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Gothedistance1第七章恒定电流(1)从近三年高考试题考点分布可以看出,高考对本章内容的考查重点有对电路基本概念和规律的考查以及对闭合电路欧姆定律的考查。电路动态分析,故障判断题,以非常高的频率出现在各地的高考题中。高考一直非常重视对四个实验的考查,电学实验除了考查大纲要求的实验,还有一些设计型的实验,考查学生独立完成实验的能力,包括理解实验原理、实验目的及要求,了解器材的使用,掌握实验步骤方法和数据的处理能力等。(2)高考对本章内容主要以选择题和实验题形式出现,难度中等。(1)预计在2015年高考中,多以考查知识的综合应用为主,突出分析问题能力的考查,实验题仍是主要考查题型,也可以以选择题的形式考查本专题的基本规律的应用。(2)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;以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和迁移应用能力、创新能力。2015高考考向前瞻Gothedistance2第1节电流__电阻__电功__电功率电流[想一想]如图7-1-1所示,电子绕核运动可以看做一环形电流。设氢原子中的电子以速度v在半径为r的轨道上运动,用e表示电荷量,则其等效电流为多大?图7-1-1提示:氢原子的核外电子只有一个,电子绕核做圆周运动,圆轨道周长为2πr,电子运动速率为v,则每秒钟电子绕核转动转过的圈数为n=v2πr。电流为每秒钟通过某横截面的电荷量,对电子绕核运动形成的等效电流而言,其等效电流为I=ne=v2πre。[记一记]1.形成电流的条件(1)导体中有能够自由移动的电荷。(2)导体两端存在电压。2.电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反。电流虽然有方向,但它是标量。3.电流(1)定义式:I=qt。(2)微观表达式:I=nqSv。(3)单位:安培(安),符号A,1A=1C/s。[试一试]1.如图7-1-2所示,一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大Gothedistance3小为()图7-1-2A.vqB.qvC.qvSD.qvS解析:选A在电荷的运动方向上假设有一截面,则在t时间内通过截面的电荷量为Q=vt·q,则等效电流为I=Qt=vq,故选项A正确。电阻电阻定律[记一记]1.电阻(1)定义式:R=UI。(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用。2.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关。(2)表达式:R=ρlS。3.电阻率(1)计算式:ρ=RSl。(2)物理意义:反映导体的导电性能,是表征材料性质的物理量。(3)电阻率与温度的关系:①金属:电阻率随温度升高而增大。②半导体:电阻率随温度升高而减小。③一些合金:几乎不受温度的影响。[试一试]2.(多选)下列说法正确的是()A.据R=UI可知,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍Gothedistance4B.不考虑温度对阻值的影响,通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C.据ρ=RSl可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比,与导体的长度l成反比D.导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R皆无关解析:选BDR=UI是电阻的定义式,导体电阻由导体自身性质决定,与U、I无关。当导体两端电压U加倍时,导体内的电流I也加倍,但比值(R)仍不变,所以A错,B对;ρ=RSl是导体电阻率的定义式,导体的电阻率由材料和温度决定,与R、S、l无关,所以C错,D对。部分电路欧姆定律及其应用[想一想]有a、b、c、d四个电阻,它们的I-U关系如图7-1-3所示,其中电阻最小的是哪一个?图7-1-3提示:a[记一记]1.内容导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。2.表达式I=UR。3.适用范围(1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。4.导体的伏安特性曲线(1)I-U图线:以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I-U图线,Gothedistance5如图7-1-4所示。图7-1-4(2)比较电阻的大小:图线的斜率k=IU=1R,图中R1R2。(3)线性元件:伏安特性曲线是直线的电学元件,适用欧姆定律。(4)非线性元件:伏安特性曲线为曲线的电学元件,不适用欧姆定律。——————————————————————————————————————物理学史链接…………………………………………………………………背背就能捞分1.1826年德国物理学家欧姆通过实验得出欧姆定律。2.1911年,荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。3.19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。——————————————————————————————————————[试一试]3.(多选)一只标有“220V60W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220V。在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示。在如图7-1-5所示的四个图线中,肯定不符合实际的是()图7-1-5解析:选ACD由电阻的定义式R=U/I知:在U-I图像上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R。由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220V时,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图像表示U/I为一定值,说明电阻不变,不符合要求;C图像上各点的U/I值随U的增大而减小,也不符合实际;D图像中的U/I的值开始随U的增大而增大,后来随U的增大而减小,也不符合实际;只有B图像中U/I的值随U的增大而变大,符合实际,应选A、C、Gothedistance6D。电功电功率[记一记]1.电功(1)定义:电路中电场力移动电荷做的功。(2)公式:W=qU=UIt。(3)电流做功的实质:电能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,表示电流做功的快慢。(2)公式:P=Wt=UI。3.