棒棒堂教育高中物理第七章学生版.docx

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棒棒堂教育高中物理第七章学生版

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物理（选修第七章）

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5.最后，祝所有学员成绩进步，在考试中取得好成绩。

2015年6月

第1讲　欧姆定律　电阻定律　电功率　焦耳定律

欧姆定律　（考纲要求Ⅱ）

1.电流

（1）定义：

自由电荷的定向移动形成电流．

（2）方向：

规定为正电荷定向移动的方向．

（3）三个公式①定义式：

I＝

；②决定式：

I＝

；③微观式：

I＝neSv.

2．欧姆定律

（1）内容：

导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．

（2）公式：

I＝

.（3）适用条件：

适用于金属和电解液导电，适用于纯电阻电路.

电阻定律　（考纲要求Ⅰ）

1.电阻

（1）定义式：

R＝

.

（2）物理意义：

导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大．

2．电阻定律

（1）内容：

同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反比，导体的电阻还与构成它的材料有关．

（2）表达式：

R＝ρ

.

3．电阻率

（1）计算式：

ρ＝R

.

（2）物理意义：

反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性．

（3）电阻率与温度的关系金属：

电阻率随温度升高而增大；半导体：

电阻率随温度升高而减小．

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

（1）电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向．（　　）

（2）比值

反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝

.（　　）

（3）由I＝

知道，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比．（　　）

（4）由ρ＝

知，导体电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比．（　　）

（5）电阻率是由导体材料本身决定的．（　　）

电功率、焦耳定律　（考纲要求Ⅰ）

1.电功

（1）定义：

导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功．

（2）公式：

W＝qU＝IUt.（3）电流做功的实质：

电能转化成其他形式能的过程．

2．电功率

（1）定义：

单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢．

（2）公式：

P＝

＝IU.

3．焦耳定律

（1）电热：

电流流过一段导体时产生的热量．

（2）计算式：

Q＝I2Rt.

4．热功率

（1）定义：

单位时间内的发热量．

（2）表达式：

P＝

＝I2R.

基础自测

1．（单选）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．（单选）学习完电阻的概念和电阻定律后，你认为下列说法正确的是（　　）．

A．由R＝

可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比

B．由R＝ρ

可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比

C．由ρ＝

可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比

D．导体的电阻率只由材料的种类决定，跟温度无关

3．（单选）有Ⅰ、Ⅱ两根不同材料的电阻丝，长度之比为l1∶l2＝1∶5，横截面积之比为S1∶S2＝2∶3，电阻之比为R1∶R2＝2∶5，外加电压之比为U1∶U2＝1∶2，则它们的电阻率之比为（　　）．　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．2∶3　B．4∶3　　C．3∶4　　D．8∶3

4．（单选）关于电功W和电热Q的说法正确的是（　　）．

A．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，且W＝Q

B．在任何电路中都有W＝UIt、Q＝I2Rt，但W不一定等于Q

C．W＝UIt、Q＝I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立

D．W＝UIt在任何电路中成立，Q＝I2Rt只在纯电阻电路中成立

图7－1－1图7-1-2图7－1－3

5．（多选）某导体中的电流随其两端电压的变化如图7－1－1所示，则下列说法中正确的是（　　）．

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

C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小

D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小

热点一　电阻定律、欧姆定律的理解与应用

1．电阻与电阻率的区别

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．电阻的决定式和定义式的区别

公式

R＝ρ

R＝

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有关

只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液

适用于任何纯电阻导体

【典例1】两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它们的电荷量之比为（　　）．

A．1∶4　　B．1∶8　　C．1∶16　　D．16∶1

【跟踪短训】

1．对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是（　　）．

A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R

B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为

R

C．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的

比值不变

D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大

2．用电器距离电源为L，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ.那么，输电线的横截面积的最小值为（　　）．

A．ρL/RB．2ρLI/UC．U/（ρLI）　　D．2UL/（Iρ）

热点二　电功、电热、电功率和热功率

【典例2】　在如图7－1－2所示电路中，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω.闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是（　　）．

A．电动机的输出功率为14WB．电动机两端的电压为7.0V

C．电动机的发热功率为4.0WD．电源输出的电功率为24W

【跟踪短训】

3．如图7－1－3所示，用输出电压为1.4V，输电电流为100mA的充电器对内阻为2Ω的镍氢电池充电．下列说法正确的是（　　）．

A．电能转化为化学能的功率为0.12WB．充电器输出的电功率为0.14W

C．充电时，电池消耗的热功率为0.12WD．充电器把0.14W的功率储存在电池内

4．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压220V的交流电源上（其内电阻可忽略不计），均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0A，通过洗衣机电动机的电流是0.50A，则下列说法中正确的是

