(共75张PPT)
第八章
恒定电流
电流 电阻 电功 电功率
(基础落实课)
第 1 讲
1
课前基础先行
2
逐点清(一) 电流三种表达式的应用
3
逐点清(二)
欧姆定律和电阻定律的应用
CONTENTS
目录
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逐点清(三)
伏安特性曲线的理解和应用
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逐点清(四)
电功、电功率及焦耳定律
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课时跟踪检测
CONTENTS
目录
课前基础先行
一、电流
1．形成条件：(1)导体中有自由电荷；(2)导体两端存在电压。
2．标矢性
(1)电流的方向：把________定向移动的方向规定为电流的方向。
(2)电流是____量，遵守代数运算法则。
3．表达式：(1)定义式：I＝_____；(2)微观表达式：I＝______。
正电荷
标
neSv
长度
横截面积
电阻率
3．电阻率
(1)反映导体材料的导电性能，是导体材料本身的属性。
(2)其大小跟导体的材料、温度有关。
三、电功和电热
UIt
UI
快慢
续表
I2Rt
电流的二次方
电阻
通电时间
续表
P热
I2R
情境创设
如图甲所示，技术人员正在用电烙铁进行焊接操作，电烙铁的发热部件可以等效为如图乙所示的金属棒：其长度为L，横截面积为S，电阻率为ρ。在棒两端加上电压U时，棒内产生电流为I，在通电时间t内通过棒某一截面的电荷量为q，电流做功为W，产生的热量为Q。
×
×
√
×
×
×
√
逐点清(一)
电流三种表达式的应用
课堂
|题|点|全|练|
A．2.0×1018个 B．1.8×1020个
C．1.1×1022个 D．1.6×1023个
√
2．[微观表达式I＝neSv的应用]
如图所示，由同种材料制成且厚度相等的长方体合金块A和B，上表面为正方形，边长之比为2∶1。A、B分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，则( )
A．通过A、B的电流之比为2∶1
B．通过A、B的电流之比为1∶2
C．A、B中自由电荷定向移动速率之比为2∶1
D．A、B中自由电荷定向移动速率之比为1∶2
√
根据I＝neSv，因SA∶SB＝2∶1，则vA∶vB＝1∶2，C错误，D正确。
√
√
1．三种电流表达式的比较
|精|要|点|拨|
逐点清(二)
欧姆定律和电阻定律的应用
课堂
1．[电阻定律的应用]
一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时，测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水的体积不变，仍充满橡胶管)，则盐水柱的电阻为( )
|题|点|全|练|
√
2．[电阻定律、欧姆定律的综合应用]
(1)一个内阻可以忽略的电源，给一个绝缘圆管里的水银供电，电流为0.1 A，若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管里，那么通过的电流将是( )
A．0.4 A B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
√
√
电阻的决定式和定义式的比较
|精|要|点|拨|
不同点 指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，电阻与U和I无关
适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质 适用于任何纯电阻导体
相同点 都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 续表
逐点清(三)
伏安特性曲线的理解和应用
课堂
1.(多选)A、B导体的U I图像如图实线所示，下列判断正确的是( )
A．A导体的电阻是6 Ω
B．B导体的电阻是2 Ω
C．当电流为0.3 A时，A导体的电阻是6 Ω
D．当电流为0.3 A时，A导体的电阻等于它此时切线的斜率，即18 Ω
细作1 对伏安特性曲线的理解
√
√
解析：导体A的电阻值发生变化，不是定值，A错误；
√
解析：由图像可知，图像上某点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数，该电阻的伏安特性曲线与原点连线的斜率变大，则阻值随电压的升高而变小，故A正确，B错误；
一点一过 对伏安特性曲线的四点说明
(1)由于不同的导体的导电性能不同，所以不同的导体对应不同的伏安特性曲线。
(2)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。
3．(2024·郑州高三模拟)如图所示为某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是( )
细作2 伏安特性曲线的应用
A．加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大
B．加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小
C．无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以该二极管是非线性元件
D．二极管加正向电压时，电阻不变
√
逐点清(四)
电功、电功率及焦耳定律
课堂
1．(多选)甲、乙两只普通照明灯泡的铭
牌如图所示，下列说法正确的是( )
A．甲灯的实际功率一定总是40 W
B．将乙灯接入110 V电路中，其额定功率仍为60 W
C．两灯均正常发光时，甲灯灯丝电阻较大
D．两灯均正常发光时，甲灯消耗的电能较少
√
细作1 纯电阻电路的分析与计算
√
