1、第八章 电路,-2-,-3-,第1节 欧姆定律 电阻定律 焦耳定律,-5-,知识梳理,考点自诊,一、电流 欧姆定律 1.电流 (1)自由电荷的 定向移动 形成电流。 (2)方向:规定为 正电荷 定向移动的方向。 (3)三个公式,微观表达式:I=nqSv,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个电荷的电荷量,S是导体的横截面积,v是自由电荷定向移动的速率。,-6-,知识梳理,考点自诊,2.欧姆定律 (1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成 正比 ,跟导体的电阻R成 反比 。 (2)公式:I= 。 (3)适用条件:适用于 金属 和电解液导电,适用于 纯电阻 电路。,-7-,知识梳理,考点自诊,二
2、、电阻 电阻定律 1.电阻,(2)物理意义:反映了导体对电流的 阻碍作用 。 2.电阻定律 (1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的 长度 成正比,与它的 横截面积 成反比,导体的电阻还与构成它的 材料 有关。,-8-,知识梳理,考点自诊,3.电阻率,(2)物理意义:反映导体 导电性能 ,是表征 材料性质 的物理量。 (3)电阻率与温度的关系: 金属:电阻率随温度升高而 增大 。 一些合金:电阻率几乎不受温度变化的影响。,-9-,知识梳理,考点自诊,三、电功率 焦耳定律 1.电功 (1)定义:导体中的自由电荷在 电场力 作用下定向移动,电场力做的功称为电功。 (2)公式:W=qU= IUt 。
3、 (3)电流做功的实质: 电能 转化成其他形式能的过程。 2.电功率 (1)定义:单位时间内电流做的功,表示电流做功的 快慢 。,-10-,知识梳理,考点自诊,3.焦耳定律 (1)电热:电流流过一段导体时产生的 热量 。 (2)计算式:Q= I2Rt 。 4.热功率 (1)定义:单位时间内的发热量。,-11-,知识梳理,考点自诊,1.判断下列说法的正误。 (1)导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比。( ) (2)电阻率是由导体本身决定的。( ) (3)由 可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比。( ) (4)公式Q=I2Rt适用于任何电路中电热的计算。(
4、 ) (5)公式P=IU只适用于纯电阻电路中电功率的计算。( ) (6)在非纯电阻电路中,UII2R。( ),答案,-12-,知识梳理,考点自诊,2.(2018北京顺义区二模)手机充电器又名电源适配器。手机常用锂离子(li-ion)电池的充电器采用的是恒流限压充电,充电器上所标注的输出参数如图所示。充电的锂离子电池标识如图所示。对于电源适配器与锂电池,下列说法正确的是( ),-13-,知识梳理,考点自诊,A.手机电池标识的mAh是电功的单位 B.电源适配器输出的是6 V交流电 C.如果工作电流是200 mA,手机电池最多能连续工作约8个小时 D.手机充电时会微微发热,所以手机充电器主要是把电能
5、转化成热能的装置,答案,解析,-14-,知识梳理,考点自诊,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,答案,解析,-15-,知识梳理,考点自诊,4. 欧姆不仅发现了欧姆定律,还研究了电阻定律,有一个长方体的金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且abc。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻值最小的是( ),答案,解析,-16-,知识梳理,考点自诊,5.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是( ) A
6、.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多 B.W=UIt适用于任何电路,而 只适用于纯电阻电路 C.在非纯电阻电路中,UII2R D.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路,答案,解析,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,对电阻、电阻定律的理解和应用 1.对电阻和电阻率的理解 (1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小,而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。 (2)导体的电阻大,电阻率不一定大,它的导电性能不一定差;导体的电阻率小,电阻不一定小,即它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。,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,2.两个公式对比,-1
7、9-,命题点一,命题点二,命题点三,典例1(多选)对于一根阻值为R的金属电阻丝,下列说法正确的是( ) A.保持常温不变,若将电阻丝均匀拉长为原来的4倍,则电阻变为4R B.保持常温不变,若将电阻丝从中点对折使用,电阻变为 C.加在电阻丝上的电压从零逐渐加大到U的过程中,电阻丝的电阻率一定不变,在任意状态下的 的值也不变 D.若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,这种现象称为超导现象,答案,解析,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,本题考查学生的电阻率、电阻定律和超导的物理观念,对电阻定律一定要明确它适用条件,要明确某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点进行科学推理
