2014年高三物理一轮复习 恒定电流1

第1课时 电阻定律 欧姆定律

导学目标 1.会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断.2.会用导体伏安特性曲线I－U图象及U－I图象解决有关问题．

一、电流 [基础导引]

关于电流，判断下列说法的正误： (1)电荷的运动能形成电流

( ) ( ) ( ) ( )

(2)要产生恒定电流，导体两端应保持恒定的电压 (3)电流虽有方向，但不是矢量 [知识梳理]

1．电流形成的条件：(1)导体中有能够自由移动的电荷；(2)导体两端存在持续的电压． 2．电流的方向：与正电荷定向移动的方向________，与负电荷定向移动的方向________． 电流虽然有方向，但它是________． 3．电流

(1)定义式：I＝________.

(2)微观表达式：I＝________，式中n为导体单位体积内的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，v是自由电荷定向移动的速率，S为导体的横截面积． (3)单位：安培(安)，符号是A,1 A＝1 C/s. 二、电阻定律 [基础导引]

导体的电阻由哪些因素决定？与导体中的电流、导体两端的电压有关系吗？ [知识梳理]

lU

1．电阻定律：R＝ρ，电阻的定义式：R＝. SI2．电阻率

(1)物理意义：反映导体____________的物理量，是导体材料本身的属性． (2)电阻率与温度的关系

(4)电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率

①金属的电阻率随温度升高而________； ②半导体的电阻率随温度升高而________；

③超导体：当温度降低到____________附近时，某些材料的电阻率突然____________成为超导体． 三、欧姆定律 [基础导引]

R＝U/I的物理意义是

( )

①导体的电阻与电压成正比，与电流成反比 ②导体的电阻越大，则电流越大 ③加在导体两端的电压越大，则电流越大 ④导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流的比值 A．①③ [知识梳理]

部分电路欧姆定律

(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成________，跟导体的电阻R成________． (2)公式：____________.

(3)适用条件：适用于________和电解液导电，适用于纯电阻电路．

(4)导体的伏安特性曲线：用横坐标轴表示电压U，纵坐标轴表示________，画出的I-U关系图线．

①线性元件：伏安特性曲线是________________________________的电学元件，适用于欧姆定律．

②非线性元件：伏安特性曲线是______________的电学元件，____________(填适用、不适用)于欧姆定律．

Ul

思考：R＝与R＝ρ有什么不同？

IS

B．②③

C．③④

D．①④

考点一 对电阻定律、欧姆定律的理解 考点解读

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，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好． (2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小． (3)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 lR＝ρ SUR＝ I电阻定律的决定式 说明了电阻的决定因素 只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液 典例剖析

电阻的定义式 提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关 适用于任何纯电阻导体 区别 例1 如图1甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1 m，b＝0.2 m，c ＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10 V时，求电解液的电阻率ρ.

图1

l

思维突破 应用公式R＝ρ解题时，要注意公式中各物理量的变化情况，特别是l和S的变

S化情况，通常有以下几种情况：

(1)导线长度l和横截面积S中只有一个发生变化，另一个不变．

(2)l和S同时变化，有一种特殊情况是l与S成反比，即导线的总体积V＝lS不变． 考点二 对伏安特性曲线的理解 考点解读

比较图2甲中a、b两导体电阻的大小，说明图乙中c、d两导体的电阻随电压增大如何变化？

归纳提炼

图2

1．图线a、b表示线性元件．图线c、d表示非线性元件．

2．图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra

4．由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线．

5．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． 典例剖析

例2 小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图3所示， P为图线上一点，PN为图线在P点的切线，PQ为U轴的垂线， PM为I轴的垂线，则

下列说法中错误的是

图3

( )

A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大

U1B．对应P点，小灯泡的电阻为R＝

I2U1C．对应P点，小灯泡的电阻为R＝

I2－I1

D．对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积

思维突破 伏安特性曲线常用于：(1)表示电流随电压的变化；(2)表示电阻值随电压的变化；(3)计算某个状态下的电功率P＝UI，此时电功率为纵、横坐标围成的矩形面积，而不是曲线与坐标轴包围的面积．

7.利用“柱体微元”模型求解

电流大小

例3 来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成电流强度为1 mA的细柱形质子流．已知质子电荷量e＝1.60×10

－19

C．这束质子流每秒打

到靶上的个数为________．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，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＝________.

模型建立 粗细均匀的一段导体长为l，横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v.

(1)导体内的总电荷量：Q＝nlSq.

l

(2)电荷通过截面D的时间：t＝v.