解析：灯泡的铭牌上标记的是额定电压和额定功率，当工作电压不是220 V时，灯泡的实际功率不再是额定功率，但额定功率不会随电压的变化而变化，A错误，B正确；
由W＝Pt可知，两灯泡消耗的电能还与时间有关，故D错误。
细作2 非纯电阻电路的分析与计算
√
3．(多选)如图甲所示，用内阻为r1的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r2，则时间t内( )
√
√
解析：充电宝的输出电压为U，输出电流为I，则充电宝输出的电功率为UI，故A错误；
充电宝内的电流也为I，内阻为r1，所以充电宝产生的热功率为I2r1，则充电宝的总功率为P总＝UI＋I2r1，故B正确；
由题意可得，手机电池增加的化学能为UIt－I2r2t，故D正确。
一点一过 非纯电阻电路的特点
(1)在任何电路中，P电＝UI、P热＝I2R、W＝UIt、Q＝I2Rt都适用。
(2)不遵循欧姆定律，在非纯电阻电路中U＞IR，其中U为非纯电阻用电器两端电压，R为该用电器的电阻。
课时跟踪检测
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1.如图所示，一根均匀带电的长直橡胶棒沿其轴线方向做速度为v的匀速直线运动。已知棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q。由于棒的运动而形成的等效电流( )
A．大小为qv，方向与v相同
B．大小为qv，方向与v相反
C．大小为qSv，方向与v相同
D．大小为qSv，方向与v相反
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2．(2024·郑州高三质检)如图所示为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，将开关S接到位置1，电容器充电后电压为6 kV；将开关S接到位置2，电容器在2 ms 内通过人体完成放电，已知电容器的电容为30 μF，则这次放电通过人体组织的平均电流为( )
A．90 A B．60 A
C．9 A D．6 A
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解析：材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，A错误；
材料的电导率与材料的形状无关，B错误；
导体的电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，D错误。
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4.甲、乙、丙三个长度、横截面积都相同的金属导体分别接入电路后各自进行测量，把通过上述导体的电流I、导体两端电压U在U-I 坐标系中描点，O为坐标原点，甲、乙、丙三个点恰好在一条直线上，如图所示，则下列表述正确的是( )
A．甲的电阻率最小
B．甲、乙串联后接入某直流电路，甲的电功率最小
C．乙、丙并联后接入某直流电路，乙的电功率最小
D．三个导体的电阻率一样大
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甲、乙串联后接入某直流电路，根据P＝I2R可知，甲的电阻最大，甲的电功率最大，B错误；
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6．(2022·浙江6月选考)风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在5～10 m/s 范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是( )
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由于风力发电存在转化效率，若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量应满足E<1.0×108×24 kW·h＝2.4×109 kW·h，C错误；
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7.新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“120 V 250 A·h”字样。假设工作时电源的输出电压恒为120 V，额定输出功率为3 kW。根据上述有关数据，不计其他损耗，下列说法不正确的是( )
A．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是10 h
B．额定工作电流为25 A
C．动力电源充满电后储存的电能为1.08×108 J
D．电动汽车电动机的内阻为4.8 Ω
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动力电源充满电后储存的电能W＝UIt＝1.08×108 J，C正确；
由所给条件无法求得电动汽车电动机的内阻，D错误。
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P点对应小灯泡的功率大小为P＝I2U1，图线①与横轴所围图形的面积的数值小于I2U1，故D错误。课时跟踪检测(四十四) 电流 电阻 电功 电功率
1．如图所示，一根均匀带电的长直橡胶棒沿其轴线方向做速度为v的匀速直线运动。已知棒的横截面积为S，单位长度所带的电荷量为－q。由于棒的运动而形成的等效电流( )
A．大小为qv，方向与v相同
B．大小为qv，方向与v相反
C．大小为qSv，方向与v相同
D．大小为qSv，方向与v相反
2．(2024·郑州高三质检)如图所示为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗中，将开关S接到位置1，电容器充电后电压为6 kV；将开关S接到位置2，电容器在2 ms 内通过人体完成放电，已知电容器的电容为30 μF，则这次放电通过人体组织的平均电流为( )
