1、第1节 电流、电阻、电功、电功率一、电流1定义：电荷的形成电流2公式：I.3方向：和正电荷定向移动的方向，和负电荷定向移动的方向，电流是标量4形成电流的条件：导体两端存在5单位：国际单位是1 AmAAqt定向移动相同相反电压安培103106Iqt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2定义式：RUI，单位：欧姆，国际符号.3物理意义：导体的电阻反映了的大小，R越大，阻碍作用越强三、电阻定律1内容：导体的电阻跟它的成正比，跟它的成反比，还跟导体的有关
2、，RlS.2电阻率(1)计算公式：RSl，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，由导体的决定，且与有关(2)物理意义：反映材料导电性能的物理量，在数值上等于用这种材料制成的 1 m 长，截面积为 1 m2 的导线的电阻值比值导体对电流阻碍作用长度l面积S材料材料温度(3)与温度的关系随温度的升高而增大，如材料；随温度的升高而减小，如材料；几乎不受温度的影响，如锰铜合金、镍铜合金四、欧姆定律1内容：导体中的电流跟导体两端的成正比，跟导体的成反比2表达式：IUR.3适用范围(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、电解槽的电路)金属半导体
3、电压电阻4导体的伏安特性曲线(1)I U图线以电流为纵轴、为横轴画出导体上的电流随电压的变化曲线如图所示(2)比较电阻的大小图线的斜率 tan IU1R，图中 R1R2(填“”、“UIt转化I2Rt3电功率(1)计算式：PWt UI(2)额定功率和实际功率额定电压、额定功率是用电器的重要参数，分别表示用电器正常工作电压、在正常电压下用电器的功率例：“220 V、40 W”的白炽灯用电器在额定电压下工作，用电器的实际功率等于额定功率，即P实P额用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功率1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
4、一定，电阻与导体的长度成正比B长度一定，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解析：对于同种材料的导体，电阻率是个定值，根据电阻定律 RlS可知 A 正确答案：A2下列有关电现象的说法中正确的是()A导体中没有电流时，导体内的自由电荷也是运动的B欧姆定律适用于一切导体CWUIt适用于一切电功的计算D热敏电阻阻值都是随温度的升高而增大的解析：导体中没有电流时，导体中的自由电荷也是运动的，例如金属导体中的电子，在围绕原子核做高速运转，但是不能做定向移动，A正确；欧姆定律适用于金属导电和电解质溶液导电，但是对气体导电不适用，B错误；WU
5、It适用于一切电功的计算，C正确；热敏电阻一般是由半导体材料制作成的，半导体材料的特点是温度升高，电阻值减小，D错误答案：AC3(2012年济南模拟)一台国产封闭型贮水式电热水器的铭牌上所列的主要技术参数如表所示根据表中所提供的数据，计算出此电热水器在额定电压下处于加热状态时，通过电热水器的电流约为()额定容量54 L最高水温75 额定功率1 500W额定压力0.7 MPa额定电压220 V电器类别类A.6.8 A B0.15 AC4.4 A D0.23 A解析：由 PUI 可知，该电热水器在额定电压下处于加热状态时的电流为：IPU1 500220 A6.8A，选项 A 正确答案：A4.(20
6、12年济南模拟)如图所示，A为电解槽，M为电动机，N为电炉子，恒定电压U12 V，电解槽内阻rA2，当S1闭合、S2、S3断开时，电流表A示数为6 A；当S2闭合、S1、S3断开时，A示数为5 A，且电动机输出功率为35 W；当S3闭合、S1、S2断开时，A示数为4 A求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？解析：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律 IUR得 RUI12，其发热功率为：PRUI1126 W72 W.(2)电动机为非纯电阻元件，由能量守恒定律得 UI2I22rMP 输出，所以 rMUI2P输出I221
7、2535521.(3)电解槽工作时，由能量守恒定律得：P 化UI3I23rA16 W.答案：(1)2 72 W(2)1 (3)16 W 对电流的理解公式 InqSv 和 IUR是统一的，两公式分别从微观和宏观上解释了决定电流大小的因素例1 如图所示是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB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，试计算高压电源的电流I.已知电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.思路点拨 本题
8、考查电流的定义式，要注意公式中q的含义自主解答 由于电离的气体中的电子和正离子同时导电，则流过电源的电荷量 q 跟煤粉吸附的电荷量 q的关系是qq2而 qmnNAe所以 Iqt2qt2mnNAet.答案 2mnNAet1一根粗细均匀的导线，两端加上电压 U 时，通过导线的电流为 I，导线中自由电子定向移动的平均速率为 v，若将导线均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的12，再给它两端加上电压 U，则()A通过导线的电流为I4B通过导线的电流为 I16C导线中自由电子定向移动的速率为v4D导线中自由电子定向移动的速率为v2解析：导线被拉长后，其横截面积变小，变为原来的14，由 VSl 可知其长度
9、变为原来的 4 倍，由 RlS可知其电阻增大为原来的 16倍，则加上相同的电压 U 时，电流会变为原来的 116，A 项错误，B 项正确；又根据 IneSv，导线被拉长后，n、e 不变，I 变为原来的 116，S 变为原来的14，故 v 变为原来的14，C 项正确，D 项错误答案：BC对电阻和电阻率的理解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率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量(2)导体电阻阻值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2两个公式的对比(1)利用 RlS和 RUI 计算出来的电阻都是某一特定温度下的电阻，因为电阻率