A．电饭煲的电阻为44Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440Ω

B．电饭煲消耗的电功率为1555W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5W

C．1min内电饭煲消耗的电能为6.6×104J，洗衣机电动机消耗的电能为6.6×103J

D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10倍

思想方法　11.欧姆定律I＝

、电功率P＝IU和热功率P＝I2R的使用

1．欧姆定律I＝

的使用

对于纯电阻，适合欧姆定律，即纯电阻两端的电压满足U＝IR.对于非纯电阻，不适合欧姆定律，因P电＝UI＝P热＋P其他＝I2R＋P其他，所以UI>I2R，即非纯电阻两端的电压满足U>IR.

【典例1】有一家用电风扇，电风扇两端的电压为220V，工作电流为0.5A，则下列说法中，正确的是

A．电扇线圈的电阻为440ΩB．电扇线圈的电阻大于440Ω

C．电扇线圈的电阻小于440ΩD．电风扇线圈的电阻满足欧姆定律

图7－1－4图7－1－5图7－1－6

即学即练1　有一提升重物的直流电动机，工作时电路如图7－1－4所示，内阻为r＝0.6Ω，R＝10Ω，直流电压为U＝160V，电压表两端的示数为110V，则通过电动机的电流是多少？

电动机的输入功率为多少？

电动机在1h内产生的热量是多少？

2．电功率P＝UI和热功率P＝I2R的使用

不论纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝I2R.

对于纯电阻而言：

P电＝P热＝UI＝I2R＝

对于非纯电阻而言：

P电＝UI＝P热＋P其他＝I2R＋P其他≠

＋P其他

【典例2】额定电压都是110V，额定功率PA＝100W，PB＝40W的电灯两盏，若接入电压是220V的下列电路上，则使两盏电灯均能正常发光，且电路中消耗的电功率最小的电路是（　　）．

反思总结　此类问题的分析思路分两步：

先分清哪个电路的灯泡能正常发光，这里可以从电压、电流、电功率三个量中任意挑选一个使其达到其额定值，其余两个也达到额定值；确定了正常发光的电路后，再比较哪一个的实际功率小，可以用计算的方法比较，也可以用定性分析的方法比较．

即学即练2　如图7－1－5所示，电源电动势E＝8V，内阻为r＝0.5Ω，“3V，3W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0＝1.5Ω.下列说法中正确的是（　　）．

A．通过电动机的电流为1.6AB．电源的输出功率是8W

C．电动机消耗的电功率为3WD．电动机的输出功率为3W

附：

对应高考题组

1．（2011·全国卷）通常一次闪电过程历时约0.2～0.3s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是（　　）．

A．闪电电流的瞬时值可达到1×105AB．整个闪电过程的平均功率约为1×1014W

C．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/mD．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J

2．（2012·浙江卷，17）功率为10W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近（　　）．

A．8×108kW·h　　B．8×1010kW·hC．8×1011kW·h　　D．8×1013kW·h

3．（2012·上海卷，13）当电阻两端加上某一稳定电压时，通过该电阻的电荷量为0.3C，消耗的电能为0.9J．为在相同时间内使0.6C的电荷量通过该电阻，在其两端需加的电压和消耗的电能分别是（　　）．

A．3V　1.8J　　B．3V　3.6JC．6V　1.8J　　D．6V　3.6J

4．（2012·四川卷，23）四川省“十二五”水利发展规划指出，若按现有供水能力测算，我省供水缺口极大，蓄引提水是目前解决供水问题的重要手段之一．某地要把河水抽高20m，进入蓄水池，用一台电动机通过传动效率为80%的皮带，带动效率为60%的离心水泵工作．工作电压为380V，此时输入电动机的电功率为19kW，电动机的内阻为0.4Ω.已知水的密度为1×103kg/m3，重力加速度取10m/s2.求：