Q

(3)电流表达式：I＝＝nqSv.

t

建模感悟 本题是利用流体模型求解问题．在力学中我们曾经利用此模型解决风能发电功率问题，也是取了一段空气柱作为研究对象．请同学们自己推导一下． 跟踪训练 如图4所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带 有均匀分布的负电荷，设棒单位长度内所含的电荷量为q，当此 棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒的运动而形 成的等效电流大小为

q

A．vq B.v

( )

qvD. S

图4

C．qvS

A组 对电流的理解

1．某电解池，如果在1秒钟内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是 ( ) A．0

B．0.8 A

C．1.6 A

D．3.2 A

2．一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时 ( )

I

A．通过金属导线的电流为

2B．导线的电阻变为原来的8倍 v

C．自由电子定向移动的平均速率为

2v

D．自由电子定向移动的平均速率为

4

B组 电阻定律、欧姆定律的应用

3．一个内电阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管子内装满的水银供电，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子里，那么通过的电流将是 A．0.4 A C．1.6 A

B．0.8 A D．3.2 A

( )

4．电位器是变阻器的一种．如图5所示，如果把电位器与灯 泡串联起来，利用它改变灯的亮度，下列说法正确的是( ) A．连接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 B．连接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮 C．连接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 D．连接B、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗

C组 伏安特性曲线的应用

5．如图6所示是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法错误的是

( )

图5

图6

A．通过电阻的电流与其两端的电压成正比 B．此导体的电阻R＝2 Ω

C．I－U图线的斜率表示电阻的倒数，所以R＝cot 45°＝1.0 Ω D．在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C

6．某导体中的电流随其两端电压的变化如图7所示，则下列说法中正确的是 ( )

图7

A．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω B．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 Ω

C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D．此导体为线性元件

课时规范训练

第1课时 电阻定律 欧姆定律

(限时：30分钟)

1．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是( ) A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比 2．下列关于电阻率的说法中正确的是

( )

A．电阻率与导体的长度以及横截面积有关 B．电阻率由导体的材料决定，且与温度有关 C．电阻率大的导体，电阻一定大

D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制造电阻温度计 3．关于电流，下列说法中正确的是 ( )

A．导线内自由电子定向移动速率等于电流的传导速率 B．电子运动的速率越大，电流越大

C．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向

D．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位A是基本单位

4．横截面的直径为d、长为l的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向运动的平均速率的影响是

( )

A．电压U加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变 B．导线长度l加倍时，自由电子定向运动的平均速率加倍 C．导线横截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变 D．导线横截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率加倍 5.如图1所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的 I－R图象．现将甲、乙串联后接入电路中，则 ( ) A．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小 B．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小 C．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少 D．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少

图1

6．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 ( ) A．nvS

B．nvΔt

IΔt

C. q

IΔtD. Sq

7．一只标有“220 V,60 W”的白炽灯泡，加在其两端的电压U由零逐渐增大到220 V，在

这一过程中，电压U和电流I的关系与选项中所给的四种情况比较符合的是 ( )

8．两根材料相同的均匀导线A和B，

图2

其长度分别为L和2L，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图2所示，则A和B导线的横截面积之比为( ) A．2∶3 B．1∶3 C．1∶2 D．3∶1

9．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电 阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示 意图如图3所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在 受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯运动 时，电流表的示数I随时间t变化的规律如图甲、乙、丙、丁所 示．则下列说法中正确的是

( )

图3

①甲图表示电梯在做匀速直线运动 ②乙图表示电梯可能向上做匀加速运动 ③丙图表示电梯可能向上做匀加速运动 ④丁图表示电梯可能向下做匀减速运动 A．①③

B．②④

C．①③④

D．②③④

10.在如图4所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以 A、B上各点相对A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x 为横坐标，则U随x变化的图线应为

( )

图4

复习讲义

基础再现 一、

基础导引 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 知识梳理 2.相同 相反 标量

q

3．(1) (2)nqvS

t二、

基础导引 导体的电阻由导体自身的长度、横截面积、自身的材料决定，也与温度有一定关系，但与导体中的电流、导体两端的电压没有必然的关系．

知识梳理 2.(1)导电性能 (2)①增大 ②减小 ③绝对零度 减小为零 三、 基础导引 C

U

知识梳理 (1)正比 反比 (2)I＝ (3)金属 (4)电流I ①通过坐标原点的直线 ②曲线

R不适用

Ul

思考：R＝是电阻的定义式，提供了一种测量电阻的方法，R与U、I都无关．公式R＝ρ

IS是电阻的决定式，即电阻率一定时，R正比于l，反比于S. 课堂探究 例1 40 Ω·m 例2 C

例3 6.25×1015 2∶1 跟踪训练 A 分组训练

1．D 2．C 3．C 4．A 5．C 6．A

课时规范训练

1．A 2．B 3．D 4．C 5．C 6．C 7．B 8．B 9．A 10．A

复习讲义

基础再现 一、

基础导引 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 知识梳理 2.相同 相反 标量

q

3．(1) (2)nqvS

t二、

基础导引 导体的电阻由导体自身的长度、横截面积、自身的材料决定，也与温度有一定关系，但与导体中的电流、导体两端的电压没有必然的关系．

知识梳理 2.(1)导电性能 (2)①增大 ②减小 ③绝对零度 减小为零 三、 基础导引 C

U

知识梳理 (1)正比 反比 (2)I＝ (3)金属 (4)电流I ①通过坐标原点的直线 ②曲线

R不适用

Ul

思考：R＝是电阻的定义式，提供了一种测量电阻的方法，R与U、I都无关．公式R＝ρ

IS是电阻的决定式，即电阻率一定时，R正比于l，反比于S. 课堂探究 例1 40 Ω·m 例2 C

例3 6.25×1015 2∶1 跟踪训练 A 分组训练

1．D 2．C 3．C 4．A 5．C 6．A

课时规范训练

1．A 2．B 3．D 4．C 5．C 6．C 7．B 8．B 9．A 10．A

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3bir.html