2025秋高考物理复习专题八恒定电流第1讲电流、电阻、电功及电功率课件（71页PPT）

(共71张PPT)
第1讲　电流、电阻、电功及电功率
核心素养 重要考点
物理观念 （1）理解电功、电热、电功率，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路的特点；（2）理解电动势、内阻、电阻的串联、并联概念 1.电功率、焦耳定律、电阻定律、电阻的串联、并联
2.电源的电动势和内阻、闭合电路的欧姆定律
3.测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）
4.测定电源的电动势和内阻
5.练习使用多用电表
科学思维 （1）理解并会应用焦耳定律、欧姆定律、电阻定律和闭合电路欧姆定律；（2）掌握实验中伏安曲线的意义及电源的U-I图像
科学探究 （1）测定金属丝电阻率；（2）测定电源的电动势和内阻；（3）练习使用多用电表
科学态度
与责任 能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生产、生活中
自由电荷
电压
正电荷
2.部分电路欧姆定律.
（1）内容：导体中的电流跟导体两端的　　　成正比，跟导体的
　　　　成反比.
（2）表达式：　　　　.
（3）适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件.
电压　
电阻　　
二、电阻及电阻定律
1.电阻.
（1）定义：导体对电流的　　　　作用，叫作导体的电阻.
（2）公式：　　　　，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流.
（3）单位：国际单位是欧姆（Ω）.
（4）决定因素：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，其大小由导体本身决定，与加在导体两端的电压和通过导体的电流　　　.
阻碍
无关
正比
反比
电阻率
导电性能　
增大
减小
电场力　
IUt
电能
快慢
IU
热量
I2Rt
UI
I2R
P热
I2R
C
2.［电阻率］电导仪是测量溶液电导率的仪器.由电导电极、测量系统、显示系统组成，其测量溶液电导率原理如图所示.M、N是两片间距为l=1 cm，面积均为S=1 cm2的正方形铂片，把它们浸没在待测液体中，若通过两根引线加上U=3 V的电压时，测出电流I=0.6 μA，则这液体的电阻率为 （　　）
A.1.25×104 Ω·m
B.1.8×10-4 Ω·m
C.2.5×104 Ω·m
D.5×104 Ω·m
D
3.［伏安特性曲线］两根材料和长度均相同的合金丝a、b，它们的伏安特性曲线分别如图中A、B所示，则电阻Ra、Rb以及横截面积Sa、Sb的关系正确的是 （　　）
A.Ra>Rb，Sa>Sb
B.Ra>Rb，SaC.RaSb
D.RaB
4.［焦耳定律］有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V　60 W”，现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量 （　　）
A.日光灯最多 B.电烙铁最多
C.电风扇最多 D.一样多
B
2.电流的三种表达式及其比较
D　
1.自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备，它可以诊断特定的心律失常，并且给予电击除颤，是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备.某型号自动体外除颤器的电容器电容是16 μF，充电至4 kV电压，电容器在4 ms时间内完成放电，下列说法正确的是 （　　）
A.电容器放电完成后电容为零
B.电容器的击穿电压为4 kV
C.电容器充电后的电荷量为0.64 C
D.电容器放电过程中平均电流为16 A
D
A
2.对伏安特性曲线的理解
（1）图甲中的图线a、b表示线性元件，图乙中的图线c、d表示非线性元件.
（2）图像的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra（3）图线c的电阻随电压U的增大而减小，图线d的电阻随电压U的增大而增大（如图乙所示）.
（4）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.
甲
乙
A
CD
2.（2024年江门模拟）（多选）某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图甲、乙所示，则 （　　）
A.图甲中，电学元件A若为电阻，
可当作定值电阻使用
B.图甲中，两电学元件阻值的关系为RB>RA
C.图乙中，电学元件为非线性元件
D.图乙可能是小灯泡的伏安特性曲线
AC
考点3　电阻、电阻定律　［基础考点］
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，电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关，电阻率是描述导体材料导电性能好坏的物理量，与导体的长度、横截面积无关.
