2015届高三物理大一轮复习：71 电阻定律 电功率 焦耳定律

第1讲欧姆定律电阻定律电功率焦耳定律1.电流

(1)定义：自由电荷的___________形成电流．

(2)方向：规定为____________

定向移动的方向．

(3)三个公式 ①定义式：I＝_____； ②决定式：I＝______； ③微观式：I＝_______.欧姆定律(考纲要求Ⅱ)

定向移动正电荷neSv2．欧姆定律

(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成_______，跟导体的电阻R成_______. (2)公式：I＝______. (3)适用条件：适用于

和电解液导电，适用于纯电阻电路.正比反比金属1.电阻

(1)定义式：R＝________. (2)物理意义：导体的电阻反映了_____________________的大小，R越大，阻碍作用越____.电阻定律(考纲要求Ⅰ)

导体对电流阻碍作用大2．电阻定律

(1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的

成正比，与它的

成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．

(2)表达式：R＝_______.长度横截面积3．电阻率

(1)计算式：ρ＝_________. (2)物理意义：反映导体的_________，是导体材料本身的属性．

(3)电阻率与温度的关系 金属：电阻率随温度升高而________； 半导体：电阻率随温度升高而______.导电性能增大减小1.电功

(1)定义：导体中的自由电荷在_______作用下定向移动，电场力做的功称为电功．

(2)公式：W＝qU＝_____. (3)电流做功的实质：_____转化成其他形式能的过程．2．电功率

(1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的_____.电功率、焦耳定律(考纲要求Ⅰ)

电场力IUt电能快慢IU

3．焦耳定律

(1)电热：电流流过一段导体时产生的______. (2)计算式：Q＝_____.4．热功率

(1)定义：单位时间内的发热量．热量I2RtI2R1．(单选)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基础自测

解析导体的电阻是导体本身的性质，与其两端的电压和流过导体的电流无关，A错、B对；电阻率是材料本身的性质，只与材料和温度有关，与导体的长度和横截面积无关，C、D错． 答案B3．(单选)有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝，长度之比为l1∶l2＝1∶5，横截面积之比为S1∶S2＝2∶3，电阻之比为R1∶R2＝2∶5，外加电压之比为U1∶U2＝1∶2，则它们的电阻率之比为 (

)．

A．2∶3 B．4∶3 C．3∶4 D．8∶34．(单选)关于电功W和电热Q的说法正确的是(

)．

A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立

D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立 解析W＝UIt、Q＝I2Rt适用于一切电路，但在纯电阻电路中W＝Q，在非纯电阻电路中W>Q，B对，A、C、D错． 答案B5．(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图7－1－1所示，则下列说法中正确的是(

)．

A．加5V电压时，导体的电阻约是5Ω B．加11V电压时，导体的电阻约是1.4Ω C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小

D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小图7－1－11．电阻与电阻率的区别 电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大． 电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好．热点一电阻定律、欧姆定律的理解与应用2．电阻的决定式和定义式的区别【典例1】

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．1∶4

B．1∶8

C．1∶16

D．16∶1

答案C【跟踪短训】2．用电器距离电源为L，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ.那么，输电线的横截面积的最小值为 (

)．

A．ρL/R

B．2ρLI/U

C．U/(ρLI)

D．2UL/(Iρ)热点二电功、电热、电功率和热功率【典例2】在如图7－1－2所示电路中，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 (

)．

A．电动机的输出功率为14W B．电动机两端的电压为7.0V C．电动机的发热功率为4.0W D．电源输出的电功率为24W图7－1－2审题指导(1)如何计算电源的输出功率？_____________________________________________.(2)如何计算电动机的发热功率？____________________________________________.(3)如何计算电动机的输出功率？____________________________________________.解析由部分电路欧姆定律知电阻R0两端电压为U＝IR0＝3.0V，电源内电压为U内＝Ir＝2.0V，所以电动机两端电压为U机＝E－U－U内＝7.0V，B对；电动机的发热功率和总功率分别为P热＝I2r1＝2W、P总＝U机I＝14W，C错；电动机的输出功率为P出＝P总－P热＝12W，A错；电源的输出功率为P＝U端I＝20W，D错．答案B反思总结电功和电热的处理方法无论在纯电阻电路还是在非纯电阻电路中，发热功率都是I2r.处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，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．【跟踪短训】3．如图7－1－3所示，用输出电压为1.4V，输电电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍­氢电池充电．下列说法正确的是 (

