|=3.2 C,根据 I= t 得 I=
19

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3.2 A,故 D 正确.

【答案】
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D

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1.电阻与电阻率的区别

(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,电
阻大的导体对电流的阻碍作用大.电阻率是反映制作导 体的材料导电性能好坏的物理量,电阻率小的材料导电 性能好. (2)导体的电阻大,导体材料的导电性能不一定差;导

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体的电阻率小,电阻不一定小,即电阻率小的导体对电
流的阻碍作用不一定小. (3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.

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2.电阻的决定式和定义式的比较
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如图7-1-3甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器, P、Q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注 满某电解液,且P、Q间加上电压后,其U-I图线如图乙所
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示,当U=10 V时,求电解液的电阻率ρ是多少?

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【审题视点】 (1)在 P、Q 间加电压,导体长为 a,横截 面积为 S=bc. (2)由 U-I 图象知,U=10 V 时,I=5×10-3 A.根据 R= U I 可以确定此时的电阻值.
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【解析】 由题图乙可求得 U=10 V 时,电解液的电阻为 10 U R= I = Ω=2 000 Ω - 5×10 3 由题图甲可知电解液长为 l=a=1 m 截面积为 S=bc=0.02 m2 l 结合电阻定律 R=ρS得 RS 2 000×0.02 ρ= l = Ω·m=40 Ω·m. 1
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【答案】

40 Ω· m





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【即学即用】 2. (2012·广州调研)电位器是变阻器的一种.如图7-1-4所示,如果 把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯的亮度,下列说法正确的是 ( )
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A.连接A、B使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮
B.连接A、C使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮 C.连接A、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗 D.连接B、C使滑动触头顺时针转动,灯泡变亮

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【解析】

根据电位器结构和连线可知:连接A、B使滑
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动触头顺时针转动时回路电阻增大,回路电流减小,灯泡

变暗,A错误;同理,D正确;连接A、C时,滑动触头不
能改变回路电阻,灯泡亮度不变,故B、C错误.

【答案】

D
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1.电功与电热的比较

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2.电功率与热功率的比较 (1)在纯电阻电路中,电功率等于热功率,即 P=UI=I2R U2 =R. (2)在非纯电阻电路中,电功率包含热功率,P=UI 为电功 率,P′=I2R 为热功率,有 P>P′.
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如图 7-1-5 所示, 在一幢居民楼里有各种不同的用 电器,如电灯、电视机、洗衣机、微波炉、排油烟机等.停电 时,用多用电表测得 A、B 间的电阻为 R;供电后,设各家用 电器全都同时使用时,测得 A、B 间电压为 U,进线电流为 I; 经过一段时间 t,从总电能表中测得这段时间内消耗的电能为 W,则下列表达式用来计算该幢楼居民用电的总功率,其中正 确的是( )
2
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U2 A.P=I R B.P= R C.P=IU
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W D.P 綒 t

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【审题视点】

(1)由于该电路中除电灯外,还有电视机、
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洗衣机等.故该电路为非纯电阻电路. (2)电功、电功率的计算公式较多,而不同的用电器、不 同的电路,需要选择不同的公式.
W 【解析】 电路消耗的电功率的计算公式 P=UI、 P= t 是 普遍适用的,而 A、B 两选项中公式只适用于纯电阻电路,而 电视机、洗衣机、微波炉和排油烟机都不是纯电阻,所以选项 A、B、D 错误,正确选项为 C.
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【答案】

C





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【即学即用】 3. (2012·大连模拟)如图7-1-6所示,用输出电压为1.4 V,输出电流为100 mA的充电器对内阻为2 Ω的镍—氢电池 充电.下列说法错误的是( ) A.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0.14 W C.充电时,电池消耗的热功率为0.02 W D.电能转化为化学能的功率为0.14 W 【解析】 充电器对电池的充电功率为P总=UI=0.14 W ,电池充电时的热功率为P热=I2r=0.02 W,所以转化为化 学能的功率为P化=P总-P热=0.12 W,故A、B、C正确,D 错误. 【答案】 D
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1.一般解题步骤 (1)分析题意画出等效电路图,确定已知条件.如电阻、 输电线长度等. (2)根据欧姆定律、电阻定律等规律列出方程. (3)对列出的方程进行分析,找出最简单的解法,如采用 比例法等. (4)求解方程,并分析计算结果的合理性. 2.应注意的问题: (1)输电线问题中,输电线的长度等于两地距离的二倍. (2)注意区分是短路故障还是断路故障,有时还出现漏电 故障,漏电处相当于一个电阻.
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如图7-1-7所示,在相距40 km的A、B两地架两

条输电线,电阻共为800 Ω,如果在A、B间的某处发生短
路,这时接在A处的电压表示数为10 V,电流表的示数为40 mA,求发生短路处距A处有多远?