（2）导体的电阻、电阻率均与温度有关.
2.电阻的决定式和定义式的区别
公式
区别 电阻的决定式 电阻的定义式
说明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有决定关系
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液 适用于任何纯电阻导体
例3　（多选）离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V.已知雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则 （　　）
A.该大气层的等效电阻约为600 Ω
B.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 A
C.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·m
D.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
BC
1.（2024年广西卷）将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲的电路.闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为 （　　）
A.2∶3 B.2∶1
C.5∶3 D.1∶3
B
2.（2024年广州模拟）有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况.一钻孔如图所示，其形状为圆柱状，半径为r=20 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ=0.628 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U=80 V，I=200 mA，则该钻孔的深度h约为 （　　）
A.40 m B.80 m
C.100 m D.120 m
B　
考点4　电功、电功率及焦耳定律　［能力考点］
1.无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电功均可用W=UIt、电热均可用Q=I2Rt来计算.
2.判断是纯电阻电路还是非纯电阻电路的方法：一是根据电路中的元件判断；二是看消耗的电能是否全部转化为内能.
3.计算非纯电阻电路时，要善于从能量转化和守恒的角度，利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.
4.从能量转化的角度来看，电功和电热之间的大小关系是W≥Q，UIt≥I2Rt.
例4　一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后正常工作，消耗功率66 W.问：
（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，电风扇的扇叶被卡住，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分别是多少？
1.（2024年湖北卷）在如图所示电路中接入正弦交流电，灯泡L1的电阻是灯泡L2的2倍.假设两个二极管正向电阻为0、反向电阻无穷大.闭合开关S，灯泡L1、L2的电功率之比P1∶P2为 （　　）
A.2∶1 B.1∶1
C.1∶2 D.1∶4
C
C
生活中用电器的电功、电功率与电热问题
　　我们生活中的电视机、电风扇、空调机、电冰箱、电热灭蚊器、电热毯、电饭锅等与电紧密相连，可以说没有电，我们的生活将寸步难行，而这些用电器常常涉及电功、电功率和电热问题.
例5　随着环境问题的日益严重以及电池技术的发展，零排放的纯电动汽车逐渐走入了我们的生活.随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展.下表是某款电动汽车的蓄电池参数，据此分析下列说法正确的是 （　　）
A.电池从完全没电到充满电所需时
间为12 h
B.电池容量的单位mA·h就是能量单位
C.该电池组充电时的功率为8.4×103 W
D.该电池组充满电时的能量约为8.4×103 J
电池个数 100个
每个电池的容量 1 200 mA·h
充电参数 420 V，20 A
每个电池放电时平均电压 3.3 V
C
变式1　改革开放以来，人们的生活水平和生活质量有了显著改善，电冰箱、空调、电视机等家用电器得到了普遍使用.根据图中铭牌上提供的信息，判断在12 h内正常使用的电冰箱与连续运转的电风扇消耗电能的情况是 （　　）
A.电冰箱比电风扇多
B.电风扇比电冰箱多
C.电风扇与电冰箱一样多
D.电冰箱比电风扇可能多，
也可能少
B
变式2　电动自行车是生活中重要的交通工具，某品牌电动自行车的铭牌如下：
车型：20寸电动自行车 电池规格：DC 36 V
20寸（车轮直径：508 mm） 36 V　8 A·h（蓄电池）
整车质量：40 kg 额定转速：240 r/min