（1）电动机内阻消耗的热功率；

（2）将蓄水池蓄入864m3的水需要的时间（不计进、出水口的水流速度）．

A　对点训练——练熟基础知识

题组一　欧姆定律、电阻定律的应用

1．（单选）有一段长1m的电阻丝，电阻是10Ω，现把它均匀拉伸到长为5m，则电阻变为（　　）．

　A．10Ω　　B．50Ω　　C．150Ω　　D．250Ω

2．（单选）R1和R2分别标有“2Ω，1.0A”和“4Ω，0.5A”，将它们串联后接入电路中，如图7－1－6所示，则此电路中允许消耗的最大功率为（　　）．

A．1.5W　　B．3.0WC．5.0W　　D．6.0W

3．（单选）欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律．有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a>b>c.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是（　　）．

4．（2013·汕头高三模拟）（多选）R1和R2是材料相同、厚度相同、上下表面都为正方形的导体，但R1的尺寸比R2大得多，把它们分别连接在如图7－1－7所示的电路的A、B两端，接R1时电压表的读数为U1，接R2时电压表的读数为U2，则下列判断正确的是（　　）．

A．R1＝R2　　B．R1>R2C．U1

图7－1－7图7－1－8图7－1－9

题组二　I—U的图象的理解及应用

5．（多选）如图7－1－8所示是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出（　　）．

A．通过电阻的电流与两端电压成正比B．电阻R＝0.5Ω

C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1/tanα＝1.0Ω

D．在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0C

6．（单选）某种材料的导体，其I－U图象如图7－1－9所示，图象上A点与原点的连线与横轴成α角，A点的切线与横轴成β角．下列说法正确的是（　　）．

A．导体的电功率随电压U的增大而增大B．导体的电阻随电压U的增大而增大

C．在A点，导体的电阻为tanαD．在A点，导体的电阻为tanβ

图7－1－10图7－1－11图7－1－12

7．（2013·商丘高三模拟）（多选）如图7－1－10所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是（　　）．

A．R1∶R2＝1∶3B．把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2

C．将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1∶P2＝1∶3

D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3

题组三　电功、电功率

8．（多选）一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内（　　）．

A．电炉放热与电动机放热相等B．电炉两端电压小于电动机两端电压

C．电炉两端电压等于电动机两端电压D．电动机消耗的功率大于电炉的功率

9．（多选）下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是（　　）．

A．电功率越大，电流做功越快，电路中产生的焦耳热一定越多

B．W＝UIt适用于任何电路，而W＝I2Rt＝

t只适用于纯电阻的电路

C．在非纯电阻的电路中，UI>I2RD．焦耳热Q＝I2Rt适用于任何电路

10．（单选）电子产品制作车间里常常使用电烙铁焊接电阻器和电容器等零件，技术工人常将电烙铁和一个灯泡串联使用，灯泡还和一只开关并联，然后再接到市电上（如图7－1－11所示），下列说法正确的是（　　）．

A．开关接通时比开关断开时消耗的总电功率大

B．开关接通时，灯泡熄灭，只有电烙铁通电，可使消耗的电功率减小

C．开关断开时，灯泡发光，电烙铁也通电，消耗的总功率增大，但电烙铁发热较少

D．开关断开时，灯泡发光，可供在焊接时照明使用，消耗总功率不变

11．（多选）锂电池因能量密度高、绿色环保而广泛使用在手机等电子产品中．现用充电器为一手机锂电池充电，等效电路如图7－1－12所示，充电器电源的输出电压为U，输出电流为I，手机电池的内阻为r，下列说法正确的是（　　）．

A．电能转化为化学能的功率为UII2rB．充电器输出的电功率为UI＋I2r

C．电池产生的热功率为I2rD．充电器的充电效率为

×100%

B　深化训练——提高能力技巧

12．（多选）一辆电动观光车蓄电池的电动势为E，内阻不计，当空载的电动观光车以大小为v的速度匀速行驶时，流过电动机的电流为I，电动车的质量为m，电动车受到的阻力是车重的k倍，忽略电动观光车内部的摩擦，则（　　）．

A．电动机的内阻为R＝

B．电动机的内阻为R＝

－

C．电动车的工作效率η＝

D．电动机的发热效率η＝

13．（单选）在如图7－1－13甲所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，灯L1、L2、L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示．当开关闭合后，下列说法正确的是（　　）．

图7－1－13图7－1－14

A．灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍B．灯泡L1的电阻为7.5Ω

C．灯泡L2消耗的电功率为0.75WD．灯泡L3消耗的电功率为0.30W

14．如图7－1－14所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图．电动机内电阻r＝0.8Ω，电路中另一电阻R＝10Ω，直流电压U＝160V，电压表示数UV＝110V．试求：

