2020《三维设计》新课标一轮复习教师用书教师用书第八章 恒定电流

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第八章 恒定电流
[全国卷 5年考情分析]
基础考点 常考考点 命题概率 常考角度
◎欧姆定律()
◎电阻定律()
◎电源的电动势
和内阻() 
◎电功率、焦耳
定律()
以上 4个考点未
曾独立命题
电阻的串联、并
()
闭合电路的欧姆
定律()
'16Ⅱ卷T17(6 )
综合命题
概率 20% (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
)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
实验八:测定金
属的电阻率(同时
练习使用螺旋测
微器)
'18Ⅲ卷T23(9 )
'17Ⅱ卷T23(9 )
'16Ⅱ卷T23(9 )
'15Ⅰ卷T23(9 )
'15Ⅱ卷T23(9 )
'14Ⅱ卷T22(6 )
综合命题
概率 100%
实验九:描绘小
电珠的伏安特性
曲线
'17Ⅰ卷T23(10 )
综合命题
概率 30%
实验十:测定电
源的电动势和内
'14Ⅰ卷T23(9 )
综合命题
概率 30%
实验十一:练习
使用多用电表
'18Ⅱ卷T22(6 )
'17Ⅲ卷T23(9 )
综合命题
概率 40%
1节 电流 电阻 电功 电功率
一、电流及欧姆定律
1电流的理解
(1)定义:电荷的定向移动形成电流。
(2)条件:①有可以自由移动的电荷;②导体两端存在电压。
(3)方向:电流是标量,为研究问题方便,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
在外电路中电流由电源正极到负极,在内电路中电流由电源极到极。[1]
(4)三个表达式
① 定义式:I=,q为在时间 t内通过导体横截面的电荷量。
② 微观表达式:InqS v ,其中 n为导体中单位体积内自由电荷的个数,q为每个自由
电荷的电荷量,S为导体的横截面积,v为自由电荷定向移动的速率。
③ 决定式:I=,即欧姆定律。
2欧姆定律
(1)内容:导体中的电I跟导体两端的电压 U比,跟导体的电阻 R反比[
2]
(2)适用范围:适用于金属和电解液等纯电阻电路。
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二、电阻定律
1电阻定律
(1)容:同种材料的导体,其电阻 R它的长l成正比,与它的横截面积 S成反比
导体电阻还与构成它的材料有关。
(2)表达式:Rρ[3]
2电阻率
(1)计算式:ρR
(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。
(3)电阻率与温度的关系
金属的电阻率随温度升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小。
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:WqUIUt
(3)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程。[4]
2电功率
(1)定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢。
(2)公式:P==IU
3焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间
成正比。
(2)公式:QI2Rt[5]
4热功率
(1)定义:单位时间内的发热量。
(2)表达式:P==I 2
R
【注解释疑】
[1] 电流既有大小也有方向,但它的运算遵循代数运算法则,是标量。
[2] R一定时,IU;当 U一定时,I,但 R由导体本身决定,与 IU无关。
[3] 电阻定律表达式是电阻的决定式,而电阻的定义式为 R=,提供了一种测量电
阻的方法。
[4] 纯电阻电路遵守欧姆定律,非纯电阻电路不遵守欧姆定律。
[5]在任何电路中,计算电功都可以用 WUIt,计算电热都可以用 QI2Rt
[深化理解]
1.在理解公式时一定要注意定义式与决定式的区别,其中定义式或计算式有:I=、R
=、ρ=等,决定式有:I=、InqSv等。
2.公式 WUIt 可求解任何电路的电功,而 WI2Rtt只适用于纯电阻电路。
