1、电路 欧姆定律 电阻定律 电功和电功率 焦耳定律第七章主要内容要求说明欧姆定律电阻定律电阻的串联、并联电功率、焦耳定律电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律电功率、焦耳定律测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)描绘小电珠的伏安特性曲线测定电源的电动势和内阻练习使用多用电表从知识结构来看，本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路的欧姆定律为中心，研究恒定电流电路的六个基本参量(电压、电流、电阻、电功、电功率、电热)、三条定律(部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)以及串并联电路的规律、伏安法测电阻等问题第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究了电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量转化关系
2、、电路的分析和计算等问题第三部分以电流表、电压表、滑动变阻器等仪器的使用为中心，研究了仪器的选择和使用、数据处理和误差分析等问题，也就是经常说到的电学实验近几年高考试题在本章的命题以考查学生的实验能力为主，特别是以教材中的实验为基础的设计性实验，主要考查学生的基本实验素质，以及实验联想、迁移和设计能力，以体现一种“题在书外，理在书中”的命题思想电路的分析也常是高考选择题经常出题的一个方向近年来，热点主要集中在串、并联电路的特点及应用，电路动态分析(包括含电容电路)、电功、电功率分配问题分析等在实施新课标、面临新高考的形势下，要注意实验创新能力的培养，大纲所列出的这些实验，是电学实验的重点，应在
3、复习中引起足够重视，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验要重点研究实验原理方法、实验方案的设计、器材(包括量程)的选择、电路的选取、实验数据的分析和处理等，从而实现实验目的的达成关于电路分析问题，特别是当电路的某一部分发生变化而引起整个电路上各特征量的变化，是高考所偏好的出题方向，在复习中应给予足够的重视另外，在本章复习中要注意各种图像的物理意义，例如电阻或小灯泡的伏安特性曲线
4、、路端电压与电流的关系图线、电源输出功率与电流的关系图线等等，学会利用图像分析和解决问题1.电流(1)电流的定义：.规定 定向移动的方向为电流的方向.形成电流的条件是：存在着自由电荷；导体两端存在着电势差.两者缺一不可.这里要注意区分形成电流、形成持续电流、形成恒定电流的不同.“持续”意味着长时间的存在，“恒定”则表明存在且不变.电荷的定向移动形成电流正电荷 (2)对电流，我们要能够从宏观(定义式)与微观(决定式)两个方面去理解：宏观上，(定义式)，即 .微观上，InevS(决定式，其中n为单位体积内的自由电子个数，S为导线的横截面积，v为自由电子的定向移动速率，约10-5m/s).qIt 单
5、位时间内通过导体横截面的电荷量 2.欧姆定律 (1)欧姆定律内容：导体中的电流跟它两端的电压成 ，跟它的电阻成 ，表达式 .(2)欧姆定律的适用范围：适用 于 导电和 导电，对于气体导电不适用.正比反比UIR金属电解液(3)金属导体的伏安特性曲线(I-U或U-I图象)把电压和流经金属导体的电流看成两个变量，由于金属导体中的电流跟它两 端 的 电 压 成 ，跟 它 的 电 阻成 ，所以图象是一条过原点的直线，在I-U图中直线斜率的倒数是导体的电阻.注意I-U曲线和U-I曲线的区别.如图8-1-1.正比反比还要注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线.图8-1-1
6、3.电阻 电阻定律 电阻：导体中能通过电流，但对电流有阻碍的作用，表示对电流有阻碍作用的物理量就是电阻.电阻的定义式：.电阻定律：(1)导体电阻的决定式：，此式说明在温度不变时，粗细均匀的导线的电阻跟它的长度成 ，跟它的横截面积成 .LRSURI正比反比导体的电阻是由它本身的因素决定的，与所在的电路无关.相同材料的金属导线越长，它对电流的阻碍作用越大；导线的截面积越大，它对电流的阻碍作用越小.长度相同、横截面积相同的不同的金属由于它们的结构不同，对电流的阻碍作用也不同.(2)电阻率电阻率反映了材料的导电性能，电阻率大的材料导电性能差，电阻率小的材料导电性能好.电阻率与温度的关系(考纲尽管没有要
7、求,但同学应有所了解)金属的电阻率随着温度的升高而增大.纯金属的电阻率小，合金的电阻率大.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，如锰铜、镍铜.有些半导体材料的电阻率随着温度的升高而减小.有些物质当温度接近0K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象.4.电功和电热(1)电功：W=.(2)电热：Q=,此关系式又称为焦耳定律.5.电功率和热功率(1)电功率：单位时间内电流做的功，即P=.此式适用于一切电路.(2)热功率：单位时间内电阻产生的热量，即P热=.I2RUII2RtUIt 电流的定义式和微观表达式在解题中的应用有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线有n个自由电子