焦耳定律(1)电热:电流流过一段导体时产生的热量。(2)计算式:Q=I2Rt。[试一试]4.(多选)下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是()A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多B.W=UIt适用于任何电路,而W=I2Rt=U2Rt只适用于纯电阻的电路C.在非纯电阻的电路中,UI>I2RD.焦耳热Q=I2Rt适用于任何电路解析:选BCD电功率公式P=Wt,功率越大,表示电流做功越快。对于一段电路,有P=IU,I=PU,焦耳热Q=PU2Rt,可见Q与P、U、t都有关。所以,P越大,Q不一定越大,A不对。W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路,而I=UR只适用于纯电阻的电路,B对。在非纯电阻的电路中,电流所做的功=焦耳热+其他形式的能,所以W>Q,即UI>I2R,C正确。Q=I2Rt是焦耳热的定义式,适用于任何电路中产生的焦耳热,D正确。考点一|对电阻、电阻定律的理解和应用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。电阻率是反映制作导体的材料导电Gothedistance7性能好坏的物理量。(2)导体电阻阻值与电阻率无直接关系,即电阻大,电阻率不一定大;电阻率小,电阻不一定小。2.两个公式的对比公式R=UIR=ρlS适用条件(1)金属、电解液(2)纯电阻电路导电材料字母含义U:导体两端电压I:通过导体的电流ρ:材料电阻率l:沿电流方向导体的长度S:垂直电流方向导体的横截面积公式含义UI反映了R的大小,不能说R∝U、R∝1IR的决定式,R由ρ、l、S共同决定[例1]神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物学认为,髓鞘是由多层(几十层到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘神经,髓鞘的厚度只有2μm左右。而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达1.6×105Ω。(1)若不计髓质片层间的接触电阻,计算髓质的电阻率。(2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积为32πcm3,当在其两底面上加上1000V的电压时,通过该圆柱体的电流为10πμA,求圆柱体的圆面半径和高。[思维流程](1)R=ρlS―→ρ=RSl(2)U和I―→R=UI―→R=ρlS―→h和r[解析](1)由电阻定律:R=ρlS则ρ=SRl所以ρ=1.6×105×1.0×10-42×10-6Ω·m=8×106Ω·m。(2)由部分电路欧姆定律和圆柱体体积公式:R=UI,由R=ρhπr2得hπr2=UIρ,联立πr2h=V代入数据解得h=0.02m,r=0.04m所以髓质的电阻率为8×106Ω·m;圆面半径为4cm,高为2cm。Gothedistance8[答案](1)8×106Ω·m(2)4cm2cm1.用电器距离电源为l,线路上的电流为I,已知输电线的电阻率为ρ。为使在线路上的电压降不超过U。那么,输电线的横截面积的最小值为()A.ρl/RB.2ρlI/UC.U/(ρlI)D.2Ul/(Iρ)解析:选B输电线的总长为2l,由公式R=UI,R=ρlS得S=2ρlIU,故B正确。考点二|对部分电路欧姆定律及伏安特性曲线的理解[例2](多选)(2013·浙江效实中学检测)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图7-1-6所示,P为图线上一点,PN为图线过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()图7-1-6A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大B.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I2C.对应P点,小灯泡的电阻为R=U1I2-I1D.对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积[解析]选ABD随着所加电压的增大,灯丝温度升高,小灯泡的电阻增大,选项A正确;对应P点,由欧姆定律,小灯泡的电阻为R=U1I2,选项B正确C错误;根据电功率定义式P=UI,对应P点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积,选项D正确。[例3](多选)(2013·江苏名校检测)在如图7-1-7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0.25A,则此时()Gothedistance9图7-1-7A.L1上的电压为L2上电压的2倍B.L1消耗的电功率为0.75WC.L2的电阻为12ΩD.L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1[解析]选BD电路中的总电流为0.25A,L1中电流为0.25A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0V,L1消耗的电功率为P=UI=0.75W,选项B正确。根据并联电路规律,L2中电流为0.125A,由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3V,L1的电压大约为L2电压的10倍,选项A错误。由欧姆定律,L2的电阻为R=U/I=0.30.125Ω=2.4Ω,选项C错误。L2消耗的电功率为P=UI=0.3×0.125W=0.0375W,L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1,选项D正确。对伏安特性曲线的理解(1)图7-1-8中,图线a、b表示线性元件,图线c、d表示非线性元件;对于线性元件R=UI=ΔUΔI,对于非线性元件:R=UI≠ΔUΔI。图7-1-8(2)图像的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小,故RaRb,图线c的电阻减小,图线d的电阻增大。(3)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。在曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数。考点三|电功、电热、电功率和热功率纯电阻电路非纯电阻电路实例白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等电动机、电解槽、日光灯等电功与电热W=UIt,Q=I2Rt=U2RtW=
本文标题:2015《三维设计》高考物理大一轮复习—配套学案:第七章-恒定电流(含近三年考点分布及15年考向前瞻
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