(新高考)高考物理一轮复习课件第8章第1讲《电流电阻电功及电功率》(含解析)

恒定电流第八章考情分析本章内容在高考中考查的频率较高，考查的内容主要集中在部分电路和闭合电路欧姆定律、电路的动态分析等知识点上，考查的题型以实验题为主。重要考点1.欧姆定律(Ⅱ)2．电阻定律(Ⅰ)3．电阻的串联、并联(Ⅰ)4．电源的电动势和内阻(Ⅱ)5．闭合电路的欧姆定律(Ⅱ)考点解读1.应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。2．非纯电阻电路中电功、电热的计算；与电磁感应、交变电流相联系的电功、电热的计算。3．稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现。重要考点6．电功率、焦耳定律(Ⅰ)实验九：测量金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验十：测量电源的电动势和内阻实验十一：用多用电表测量电学中的物理量考点解读4．实验及相关电路的设计，已成为每年高考必考的题型。在实验方面的命题重点为：基本仪器的使用，实验原理的理解，实验数据的处理等，从基本实验中总结出实验结论，实验设计思想，并将其应用到拓展型、迁移型实验题目的分析中，考查对实验方法的领悟情况、迁移应用能力和创新能力。第1讲电流电阻电功及电功率主干梳理对点激活自由移动电压

相同

相反

负

正

标量

正比

反比

金属

电压U

直线

无关

长度l

横截面积S

电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量

增大

减小

绝对零度

降到0

静电力

UIt

3.6×106

电势能

快慢

UI

×

×

×

4．公式W＝UIt适用于任何电路求电功。(

)5．公式Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路求电热。(

)6．电流I随时间t变化的图像与时间轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量。(

)√

√

×

答案解析A．加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大B．加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小C．无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以二极管是非线性元件D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线2．(人教版必修第三册·P60·拓展学习改编)如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是(

)答案解析由图知加正向电压时，二极管电阻较小，且随电压增大电阻变小，A错误。加反向电压时，二极管电阻较大，当反向电压达到一定值时，二极管会被击穿，电流会变大，故B错误。无论二极管加正向电压还是反向电压，电流随电压变化都是一条曲线，故二极管是非线性元件，C正确，D错误。解析3.(人教版必修第三册·P82·T3改编)四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220V

40W”，b、d灯泡的规格为“220V

100W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过它的额定功率。则这四盏灯泡实际消耗功率大小关系是(

)A．Pa＝Pc<Pb＝Pd

B.Pa＝Pc>Pb>PdC．Pa<Pc<Pb<Pd

D.Pa<Pc<Pb＝Pd答案解析由题意可知Ra＝Rc>Rb＝Rd，故Rab＝Rcd，由串联电路的特点可知Uab＝Ucd，又因为Ua＝Ub，Uc＝Ud，故Pa<Pb，Pc<Pd，Pa＝Pc，Pb＝Pd，所以Pa＝Pc<Pb＝Pd，A正确。解析考点细研悟法培优1.利用“柱体微元”模型求电流利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：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：(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。例1如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为(

)答案(2)根据题中符号写出时间t内穿过导体横截面的电荷量Q。提示：Q＝qvt。尝试解答电流微观表达式的相关说明(1)判断电流与其他量的变化关系，可以首先建立“柱体微元”模型，然后根据公式推导出电流的表达式，就能看出电流与其他量是否有关，以及随其他量如何变化等。(2)利用电流的微观表达式应注意各物理量的意义。[变式1]如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是(

)答案解析2．对U­I、I­U图像的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件。(2)在图甲中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra>Re。在图乙中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，Rd<Rf。(3)随着I增大，图线b上对应的点与O点连线的斜率变小，电阻变小；随着U的增大，图线c上对应的点与O点连线的斜率变大，电阻变小。答案(2)I­U图线的斜率表示什么？提示：电阻的倒数。提示：不能，只能由图中的标度求。尝试解答[变式2－1]

(2020·浙江省宁波市十校3月联考)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是(

)答案解析A．图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线B．图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线C．图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D．图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等[变式2－2]

(2020·天津市红桥区期末)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡并联，通电后各自的电流I随所加的电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中，正确的是(

