第8章 第1讲 电流 电阻 电功 电功率（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第八章 恒定电流 第1讲　电流 电阻 电功 电功率 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：规定为正电荷定向移动的方向为电流的方向。 (2)电流是标量，遵守代数运算法则。 3．表达式：(1)定义式：I＝；(2)微观表达式：I＝neSv。 二、电阻及电阻定律 1．电阻：R＝，国际单位是欧姆(Ω)，反映了导体对电流的阻碍作用，大小由导体本身性质决定。 2．电阻定律：R＝ρ，其中l是导体的长度；S是导体的横截面积；ρ是导体的电阻率，国际单位是欧·米，符号是Ω·m。 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 三“概念” 一“定律” 电功 表达式W＝Uq＝UIt，指恒定电场对自由电荷做的功 电功率 表达式P＝＝UI，表示电流做功的快慢 焦耳定律 表达式Q＝I2Rt，表述：电流通过导体产生的热量(电热)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 热功率 (1)定义：单位时间内的发热量 (2)表达式：P＝＝I2R 两“注意” (1)对于纯电阻电路：P电＝P热＝UI＝I2R＝ (2)对于非纯电阻电路：P电＝UI＝P热＋P其他＝I2R＋P其他≠＋P其他 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。 微点判断　 (1)只要电荷运动就会形成电流。(×) (2)由于规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故电流是矢量。(×) (3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(√) (4)由R＝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。(×) (5)根据I＝，可知电流I与电荷量q成正比。(×) (6)由ρ＝知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。(×) (7)公式W＝t＝I2Rt对于电烙铁是适用的。(√) (一) 电流的理解及三种表达式的应用(固基点) [题点全练通] 1．[定义式I＝的应用] 氢弹造价高，寿命短，难保存。最主要的原因就是其中的氚核13H会发生β衰变生成氦核23He，其半衰期为12.5年。若一枚氢弹中有1 kg氚核13H，假设氚核13H衰变产生的电子全部定向运动，已知电子电荷量为1.6×10－19 C，阿伏加德罗常数为6×1023 mol－1，1年约为3.2×107 s。则一个半衰期内形成的平均电流约为(　 ) A．4×10－4 A B．4×10－2 A C．8 A D．8×10－2 A 解析：选B　1 kg氚核所含分子数N＝NA＝×6×1023mol－1＝2×1026个。半衰期T内，有N个分子发生衰变，即释放N个电子，又I＝，其中t＝T，q＝Ne，得I＝＝＝ A＝4×10－2 A，故选B。 2．[微观表达式I＝nqSv的应用] 一根横截面积为S的铜导线，通过的电流为I。已知铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为(　 ) A． B． C． D． 解析：选A　设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为n＝NA，t时间内通过导体截面的电荷量为q＝ne，则电流强度为I＝＝，解得v＝，故选A。 3．[决定式I＝的应用] 一根粗细均匀的金属导线，两端加电压为U时，通过导线的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v；若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，两端电压仍为U，则(　 ) A．通过导线的电流强度为I B．通过导线的电流强度为I C．自由电子定向移动的平均速率为v D．自由电子定向移动的平均速率为v 解析：选C　将导线均匀拉长，使其半径变为原来的，横截面积变为原来的，导线长度要变为原来的4倍，金属导线电阻率不变，由电阻定律 R＝ρ可知，导线电阻变为原来的16倍；电压U不变，由欧姆定律I＝可知，电流变为原来的，故A、B错误。电流I变为原来的，横截面积变为原来的，单位体积中自由移动的电子数n不变，每个电子所带的电荷量e不变，由电流的微观表达式I＝nevS可知，电子定向移动的速率变为原来的，故C正确，D错误。 [要点自悟明] 1．三种电流表达式的比较 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