1、专题七 恒定电流 课标要求热点考向1.观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用.2.初步了解多用电表的原理.通过实际操作学会使用多用电表.3.通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律.4.知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律.5.测量电源的电动势和内阻.6.知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用.7.通过实验，观察门电路的基本作用.初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用.8.初步了解集成电路的作用.关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况.1.欧姆定律，电阻定律，电阻的串、并联综合问题.2.闭合电路的动态分析、故障分析.3.焦耳定律、电路的能
2、量分析.4.绘制并分析伏安特性曲线.5.伏安法测电阻(包括电表的内阻)、测定电源电动势和内阻.6.多用电表的使用及相关电路问题.第1讲 电流 电阻 电功及电功率 考点 1 电流、电阻、欧姆定律1.电流(1)电流的形成：电荷的_形成电流.(2)电流的方向：物理学中规定_电荷定向移动的方向为电流的方向.(3)表达式宏观表达式：I_；微观表达式：I_.(S 为导体的横截面积，n 为导体单位体积的自由电荷数，q 为每个自由电荷的带电量，v 为电荷定向移动的速率).定向移动正nqSvqt2.电阻、电阻定律、电阻率(1)电阻的定义式：R_(电阻与电压和电流强度无关).(2)电阻定律长度内容：在温度不变的情
3、况下，同种材料的导体的电阻跟其_成正比，跟其横截面积成反比.表达式：_，此为电阻的决定式.RlSUI(3)电阻率金属材料计算公式：_，与导体长度 l、横截面积 S 无关，它是导体材料本身的性质，由其材料决定，与温度有关.电阻率与温度的关系：有的随温度的升高而增大，如_；有的随温度的升高而减小，如半导体；有的几乎不受温度的影响，如锰铜合金、镍铜合金.RSl3.欧姆定律正比反比(1)内容：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成_，跟它的电阻 R 成_.(2)公式：I_.金属(3)适用条件：适用于_和电解液导电，或纯电阻电路；不适用于气态导体和半导体元件.UR(4)导体的伏安特性曲线：研究部分电
4、路欧姆定律时，常画成 U-I 或 I-U 图象，如图 7-1-1 甲、乙所示.对于线性元件，伏安特性曲线是_；对于非线性元件，伏安特性曲线不是直线.图 7-1-1直线考点 2 电功、电功率、焦耳定律1.电功(1)定义：电路中_对移动电荷所做的功.(2)公式：WqU_(适用于所有的用电器).(3)实质：_转化成其他形式的能的过程.电场力UIt电能2.电功率(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_.(3)额定功率：用电器正常工作时的功率，当用电器两端的_或流过用电器的电流为额定值时，它一定正常工作.用电器实际工作时的功率小于或等于额定功率.(2)公式：PWt _(适用于任何电路).快慢U
5、I电压3.焦耳定律电流的二次方QI2Rt(1)内容：电流通过导体产生的热量跟_成正比，跟电阻及通电时间成正比.(2)表达式：_.【基础自测】1.在示波管中，电子枪2 s内发射了61013个电子，则示)波管中电流的大小为(解析：电子枪 2 s 内发射了 61013 个电子，则 2 s 内通过示波管横截面的电子数为 61013 个，因此电流 IA4.8106 A，故 A 正确.答案：AA.4.8106 A B.3.01013 AC.9.61016 A D.3.0106 A610131.6101922.一电动机，线圈电阻为 R，在它两端加上电压 U，电动机正常工作，测得通过它的电流为 I，电动机的机
6、械功率是()A.I2R B.U2RC.UII2R D.UI解析：电动机的电功率 PUI，热功率P热I2R，所以机械功率是P机PP热UII2R，故C正确.答案：C3.标有“220 V60 W”的白炽灯泡，加在其两端的电压 U由零逐渐增大到 220 V，在此过程中，电压 U 和电流 I 的关系可用图象表示，题中给出的四个图象中符合实际的是()ABCD解析：由题意得，白炽灯泡上的电压 U 由零逐渐增大到220 V 时，白炽灯泡的温度不断升高，电阻增大，斜率增大，故 B 正确.答案：B4.一根粗细均匀的导线，当其两端电压为 U 时，通过的电流是 I.若将此导线均匀拉长到原来的 2 倍时，电流仍为 I，
7、则导线两端所加的电压变为()A.U2B.UC.2UD.4U答案：D解析：由电阻定律 RlS，导线均匀拉长为原来 2 倍时总体积不变，横截面积变为原来的12，故电阻变为原来的 4 倍，由欧姆定律 IUR可知电流仍为 I 时，所加电压变为原来 4 倍，故D 正确.热点 1 电流的理解与计算热点归纳项目公式适用范围字母含义公式含义定义式Iqt一切电路q 为在时间 t 内通过导体横截面的电荷量qt反映了 I 的大小，但不能说 Iq，I1t(续表)项目公式适用范围字母含义公式含义微观式 InqSv 一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数；q：每个自由电荷的电荷量；S：导体横截面积；v：电荷定向移动速率从
8、微观上看 n、q、S、v 决定了I 的大小决定式IUR金属、电解液U：导体两端的电压R：导体本身的电阻I 由 U、R 决定，IU，I1R考向 1 电流的定义式【典题 1】如图 7-1-2 所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间 t 内通过溶液截面 S 的正离子数为 n1，负离子数为 n2，设元电荷为 e，则以下说法正确的是()图 7-1-2A.溶液内电流方向从 A 到 B，电流为n1etB.溶液内电流方向从 B 到 A，电流为n2etC.溶液内正、负离子反方向移动，产生的电流相互抵消D.溶液内电流方向从 A 到 B，电流为n1n2et解析：溶液内正、负离子反方向移动，通过截面的电荷量为正、负