外形尺寸：L1 800 mm×W650 mm×H1 100 mm 额定输出功率：171 W
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36 V/5 A
根据此铭牌中的有关数据，判断下列说法正确的是 （　　）
A.电动车的电动机内阻为7.2 Ω
B.充满蓄电池需要的能量E=288 J
C.额定功率下行驶时，电动机的效率为95%
D.充满电后，在额定功率下连续行驶的最长时间为2 h
C
知识巩固练
1.（2024年中山模拟）阿秒（as）光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程.已知1 as=10-18 s，电子所带电荷量为1.6×10-19 C，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为1×10-3 A.目前阿秒光脉冲的最短时间为43 as，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的 （　　）
A.2.8倍 B.3.7倍
C.4.2倍 D.5.5倍
（本栏目对应学生用书P406~407）
B
2.下面给出的四个图像中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间函数关系的是 （　　）
C
3.（多选）如图是小灯泡L（灯丝材料是钨）和某种特殊电阻R的伏安特性曲线，M为两曲线交点.下列说法正确的有 （　　）
A.在M点状态下，小灯泡L和电阻R的功率相等
B.在M点状态下，小灯泡L的阻值比电阻R的小
C.曲线a是小灯泡L的伏安特性曲线，曲线b是电阻R的伏安特性曲线
D.曲线a是电阻R的伏安特性曲线，曲线b是小灯泡L的伏安特性曲线
AC
B
5.（多选）（2024年梅州模拟）如图所示，某扫地机器人电池容量为2 000 mA·h，额定工作电压为15 V，额定功率为30 W，则下列说法正确的是 （　　）
A.扫地机器人正常工作时的电流是2 A
B.扫地机器人的电阻是7.5 Ω
C.题中mA·h是能量的单位
D.扫地机器人充满电后能正常工作的时间约为1 h
AD　
6.心室纤颤是一种可危及生命的疾病.如图为一种叫做心脏除颤器（AED）的设备，某型号AED的电容器电容是25 μF，充电至8 kV 电压，如果电容器在2 ms时间内完成放电，则 （　　）
A.电容器放电过程中平均功率为800 kW
B.电容器的击穿电压为8 kV
C.电容器放电过程中电容越来越小
D.电容器放电过程中电流最大值一定大于100 A
D
综合提升练
7.如图是电解硫酸铜溶液的装置示意图，图中电压表示数为U，电流表示数为I，通电时间t，则下列说法正确的是 （　　）
A.CuSO4溶液中的阳离子向铜板定向移动
B.IU是电能转化成化学能的功率
C.IUt是这段时间内电路消耗的总电能
D.IUt是这段时间内产生的总焦耳热
C
【解析】由于铜板接电源的正极，因此CuSO4溶液中的阴离子向铜板定向移动，A错误；该电路是非纯电阻性电路，IU是消耗电能的总功率，其中有一部分转化为化学能，还有一部分产生焦耳热，因此，IUt是这段时间内电路消耗的总电能，而I2rt是这段时间内产生的总焦耳热，其余的才转化为化学能，B、D错误，C正确.
D
9.某学习小组用如下电路研究小电动机的电流与电压关系.通过调节滑动变阻器R接入电路的阻值，测量得到下表记录的信息.若认为小电动机的电阻是不变的，则 （　　）
A.小电动机的电阻大约为10 Ω
B.当小电动机的电压为2.00 V时，
其发热功率为0.1 W
C.当小电动机的电压为2.00 V时，
其电功率为0.3 W
D.当小电动机的电压为3.50 V时，其对外做功的功率为1.05 W
序号 电压U/V 电流I/A 电动机工作状态
1 1.25 0.50 卡住未转动
2 2.00 0.20 稳定转动
3 3.50 0.30 稳定转动
B
【解析】将电压表当作理想电压表，当小电动机的电压为1.25 V时，电动机卡住未转动，电功率等于内阻发热功率UI=I2r，将第一组数据代入可解得r=2.5 Ω，A错误；当小电动机的电压为2.00 V时，电流是0.20 A，由P=I2r得其发热功率为0.1 W，B正确；当小电动机的电压为2.00 V时，其电功率P=UI=2×0.2 W=0.4 W，C错误；当小电动机的电压为3.50 V，其对外做功的功率P出=UI-I2r=（3.5×0.3-0.32×2.5） W=0.825 W，D错误.
10.（2024年海南卷）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联.电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在0~240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC，已知MN两端电压U=220 V，A与B的电阻RA=RB=24 Ω，求：
（1）MN间电阻R的变化范围；
（2）当RC=240 Ω，电热器B消耗的功率.（保留3位有效数字）