2012届安徽人教版学海导航新课标高中总复习(第1轮)物理：第7章_1欧姆定律、焦耳定律和电阻定律

内容要求说明欧姆定律Ⅱ关于实验“练习使用多用电表”，只要求会使用多用电表正确进行电阻、直流电流和直流电压的测量电阻定律Ⅰ电阻的串联、并联Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅱ内容要求说明电功率、焦耳定律Ⅰ实验：测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）实验：描绘小电珠的伏安特性曲线实验：测定电源的电动势和内阻实验：练习使用多用电表高考对本章的考查主要是以选择题和设计性实验题为主.选择题主要考查基本概念（电动势、电流、电压、电阻与功率）和各种电路的欧姆定律以及电路的串并联关系.如电阻的计算，电功与电热、电功率与热功率的计算，电路的动态变化，故障分析，电流表、电压表、多用电表的使用，与电场综合的含电容电路的分析和计算，与电磁感应综合的电路中能量转化问题等.物理实验是高考物理的必考题，也是考生失分较多的题型，分值占17~19分，在整个主观题中约占25%左右.一般围绕力学和电学两部分命题，特别是电学实验题更是高考命题的重头戏，而且电学实验题一般是比较难、分值高的.高考对物理实验的考查形式有选择、填空、简答、连线作图、器材选择、方案设计等.其中设计性实验一般分值高、难度大，出现的可能性大，在高考备考中应予以高度重视.1.按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：基本概念和定律；串并联电路、电表的改装；闭合电路欧姆定律.其中重点是对基本概念和定律的理解、熟练运用欧姆定律和其他知识分析解决电路问题.难点是电路的分析和计算.电路部分的复习，其一是以部分电路欧姆定律为中心，包括七个基本物理量（电动势、电压、电流、电阻、电功、电功率、电热），三条定律（部分电路欧姆定律、电阻定律和焦耳定律），以及串、并联电路的特点等概念、规律的理解、掌握和计算.其中要着重理解电动势，知道它是描述电源做功能力的物理量，是电源中的非静电力将一库仑正电荷从电源的负极推至正极所做的功；正确理解两个欧姆定律的内容和适用条件，运用两个定律处理简单的混联电路的方法，能用这两个欧姆定律进行电路分析.其二是以闭合电路欧姆定律为中心讨论电动势概念、闭合电路中的电流、路端电压以及闭合电路中能量的转化.其三，对高中物理所涉及的三种不同类别的电路进行比较，即恒定电流电路、变压器及远距离输电电路和感应电路，比较这些电路哪些是基本不变量，哪些是变化量，变化的量是如何受到不变量的制约的，其能量是如何变化的．在恒定电流电路中，通常是电源的电动势和内电阻是基本不变量，在外电阻改变时其他量的变化受到基本不变量的制约.复习时要强化对电路结构的认识和分析，电路故障分析；多进行一题多解和一题多变等习题的训练，形成知识网络；注意从题给的物理现象、物理模型、临界状态、附图、推演运算和物理与生活常识中挖掘隐含条件，加强审题能力的培养.2.毫无疑问，实验复习是本章复习的主旋律，所以一定要特别重视实验的复习.实验复习包括基本仪器和仪表的使用与读数；基本物理量的测量；基本的实验原理和基本实验方法；实验器材的选择和使用；使用方案的确定；实验步骤和实验操作的考查；实验数据的处理，包括实验误差的产生及减小误差的方法.特别要加强电路设计及实物连接图的复习训练.其实本章所有实验均可归结为电阻的测量，而电阻的测量又基本归结为伏安法，其测量的基本原理就是欧姆定律.所以掌握伏安法和欧姆定律是复习中的重中之重，对它的复习能起到提纲挈领的作用，真正能做到以不变应万变.电路基本概念电流定义式：决定式：I=U/R测量：电流表电压定义式：U=IRU=E-IrU=P/I测量：电压表电动势E=U+U′=I(R+r)测量法安阻法伏阻法伏安法QItEIRrWUq计算式基本规律电路特点电阻定义式：R=U/I决定式：测量伏安法欧姆表电功决定式：W=qU=UIt计算式：(在纯电阻电路中)测量：电度表电功率定义式：P=W/t计算式：P=UIP电=EI电热与电热功率：Q=I2RtP热=I2R；纯电阻电路，电热功率与电功率相等LRS22UWIRttR基本概念基本规律欧姆定律——部分电路：I=U/R；闭合电路：I=E/(R+r)(U端=E-Ir)电阻定律——；ρ是电阻率，由材料性质决定，与温度有关焦耳定律——Q=I2Rt,用电器的热功率P热=I2r闭合电路电源的总功率——P=IE电源的内耗功率——P内=I2r电源的输出功率——P出=IU(纯电阻电路：P出=P热；非纯电阻电路：P出＞P热)LRS电路特点串联I=I1=I2=…=InU=U1+U2+…+UnR=R1+R2+…+RnP=P1+P2+…+Pn并联I=I1+I2+…+InU=U1=U2=…=UnP=P1+P2+…PnI1R1=I2R2=…=InRn=U(分流原理)P1R1=P2R2=…=PnRn=U2(功率分配)(分压原理)(功率分配)1212 nnUUUIRRR12212nnPPPIRRR121111nRRRR基本实验测绘小灯泡的伏安特性曲线探究导体电阻与其影响因素的定量关系测定电池的电动势和内阻多用电表简单的逻辑电路：“与”门、“或”门、“非”门电路1欧姆定律、焦耳定律和电阻定律第七章恒定电流1.电流的形成及计算在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e，质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是()A.B.C.D.电子被加速后定向移动形成电流，结合电场力做功公式把电压与电子速率联系起来，再用电流的微观表达式I=neSv和Δl=vΔt求解.电子从加速电场离开时的速度为又I=neSv，Δl=vΔt，所以2IlmeeU2ImeSeU2ISlmeeU.2IlmNnlSeeU 2/eUm，2IlmeSeU答案：B点评：电流的微观表达式I=neSv.式中n为单位体积内的自由电荷数，e是电子电量，S为导体截面积，v为自由电子定向移动速率．