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(新高考)高考物理一轮复习课件第8章第1讲《电流电阻电功及电功率》(含解析)
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这是一份(新高考)高考物理一轮复习课件第8章第1讲《电流电阻电功及电功率》(含解析)，共60页。PPT课件主要包含了自由移动，电压U，长度l，横截面积S，绝对零度，降到0，静电力，UIt，6×106，电势能等内容，欢迎下载使用。
第1讲 电流 电阻 电功及电功率
主干梳理 对点激活
电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量
4．公式W＝UIt适用于任何电路求电功。( )5．公式Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路求电热。( )6．电流I随时间t变化的图像与时间轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量。( )
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，所以二极管是非线性元件D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线
2．(人教版必修第三册·P60·拓展学习改编)如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是( )
解析 由图知加正向电压时，二极管电阻较小，且随电压增大电阻变小，A错误。加反向电压时，二极管电阻较大，当反向电压达到一定值时，二极管会被击穿，电流会变大，故B错误。无论二极管加正向电压还是反向电压，电流随电压变化都是一条曲线，故二极管是非线性元件，C正确，D错误。
3.(人教版必修第三册·P82·T3改编)四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V 40 W”，b、d灯泡的规格为“220 V 100 W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过它的额定功率。则这四盏灯泡实际消耗功率大小关系是( )A．Pa＝PcPb>PdC．Pa
1.利用“柱体微元”模型求电流利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则：(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。
例1 如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )
(2)根据题中符号写出时间t内穿过导体横截面的电荷量Q。
电流微观表达式的相关说明(1)判断电流与其他量的变化关系，可以首先建立“柱体微元”模型，然后根据公式推导出电流的表达式，就能看出电流与其他量是否有关，以及随其他量如何变化等。(2)利用电流的微观表达式应注意各物理量的意义。
[变式1] 如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是( )
2．对UI、IU图像的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件。(2)在图甲中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra>Re。在图乙中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，Rd
(2)IU图线的斜率表示什么？
提示：不能，只能由图中的标度求。
[变式2－1] (2020·浙江省宁波市十校3月联考)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是( )
A．图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线B．图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线C．图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D．图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等
[变式2－2] (2020·天津市红桥区期末)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡并联，通电后各自的电流I随所加的电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中，正确的是( )
2．常见的纯电阻用电器：电阻、电炉子、白炽灯等；常见的非纯电阻用电器：电风扇、电动机、电解槽等。特别说明：电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件。
A．电动机的输出功率为14 WB．电动机两端的电压为7.0 VC．电动机产生的热功率为4.0 WD．电源输出的功率为24 W
例3 (2020·浙江高考压轴卷)在如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是( )
(2)电动机产生的热功率如何求解？
提示：电源电动势减去内阻及R0的电压。
[变式3－1] (2020·浙江省宁波市五校适应性考试)如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2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r，则时间t内( )
解析 因为充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池的充电电流为I，内阻为r，所以手机电池产生的焦耳热为Qr＝I2rt，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为电池的内能，根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为UIt－I2rt，D正确。
[变式3－2] 有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？
答案 1.5 W 8 W
高考模拟 随堂集训
1．(2019·浙江4月选考)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2，则( )
解析 因小电珠与电动机是串联关系，所以电流I1＝I2，A错误；因小电珠为纯电阻元件，则有U1＝I1R1，因电动机为非纯电阻元件，电动机正常工作时，电功率等于输出的机械功率与热功率之和，即U2I2＝P机械＋IR2，则有U2I2>IR2，即U2>I2R2，综上所述<，B、C错误，D正确。
2.(2017·上海高考)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是( )A．a和b B.b和dC．a和c D.c和d
3．(2020·北京市顺义牛栏一中3月模拟)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是( )
A．图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强B．图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱C．图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样D．图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40 V)时，反向电流才急剧变大