3.无论是线性元件还是非线性元件,只要是纯电阻元件,电阻都可由 R=计算。
[基础自测]
一、判断题
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(1)R=知, 导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比。(×)
(2)根据 I=,可知 Iq成正比。(×)
(3)ρ知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比,与导体的长度
反比。(×)
(4)公式 WtI2Rt 只适用于纯电阻电路。()
(5)19 世纪,焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律,即焦耳
定律。()
二、选择题
1.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕原核运动可等效为一
形电流。电荷量为 e的电子以速率 v绕原核沿顺方向做半r圆周运动,
关于该环形电流的说法正的是(  )
A.电流大小为,电流方向为
B.电流大小为,电流方向为
C.电流大小为,电流方向为
D.电流大小为,电流方向为
解析:C 由电流的定义式 I=得电流大小为 I==,电流方向为正电荷定向移动的
方向,由电子带负电绕原子核顺时针转动可知环形电流方向为逆时针。故 C正确。
2[沪科版选修 31 P67T2改编]有一根长 1.22 m 的导线,横截面积为 0.10 mm2。在
它两端0.60 V 电压时,通过它的电流正0.10 A根导线是由________制成的(
表是常温下种材料的电阻率,单位为 Ω·m)(  )
铜 锰铜合金 镍铜合金
1.7×1084.4×1075.0×1072.9×108
A.铜丝         B锰铜合金
C镍铜合金 D铝丝
解析:C 由 R=及 Rρρ==Ω·m4.9×107 Ω·m。所以导线是由镍铜合金制
成的。
3.[人教版选修 31 P48T2]学对四个电阻各了一次测量
每个电阻两端的电压和通过它的电流在 UI 标系中描点,
abcd个点。个电阻的大小关系是(  )
ARaRbRcRd BRaRbRcRd
CRaRbRdRc DRaRbRdRc
解析:A 由 R=可知,UI 图像中,所描点与 O点连线的斜率表示电阻的大小,由
题图可知 Ra>RbRc>Rd。故 A正确。
高考单独本节内容进行大,电流及其三个表达式、欧姆定律和电阻
定律、伏安特性曲线、电功、电功率及焦耳定律这是电实验的基础,是电磁感
综合问题必将涉及的内容。
考点一 电流的理解及其三个表达式的应用[基础自修类]
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[题点全练]
1[电解液导电问题]
1AB
极,流电,于有电过。t
液内截面 S子数为 n1,通过的负子数为 n2基本电
荷为 e以下说法中正的是(  )
A子定向移动形成的电流方向AB子定向移动形成的电流方向
BA
B液内由于正、负子移动方向相反,液中的电流抵消,电流等于
C液内的电流方向AB,电流 I
D液内的电流方向AB,电流 I
解析D 电荷的定向移动形成电流,规定正电荷定向移动的方向为电流方向,
题图所示可知,溶液中的正离子从 AB运动,负离子由 BA移动,负电荷由 BA
相当于正电荷AB移动,因此电方向AB,带电离子在溶液中定向移动形
电流,电流不为零,故选项 AB错误;溶液中电流方向是 AB,电流 I==,故选项 C
错误,D正确。
2[电流微观表达式]
如图所示,一根长为 L、横截面积为 S的金属,其材料的电阻
率为 ρ内单位体积内自由电子数为 n,电子的质量为 m、电荷量
e。在两端上恒定的电压时,内产生电流,自由电子定向
动的平均速率为 v金属内的电场度大小为(  )
A.           B.
Cρnev D.
析:C 流定知:IneSv。由定律UIRneSv·ρ
ρneLv,又 E=,故 Eρnev,选项 C正确。
3[“柱体微元模型问题]
在长度为 l横截面积为 S单位体积内自由电子数为 n的金属导体两端上电压,导体
就会产生匀强电场。导体内电荷量为 e的自由电子在电场力作用下先做动,后与
做热动的阳离碰撞而减速如此往复…,所以,通常自由电子的这种
化成速率为 v(随时间)的定向动。知阻电子动的阻力大小与电子定向移动的
速率 v成正比,即 Ffkv(k是常量)则该导体的电阻应等于(  )