9、离子电荷量绝对值之和，由电流的定义可算出，电流为，故 D 正确.答案：D为自由电子带电荷量的绝对值；若导体为电解液，因为电解液 里的正、负离子移动方向相反，但形成的电流方向相同，故 q为正、负离子带电荷量的绝对值之和.n1n2et方法技巧：应用 Iqt计算时应注意：若导体为金属，则 q考向 2 电流的微观决定式【典题 2】(2019 年云南曲靖模拟)铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子中有 n 个自由电子.今有一根横截面积为 S的铜导线，当通过的电流为 I 时，电子平均定向移动的速率为()A.光速 cB.IneSC.IneSmmID.neS答案：D解析：由电流表达式 IneSv 可得 vIn
10、eS，其中nnmnm，故 v mIneS，故 D 正确.方法技巧：对于电流的微观表达式除了会用之外，也得理解好其推导过程，带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，即为“柱体微元”模型.设柱体微元的长度为 L，横截面积为 S，单位体 积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向 移动的速率为 v，则柱体微元中的总电荷量为 QnLSq，电荷通过横截面的时间 tLv，电流的微观表达式 IQt nqvS.热点 2 对电阻、电阻定律的理解与应用热点归纳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，电阻大小与导体的长度、横截
11、面积及材料等有关；电阻率是描述导体材料导电性能好坏的物理量，与导体长度、横截面积无关.(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小.(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关.公式区别电阻的决定式电阻的定义式说明了导体的电阻由哪些因素决定，R 由、l、S 共同决定提供了一种测电阻的方法伏安法，R 与 U、I均无关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体2.电阻的决定式和定义式的比较：RlSRUI考向 1 电阻定律的理解【典题 3】有一长方形导体，长 a、宽 b、高 h 之比为 63 2，它的六个面的中心各焊接一根电阻不计的导线，如图7-1-3所
12、示，分别将 AA、BB、CC接在同一恒压电源上时，导体中电荷的运动速度分别为v1、v2、v3.则v1v2v3为()图 7-1-3A.632B.111C.236D.123答案：D方法点拨：电阻定律中的长度必须是沿电流方向的长度，横截面积是垂直电流方向的面积.解析：根据 RlS、IUR和 InSqv 得 v Unql，即 v1l，所以 v1v2v3123，D 正确.考向 2 导线对折、拉伸对电阻变化的讨论【典题 4】两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为()A.14B.18C.1
13、16D.161答案：C解析：对于第一根导线，均匀拉长到原来的 2 倍，则其横截面积必然变为原来的12，由电阻定律可得其电阻变为原来的 4倍；第二根导线对折后，长度变为原来的12，横截面积变为原来的 2 倍，故其电阻变为原来的14.给上述变化后的裸导线加上相同的电压，由欧姆定律得 I1 U4R，I2UR44UR，由 Iqt可知，在相同时间内，电荷量之比 q1q2I1I2116，故 C 正确.方法技巧：某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变.(2)导体的体积不变，由 VlS 可知 l 与 S 成反比.(3)在、l、S 都确定之后，应用电阻定律 RlS求解.热点
14、3 欧姆定律及伏安特性曲线的应用热点归纳1.欧姆定律的“二同”(1)同体性：指 I、U、R 三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体.(2)同时性：指 U 和 I 必须是导体上同一时刻的电压和电流.2.伏安特性曲线的意义(1)由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线.(2)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.(3)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.线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线，表明它的电阻是不变的，图中RaRb.非线性元件的伏安特性曲线是曲线，表明它的电阻是变化的，图中Rc随U增大而减小，
15、Rd随U增大而增大.3.两类图线D.在 A 点，白炽灯的电阻可表示为考向 1 伏安特性曲线的理解【典题 5】(多选)我国已经于 2012 年 10 月 1 日起禁止销售100 W 及以上的白炽灯，以后将逐步淘汰白炽灯.假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的 U-I 曲线如图 7-1-4 所示.图象上 A 点与原点 O 的连线与横轴成角，A 点的切线与横轴成角，则()A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小B.在 A 点，白炽灯的电阻可表示为 tan C.在A点，白炽灯的电功率可表示为U0I0图 7-1-4U0I0解析：白炽灯的电阻随电压的增大而增大，A 错误；在 A点，白炽灯的电阻可表示为U0I0，不能