)．

A．电能转化为化学能的功率为0.12W B．充电器输出的电功率为0.14W C．充电时，电池消耗的热功率为0.12W D．充电器把0.14W的功率储存在电池内图7－1－3解析充电器对电池的充电功率为P总＝UI＝0.14W，电池充电时的热功率为P热＝I2r＝0.02W，所以转化为化学能的功率为P化＝P总－P热＝0.12W，因此充电器把0.12W的功率储存在电池内，故A、B正确，C、D错误．答案AB4．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220V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5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是 (

)．

A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍解析一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220V的电源上，电饭煲可视为纯电阻，电饭煲的电阻为R＝U/I＝44Ω，洗衣机主要元件是电动机，不能利用欧姆定律计算线圈的电阻，选项A错误；电饭煲消耗的电功率为P＝UI＝220×5W＝1100W，洗衣机电动机消耗的电功率为P＝UI＝110W，选项B错误；1min内电饭煲消耗的电能为Pt＝1100W×60s＝6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为Pt＝110W×60s＝6.6×103J，选项C正确．电饭煲发热功率是I2R＝52×44W＝1100W，根据题述不能计算出洗衣机电动机内阻和发热功率，选项D错误．答案C【典例1】

有一家用电风扇，电风扇两端的电压为220V，工作电流为0.5A，则下列说法中，正确的是(

)．

A．电扇线圈的电阻为440Ω B．电扇线圈的电阻大于440Ω C．电扇线圈的电阻小于440Ω D．电风扇线圈的电阻满足欧姆定律 解析电风扇是非纯电阻，故电风扇两端的电压满足U>IR，所以220>0.5R，所以R<440Ω.选CD.

答案CD

反思总结

在解答这类问题时，很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻，就直接用欧姆定律求解，导致错误．即学即练1有一提升重物的直流电动机，工作时电路如图7－1－4所示，内阻为r＝0.6Ω，R＝10Ω，直流电压为U＝160V，电压表两端的示数为110V，则通过电动机的电流是多少？电动机的输入功率为多少？电动机在1h内产生的热量是多少？图7－1－4【典例2】

额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接入电压是220V的下列电路上，则使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的电路是(

)．反思总结

此类问题的分析思路分两步：先分清哪个电路的灯泡能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意挑选一个使其达到其额定值，其余两个也达到额定值；确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小，可以用计算的方法比较，也可以用定性分析的方法比较．即学即练2如图7－1－5所示，电源电动势E＝8V，内阻为r＝0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0＝1.5Ω.下列说法中正确的是 (

)．

A．通过电动机的电流为1.6A B．电源的输出功率是8W C．电动机消耗的电功率为3W D．电动机的输出功率为3W图7－1－5附：对应高考题组1．(2011·全国卷)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80μs，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1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs.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．闪电电流的瞬时值可达到1×105AB．整个闪电过程的平均功率约为1×1014WC．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J2．(2012·浙江卷，17)功率为10W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近 (

)．

A．8×108kW·h

B．8×1010kW·h

C．8×1011kW·h

D．8×1013kW·h

解析按每户一天亮灯5小时计算，每户一年节省的电能为(2×60－2×10)×10－3×5×365kW·h＝182.5kW·h，假设全国共有4亿户家庭，则全国一年节省的电能为182.5×4×108kW·h＝7.3×1010kW·h，最接近于B选项，故选项B正确，选项A、C、D错误． 答案B3．(2012·上海卷，13)当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J．为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是 (

)．

A．3V

1.8