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1、第第1 1节电流、电阻、电功、电功率和电热节电流、电阻、电功、电功率和电热1 1形形成成条条件件:导导体体两两端端有有 ,导导体体提提供供大大量量的自由的自由电电荷,荷,在在导导体中建立了体中建立了电场电场2 2电电流流的的方方向向:规规定定与与 定定向向运运动动的的方方向相同注意:向相同注意:电电流流虽虽有方向,但仍有方向,但仍为标为标量量3.3.电电流的大小流的大小(1)(1)定定义义式式:I I ,单单位位是是七七个个 之之一一,国国际单际单位是安培,符号是位是安培,符号是A.A.(2)(2)微微观观表达式:表达式:I I .电压电压电电荷荷正正电电荷荷基本基本单单位位nqSv一、电流一
2、、电流(3)决定式:决定式:I (部分部分电电路欧姆定律,只适用于路欧姆定律,只适用于 或或 导电导电)二、电阻和电阻率二、电阻和电阻率1.电电阻阻(1)意意义义:反映了:反映了导导体体对电对电流的流的 作用作用(2)定定义义式:式:R,国国际单际单位:欧姆,符号位:欧姆,符号为为.(3)决定式决定式(电电阻定律阻定律):R ,取决于,取决于导导体的体的 、和温度和温度金属金属电电解液解液阻碍阻碍材料材料横截面横截面积积长长度度2电电阻率阻率(1)意意义义:反反映映了了导导体体的的 ,由由 决决定定,但受温度影响但受温度影响.(2)电电阻率与温度的关系阻率与温度的关系金属的金属的电电阻率随着温
3、度的升高而阻率随着温度的升高而 半半导导体的体的电电阻率随温度的升高而阻率随温度的升高而 锰铜锰铜合金和合金和镍铜镍铜合金的合金的电电阻率随温度阻率随温度变变化而几乎化而几乎 导电导电性能性能材料材料增大增大减小减小保持不保持不变变(3)超超导现导现象:当温度降低到接近象:当温度降低到接近0 K时时,某些金属或合,某些金属或合金的金的电电阻率会突阻率会突变为变为0,这这种种现现象叫超象叫超导现导现象,最早象,最早发发现现超超导现导现象的科学家是荷象的科学家是荷兰兰的昂尼斯的昂尼斯三、电功、电功率、电热三、电功、电功率、电热1.电电功功(1)定定义义:电电流流流流过过导导体体时时把把 转转化化为
4、为其其他他形形式式的能的多少的能的多少(2)计计算式:算式:W 2.电电功率功率(1)定定 义义:单单 位位 时时 间间 内内 电电 流流 所所 做做 的的 功功,表表 示示 电电 流流 做做 功功 的的 电电能能UIt快慢快慢(2)定定义义式:式:P .3电热电热(1)定定义义:电电流流通通过过导导体体时时电电能能转转化化为为 的的多多少少(2)计计算式算式(焦耳定律焦耳定律):Q .(3)热热功率:功率:单单位位时间时间内内发热发热的功率的功率P热热 .UI内能内能I2RtI2R元贝驾考 http:/ 元贝驾考2016科目一 科目四驾考宝典网 http:/ 科目四【思思路路点点拨拨】本本题
5、题的的关关键键是是正正确确把把握握电电流流定定义义式式Iq/t中电量的含义中电量的含义【解解析析】计计算算电电流流时时,通通过过某某一一截截面面的的电电荷荷量量,可可以以是是正正电电荷荷,也也可可以以是是负负电电荷荷,还还可可能能是是向向相相反反方方向向定定向移动的正、负电荷绝对值之和向移动的正、负电荷绝对值之和【答案答案】D【方法与知识感悟方法与知识感悟】正确理解电流定义式正确理解电流定义式I 中电中电量的含义:量的含义:(1)q是通过横截面的电量,该是通过横截面的电量,该“横截面横截面”未必一定是单位横截面;未必一定是单位横截面;(2)负离子的定向移动等效负离子的定向移动等效看作是正离子反
6、方向的定向移动当异种电荷反方向看作是正离子反方向的定向移动当异种电荷反方向通过某一个横截面时,通过某一个横截面时,q|q1|q2|;当异种电荷同方;当异种电荷同方向通过某一个横截面时,向通过某一个横截面时,q|q1|q2|.例例2 2 如如图图所示,某一所示,某一导导体的形状体的形状为长为长方体,其方体,其长长、宽宽、高之比、高之比为为a ab bc c532.532.在此在此长长方体的上下、左右四方体的上下、左右四个面上分个面上分别别通通过导线过导线引出四个接引出四个接线线柱柱1 1、2 2、3 3、4.4.在在1 1、2 2两两端端加加上上恒恒定定的的电电压压U U,通通过过导导体体的的电