16、表示为 tan，B 错误，D正确；在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0，C 正确.答案：CD考向 2 根据伏安特性曲线求通过非线性电阻元件的电流【典题 6】(多选，2017 年江苏检测)在如图 7-1-5 甲所示的电路中，L1、L2、L3 为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示.当开关 S 闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时()甲乙图 7-1-5A.L1 上的电压为 L2 上电压的 2 倍B.L1 消耗的电功率为 0.75 WC.L2 的电阻为 12 D.L1、L2 消耗的电功率的比值大于 4解析：电路中的总电流为 0.25 A，L1 中电流为 0.25
17、A，由小灯泡的伏安特性曲线可知 L1 两端电压为 3.0 V，L1 消耗的电功率为 P1U1I10.75 W，B 正确；根据并联电路的规律，L2中电流为 0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知 L2 两端电压大约为 0.3 V，L1 的电压大约为 L2 电压的 10 倍，A 错误；由欧姆定律，L2 的电阻约为 R2U2I2 0.30.125 2.4，C 错误；L2消耗的电功率约为 P2U2I20.30.125 W0.037 5 W，L1、L2 消耗的电功率的比值大于 4，D 正确.答案：BD热点 4 纯电阻电路和非纯电阻电路热点归纳1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较输入功率电动机的总功率.
18、由电动机电路中的电流和电压决定，即P总P入UI 输出功率电动机的有用功的功率，也叫做机械功率 热功率 电动机线圈上有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热I2r 三者关系P总P出P热 2.电动机的三个功率及关系效率特别说明正常工作的电动机是非纯电阻元件电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件(续表)P出P入100%P出P总100%【典题 7】一台电风扇，内阻为 20，接上 220 V 电压后正常工作，消耗功率 66 W，求：(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化为内能的功率是多少？电动机的效率是多少？(3)如果接上电源后，
19、电风扇的扇叶被卡住，不能转动，这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热功率是多少？思路点拨：解此题要注意两点：(1)电风扇正常工作时属于非纯电阻电路.(2)电风扇的扇叶被卡住时属于纯电阻电路.解：(1)因为 P入IU所以 IP 总U 66220A0.3 A.(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率为P内I2R0.3220 W1.8 W.电风扇正常工作时转化为机械能的功率为P 机P 总P 内66 W1.8 W64.2 W.电风扇正常工作时的效率为W机W总P机P总64.266 100%97.3%.(3)电风扇的扇叶被卡住后通过电风扇的电流IUR22020 A11 A.电动机消耗的电功率 PI
20、U11220 W2420 W.电动机的发热功率 P 内I2R11220 W2420 W.方法技巧：非纯电阻电路的分析方法(1)抓住两个关键量：确定电动机的电压 UM 和电流 IM 是解决所有问题的关键.若能求出 UM、IM，就能确定电动机的电功率 PUMIM，根据电流IM 和电动机的电阻 r 可求出热功率 PrI2Mr，最后求出输出功率P 出PPr.(2)坚持“躲着”求解UM、IM：首先，对其他纯电阻电路、电源的内电路等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流.然后，利用闭合电路 的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路的工作电压UM和电流IM.(3)应用能量守恒定律分析：要善于从能量
21、转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解.【迁移拓展】一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V 的交流电源上(其内电阻可忽略不计)，均正常工作.用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电流是 0.50 A，则下列说法中正确的是()A.电饭煲的电阻为 44，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 B.电饭煲消耗的电功率为 1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为 155.5 WC.1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6104 J，洗衣机电动机消耗的电能为 6.6103 JD.电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的 10 倍解析：由于电饭煲是纯电阻元件，其在1 min内消耗的电能W2UI2t6.6103 J其热功率P热P2，所以电饭煲发热功率不是洗衣机电动机发热功率的 10 倍.故 C 正确.答案：C所以 R1UI144，P1UI11100 W其在 1 min 内消耗的电能 W1UI1t6.6104 J洗衣机为非纯电阻元件，所以 R2UI2，P2UI2110 W