5．(2020·北京市昌平区二模)一台直流电动机所加电压U＝110 V，通过的电流I＝5.0 A。若该电动机在10 s内把一个质量M＝50 kg的物体匀速提升了9.0 m，不计摩擦及空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)电动机的输入功率P；(2)在提升重物的10 s内电动机线圈产生的热量Q；(3)电动机线圈的电阻R。
答案 (1)550 W (2)1000 J (3)4 Ω
解析 (1)电动机的输入功率P＝UI，代入数据解得P＝550 W。(2)由能量守恒定律知Q＝Pt－Mgh，代入数据解得Q＝1000 J。(3)由焦耳定律知Q＝I2Rt，代入数据解得R＝4 Ω。
2.两根材料相同的均匀导线x和y串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图中的ab段和bc段图线所示，则导线x和y的横截面积之比为( )A．2∶1 B.1∶2 C.6∶1 D.1∶6
3.如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R。下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域判断正确的是( )A．特性曲线在Ⅰ区，P1P2C．特性曲线在Ⅰ区，P1>P2D．特性曲线在Ⅲ区，P1
5.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，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，则下列说法中正确的是( )
A．I2＝2I1 B.I2＞2I1C．P1＝ D.P2＝
6.如图所示，电路两端的电压为U，电流表内阻不计，定值电阻与电动机绕线电阻的阻值均为R。当开关S断开时，电流表的示数为I1，此时定值电阻上消耗的功率为P1；当开关S闭合后，电动机正常转动，电路两端的电压不变，此时电流表的示数为I2，电动机的输入功率为P2，则下列关系式正确的是( )
7．有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l0和d0，乙电阻丝的长度和直径分别为2l0和2d0。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为( )
8．如图甲，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是( )A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875 ΩC．L3的电功率约为0.75 WD．L2和L3的总功率约为3 W
A．R1中的电流小于R2中的电流B．R1中的电流等于R2中的电流C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
9．如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是( )
10．如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则( )A．电解槽消耗的电功率为120 WB．电解槽的发热功率为60 WC．电解槽消耗的电功率为60 WD．电路消耗的总功率为120 W
11．一微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，这时电动机正常工作，下列说法正确的是( )A．电动机内阻为1 ΩB．电动机内阻为2.5 ΩC．电动机正常工作时的效率为60%D．电动机正常工作时的效率为50%
二、非选择题(本题共2小题，共23分)12．(10分)如图所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表的示数为40 mA，求发生短路处距A处有多远？
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
第1讲 电流 电阻 电功及电功率
主干梳理 对点激活
电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量
4．公式W＝UIt适用于任何电路求电功。( )5．公式Q＝I2Rt只适用于纯电阻电路求电热。( )6．电流I随时间t变化的图像与时间轴所围面积表示通过导体横截面的电荷量。( )
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，所以二极管是非线性元件D．二极管加正向电压时，电流随电压变化是一条直线
2．(人教版必修第三册·P60·拓展学习改编)如图所示，是某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是( )
解析 由图知加正向电压时，二极管电阻较小，且随电压增大电阻变小，A错误。加反向电压时，二极管电阻较大，当反向电压达到一定值时，二极管会被击穿，电流会变大，故B错误。无论二极管加正向电压还是反向电压，电流随电压变化都是一条曲线，故二极管是非线性元件，C正确，D错误。
3.(人教版必修第三册·P82·T3改编)四盏灯泡接成如图所示的电路。a、c灯泡的规格为“220 V 40 W”，b、d灯泡的规格为“220 V 100 W”，各个灯泡的实际功率分别为Pa、Pb、Pc、Pd且都没有超过它的额定功率。则这四盏灯泡实际消耗功率大小关系是( )A．Pa＝Pc
1.利用“柱体微元”模型求电流利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则：(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。
例1 如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )
(2)根据题中符号写出时间t内穿过导体横截面的电荷量Q。
电流微观表达式的相关说明(1)判断电流与其他量的变化关系，可以首先建立“柱体微元”模型，然后根据公式推导出电流的表达式，就能看出电流与其他量是否有关，以及随其他量如何变化等。(2)利用电流的微观表达式应注意各物理量的意义。
[变式1] 如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是( )
2．对UI、IU图像的理解(如图甲、乙所示)(1)图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件。(2)在图甲中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻的大小，斜率越大，电阻越大，Ra>Re。在图乙中，图线上的点与O点连线的斜率表示电阻倒数的大小，斜率越大，电阻越小，Rd
(2)IU图线的斜率表示什么？
提示：不能，只能由图中的标度求。
[变式2－1] (2020·浙江省宁波市十校3月联考)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是( )
A．图中图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线B．图中图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线C．图线中的M点，表示该状态小灯泡的电阻大于热敏电阻的阻值D．图线中M点对应的状态，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等
[变式2－2] (2020·天津市红桥区期末)(多选)某一热敏电阻其阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡并联，通电后各自的电流I随所加的电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点。则关于热敏电阻和小灯泡的下列说法中，正确的是( )