)答案解析2．常见的纯电阻用电器：电阻、电炉子、白炽灯等；常见的非纯电阻用电器：电风扇、电动机、电解槽等。特别说明：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。A．电动机的输出功率为14WB．电动机两端的电压为7.0VC．电动机产生的热功率为4.0WD．电源输出的功率为24W例3

(2020·浙江高考压轴卷)在如图所示的电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A。则以下判断中正确的是(

)答案(2)电动机产生的热功率如何求解？提示：电源电动势减去内阻及R0的电压。尝试解答[变式3－1]

(2020·浙江省宁波市五校适应性考试)如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r，则时间t内(

)答案解析因为充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池的充电电流为I，内阻为r，所以手机电池产生的焦耳热为Qr＝I2rt，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为电池的内能，根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为UIt－I2rt，D正确。解析[变式3－2]有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4A；若把电动机接入U2＝2.0V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝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，此时电动机的发热功率是多大？答案1.5W

8W答案解析高考模拟随堂集训1．(2019·浙江4月选考)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2，则(

)答案解析因小电珠与电动机是串联关系，所以电流I1＝I2，A错误；因小电珠为纯电阻元件，则有U1＝I1R1，因电动机为非纯电阻元件，电动机正常工作时，电功率等于输出的机械功率与热功率之和，即U2I2＝P机械＋IR2，则有U2I2>IR2，即U2>I2R2，综上所述<，B、C错误，D正确。解析2.(2017·上海高考)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是(

)A．a和b

B.b和dC．a和c

D.c和d答案解析3．(2020·北京市顺义牛栏一中3月模拟)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是(

)A．图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强B．图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱C．图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样D．图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40V)时，反向电流才急剧变大答案解析答案解析5．(2020·北京市昌平区二模)一台直流电动机所加电压U＝110V，通过的电流I＝5.0A。若该电动机在10s内把一个质量M＝50kg的物体匀速提升了9.0m，不计摩擦及空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)电动机的输入功率P；(2)在提升重物的10s内电动机线圈产生的热量Q；(3)电动机线圈的电阻R。答案(1)550W

(2)1000J

(3)4Ω答案解析(1)电动机的输入功率P＝UI，代入数据解得P＝550W。(2)由能量守恒定律知Q＝Pt－Mgh，代入数据解得Q＝1000J。(3)由焦耳定律知Q＝I2Rt，代入数据解得R＝4Ω。解析课时作业答案解析2.两根材料相同的均匀导线x和y串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图中的ab段和bc段图线所示，则导线x和y的横截面积之比为(

)A．2∶1 B.1∶2C.6∶1 D.1∶6答案解析3.如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R。下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域判断正确的是(

)A．特性曲线在Ⅰ区，P1<P2B．特性曲线在Ⅲ区，P1>P2C．特性曲线在Ⅰ区，P1>P2D．特性曲线在Ⅲ区，P1<P2答案解析4.2013年，杭州正式推出微公交，它是一零排放的纯电动汽车，这为杭州人绿色出行又提供了一种方案。该电动车配有一块12V三元锂电池，容量达260A·h；采用220V普通电压充电，一次完全充电，约需8小时；行驶时，最大时速可达80km/h，充满电后，可最多行驶80km。则以下判断正确的是[在计算过程中不考虑各种能量转化的效率，可认为电能的价格为0.8元/(kW·h)](

)A．充电电流为260AB．充满电后储存的电能为3120JC．折合每公里的电能成本约为0.03元D．匀速行驶时的阻力约为2.0×103N答案解析5.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(

)答案解析A．I2＝2I1 B.I2＞2I1C．P1＝

D.P2＝6.如图所示，电路两端的电压为U，电流表内阻不计，定值电阻与电动机绕线电阻的阻值均为R。当开关S断开时，电流表的示数为I1，此时定值电阻上消耗的功率为P1；当开关S闭合后，电动机正常转动，电路两端的电压不变，此时电流表的示数为I2，电动机的输入功率为P2，则下列关系式正确的是(

)答案解析7．有两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l0和d0，乙电阻丝的长度和直径分别为2l0和2d0。将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值为(

)答案解析8．如图甲，电路中电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是(

)A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875ΩC．L3的电功率约为0.75WD．L2和L3的总功率约为3W答案解析A．R1中的电流小于R2中的电流B．R1中的电流等于R2中的电流C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率D．R1中自由电荷定向移动的速