10、随温度而变(2)应用图象判断电阻时，要分清是 UI 图象还是 IU 图象例2 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RA，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：(1)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点拨 本题考查电阻定律和电流定义式 Iqt的应用，注意导线长度和横截面积变化时，导线的体积保持不变自主解答(1)某导体形状改变后，由于质量不变，则总体积不变、电阻率不变，当长度l和面积S变化时，应用VSl来确定S、l在形变前后的关系，分别用电阻定律即可求出l、S变化前后的电阻关系一根给定的导线体积不变，若均匀拉长
11、为原来的 2 倍，则横截面积为原来的12，设 A、B 导线原长为 l，横截面积为 S，电阻为 R，则 lA2l，SAS2，lBl2，SB2S.RA2lS24lS4R，RBl22S14lSR4.则 RARB4RR4161.(2)根据 Iqt，IUR得 qURt(此步推导的方向是利用不变量 U 和已知量 R、t)，由题意知：UAUB，tAtB，则 qAqBRBRA116.答案(1)161(2)1162如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a1 m，b0.2 m，c0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其UI图线如图乙所示，当U10 V时，求电解液的电阻率是多少？解
12、析：由题图乙可求得电解液的电阻为RUI 1051032 000 由题图甲可知电解液长为：la1 m截面积为：Sbc0.02 m2结合电阻定律 RlS得RSl 2 0000.021m40 m.答案：40 m电功与电热及电功率与热功率(1)在非纯电阻电路中，U2R t 既不能表示电功，也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立(2)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3 有一个小型直流电动机，把它接入电压为U10.2 V的电路中时，电动机不转，测得
13、流过电动机的电流是I10.4 A；若把电动机接入U22.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I21.0 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？思路点拨 解答本题时应把握以下两点：(1)当电动机不转时，电动机为纯电阻用电器(2)当电动机转动时，电动机为非纯电阻用电器自主解答 U10.2 V 时，电动机不转，此时电动机为纯电阻，故电动机线圈内阻rU1I1 0.20.4 0.5 U22.0V 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的定义式，得P 电U2I22.01.0 W2 WP 热I22r1.020.5
14、W0.5 W所以由能量守恒，电动机的输出功率P 出P 电P 热2 W0.5 W1.5 W此时若电动机突然被卡住，则电动机又为纯电阻，其热功率 P 热U22r2.020.5 W8 W答案 1.5 W 8 W3.如图所示，输入电压U恒为12V，灯泡L上标有“6 V,12 W”字样，电动机线圈的电阻RM0.50，若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是()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 WD整个电路消耗的电功率为22 W解析：电动机为非纯电阻电路，欧姆定律对电动机不再适用灯泡L 正常发光，则 IPU2 A电路中的电流 I2 A，整个电路消耗的总功率 P
15、总UI24 W，D 错电动机的输入功率等于 P 总P 灯12 W，A 对，电机两端电压 U6 V，电机的输入功率 P 入UI12 W，输出功率 P 出P 入I2RM10 W故 B 错电动机的热功率 P 热I2RM2.0 W，C 对答案：AC1通常一次闪电过程历时约0.20.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成每个闪击持续时间仅4080 s，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1.0109 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 s.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
16、瞬时值可达到1105 AB整个闪电过程的平均功率约为11014 WC闪电前云地间的电场强度约为1106 V/mD整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J解析：由 Iqt66105 A1105 A 知，A 对由 EUd1.01091103 V/m1106 V/m 知，C 对；由 WqU61.0109 J6109 J 知，D 错；P 1Wt 61090.2 W31010W，B 错答案：AC2(2011年高考上海综合)家用电器即使没有使用，只要插头插在电源上处于待机状态，就会消耗电能根据下表提供的数据，估算这些电器待机1天耗电约为()家用电器1台台式电脑1台平板电视机1台空调 1台洗衣机待机功率(
17、瓦)4142A.0.3度 B0.6度C0.9度D1.2度解析：1度1033 600 J3.6106 J，这些用电器一天耗电WPt(4142)243 600 J9.5105 J0.3度故A正确，B、C、D错误答案：A3.(2012年杭州模拟)如图所示是某导体的IU图象，图中45，下列说法正确的是()A通过电阻的电流与其两端的电压成正比B此导体的电阻R2 CIU图线的斜率表示电阻的倒数，所以Rcot 451.0 D在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解析：由 IU 图线知：图线为过原点的斜线，故 A 项正确图线的斜率为电阻的倒数，故 RUI 105 2，B 项正确由于两
18、坐标轴的物理意义及标度不同，故图线的斜率 k 不能用三角函数表示，C项错误；由 IUR6.02 A3.0 A，故 qIt3.01 C3.0 C，D 项正确答案：ABD4.(2012年镇江模拟)如图所示，电阻R120，电动机绕线电阻R210，当电键S断开时，电流表的示数是I10.5A；当电键S合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，此时电流表的示数I和电路消耗的电功率P应满足()AI1.5A BI1.5ACP15 W DP15 W解析：当电键S断开时，电动机没有通电，欧姆定律成立，所以电路两端的电压UI1R110 V；当电键S合上后，电动机转动起来，电路两端的电压U10 V，通过电动机的电流应满足UI2IR2，故I21 A；所以电流表的示数I1.5 A，电路消耗的电功率PUI15 W，故B、D正确，A、C错误答案：BD