2012届高三物理一轮复习导学案
八、恒定电流（1）
【课题】电流、电阻、电功及电功率
【目标】
1、理解电流、电阻概念，掌握欧姆定律和电阻定律；
2、了解电功及电功率的概念并会进行有关计算。
【导入】
一．电流、电阻、电阻定律
1、电流：电荷的定向移动形成电流．
2、电流强度：通过导体横截面的电量Q跟通过这些电量所用的时间t的比值叫电流强度．I=______。由此可推出电流强度的微观表达式，即__________________。
3、电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻．电阻的定义式：__________________。
4、电阻定律：在温度不变的情况下导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比．电阻定律表达式__________________。
【导疑】电阻率，由导体的导电性决定，电阻率与温度有关，纯金属的电阻率随温度的升高而增大；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象．导电性能介于导体和绝缘体之间的称为半导体。
二．欧姆定律
1、部分电路欧姆定律：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比．
表达式：____________________________
2、部分欧姆定律适用范围：电阻和电解液(纯电阻电路)．非纯电阻电路不适用。
三、电功及电功率
1、电功：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功；W=qU=IUt。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。（适用于任何电路）
2、电功率：单位时间内电流所做的功；表达式：P=W/t=UI（对任何电路都适用）
3、焦耳定律：内容：电流通过导体产生的热量，跟电流强度的平方、导体电阻和通电时间成正比。表达式：Q=I2Rt
【说明】（1）对纯电阻电路（只含白炽灯、电炉等电热器的电路）中电流做功完全用于产生热，电能转化为内能，故电功W等于电热Q；这时W= Q=UIt=I2Rt
4、热功率：单位时间内的发热量。即P=Q/t=I2R ④
【注意】②和④都是电流的功率的表达式，但物理意义不同。②对所有的电路都适用，而④式只适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路（含有电动机、电解槽的电路）不适用。
关于非纯电阻电路中的能量转化，电能除了转化为内能外，还转化为机械能、化学能等。这时W 》Q。即W=Q+E其它 或P =P 热+ P其它、UI = I2R + P其它
【导研】
[例1]一根粗线均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时（ ）
A、通过金属导线的电流为I/2 B、通过金属导线的电流为I/4
C、自由电子定向移动的平均速率为v/2 D、自由电子定向移动的平均速率为v/4
[例2] (镇江市2008学年第一学期高三年级教学调研测试)一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I随它两端的电压U的关系图像如（a）所示，将它与两个标准电阻R1、R2并联后拉在电压恒为U的电源上，如图（b）所示，三个用电器消耗的电功率均为P.现将它们连接成如图（c）所示的电路，仍然接在该电源的两端，设电阻器D和电阻R1、R2消耗的电功率分别为PD、P1、P2，它们之间的大小关系有（ ）
A、P1 = 4 P2 B、PD = P/9 C、P1＜4 P2 D、PD＞P2
[例3]某同学用如图所示的电路进行小电机M的输出功率的研究，其实验步骤如下所述，闭合电键后，调节滑动变阻器，电动机未转动时，电压表的读数为U1，电流表的读数为I1；再调节滑动变阻器，电动机转动后电压表的读数为U2，电流表的读数为I2，则此时电动机输出的机械功率为（ ）
A． B． C． D．
[例4]某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内、外半径分别为a和b的半球壳层形状（图中阴影部分），半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极．设该电阻的阻 值为R．下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断．根据你的判断，R的合理表达式应为（ ）
A． B．
C． D．
[例5]下图是一种家用电熨斗的电原理图（额定电压为220V）. R0是定值电阻，R是可变电阻（调温开关），其电阻值均不受温度影响。
（1）该电熨斗温度最低时的耗电功率为121W，温度最高时的耗电功率为484W，求R0的阻值及R的阻值变化范围。
（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如右图所示，现在温度为20℃的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为220℃，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？
【导练】
1、(南通市部分重点中学高三三模调研试题).如图所示，电阻R=20Ω，电动机的绕组电阻R′＝10Ω．当开关打开时，电流表的示数是I，电路消耗的电功率为P。当开关合上后，电动机转动起来。若保持电路两端的电压不变，电流表的示数I ′和电路消耗的电功率P ′应是（ ）
A．I ′＝3I B．I′＜3I C．P′＝3P D．P′＜3P
2、(2009年上海卢湾区高三期末) 某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示，根据图线可知（ ）
A、反映Pr变化的图线是c
B、电源电动势为8v
C、电源内阻为2Ω
D、当电流为0.5A时，外电路的电阻为6Ω
3、（湖南省长沙市一中2010届高三第五次月考） R1和R2分别标有“ ”和“ ”，将它们串联后接入电路中，如右图所示，则此电路中允许消耗的最大功率为 ( )
Ａ．1.5W Ｂ．3.0W Ｃ．5.0 W Ｄ．6.0W
4.（浙江省金华一中2010届高三12月联考）如图所示，是一个小灯泡的电流强度随小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定下列说法中正确的是（ ）
A．小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小
B．小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小
C．欧姆定律对小灯泡不适用
D．如果把三个这种相同的灯泡串联后，接到电压恒为12V的电源上，则流过每个小灯泡的电流为0.4A
5、甲、乙两个不同的电流表，表盘刻度相同。把它们串联在电路中，发现甲、乙两表的指针偏转格数之比为2:1，然后再并联到电路中，发现甲、乙两表的指针偏转格数之比为1:2，则（ ）
A．甲乙两表的量程之比为2：1，内阻之比为1：1
B．甲乙两表的量程之比为2：1，内阻之比为4：1
C．甲乙两表的量程之比为1：2，内阻之比为1：1
D．甲乙两表的量程之比为1：2，内阻之比为4：1
6、超导限流器是一种短路故障电流限制装置，它由超导部件和限流电阻并联组成，原理图如图所示．当通过超导部件的电流大于其临界电流IC时，超导部件由超导态（可认为电阻为零）转变为正常态（可认为是一个纯电阻），以此来限制电力系统的故障电流．超导部件正常态电阻R1＝7.5Ω，临界电流IC＝0.6A，限流电阻R2＝15Ω，灯泡L上标有 “6V 3W”，电源电动势E＝7V，内阻r＝2Ω，电路正常工作．若灯泡L突然发生短路，则（ ）
A．灯泡L短路前通过R1的电流为 A
B．灯泡L短路后超导部件电阻为零
C．灯泡L短路后通过R1的电流为 A
D．灯泡L短路后通过R1的电流为1A