17-18版 第7章 第1节 电流 电阻 电功率及焦耳定律

[浙江考试标准]

第1节 电流 电阻 电功率及焦耳定律

考点一| 电源和电流、电动势

1．电源

通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能．2．电流

(1)定义

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＝q t.

②决定式

I＝U R.

③微观式

I＝neS v.

3．电动势

(1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．

(2)表达式：E＝W q.

(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量．

(2016·浙江10月学考)如图7-1-1为一种服务型机器人，其额定功率为48 W，额定工作电压为24 V，机器人的锂电池容量为20 A·h.则机器人()

图7-1-1

A．额定工作电流为20 A

B．充满电后最长工作时间为2 h

C．电池充满电后总电量为7.2×104 C

D．以额定电流工作时每秒消耗能量为20 J

C[已知额定功率、额定电压，根据P＝UI，可知额定工作电流为2 A，A 错误．由于电池容量为20 A·h，额定工作电流为2 A，由Q＝It，可知最长工作时间为10 h，B错误．根据标准单位制，20 A·h即20 A×3 600 s＝7.2×104 C，

C正确．由W＝Pt，可知每秒电流做功48 J，D错误．

]

电流三公式的比较

1．某根导线中的电流为1.6 A，则在0.5 s内通过这根导线某一横截面的电荷量为()

A．0.8 C B．1.2 C C．0.8 K D．1.2 K

A[由q＝It得q＝0.8 C．故选A.]

2．关于电流的说法中正确的是()

A．根据I＝q

t，可知I与q成正比

B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电

流是恒定电流

C．电流有方向，电流是矢量

D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位

D[依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，选项A错误．虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B、C错误．D正确．] 3．关于电流，下列说法中正确的是()

A．通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大

B．导体两端没有电压时，导体中的自由电荷也在运动，所以导体中也有电流

C．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大

D．因为电流有方向，所以电流是矢量

C[电流为单位时间内通过截面的电荷量，是由电荷量与时间共同决定的，通过的电荷量多电流不一定大，故选项A错误；如果是单位时间内通过截面的电荷量多，则电流大，故选项C正确；电荷的定向移动形成电流，若不是定向移动则不能形成电流，选项B错误；一个量有方向并不能定义为矢量，矢量的运算必须遵循平行四边形定则，电流有方向但不遵循矢量合成法则，不是矢量，选项D错误．]

4．下列关于电源的说法中正确的是()

A．在外电路和电源内部，正电荷都受到静电力的作用，所以能不断地定向移动形成电流

B．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少

C．在电源内部，正电荷能从负极移到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力

D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加D[电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，引出了电动势的概念，来描述非静电力的做功本领，而静电力移动电荷做正功使电势能减少，选项D对．] 5．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r

的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是( )

【导学号：81370256】

A ．电流大小为v e

2πr ，电流方向为顺时针 B ．电流大小为v e

r ，电流方向为顺时针 C ．电流大小为v e

2πr ，电流方向为逆时针 D ．电流大小为v e

r ，电流方向为逆时针 C [电子做圆周运动的周期T ＝2πr

v ， 由I ＝e T 得

I ＝v e

2πr ，电流的方向与电子运动方向相反，故为逆时针．故选C.]

考点二| 欧姆定律及电阻定律

1．电阻

(1)定义式：R ＝U

I .

(2)物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用．

2．电阻定律

(1)内容：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，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 ＝ρl

S . 3．电阻率 (1)计算式：ρ＝R S

l .

(2)物理意义：反映导体的导电性能，是表征材料性质的物理量． (3)电阻率与温度的关系：

①金属：电阻率随温度升高而增大． ②半导体：电阻率随温度升高而减小．

③一些合金：几乎不受温度的影响． 4．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 ＝U

R . (3)适用范围

①金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)． ②纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)． 5．导体的伏安特性曲线

(1)I -U 图线：以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I -U 图线，如图7-1-2所示．

图7-1-2

(2)比较电阻的大小：图线的斜率k ＝I U ＝1

R ，图中R 1＞R 2. (3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律． (4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律．

1．对电阻率的理解

(1)电阻率可以用ρ＝RS

l 计算，在数值上等于用某种材料制成的长为1 m 、横截面积为1 m 2的导线的电阻值．

(2)电阻率与导体材料有关，与导体长度L 、横截面积S 无关．

(3)电阻率与温度有关．例如，金属材料的电阻率随温度的升高而增大．半导体材料的电阻率随温度的升高而减小．有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，可制作标准电阻．

2．电阻的决定式与定义式的区别

1．对于欧姆定律，下列说法正确的是()

A．从I＝U

R可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成

反比

B．从R＝U

I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比

C．从R＝U

I可知，导体的电阻跟导体中的电流成反比

D．从R＝U

I可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零

A[对于欧姆定律I＝U

R可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，

跟它的电阻成反比，选项A对；导体的电阻由导体本身决定，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关，选项B、C、D错．]

2．(2017·永康模拟)一段长为l，电阻为R的均匀电阻丝，把它拉制成3l长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们并联在一起，其电阻值为()

【导学号：81370257】

A.R

3B．3R C.