7、电流流为为I I1 1;在在3 3、4 4两两端端加加上上恒恒定定的的电电压压U U,通通过过导导体体的的电电流流为为I I2 2,则则I I1 1I I2 2为为()A A4949B B9494C C254254D D259259【思路点拨思路点拨】确定电阻的长度和横截面积是解题的关键确定电阻的长度和横截面积是解题的关键题型二:电阻定律的理解和应用题型二:电阻定律的理解和应用【答案答案】C题型三:电功和电功率及电热和热功率的计算题型三:电功和电功率及电热和热功率的计算例例3 有一个直流有一个直流电动电动机,把它接入机,把它接入0.2 V电压电压的的电电路路中,中,电动电动机不机不转转,测测得
8、流得流过电动过电动机的机的电电流是流是0.4 A;若把若把电动电动机接入机接入2.0 V电压电压的的电电路中,路中,电动电动机正常工机正常工作,工作作,工作电电流是流是1.0 A求求电动电动机正常工作机正常工作时时的的输输出出功率是多大?如果在功率是多大?如果在电动电动机正常工作机正常工作时时,转转子突然子突然被卡住,被卡住,电动电动机的机的发热发热功率是多大?功率是多大?【答案答案】1.5 W8 W【方法与知识感悟方法与知识感悟】通过纯电阻与非纯电阻元件通过纯电阻与非纯电阻元件来比较电功和电热,如下表:来比较电功和电热,如下表:纯电阻元件纯电阻元件非纯电阻元件非纯电阻元件电功电功(率率)WU
9、It(电功率电功率P电电UI)电热电热(能能)QI2Rt(热功率热功率P热热I2R)电功和电电功和电热的关系热的关系WQ(P电电P热热)(PUII2R)WQ(P电电P热热)(WQE其他其他或或UII2RP其他其他)C【解析解析】本题考查的是对电阻率的理解电阻率本题考查的是对电阻率的理解电阻率的影响因素是导体本身的材料和温度,与导体的的影响因素是导体本身的材料和温度,与导体的长度、横截面积等无关,长度、横截面积等无关,A错误,错误,B错误,错误,C正确正确D项的前半句是正确的,但后半句中导体对电项的前半句是正确的,但后半句中导体对电流的阻碍作用是电阻而不是电阻率,流的阻碍作用是电阻而不是电阻率,
10、D错误错误C 3某一用直流某一用直流电动电动机提升重物的机提升重物的装置如装置如图图所示重物的所示重物的质质量量m50 kg,电电源源电动势电动势E110 V,不不计电计电源源电电阻及各阻及各处处摩擦,当摩擦,当电动电动机以机以v0.90 m/s的恒定速度向上提升重物的恒定速度向上提升重物时时,电电路中的路中的电电流流强强度度I5 A,由此可知,由此可知,电动电动机机线线圈的圈的电电阻阻R是多少?是多少?(g取取10 m/s2)【解析解析】电源工作时将其他形式的能转化为电能输入电源工作时将其他形式的能转化为电能输入电路,电流通过电动机将电能转化为机械能输出,由电路,电流通过电动机将电能转化为机
11、械能输出,由能量守恒定律可知能量守恒定律可知EItI2Rtmgvt,解得电动机线圈,解得电动机线圈的电阻的电阻R4.【巩固基础巩固基础】A2(2012全国全国)一台一台电风电风扇扇的的额额定定电压为电压为交流交流220 V在其正常工作在其正常工作过过程中,用程中,用交流交流电电流表流表测测得某一段得某一段时时间间内内的的工工作作电电流流I随随时时间间t的的变变化化如如图图所所示示这这段段时间时间内内电风电风扇的用扇的用电电量量为为()A3.9102度度 B5.5102度度C7.8102度度 D11.0102度度B【解解析析】分分段段计计算算用用电电量量,根根据据WUIt得得WW1W2W3220
12、0.31060 J2200.41060 J2200.24060 J1.98105 J,而而1度度1 kWh3.6106 J,所所以以W1.98105 J0.055度度5.5102度度,故故B选选项项正正确确,A、C、D选选项项错错误误B【解析解析】公式公式PUI适用于任何电路的电功率的计算,而适用于任何电路的电功率的计算,而非电热功率的计算,故非电热功率的计算,故A错误;焦耳定律公式错误;焦耳定律公式PI2R适用适用于任何电路的电热功率的计算,故于任何电路的电热功率的计算,故B正确;正确;C、D错误错误*4一个一个T形形电电路如路如图图所示,所示,电电路中的路中的电电阻阻R110,R2120,