8、，电子电荷量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为()A.nevSt B.nvtC.It/e D.It/(Se)根据电流的定义可知，I=q/t，故在t时间内通过某一横截面的电荷量为qIt，通过横截面的自由电子数目为Nq/eIt/e，故选项C正确，D错误；从导体导电的微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面AA的自由电子必须处于以AA为横截面，长度为vt的圆柱体内，如右图所示，由于自由电子可以认为是均匀分布，故此圆柱体内的电子数目为NnvSt，选项A、B错误，故答案为C.电流的定义是单位时间内通过导体横截面的电荷量，即Iq/t，适用于任何电路；金属导体
9、中的电流又可以通过InevS来分析.该题中电流就可以表示为InevS，则通过导体横截面的自由电子数目NIt/enevSt/envSt.第二种思想方法具有普遍意义，对空气流、水流等连续的质点流同样适用.点评在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束已知电子的电荷量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是().2.2I lmA eSeUImC eSeU.2.2I lmBeeUIS lmDeeU2/.2IneSvlv teU mIneSvI lmlv tNnlSeeU 电子被加速后
10、定向移动形成电流，结合电场力做功公式把电压与电子速率联系起来，再用电流的微观表达式和求解电子从加速电场离开时的速度为，又，所以 应用电阻定律解题 一根粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径是d，电阻是R，如果把它拉成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变成多少？设导线原长L0，截面积为S0，电阻率为，在镍铬丝拉伸前其电阻R=L0/S0，将其拉长后，其直径变为d=d/10，则横截面积S=S0/100，因而长度L=100L0，由电阻定律R=L/S=100L0/(S0/100)，得R=104R.决定导体的电阻的因素有三，其一是导体的长度，其二是导体的横截面积,其三是导体的材料，对同一材料做成的导体来说,只与
11、长度和横截面积有关.在探究导体的电阻的多个决定因素时,常常控制其中两个量不变,看因变量与自变量的关系,这样依次进行探究,就可以清楚地探明决定导体的电阻的诸多因素,这种方法就是在科学研究活动中常用的控制变量法.点评如图812一圈粗细均匀的导线长1200m，在两端点A、B间加上恒定电压时，测得通过导线的电流0.5A.如剪去BC段，在A、C两端加同样电压时，通过导线的电流变为0.6A，则剪去的BC段多长？图8121211222112221112.0.550.665 120010006200 xABRACRUI RI RRIRIACRLLmmRBCLLLm设整个导线的电阻为，其中段的电阻为根据欧姆定律
12、根据电阻定律，段导线长由此可知，剪去的导线段的长度为 利用伏安特性曲线求解相关物理量如图8-1-3所示的I-U图象所对应的两个导体，图8-1-3请回答如下问题:(1)由图线可知R1R2=；(2)若两导体两端的电流相等且不为零时，其电压之比U1U2=；(3)若两导体两端的电压相等且不为零时，其电流之比I1I2=；(4)画出这两个导体的U-I图象,两图线的斜率分别表示导体的什么物理量?其数值如何?(1)在I-U图线中,电阻的数值等于斜率的倒数,即R=所以R1=2R2=23,故R1:R2=2=31(2)根据欧姆定律U1=I1R1,U2=I2R2,又I1=I2,所以U1U2=R1R2=31UI3310
13、 105 103310 1015 1023(3)根据欧姆定律I1=,I2=,所以I1I2=,又U1=U2,故I1I2=R2R1=1311UR22UR11UR22UR(4)这两个导体的U-I图线如右图所示,图象的斜率与导体的电阻数值相等,即R1=2,R2=11UI3310 105 103310 1015 1022UI23 利用伏安特性曲线求解电路中导体的相关物理量的基本思路:首先要分清是I-U图线还是U-I图线;其次要搞清图线斜率的物理意义.在U-I图线中,斜率k=R,在I-U图线中斜率k=;第三,必要时要用部分电路欧姆定律配合求解.1R点评 两个额定电压为220V的白炽灯L1和L2的U-I特性
14、曲线如图8-1-3所示.现将L1和L2串联后接在220V的电源上，电源内阻忽略不计.此时L2的实际功率约为W.图8-1-3P实=700.25W=17.5W 电动机的功率问题 有 一 直 流 电 动 机，把 它 接 入0.2V电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4A若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A.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少?当电动机不转时，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
15、又在该电阻上产生内能，输入的电功率P电=P热+P出.当接U=0.2V电压时，电动机不转，电流I=0.4A，根据欧姆定律，线圈电阻R=0.5UI.0 20 4当接U=2.0V电压时，电流I=1.0A,故输入电功率P电=UI=2.01.0W=2.0W热功率P热=I2R=120.5W=0.5W故 输 出 功 率 P 出=P 电-P 热=(2.0-0.5)W=1.5W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=8W.220 52UR 微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3V的电压时，通过的电流为0.25A，此时电动机未转动.当加的电压为2.5V时，电流为0.8A，这时