8、: (1)温度不变,导体的电阻率不变; (2)导体的体积不变,由V=lS可知l与S成反比; (3)在、l、S都确定之后,应用电阻定律 求解。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 1. 一根均匀的电阻丝,在温度不变的情况下,下列情况中其电阻值不变的是( ) A.长度不变,横截面积增大一倍 B.横截面积不变,长度增大一倍 C.长度和横截面半径都增大一倍 D.长度和横截面积都缩小一半,答案,解析,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,2.如图所示,P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管,直径为D,其镀膜的长度为L,镀膜的厚度为d。管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中,测得它两
9、端电压为U,通过它的电流为I。则镀膜材料的电阻率为( ),答案,解析,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,3.如图所示,a、b、c为不同材料做成的电阻,b与a的长度相等,b的横截面积是a的两倍;c与a的横截面积相等,c的长度是a的两倍。当开关闭合后,三个理想电压表的示数关系是U1U2U3=112。关于这三种材料的电阻率a、b、c,下列说法正确的是( )A.a是b的2倍 B.a是c的2倍 C.b是c的2倍 D.c是a的2倍,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,对欧姆定律及伏安特性曲线的理解,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,2.对伏安特性曲线的理解 (1)图甲中线a、b
10、表示线性元件。图乙中线c、d表示非线性元件。 (2)I-U图象中图线上某点与O点连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)。 (3)电流增大,图线c表示元件的电阻减小,图线d表示元件的电阻增大(如图乙所示)。 (4)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。如图乙所示,R0= 。,-26-,命题点一,命题点二,命题点三,典例2如下图所示为A、B两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描述正确的是( )A.电阻A的电阻随电流的增大而减小,电阻B阻值不变 B.在两图线交点处,电阻A的阻值等于电阻B的阻值 C.在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻B的阻
11、值 D.在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B的阻值,答案,解析,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,本题考查学生的伏安特性的物理观念。解决涉及伏安特性曲线的问题时应注意 1.首先分清是I-U图线还是U-I图线。,3.在电路问题分析时,I-U(或U-I)图象中的电流、电压信息是解题的关键,要将电路中的电子元件和图象有机结合。,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 4.(多选)(2018黄山毕业班第一次质检)如图所示是电阻R的I-U图象,图中=45,由此得出( ) A.通过电阻的电流与两端电压成正比 B.电阻R=0.5 C.因I-U图象的斜率表示电阻的倒数,故 =1.0 D.在R
12、两端加上6.0 V的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0 C,答案,解析,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,5.(多选)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D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围面积大小,答案,解析,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,对电功、电功率、电热、热功率的理解 1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,2.电动机的三个功率及关系,-32-,命题点一,命
13、题点二,命题点三,典例3(2018四川广安诊断)在如图所示电路中,电源电压E=12 V,内阻不计,指示灯RL的阻值为16 ,电动机M线圈电阻RM为2 。电阻R=2 。当开关S闭合时,指示灯RL的电功率P=4 W。求:(1)流过电流表A的电流; (2)电动机M输出的机械功率。,答案,解析,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨先明确电路结构及各仪表、用电器的位置,然后对除了电动机之外的纯电阻电路、电源的内电路,利用欧姆定律进行分析计算,确定相应的电压或电流。然后,利用电路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压和电流。对于非纯电阻电路的问题,要善于用能和能量守恒的观念去分析,