13、R340.另有一另有一测测试电试电源,源,电动势为电动势为100 V,内阻忽略不,内阻忽略不计计则则()A当当cd端短路端短路时时,ab之之间间的等效的等效电电阻是阻是40 B当当ab端短路端短路时时,cd之之间间的等效的等效电电阻是阻是40 C当当ab两端接通两端接通测试电测试电源源时时,cd两端的两端的电压为电压为80 VD当当cd两端接通两端接通测试电测试电源源时时,ab两端的两端的电压为电压为80 VAC5 5三三个个同同样样的的电电阻阻,额额定定功功率率均均为为10 10 W W,把把其其中中两两个个并并联联再再与与第第三三个个串串联联接接入入电电路路,则则此此电电路路允允许许消耗的
14、最大功率消耗的最大功率为为()()A A10 W B10 W B15 W 15 W C C20 W D20 W D30 W30 WB【提升能力提升能力】6近近年年来来,因因低低温温雨雨雪雪冰冰冻冻造造成成高高压压输输电电线线因因结结冰冰而而损损毁毁严严重重为为消消除除高高压压输输电电线线上上的的冰冰凌凌,有有人人设设计计了了这这样样的的融融冰冰思思路路:利利用用电电流流的的热热效效应应除除冰冰若若在在正正常常供供电电时时,高高压压线线路路上上输输电电电电压压为为U,电电流流为为I,热热量量损损耗耗功功率率为为P;除除冰冰时时(认认为为输输电电总总功功率率和和输输电电线线电电阻阻不不变变),输输
15、电电线线上上的的热热量量损损耗耗功功率率需需变变为为25P,则则除冰除冰()A输电电输电电流流为为5I B输电电输电电流流为为25I C输电电压为输电电压为25U D输电电压为输电电压为5UA根据根据铭铭牌上提供的信息,下列牌上提供的信息,下列说说法正确的是法正确的是()A四种四种电电器都正常工作器都正常工作时电风时电风扇中通扇中通过过的的电电流最小流最小B四种四种电电器都正常工作器都正常工作时时空空调调机消耗的机消耗的电电功率最大功率最大C在在24小小时时内内正正常常使使用用的的电电冰冰箱箱比比连连续续运运转转的的电电风风扇扇耗耗电电多多D在在24小小时时内内正正常常使使用用的的电电冰冰箱箱
16、比比连连续续运运转转的的电电风风扇扇耗耗电电少少ABD【解析解析】四种用电器正常工作时,额定电压均可认为为四种用电器正常工作时,额定电压均可认为为220 V,而电风扇的功率最小,由,而电风扇的功率最小,由PUI知,电风扇中电流知,电风扇中电流最小,最小,A对;由于空调电流最大,故空调消耗的电功率最对;由于空调电流最大,故空调消耗的电功率最大,大,B对;电风扇对;电风扇24小时连续运转消耗的电能为小时连续运转消耗的电能为WPt6510324 kWh1.56 kWh,大于电冰箱消耗的电能,大于电冰箱消耗的电能0.8 kWh,所以,所以C错,错,D对故答案为对故答案为A、B、D.9某材料的某材料的电
17、电阻率阻率随温度随温度变变化的化的规规律律为为0(1t),其中,其中称称为电为电阻温度系数,阻温度系数,0是材料在是材料在t0 时时的的电电阻率在一定的温度范阻率在一定的温度范围围内内是与温度无是与温度无关的常数金属的关的常数金属的电电阻一般随温度的升高而增大,具有阻一般随温度的升高而增大,具有正温度系数;而某些非金属如碳等正温度系数;而某些非金属如碳等则则相反,具有相反,具有负负温度温度系数利用具有正系数利用具有正负负温度系数的两种材料的互温度系数的两种材料的互补补特性,特性,可制成阻可制成阻值值在一定温度范在一定温度范围围内不随温度内不随温度变变化的化的电电阻已阻已知:在知:在0 时时,铜铜的的电电阻率阻率为为1.7108m,碳的,碳的电电阻阻率率为为3.5105m,在,在0 附近附近时时,铜铜的的电电阻温度系数阻温度系数为为3.91031,碳的,碳的电电阻温度系数阻温度系数为为5.01041.将横截面将横截面积积相同的碳棒与相同的碳棒与铜铜棒串接成棒串接成长长1.0m的的导导体,要求其体,要求其电电阻在阻在0附近不随温度附近不随温度变变化,求所需碳化,求所需碳棒的棒的长长度度(忽略碳棒和忽略碳棒和铜铜棒的尺寸随温度的棒的尺寸随温度的变变化化)
限制150内