16、电动机正常工作，则吸尘器的机械效率为多少?11222220.30.250.31.2.0.252.50.80.81.20.7680.8 2.52VAUrIVAPI rWWPI UWWP 热当加电压，电流为，电机不转，此时的电机可看为纯电阻电路，则电机线圈的电阻当加电压时，电流为，电机正常运转，说明电机有机械能输出，此时的电机应为非纯电阻用电器，消耗的电能等于转化的机械能和内能之和，发热的热功率电机的总功率所以，电机效率20.768100%100%261.6%.PP热1.如图815所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则()A通过横截面积大的电流小，通过横截面积
17、小的电流大 B两段导体内的自由电子定向移动的平均速率相同 C细导体两端的电压U1小于 粗导体两端的电压U2D细导体内的电场强度大于 粗导体内的电场强度 D 图815 121212121212IIIneSvSSvvUIRRRUUUEEEdD两棒串联，因，故；又，故；又，可判【解析】选断项，正确2.某用电器离供电电源距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为r，则该输电线的横截面积最小值为().LA R2.LIBU.UCLI2.ULD IB 3.导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是()A横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B长度
18、一定，电阻与导体的横截面积成正比 C电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 A 4.理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干设电动机线圈的电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有()212212UIPIRRPUIPIRRPABCDC 2122212PIUCI RI RPIRR总电功率，故 正确电动机属非纯电阻电路，消耗功率大于热功率；电热丝属纯电阻，消耗功率为，故【解析】5.如图816甲、乙两地相距6km，两地间架设两条电阻都是6的导线当
19、两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，读数为6V，电流表的读数为1.2A，则发生短路处距甲地多远？图816 00R1/R5LR/2R2.5.kmkm 依题意，单位长度导线电阻，电压表和电流表所测部分电阻短路处到甲地距离【解析】6.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PTC元件，PTC元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器，其电阻率r与温度t的关系如图817所示由于这种特性，PTC元件具有发热、控温双重功能对此，以下判断中正确的是()A通电后，其电功率先增大后减小 B通电后，其电功率先减小后增大 C当其产生的热量与散发的热量相 等时，温度保持在t1或t2不变 D当其产生的热量与散
20、发的热量相 等时，温度保持在 不变 图817 122ttA【解析】由图可知，常温下其电阻较小，通入电流后，随着温度升高，其电阻率先变小，然后迅速增大，其功率先变大后变小，当其产生的热量与放出的热量相等时，温度保持在t1t2之间的某一值不变，如果温度再升高，电阻率变大，导致电流变小，产生的热量小于放出的热量，那么温度随之会降低；如果温度降低，电阻率变小，导致电流变大，温度又会升上去，故选项A正确 7.电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器，它们一般具有加热和保温功能，其工作原理大致相同图818(a)为某种电热式电器的简化电路图，主要元件有电阻丝R1、R2和自动开关S.图818(1)当自动开关
21、S闭合和断开时，用电器分别处于什么状态？(2)用电器由照明电路供电(U=220V)，设加热时用电器的电功率为400W，保温时用电器的电功率为40W，则R1和R2分别为多大？图818(3)若将图818(a)中的自动开关S换成理想的晶体二极管D，如图(b)所示，其他条件不变，求该用电器工作1小时消耗的电能图818 21UPRSS【加热时电路消耗电功率大，保温时电路消耗电功率小电路提供的电压是一定的，根据电功率公式，可以推断加热时电路的电阻小，保温时电路的电阻大，所以 闭合时处于加热状态，断开时处于保解析】温状态 222112122002002400401211089.UPRRRRRR根据功率公式得，联立以上方程，得，221123()111440 180022bRRRWPtPt理想的晶体二极管具有单向导电性，且加正向电流时沿箭头方向的电流 电阻很小，可以忽略不计；当加反向电流时，二极管则处于截止状态，电阻特别大在图的电路中加上交流电时，一个周期内，二极管有半个周期导通，此时被短路，电路处于加热状态；二极管在另外半个周期截止而断路，此时与 串联，电路处于保温状态所以用电器工作 小时消耗的电能即电流做功为：57.92 100.22.JJkW h