A. B.
C. D.
B  kveUI
neSv,电阻 R==,选项 B正确。
[名师微点]
“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本路:
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n,每个自由电荷
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的电荷量为 q,电荷定向移动的速率为 v
(1)体微元中的电荷量为 QnLSq
(2)电荷通过横截面的时间 t=。
(3)电流的微观表达式 I==nqvS
考点二 欧姆定律和电阻定律的理解与应用[基础自修类]
[题点全练]
1[电阻定律的应用]
两根材料相同的均匀导线 xy,其中,x长为 ly长为 2l,串
联在电路中时沿长度方向的电势 φ随位化规律如图所示,那么
xy两导线的电阻和横截面积比分别为(  )
A31 16       B23 16
C32 15 D31 51
解析:A 由题图可知,两导线两端的电压之比为 31,电流相同,则电阻之比为
31,由电阻定律 Rρ得横截面积 S=,横截面积之比=·×=,A正确。
2[欧姆定律的应用]
如图所示的电路可以测量电阻的阻Rx测电阻,R0
G高的表,MN 均匀
改变滑P通过电流表 G的电流为时,测
MPl1PNl2Rx的阻(  )
A.R0 B.R0
C.R0 D.R0
解析:C 通过电流表 G的电流为零时,P点的电势与 R0Rx连接点的电势相等,
U0UMP,根据欧姆定律有 U0R0UMPRl1则=,由得=,根据电阻定律得,电
阻丝的电阻 Rl,故=,所以 RxR0,正确选项为 C
3[电阻定律、欧姆定律的综合应用]
如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃PQ为电极,a1 mb0.2 mc
0.1 m当里面注满某电解液,PQ上电压后,其 UI 图像如图乙所示。U10 V 时,
求电解液的电阻率 ρ是多少?
解析:由题图乙可求得 U10 V 时,电解液的电阻
R== Ω2 000 Ω
由题图甲可知电解液容器长 la1 m
截面积 Sbc0.02 m2
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结合电阻定律 Rρ
ρ== Ω·m40 Ω·m
答案40 Ω·m
[名师微点]
电阻的决定式和定义式的比
公式 决定式 定义式
Rρ R
区别
指明了电阻的决定因素 了一种测定电阻的方法,电阻与 UI无关
适用于粗细均匀的金属导体和
布均匀的导电适用于任何纯电阻导体
相同点 能反映电阻的实质(要用微观理论解释)
考点三 伏安特性曲线的理解及应用[生共研]
1图线的意义
(1)由于导体的导电性能同,所以同的导体有同的伏安特性曲线。
(2)伏安特性曲线上每一点的电压标与电流标的比应这一态下的电阻。
2两类图线
线性元件的伏安特性曲线是过点的线,
它的电阻是不变的,Ra<Rb
非线性元件的伏安特性曲线是曲线,表
的电阻是化的,Rc减小,Rd增大。
[典例] 如图甲所示,电路中电源电动势为 3.0 V,内阻计,L1L2L3为三个相同
的小灯泡灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后,下说法中的是(
)
AL1中的电流为 L2中电流的 2
BL3的电阻1.875 Ω
CL3的电功率0.75 W
DL2L3功率3 W
[解析] 由于不计电源内阻,所以 L1两端电压为 3 VL2L3两端的电压均为 U1.5
V,由题图乙可知此时通过 L1的电流为 1.0 A,通过 L2L3电流为 I0.8 A所以 L1
的电流不是 L2中电流的 2倍,A错误;L3的电阻 R==1.875 ΩB正确;L3的电功率 P
UI1.5×0.8 W1.2 WC错误;L2L3的总功率 P2P2.4 WD错误。
[答案] B
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(1)IU 图像叫做导体的伏安特性曲线,UI 图像是元件两端的电压与流过它的电流之间
的关系图像。
(2)UI(IU)图像为曲线时,图线上某点与 O点连线的斜率表示电阻(的倒数),但图线
的斜率没有实际意义。
[题点全练]
1[利用图像求电阻]
一导体的伏安特性曲线如图AB(曲线)所示,关于导体的电阻,
以下说法正的是(  )
AB点的电阻为 12 Ω
BB点的电阻为 40 Ω
CA化到了 B时,导体的电阻温度的影响改变1 Ω
