高中物理人教专题49 电流的计算、电阻定律、欧姆定律与伏安特性曲线、电功与焦耳定律（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题49 电流的计算、电阻定律、欧姆定律与伏安特性曲线、电功与焦耳定律
导练目标
导练内容
目标1
电流的计算
目标2
电阻定律
目标3
欧姆定律与伏安特性曲线
目标4
电功与焦耳定律
【知识导学与典例导练】
电流的计算
公式
公式含义
定义式
I＝
反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝
微观式
I＝nqSv
从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
决定式
I＝
I由U、R决定，I∝U　I∝
注意：
电解液导电
异种电荷反向通过某截面，q＝|q1|＋|q2|
电子绕核旋转等效电流
F
v
，T为周期，
【例1】现有一根横截面积为S的金属导线，通过的电流为I，设每个金属原子可贡献一个自由电子．已知该金属的密度为
，摩尔质量为M，电子的电荷量绝对值为e，阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（       ）
A．单位体积的导电的电子数为
B．单位质量的导电的电子数为
C．该导线中自由电子定向移动的平均速率为
D．该导线中自由电子定向移动的平均速率为
E．该导线中自由电子热运动的平均速率约为真空中光速大小
【答案】ABD
【详解】A.金属的摩尔体积：单位体积的物质的量：每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：，A正确．
B.单位质量的物质的量：每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：，B正确．
CDE.设自由电子定向移动的速率为v，根据电流：I=NeSv得：又：则有：
CE错误，D正确．
E. 由上式可得，小于真空中光速大小，E错误．
电阻定律
公式
决定式
定义式
R＝ρ
R＝
区别
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)
【例2】一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为时，测得电阻为，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（盐水体积不变，仍充满橡胶管）．则盐水柱电阻为（       ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】由于总体积不变，设长时的横截面积为．所以长度变为后，横截面积，根据电阻定律可知：，，联立两式得．
A. 与计算结果不相符，故A错误；       
B. 与计算结果不相符，故B错误；
C. 与计算结果不相符，故C错误；       
D. 与计算结果相符，故D正确；
欧姆定律与伏安特性曲线
1.欧姆定律的“二同”
(1)同体性:指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体。
(2)同时性:指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。
2.I-U图像与U-I图像
【例3】a、b两电阻的伏安特性曲线如图所示，图中α=45°，关于两电阻的描述正确的是（　　）
A．电阻a的阻值随电流的增大而增大
B．因I-U图线的斜率表示电阻的倒数，故电阻b的阻值R==1.0 Ω
C．在两图线的交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值
D．在两图线的交点处，电阻a的阻值小于电阻b的阻值
【答案】C
【详解】A．I-U图像的斜率的倒数等于电阻，由图可知，电阻a的图象的斜率越来越大，故a的电阻随电流的增大而减小，A错误；
B． IU图线的斜率表示电阻的倒数，但是由于横纵坐标轴的长度单位不同，则不能由
求解电阻b的阻值，只能通过求解，B错误；
CD．根据可知在两图线交点处，电阻a的阻值等于电阻b的阻值，C正确，D错误；故选C。
电功与焦耳定律
1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
纯电阻电路
非纯电阻电路
实例
白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗等
工作中的电动机、电解槽、日光灯等
能量转化
电路中消耗的电能全部转化为内能W＝Q
电路中消耗的电能除转化为内能外，还转化为其他形式的能W>Q
电功的计算
W＝UIt＝I2Rt＝t
W＝UIt
电热的计算
Q＝UIt＝I2Rt＝t
Q＝I2Rt
电功率的计算
P＝UI＝I2R＝
P＝UI
电热功率的计算
P热＝UI＝I2R＝
P热＝I2R
注意：在非纯电阻电路中，t既不能表示电功，也不能表示电热；既不能表示电功率，也不能表示电热功率。(因为欧姆定律不成立)
2．电动机(或电解槽)的功率关系
P入＝P出＋P热或IU＝P出 ＋I2r。[r为电动机线圈(或电解液)的电阻]
注意：电动机在通电但是卡住不转动时相当于纯电阻电路。
【例4】如图所