（1）通过电动机的电流；

（2）输入电动机的电功率；

（3）若电动机以v＝1m/s匀速竖直向上提升重物，求该重物的质量？

（g取10m/s2）

第2讲　电路　闭合电路的欧姆定律

电阻的串、并联　（考纲要求Ⅰ）

串、并联电路的特点

串联电路

并联电路

电路

电流

I＝I1＝I2＝…＝In

I＝I1＋I2＋…＋In

电压

U＝U1＋U2＋…＋Un

U＝U1＝U2＝…＝Un

总电阻

R总＝R1＋R2＋…＋Rn

＝

＋

＋…＋

功率分配

＝

P总＝P1＋P2＋…Pn

＝

P总＝P1＋P2＋…＋Pn

电源的电动势和内阻　（考纲要求Ⅰ）

1.电动势

（1）电源：

电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化成电势能的装置．

（2）电动势：

非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝

，单位：

V.

（3）电动势的物理含义：

电动势表示电源把其它形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．

2．内阻：

电源内部也是由导体组成的，也有电阻r，叫做电源的内阻，它是电源的另一重要参数．

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

（1）电路中某电阻大，该电阻的功率不一定大．（　　）

（2）电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法．（　　）

（3）电动势公式E＝

中的W与电压U＝

中的W是一样的，都是静电力所做的功．（　　）

（4）电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．（　　）

闭合电路的欧姆定律　（考纲要求Ⅱ）

1.闭合电路欧姆定律

（1）内容：

闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比．

（2）公式：

①I＝

（只适用于纯电阻电路）；②E＝U外＋Ir（适用于所有电路）．

2．路端电压与外电阻的关系：

一般情况

U＝IR＝

·R＝

，当R增大时，U增大

特殊情况

（1）当外电路断路时，I＝0，U＝E

（2）当外电路短路时，I短＝

，U＝0

判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．

（1）闭合电路中的短路电流无限大．（　　）

（2）闭合电路中外电阻越大，路端电压越大．（　　）

（3）外电阻越大，电源的输出功率越大．（　　）

（4）电源的输出功率越大，电源的效率越高．（　　）

基础自测

1．（单选）下列关于电动势的说法正确的是（　　）．

A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比

B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压

C．非静电力做的功越多，电动势就越大

D．E＝

只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的

2．（单选）将一电源电动势为E，内电阻为r的电池与外电路连接，构成一个闭合电路，用R表示外电路电阻，I表示电路的总电流，下列说法正确的是（　　）．

A．由U外＝IR可知，外电压随I的增大而增大

B．由U内＝Ir可知，电源两端的电压随I的增大而增大

C．由U＝E－Ir可知，电源输出电压随输出电流I的增大而减小

D．由P＝IU可知，电源的输出功率P随输出电流I的增大而增大

3．（单选）电阻R1与R2并联在电路中，通过R1与R2的电流之比为1∶2，则当R1与R2串联后接入电路中时，R1与R2两端电压之比U1∶U2为（　　）．

A．1∶2　　B．2∶1　　C．1∶4　　D．4∶1

4．（单选）飞行器在太空飞行，主要靠太阳能电池提供能量．若一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA.若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是（　　）．

A．0.10V　　B．0.20V　　C．0.30V　　D．0.40V

图7－2－1图7－2－2图7－2－3

5．（多选）一个T形电路如图7－2－1所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω.另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计．则（　　）．

A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40ΩB．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40Ω

C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80VD．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80V

热点一　电路的动态分析

1．判定总电阻变化情况的规律（记一记）

（1）当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小）．

（2）若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．

（3）在如图7－2－2所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R并与用电器并联，另一段R串与并联部分串联．A、B两端的总电阻与R串的变化趋势一致．

2．分析思路

【典例1】

图7－2－3所示的电路，L1、L2、L3是3只小电灯，R是滑动变阻器，开始时，它的滑片P位于中点位置．当S闭合时，3只小电灯都发光．现使滑动变阻器的滑片P向右移动时，则小电灯L1、L2、L3的变化情况（　　）．

A．L1变亮　　B．L2变亮C．L3变暗　　D．L1、L2、L3均变亮

【跟踪短训】

图7－2－4图7－2－5图7－2－6

1．如图7－2－4所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，

与

分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（　　）．

A.

的读数变大，

的读数变小B.

的读数变大，

的读数变大

C.

的读数变小，

的读数变小D.

的读数变小，

的读数变大

2．（2013·江苏卷，4）在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图7－2－5所示．M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电