来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流为1mA的细柱形质子流．已知质子电荷e=1.60×10-19C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为__________.假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，如图712所示，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2=________.图7121512221.6.251021.2.1neItlnelnevnItIntvlvnItenxnvaxxxv按电流的定义，，所以由于各处电流相同，设这所以段长度为，其中的质子数为个，则由和得，所以而，所以，2.电阻定律及欧姆定律的应用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.(1)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V=Sl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，若均匀拉长为原来的2倍，则横截面积为原来的1/2，设A、B导线原长为L，横截面积为S，电阻为R，则RA′=4ρl/S=4R则RA′∶RB′=4R∶R/4=16∶1(2)据I=Q/t得由题意知：UA=UB，tA=tB，则QA∶QB=RB′∶RA′=1∶1622.22AABBSlllSlSS，，，1//44BRlSRUQIttR点评：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比，即I=U/R.注意欧姆定律中的三个物理量之间的关系是一一对应的关系，即具有同一时间、同一导体的关系．电流的大小由电压和电阻同时决定．同一导体的电阻通常看做是不变的(除非特别说明)．如图7-1-3一圈粗细均匀的导线长1200m，在两端点A、B间加上恒定电压时，测得通过导线的电流0.5A.如剪去BC段，在A、C两端加同样电压时，通过导线的电流变为0.6A，则剪去的BC段多长？图7-1-3设整个导线AB的电阻为R1，其中AC段的电阻为R2.根据欧姆定律U=I1R1=I2R2根据电阻定律，AC段导线长由此可知，剪去的导线BC段的长度为Lx=L1-L2=200m21120.550.66RIRI22115=1200m=1000m6RLLR3.电功、电热的计算一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压后，消耗功率66W，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，电风扇的风叶被卡住，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？电风扇是非纯电阻电路，关键是把握住能量转化与守恒定律.电风扇不转时，可视为纯电阻电路.(1)因为P入=IU所以(2)电风扇正常工作时转化为内能的功率P内=I2R=0.32×20W=1.8W，电风扇正常工作时转化为机械能的功率P机=P入-P内=66W-1.8W=64.2W电风扇正常工作时的效率66=A=0.3A.220PIU64.2=100%=97.3%66(3)电风扇风叶被卡住后通过电风扇的电流电动机消耗的电功率P=IU=11×220W=2420W电动机发热功率P内=I2R=112×20W=2420W.220A=11A20UIR图7-1-4是利用电动机提升重物的示意图，其中D是直流电动机.P是一个质量为m的重物，它用细绳拴在电动机的轴上.闭合开关S，重物P以速度v匀速上升，这时电流表和电压表的示数分别是I=5.0A和U=110V，重物P上升的速度v=0.70m/s.图7-1-4已知该装置机械部分的机械效率为70%，重物的质量m=45kg(g取10m/s2).求：(1)电动机消耗的电功率P电及绳对重物做功的机械功率P机各多大?(2)电动机线圈的电阻R多大?(1)电动机消耗的电功率P电=IU=110×5.0W=550W提升重物做功的功率P机=mgv=45×10×0.7W=315W(2)电动机输出的机械功率P=P机/η=450W根据能量守恒原理IU=P+I2r，22-5.0110-450=Ω=4.0Ω5.0IUPrI4.用电器的正常使用一只规格为“220V，2000W”的电炉，求在正常工作时的电阻.若电网电压为200V，求电炉的实际功率.在220V电压下，如果平均每天使用电炉2小时，求此电炉一个月（按30天计）要消耗多少度电？(设电炉丝的电阻保持不变)设电炉电阻为R，由P=U2/R得当电压为U′=200V时，电炉的实际功率为：在220V的电压下，一个月耗用电能(按30天计)W=Pt=2×30×2kW·h=120kW·h.22220=Ω=24.2Ω.2000URP22200==W=1653W.24.2UPR点评：额定功率是用电器正常工作时的功率，当用电器两端电压达到额定电压Um时，电流达到额定电流Im，电功率也达到额定功率Pm，且Pm=ImUm，如果是纯电阻电器还可写成Pm=U/R=IR.易错题：如图715所示是一个理发用的电吹风的实物原理图，其中发热电阻丝的阻值为50Ω，求：(1)电吹风吹冷风时，测得插头处的电流为0.2A，此时电吹风消耗的电功率．(2)电吹风吹热风时，正常工作2min，消耗的电能是多少J?图715错题1：(1)电吹风消耗电功率P=UI=220V×0.2A=44W电吹风电阻R=U/I=220V/0.2A=1100Ω.(2)W=P总t=U2t/R总=(220V)2×120s/(1100Ω+50Ω)=5050.43J.错题2：(1)电热丝发热功率P=I2R=(0.2A)2×50Ω=2W.U=IR=0.2A×50Ω=10V.(2)W=U2t/R=(10V)2×120s/50Ω=240J，或W=Pt=2W×120s=