DA化到了 B时,导体的电阻温度的影响改变9 Ω
解析B 根据电阻的定义式可以求AB两点的电阻分别为 RA Ω30 ΩRB
Ω40 Ω,所以 ΔRRBRA10 Ω,故 B正确,ACD错误。
2[两类图线的比较]
所示为 AB两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描
的是(  )
A.电阻 A的阻随电流的增大而减小,电阻 B的阻值不变
B.在两线,电阻 A的阻等于电阻 B的阻
C.在两线,电阻 A的阻大于电阻 B的阻
D.在两线,电阻 A的阻小于电阻 B的阻
解析:B 由题图可知,电阻 AIU 图像的斜率越来越小,故 A的电阻随电流的增
大而增大,电阻 B的阻值不变,故选项 A错误;两图像的交点处,电流和电压均相同,则
由欧姆定律可知,两电阻的阻值相等,故选项 B正确,CD错误。
考点 电功、电功率及焦耳定律[生共研]
电功和电热、电功率和热功率的区别与联系
意义 公式 联系
电功 电流在一电路中所做的功 WUIt 纯电阻电路,电功等于电
热,WQUItI2Rt
非纯电阻电路,电功大于电
热,WQ
电热 电流通过导体产生的热量 QI2Rt
电功率 单位时间内电流所做的功 PUI 纯电阻电路,电功率等于热功
率,PPUII2R
非纯电阻电路,电功率大于热
热功率 单位时间内导体产生的热量 PI2R
8 85
功率,PP
[] ()流电
m50 kg的电U110 V
v0.9 m/s
电动的电流为 I5.0 A速度 g10 m/s2(  )
A.电动输入功率为 550 W
B.电动提升物的功率为 550 W
C.电动提升物的功率为 450 W
D.电动的线电阻为 22 Ω
[思路点拨]
(1)重物匀速上升,拉力 Fmg,故提升重物的功率 PFvmgv
(2)电动机的输入功率=提升重物的功率+热功率。
[解析] 电动机的输入功率 PUI110×5.0 W550 WA对。提升重物的功率 P
mgv50×10×0.9 W450 WB错,C对。PPPPI2R线R线== Ω
4 ΩD错。
[答案] AC
非纯电阻电路中电功、电功率的分析方法
(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。
(2)用好定律找准关系
首先利用欧姆定律进行分析计算,确定相应的电压或电流;然后根据闭合电路的电压
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
[题点全练]
1[功率的分析与计算]
,一电动自动力电源上的36 V,12 A·h
作时出电30 V180
W。由于电动发热损耗,电动的效率为 80%
288
N,下说法正的是(  )
A.电源内阻为 1 Ω作电流为 5 A
B.电动自行车电动的内阻为 5 Ω
C.电动自行车保持额定功率行驶长时间是 2.4 h
D.电动自行车保持额定功率行驶最远距离3 600 m
解析:D 由 PUI 可知,额定电流 I== A6 A,电源内阻 r== Ω1 Ω,故 A
误;自行热功P(180%)P36 WPI2r可得r Ω1
Ω,故 B误;根据电池容Q12 A·h电流6 A,则可得 t== h2 h,故 C误;
9 85
电动自行车匀速行驶时 Ff,则由 80%Pfv,解得 v0.5 m/s,则电动自行车保持额定
功率匀速行驶的最远距离是 xvt0.5×7 200 m3 600 m,选项 D正确。
2[功能转化的分析]
(多选)如图所示,一电动质量为 m的物体,以速度 v速上升。
知电动线的电阻为 R,电源电动势为 E,通过电源的电流为 I当地
速度为 g忽略阻力及导线电阻,(  )
A.电源内阻 rR
B.电源内阻 r--R
C如果电动轴被卡住停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变
D如果电动轴被卡住停止转动,较短时间内电源消耗的功率将变
解析:BC 含有电动机的电路不是纯电阻电路,欧姆定律不再适用,A错误;由
量守定律可得 EII2rmgvI2R,解得 r=--RB正确;如果电动机转轴被卡住
EI(Rr),电流增大较短时间内,电源消耗功率变大长时间的
烧坏电源和电动机的现象C正确,D错误。
STS 问题”巧迁移——中的纯电阻非纯电阻
中,人们使用多用电饭锅空调冰箱风扇吹风等,这
用电有的可以为纯电阻,有的则不是纯电阻,请结合以下各题自主领悟
1.一只电饭煲和一台洗衣机并联出电压为 220 V 流电源上(电源内阻可
略不)正常作。用电流表分别测通过电饭煲的电流是 5.0 A,通过洗衣机电动