R

9D．R

D[根据电阻公式R＝ρl

S，在拉伸过程中电阻丝的体积不变，当长度变为原

来的3倍后，横截面积变为原来的1

3，所以R′＝ρ

3l

1

3S

＝ρ

9l

S＝9R，平分3段后，

每段的电阻为3R，故根据并联电路规律可得并联后的电阻为

1

R并

＝

1

3R＋

1

3R＋

1

3R'解

得R 并＝R ，故选项D 正确．]

3．(2017·嘉兴联考)电阻R 1和R 2的伏安特性曲线如图7-1-3所示，已知R 1＝1 Ω，则R 2的阻值为(

)

图7-1-3

A ．3 Ω B. 3 Ω C.13 Ω D.3

3 Ω

A [过U 轴上任一不为零的点U 0作平行于I 轴的直线，交R 1、R 2的伏安特性曲线分别于I 1、I 2，表明在电阻R 1、R 2的两端加上相同电压U 0时，流过R 1、R 2的电流不同，如图所示．由欧姆定律和数学知识可得：

R 1R 2＝U 0I 1U 0I 2＝1tan 60°1tan 30°

＝

13，又R 1＝1 Ω，故R 2＝3 Ω.A 正确．]

4．某技术质量监督局对市场中电线电缆产品质量进行抽查，结果公布如下：十几个不合格产品中，大部分存在导体电阻不合格，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜；再一个就是铜材质量可能合格，但把横截面积缩小，买2.5平方毫米的电线，拿到手的仅为1.5平方毫米，载流量不够；另一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料作电线外皮，电阻率达不到要求…则以下说法正确的是( )

A ．横截面积减小的铜材的电阻率增大

B ．再生铜材或含杂质很多的铜材的电阻率很小

C ．再生塑料作电线外皮，使电线的绝缘性能下降

D ．铜材是导体，电阻为零，横截面积和杂质对其没有影响 【答案】 C

5．(加试要求)(多选)小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图7-1-4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( )

图7-1-4

A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大

B ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1

I 2

C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝

U 1

I 2－I 1

D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积大小

ABD [在I -U 图象中，图线上的点与O 点的连线的斜率表示该点所对应的电压电流下电阻的倒数，图象中图线的斜率逐渐减小，电阻逐渐增大，A 正确；对应P 点，小灯泡的电压为U 1，电流为I 2，根据欧姆定律可知，小灯泡的电阻应为R ＝U 1

I 2

，B 正确，C 错误；其工作功率为P ＝U 1I 2，即为图中矩形PQOM 所

围的面积，D 正确．]

考点三| 焦耳定律

1．电功

(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功． (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 ＝W

t ＝IU (适用于任何电路)． 3．焦耳定律

(1)电热：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻

及通电时间成正比．

(2)公式：Q＝I2Rt.

4．电功率P＝IU和热功率P＝I2R的应用(加试要求)

(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.

(2)对于纯电阻电路而言：P电＝P热＝IU＝I2R＝U2 R.

(3)对于非纯电阻电路而言：P电＝IU＝P热＋P其他＝I2R＋P其他≠U2

R＋P其他．

(2015·浙江10月学考)如图7-1-5所示是我国某10兆瓦(1兆瓦＝106 W)光伏发电站，投入使用后每年可减小排放近万吨二氧化碳．已知该地区每年能正常发电的时间约为1 200 h，则该电站发电量约为()

【导学号：81370258】

图7-1-5

A．1.2×106 kW·h

B．1.2×107 kW·h

C．1.2×109 kW·h

D．1.2×1010 kW·h

B[每年发电量W＝Pt＝1.2×107 kW·h，故B正确]

1．如图7-1-6所示是一个电热水壶的铭牌，小沈同学利用所学知识，结合该铭牌上获取的信息，得出该电热水壶()

A．正常工作时的电流约为6.8 A B．正常工作5 min耗电约0.5 kW·h C．只能在直流电下工作

D．只能在220V电压下工作

A[I＝P

U＝

1 500

220A≈6.8 A，A项正确；W＝P·t＝0.125 kW·h，B项错误；

可以使用交流电，220 V是正常工作时的电压，故C、D项错误．] 2．随着我国人民生活水平的不断提高，家庭中使用的电器越来越多．下列电器中主要利用电流的热效应工作的是()

A．电风扇B．电动轿车

C．洗衣机D．电饭煲

D[电风扇、电动轿车、洗衣机均利用电动机将电能主要转化为机械能，而电饭煲则是利用电流的热效应使电能变为内能，故选项D正确．] 3．电阻R和电动机M串联接到电路中，如图7-1-7所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作．设电阻R和电动机M 两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()

图7-1-7

A．U1＜U2，Q1＝Q2

B．U1＝U2，Q1＝Q2

C．W1＝W2，Q1＞Q2

D．W1＜W2，Q1＜Q2

A[由于电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，根据焦耳定律，二者产生的热量相等，Q1＝Q2，电流通过电动机做功W2大于电流通过电阻R做功W1，即W1＜W2.电动机M两端的电压大于电阻两端电压，即U1＜U2.所以选项A 正确．]