14、要从能量转化的角度出发,利用“电功=电热+其他能量”寻找关系。,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 6.(多选)(2018江西南昌调研)如图所示是某型号电吹风的电路图,它主要由电动机M和电热丝R构成。已知电吹风的额定电压为220 V,吹冷风时的功率为120 W,吹热风时的功率为1 000 W。关于该电吹风,下列说法正确的是( ) A.若S1、S2闭合,则电吹风吹冷风 B.电热丝的电阻为55 C.电动机工作时输出的机械功率为880 W D.当电吹风吹热风时,电动机每秒钟消耗的电能为120 J,答案,解析,-35-,命题点一,命题点二,命题点三,7.(2018浙江杭州高考命题预测卷)
15、电动自行车是生活中重要的交通工具,某品牌电动自行车的铭牌如下:根据此铭牌中的有关数据,下列说法正确的是( ) A.电动车的电动机内阻为7.2 B.充满电时蓄电池需要的能量E=288 J C.额定功率下行驶时,电动机的效率为95% D.充满电后,在额定功率下连续行驶的最长时间为2 h,答案,解析,-36-,串联分压、并联分流电表量程扩大方法 初中我们学过电阻的串并联,知道串联可以分压,并联可以分流。现在我们应用电阻的这些特性可以对电表的量程进行扩大。正确分析解决这些问题,对于培养科学探究意识,提升设计探究方案和获取证据的能力等核心素养有很大意义,因此这是最近几年高考考查的热点问题。,-37-,理
16、论基础 1.电阻的串、并联规律,-38-,2.电表的改装方法,-39-,典例(2018全国卷22)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100 A,内阻900 );电阻箱R1(阻值范围0999.9 );电阻箱R2(阻值范围099 999.9 );导线若干。 要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表,组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。 回答下列问题: (1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2, 其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和 电压挡的接线柱。 (2)电阻箱的阻值应取R1= ,R2= 。(保留到个
17、位),-40-,答案: (1)见解析图 (2)100 2 910解析: (1)微安表改装为1 mA的电流表,需要并联小于其内阻的电阻,起分流作用,应选R1;改后的电流表再改装为大量程的电压表时需要串联较大的电阻,起分压作用,应选R2。电路如图所示。 (2)微安表与R1并联,有Igrg=(I-Ig)R1,其中I=1 mA,Ig=100 A,rg=900 ,代入得R1=100 。改装后的电流表量程为I=1 mA,内阻为改装后的电流表与R2串联,有IR2=U-IRg,其中U=3 V,得R2=2 910 。,-41-,明确电表的改装原理,然后利用欧姆定律和串并联的关系求解改装电表时需要串联的电阻或者并
18、联的电阻大小即可。,-42-,即学即练1.如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为010 V,当使用a、c两个端点时,量程为0100 V。已知电流表的内阻Rg为500 ,满偏电流Ig为1 mA,则电阻R1、R2的值( ) A.9 500 90 000 B.90 000 9 500 C.9 500 9 000 D.9 000 9 500 ,答案,解析,-43-,2.(2018山东临沂三模)实验室有一烧坏的双量程电压表,两量程分别是3 V和15 V,其内部电路如图甲所示,R1、R2标注的阻值分别为2.9 k和14.9 k,经检测表头G和电阻R2已烧坏,电阻R1完好,一课外活动小组想
19、要修复这个电压表,他们在实验室找到两个表头,外形都与原表头G相同,已知表头G1的满偏电流为1 mA,内阻为50 ;表头G2的满偏电流为0.5 mA,内阻为100 ,还有六个定值电阻R3=50 ,R4=150 ,R5=200 ,R6=3 k,R7=12 k,R8=15 k,若在保留R1的情况下,对电压表进行修复,根据所给条件回答下列问题:,-44-,(1)原表头G的满偏电流I= mA,内阻r= ; (2)由于实验室没有14.9 k的电阻来替换R2,为了修复这个电压表,课外活动小组对电压表电路进行了改装,改装后的电路图如图乙所示,则电阻Rx应选用 (填题中所给器材符号); (3)在图乙中虚线框内补齐修复后的双量程电压表的电路图(标出所选用的相应器材符号)。,-45-,答案: (1)1 100 (2)R7 (3)见解析 解析: (1)由图示电路图可知,电压表量程: Ig(rg+R1)=3 V, Ig(rg+R2)=15 V, 代入数据解得:Ig=1 mA,rg=100 ; (2)量程为15 V时有U=Ig(Rx+R3+R1),即Rx= -R3-R1=12 k,故应选用R7; (3)由于原表头的满偏电流为1 mA,所以应用电流表G1,又因为电流表改装成电压表应将电流表与定值电阻串联,所以电路图如图。,