电流是 0.50 A说法中正的是(  )
A.电饭煲的电阻为 44 Ω洗衣机电动线的电阻为 440 Ω
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 W
C1 min 内电饭煲消耗的电能为 6.6×104 J洗衣机电动机消耗的电能为 6.6×103 J
D.电饭煲发热功率是洗衣机电动发热功率的 10
解析C 由于电饭煲是纯电阻元件,所R1==44 ΩP1UI11 100 W
1 min 消耗的电W1UI1t6.6×104 J洗衣机为非纯电阻元件,所以 R2P2UI2
110 W1 min 消耗 W2UI2t6.6×103 J热功率 PP2,所以电饭煲发
热功率不是洗衣机电动机热功率的 10 倍。上可知 C正确。
2.为了生方便,电热水壶已进入千家万户如果将一电水壶接220 V 的电源两
端,时间 t0电热水壶关自动切断,假热量的损失不计、的阻值不受温度的
(  )
A如果将电热水壶接110 V 的电源两端,需经 2t0的时间电热水壶关自动切断
B如果将电热水壶接110 V 的电源两端,需经 16t0的时间电热水壶关自动切断
C如果将电热水壶接55 V 的电源两端,需经 4t0的时间电热水壶关自动切断
D如果将电热水壶接55 V 的电源两端,需经 16t0的时间电热水壶关自动切断
解析:D 电水壶是纯电阻元件,根据Qt可知,煮沸壶水的热量为
Qt0,当电压变为原来的时,所热量没变,因此时间要变为原来的 4,即 4t0AB
10 85
错误;当电压变为原来的时,时间要变为原来的 16 倍,即 16t0C错误,D正确。
3(多选)出了某品牌电动自及所用电动技术参数,计其自身
械损耗若该车态下以运行速度行驶(  )
40 kg 定电压 48 V
载重 75 kg 定电流 12 A
行驶速度 20 km/h 出功率 350 W
A.电动输入功率为 576 W
B.电动的内电阻为 4 Ω
C该车获得牵引力为 104 N
D该车受到的阻力为 63 N
解析:AD 电动机的输入功率为 PUI48×12 W576 WA正确;电动机的
热功率为 PI2rPP代入据解得:r1.6 ΩB错误vm20 km/h m/s
根据 PFvm,解得 F63 N车速最大时,Ff63 N,故 C错误,D正确。
分析生活中的用电器问题的两条思路
(1)了解用电器的结,含有电动机工作的为非纯电阻;不含电动机或含电动机
但电动机不转的则为纯电阻。
(2)化角度分,若消耗的电能全部为电热,则为纯电阻;若消耗的电
有一分转其他能量,则为非纯电阻。
[课时跟踪检测]
[A 级——基础小题练]
1.关于电流,下说法中正的是(  )
A.通过导体横截面的电荷量多,电流
B.电子动的速率大,电流
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量多,导体中的电流
D为电流有方向,所以电流是
解析C 电流的大小等于单位间内流过导体横截面的电荷量,故 A错误C
确;电流的微观表达式 IneSv,电流的大小由单位体积的电荷数、每个电荷所带电荷量、
导体的横截面积和电荷定向移动的速率同决定,故 B错误;量运算遵循平行四边形定
则,标量的运算遵循代数法则,电流的运算遵循代数法则,故电流是标量,故 D错误。
2.下说法中正的是(  )
A.由 R=可知,电阻与电压、电流都有关系
B.由 Rρ可知,电阻只与导体的长度和横截面积有关系
C.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而减小
D.所谓超导现温度接近绝对零温度时,导体的电阻
突然变的现
解析:D R=是电阻的定义式,R与电压和电流无关,故 A错误;而 Rρ是电阻
摘要:

第1页共85页第八章恒定电流[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点命题概率常考角度◎欧姆定律(Ⅱ)◎电阻定律(Ⅰ)◎电源的电动势和内阻(Ⅱ) ◎电功率、焦耳定律(Ⅰ)以上4个考点未曾独立命题电阻的串联、并联(Ⅰ)闭合电路的欧姆定律(Ⅱ)'16Ⅱ卷T17(6分)综合命题概率20%(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实验八:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)'18Ⅲ卷T23(9分)'17Ⅱ卷T23...

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