A．90 A B．60 A
C．9 A D．6 A
3．砷化铌纳米带材料具有较高的电导率，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1 000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝。下列说法正确的是( )
A．材料的电导率越小，其导电性能越强
B．材料的电导率与材料的形状有关
C．电导率的单位是
D．电导率大小与温度无关
4．甲、乙、丙三个长度、横截面积都相同的金属导体分别接入电路后各自进行测量，把通过上述导体的电流I、导体两端电压U在U I 坐标系中描点，O为坐标原点，甲、乙、丙三个点恰好在一条直线上，如图所示，则下列表述正确的是( )
A．甲的电阻率最小
B．甲、乙串联后接入某直流电路，甲的电功率最小
C．乙、丙并联后接入某直流电路，乙的电功率最小
D．三个导体的电阻率一样大
5．(2024·邢台月考)两根用同种材料制成的电阻丝甲和乙，甲电阻丝的长度和直径分别为l和d，乙电阻丝的长度和直径分别为2l和2d。将甲、乙两根电阻丝分别接入电路时，如果两电阻丝消耗的电功率相等，则加在两根电阻丝上的电压的比值应满足( )
A.＝1 B.＝
C.＝ D.＝2
6．(2022·浙江6月选考)风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在5～10 m/s 范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为ρ，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是( )
A．该风力发电机的输出电功率与风速成正比
B．单位时间流过面积A的流动空气动能为ρAv2
C．若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量为2.4×109 kW·h
D．若风场每年有5 000 h风速在6～10 m/s的风能资源，则该发电机年发电量至少为6.0×105 kW·h
7．新能源电动汽车是当代生活中重要的交通工具。某品牌观光新能源电动车的动力电源上的铭牌标有“120 V 250 A·h”字样。假设工作时电源的输出电压恒为120 V，额定输出功率为3 kW。根据上述有关数据，不计其他损耗，下列说法不正确的是( )
A．电动汽车保持额定功率行驶的最长时间是10 h
B．额定工作电流为25 A
C．动力电源充满电后储存的电能为1.08×108 J
D．电动汽车电动机的内阻为4.8 Ω
8.如图所示，图线①、②分别表示小灯泡和定值电阻R的伏安特性曲线，P为图线①上一点，纵坐标为I2，横坐标为U1，PN为过P点的切线，交纵轴于I1且与图线②平行。则下列说法中正确的是( )
A．P点对应小灯泡的电阻与电阻R的阻值相等
B．P点对应小灯泡的电阻为R灯＝
C．P点对应小灯泡的电阻为R灯＝
D．P点对应小灯泡的功率大小为图线①与横轴所围图形面积的数值
课时跟踪检测(四十四)
1．选B 橡胶棒带负电，等效电流方向与v的方向相反，由电流的定义式可得I＝＝＝qv，故B正确，A、C、D错误。
2．选A 电容器充电后所带电荷量为Q＝CU＝30×10－6×6×103 C＝0.18 C，放电过程的平均电流为I＝＝ A＝90 A，故选A。
3．选C 材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，A错误；材料的电导率与材料的形状无关，B错误；根据R＝ρ，则σ＝＝，则电导率的单位是＝，C正确；导体的电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，D错误。
4．选C 三个导体的U I图像如图所示，
可知甲的电阻最大，丙的最小，根据电阻定律R＝ρ可知，甲的电阻率最大，A、D错误；甲、乙串联后接入某直流电路，根据P＝I2R可知，甲的电阻最大，甲的电功率最大，B错误；乙、丙并联后接入某直流电路，根据P＝可知，电阻越大，功率越小，则乙的电功率最小，C正确。
5．选C 由电功率P＝，可知＝＝＝ρ∶ρ＝2，所以加在两根电阻丝上的电压的比值应满足＝。故C正确。
6．选D 单位时间流过面积A的流动空气体积为V0＝Av，质量为m0＝ρV0＝ρAv，则单位时间流过面积A的流动空气动能为m0v2＝ρAv3，风速在5～10 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，A、B错误；由于风力发电存在转化效率，若每天平均有1.0×108 kW的风能资源，则每天发电量应满足E<1.0×108×24 kW·h＝2.4×109 kW·h，C错误；若风场每年有5 000 h 风速在6～10 m/s的风能资源，当风速取最小值6 m/s时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在5～10 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知风速为6 m/s时，输出电功率为P＝63× kW＝120 kW，则该发电机年发电量至少为E＝Pt＝120×5 000 kW·h＝6.0×105 kW·h，D正确。
7．选D 工作时电源的输出电压恒为120 V，额定输出功率为3 kW，则额定工作电流I＝＝25 A，B正确；根据q＝It可得，电动汽车保持额定功率行驶的最长时间t＝＝10 h，A正确；动力电源充满电后储存的电能W＝UIt＝1.08×108 J，C正确；由所给条件无法求得电动汽车电动机的内阻，D错误。
8．选B P点对应小灯泡的电阻R灯＝，图线②与PN平行，可得定值电阻的阻值R＝，故A、C错误，B正确；P点对应小灯泡的功率大小为P＝I2U1，图线①与横轴所围图形的面积的数值小于I2U1，故D错误。
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