2024届高考物理一轮专题复习学案：电流、电阻定律、电功和电热

电流、电阻定律、电功和电热 【知识梳理】 一、电流的概念及表达式 1．电流：电荷的定向移动形成电流，I＝. 2．电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压． 3．电流的标矢性：电流是标量，但有方向，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向． 4．电流的三种表达式及其比较 公式 适用范围 字母含义 公式含义 I＝ 一切电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝ I＝nqSv 一切电路 n：导体单位体积内的自由电荷数 q：每个自由电荷的电荷量 S：导体横截面积 v：电荷定向移动速率 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小 I＝ 金属、 电解液 U：导体两端的电压 R：导体本身的电阻 I由U、R决定，I∝U、I∝ 二、欧姆定律及电阻定律 1．部分电路欧姆定律 (1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比． (2)表达式：I＝. (3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件． (4)导体的伏安特性曲线(I－U图线)． ①比较电阻的大小：图线的斜率k＝＝，图中R1>R2(选填“>”“<”或“＝”)； ②线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律； ③非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适用于欧姆定律． 2．电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关． (2)公式：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，其国际单位是欧·米，符号为Ω·m. (3)电阻率 ①物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性． ②电阻率与温度的关系 金属：电阻率随温度升高而增大； 负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小． 3．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质溶液 适用于任何纯电阻导体 三、电功、电功率　电热、热功率 1．电功 (1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功． (2)公式：W＝qU＝IUt(适用于任何电路)． (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：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢． (2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)． 3．焦耳定律 （1）电热：由于导体的电阻，使电流流过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分叫电热。 （2）计算公式（焦耳定律）：，这是普遍适用的电热计算公式。 焦耳定律是电流热效应的实验规律：凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。 焦耳定律说明了有电阻才能产生电热，如果一段电路上的电阻R=0，这段电路上将无电热产生。如电流流过超导体时。 （3）热功率 定义：单位时间内电流产生的热量。 公式：。 4．电功率P＝IU和热功率P＝I2R的比较 (1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝I2R.只有在纯电阻电路中P电＝P热，IU＝I2R＝才成立． (2)对于非纯电阻电路：P电＝P热＋P其他，即IU＝I2R＋P其他，I≠(欧姆定律不适用)． 【巩固练习】 一、单项选择题 1．有一台标有“220 V,50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是(　　) A．I＝＝ A，Q＝UIt＝3 000 J B．Q＝Pt＝3 000 J C．I＝＝ A，Q＝I2Rt＝1.24 J D．Q＝t＝×60 J＝7.26×106 J 2．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 3．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，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(　　) A．vq　　 B． C．qvS D. 4．某智能手机说明书信息如图所示，电池支持低压大电流充电，则该手机（　　） 手机类型 智能手机 电池容量 4000mA·h 充电限制电压 4.35V 待机时间 22d …… A．电池的电动势为4.35V B．电池能提供的电能为4000mA·h C．待机电流约7.6mA D．电池充满电后以100mA的