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【潜点探究】

(1)导线长度是两地距离的2倍.

(2)短路处相当于两地两输电线在此直接相连构成回路.

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(3)由欧姆定律计算输电线电阻,由电阻定律确定短路处
与A处距离.
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【规范解答】 设发生短路处距离 A 处为 x,据题意知, A、B 两地间的距离 l=40 km 电压表的示数 U=10 V 电流表的示数 I=40 mA=4.0×10 R 总=800 Ω U 根据欧姆定律 I= R 可得: A 端到短路处的两根输电线的电阻 10 U Rx= I = Ω=250 Ω① 4.0×10-2
-2

A

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根据电阻定律可知: 2x Rx=ρ S ② A、B 两地间输电线的电阻为 2l R 总=ρ S ③ 由②/③得 Rx x = ④ R总 t Rx 250 解得 x= l=800×40 km=12.5 km. R总
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【答案】

12.5 km





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【即学即用】 4.一根阻值为 R 的均匀电阻丝,长为 L,横截面积为 S, 设温度不变,则在下列情况下其电阻值仍为 R 的是( A.当 L 不变,S 增大一倍时 B.当 S 不变,L 增大一倍时 1 C.L 和 S 都缩小为原来的2 D.当 L 和横截面的半径都增大一倍时 )
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L 【解析】 根据电阻定律 R=ρS知,当 L 不变,S 增大一 1 倍时,电阻减小为2R;当 S 不变 L 增大一倍时,电阻增大为 1 2R;当 L 和 S 都缩小为原来的2时,电阻不变;当半径增大一 倍时,S 增大为原来的 4 倍,可见 C 正确.

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【答案】

C

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●电流微观表达式的应用 1.(2012· 上海交大附中模拟)有一横截面积为 S 的铜导线, 流经其中的电流为 I,设每单位体积的导线中有 n 个自由电子, 电子的电荷量为 q.此时电子的定向移动速度为 v, Δt 时间内, 在 通过导线横截面的自由电子数目可表示为( A.nvS IΔt C. q B.nvΔt IΔt D. Sq )

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【解析】 根据电流的定义式可知, Δt 内通过导线横截 在 面的电荷量 Q=IΔt, 所以在这段时间内通过的自由电子数为 N Q IΔt = q = q ,所以 C 项正确,D 项错. 由于自由电子定向移动的速度是 v,因此在时间 Δt 内,位 于以横截面 S、长 l=vΔt 的这段导线内的自由电子都能通过横 截面(如图所示).这段导线的体积 V=Sl=SvΔt,所以 Δt 内通 过横截面 S 的自由电子数为 N=nV=nSvΔt.选项 A、B 均错.
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【答案】

C





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●电流、电功的计算 2.(2011· 全国高考改编)通常一次闪电过程历时约0.2~ 0.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成.每个闪击持续时 间仅40~80 μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中. 在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V,云地间 距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约 为6 C,闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场 是均匀的.根据以上数据,下列判断正确的是( ) A.闪电电流的瞬时值可达到30A B.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C.闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m D.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
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6 Q 【解析】 由电流的定义式 I= t 知 I= - = 60×10 6 W qU 5 1×10 (A),A 错误;整个过程的平均功率 P= t = t = 6×1.0×109 U 10 =3×10 (W)(t 代 0.2 或 0.3),B 错误;由 E= d = 0.2 1.0×109 =1×106(V/m),C 正确;整个闪电过程向外释放的能 1×103 量为电场力做的功 W=qU=6×109J,D 错.
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【答案】

C





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●电功和电功率的应用
3.功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应
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被淘汰.假设每户家庭有2只 60 W的白炽灯,均用10 W的
LED灯替代,估算出全国一年节省的电能最接近( A.8×108 kW·h B.8×1010 kW·h )

C.8×1011 kW·h
【解析】

D.8×1013 kW·h
kW·h=182.5 kW·h,假
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按每户一天亮灯5小时计算,每户一年节省的电

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能为(2×60-2×10)×10-3×5×365

设全国共有4亿户家庭,则全国一年节省的电能为182.5 ×4 ×108 kW·h=7.3×1010 kW·h,最接近于B选项. 【答案】
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B

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●含电动机电路中功率的计算 4.(2012·烟台模拟)如图7-1-8所示,电路中的电阻R =10 Ω,电动机的线圈电阻r=1 Ω,加在电路两端的电压 U=100 V.已知电流表读数为30 A,则通过电动机线圈的
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电流为多少?电动机输出功率为多少?

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U 【解析】 R 中的电流 I1= R =10 A, 电动机中的电流 I2=I-I1=20 A, 输入功率 P=I2U=2×103 W, 电热功率 P 热=I2r2=400 W, 输出功率 P 出=P-P 热=1 600 W=1.6 kW.

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【答案】

20 A

1.6 kW

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