2．常见的纯电阻用电器：电阻、电炉子、白炽灯等；常见的非纯电阻用电器：电风扇、电动机、电解槽等。特别说明：电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件。
A．电动机的输出功率为14 WB．电动机两端的电压为7.0 VC．电动机产生的热功率为4.0 WD．电源输出的功率为24 W
例3 (2020·浙江高考压轴卷)在如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5 Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A。则以下判断中正确的是( )
(2)电动机产生的热功率如何求解？
提示：电源电动势减去内阻及R0的电压。
[变式3－1] (2020·浙江省宁波市五校适应性考试)如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2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r，则时间t内( )
解析 因为充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P＝UI，A错误；手机电池的充电电流为I，内阻为r，所以手机电池产生的焦耳热为Qr＝I2rt，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B、C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为电池的内能，根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能为UIt－I2rt，D正确。
[变式3－2] 有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V的电路中时，电动机不转，测得流过电动机的电流是I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是I2＝1.0 A，求电动机正常工作时的输出功率多大？如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？
答案 1.5 W 8 W
高考模拟 随堂集训
1．(2019·浙江4月选考)电动机与小电珠串联接入电路，电动机正常工作时，小电珠的电阻为R1，两端电压为U1，流过的电流为I1；电动机的内电阻为R2，两端电压为U2，流过的电流为I2，则( )
解析 因小电珠与电动机是串联关系，所以电流I1＝I2，A错误；因小电珠为纯电阻元件，则有U1＝I1R1，因电动机为非纯电阻元件，电动机正常工作时，电功率等于输出的机械功率与热功率之和，即U2I2＝P机械＋IR2，则有U2I2>IR2，即U2>I2R2，综上所述<，B、C错误，D正确。
2.(2017·上海高考)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是( )A．a和b B.b和dC．a和c D.c和d
3．(2020·北京市顺义牛栏一中3月模拟)某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是( )
A．图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强B．图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱C．图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样D．图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40 V)时，反向电流才急剧变大
5．(2020·北京市昌平区二模)一台直流电动机所加电压U＝110 V，通过的电流I＝5.0 A。若该电动机在10 s内把一个质量M＝50 kg的物体匀速提升了9.0 m，不计摩擦及空气阻力，取重力加速度g＝10 m/s2。求：(1)电动机的输入功率P；(2)在提升重物的10 s内电动机线圈产生的热量Q；(3)电动机线圈的电阻R。
答案 (1)550 W (2)1000 J (3)4 Ω
解析 (1)电动机的输入功率P＝UI，代入数据解得P＝550 W。(2)由能量守恒定律知Q＝Pt－Mgh，代入数据解得Q＝1000 J。(3)由焦耳定律知Q＝I2Rt，代入数据解得R＝4 Ω。
2.两根材料相同的均匀导线x和y串联在电路中，两导线沿长度方向的电势变化情况分别如图中的ab段和bc段图线所示，则导线x和y的横截面积之比为( )A．2∶1 B.1∶2 C.6∶1 D.1∶6
3.如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现在把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别为P1和P2，并联总电阻设为R。下列关于P1和P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域判断正确的是( )A．特性曲线在Ⅰ区，P1
5.小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，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，则下列说法中正确的是( )
A．I2＝2I1 B.I2＞2I1C．P1＝ D.P2＝
6.如图所示，电路两端的电压为U，电流表内阻不计，定值电阻与电动机绕线电阻的阻值均为R。当开关S断开时，电流表的示数为I1，此时定值电阻上消耗的功率为P1；当开关S闭合后，电动机正常转动，电路两端的电压不变，此时电流表的示数为I2，电动机的输入功率为P2，则下列关系式正确的是( )
7．有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l0和d0，乙电阻丝的长度和直径分别为2l0和2d0。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为( )
8．如图甲，电路中电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合后，下列说法中正确的是( )A．L1中的电流为L2中电流的2倍B．L3的电阻约为1.875 ΩC．L3的电功率约为0.75 WD．L2和L3的总功率约为3 W
A．R1中的电流小于R2中的电流B．R1中的电流等于R2中的电流C．R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率D．R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
9．如图所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是( )
10．如图所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V的直流电源两端，灯泡正常发光，则( )A．电解槽消耗的电功率为120 WB．电解槽的发热功率为60 WC．电解槽消耗的电功率为60 WD．电路消耗的总功率为120 W
11．一微型吸尘器的直流电动机内阻一定，当加上0.3 V电压时，通过的电流为0.3 A，此时电动机不转，当加在电动机两端的电压为2.0 V时，电流为0.8 A，这时电动机正常工作，下列说法正确的是( )A．电动机内阻为1 ΩB．电动机内阻为2.5 ΩC．电动机正常工作时的效率为60%D．电动机正常工作时的效率为50%
二、非选择题(本题共2小题，共23分)12．(10分)如图所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表的示数为40 mA，求发生短路处距A处有多远？
答案 (1)2 Ω 72 W (2)1 Ω (3)16 W
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