1、1第 1讲 电流 电阻 电功及电功率选考导航历次选考统计知识内容 考试要求 2016/042016/102017/042017/112018/042018/11电源和电流 c 23 11电动势 c欧姆定律、 U I图象及I U图象 c 18 18 18串联电路和并联电路 c焦耳定律 c 12 11 12 5导体的电阻 c 9 18闭合电路的欧姆定律 d 22多用电表的原理 a实验 7 测绘小灯泡的伏安特性曲线 18 18 18实验 8 探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系 21 18 18实验 9 练习使用多用电表 18实验 10 测定电池的电动势和内阻 18知识排查电源、电流、电动势1
2、.电源和电流(1)电流形成的机制：自由电荷的定向移动形成电流，一是要有自由电荷，二是要有电势差。(2)恒定电流的含义：大小和方向都不变的电流称为恒定电流。(3)电流方向的确定方法：电流是标量(填“标量”或“矢量”)，电流方向跟正电荷定向移动的方向相同，外电路由电源正极流向电源负极，内电路由电源负极流向电源正极。(4)两个表达式定义式： I ， q为在时间 t内通过导体横截面的电荷量。qt微观表达式： I nqSv，其中 n为导体中单位体积内自由电荷的个数， q为每个自由电荷2的电荷量， S为导体的横截面积， v为自由电荷定向移动的速率。2.电动势(1)物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能
3、本领大小的物理量。(2)定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功 W与移动电荷的电荷量的比值。(3)定义式： E ；单位：伏特，符号：V。Wq(4)电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的内阻。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 。UR3.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1.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 。lS2.电阻率(1)计算式： R 。Sl(2)物理意义：反映导体的导电性能，是
4、导体材料本身的性质。(3)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大，半导体的电阻率随温度升高而减小。电功率、焦耳定律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。Wt3.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。34.热功率(1)定义：单位时间内的发热量。(2)表达式： P I2R。Qt小题速练1.思考判断(1)导体中只要电荷运动就形成电流( )(
5、2)电流有方向，所以它是一个矢量( )(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)电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大( )(5)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( )UI(6)由 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RSl反比( )(7)公式 W UIt及 Q I2Rt适用于任何电路( )(8)公式 W t I2Rt只适用于纯电阻电路( )U2R答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)2.(2018河北石家庄模拟)一个内阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管里装满的水银
6、供电，电流为 0.1 A，若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管里，那么通过的电流将是( )A.0.4 A B.0.8 AC.1.6 A D.3.2 A解析 设电源电动势为 E，第一个圆管内部装的水银横截面积为 S，长度为 l，水银的电阻率为 ，则 I1 ，第二个圆管内部装满水银的横截面积为 4S，由于水银的ER1 E lS ES l体积不变，则水银柱长度应变为 ，则 I2 16 I11.6 A，故选项 C正确。l4 ER2El44S 16ES l答案 C3.有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220 V 60 W” ，现让它们在额定电压下工作相同时间，
7、产生的热量( )A.日光灯最多 B.电烙铁最多4C.电风扇最多 D.一样多解析 电烙铁是纯电阻用电器，即以发热为目的，电流通过它就是用来发热，而日光灯和电风扇是非纯电阻电路，电流通过它们时产生的热量很少，电能主要转化为其他形式的能(光能和叶片动能)，综上所述，只有选项 B正确。答案 B电源、电流、电动势电动势与电压的区别和联系(1)电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关。 (2)电动势的大小反映了电源把其他形式的能转化为电能的本领，即非静电力移送单位正电荷从电源负极至正极所做的功；电压的大小表示电场力在电场中两点
8、之间移动单位正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。 (3)两者之间的联系：电路闭合时， E U 内 U 外 ；电路断开时， E U 外 。 1.(多选)下列说法正确的是( )A.电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场B.在电源的外部负电荷靠静电力由电源的负极流向正极C.在电源的内部正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极D.在电池中是化学能转化为电势能解析 无论是电源外部还是内部，电场方向都是由正极指向负极，选项 A错误；在外电路，电荷在静电力作用下移动，在内电路，电荷在非静电力作用下移动，故选项 B、C 正确；电池是把化学能转化为电势能的装置，选项 D正确。答案
9、BCD2.在示波管中，2 s内有 61013个电子通过横截面积大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为( )A.4.8106 A B.31013 AC.9.6106 A D.无法确定解析 由 q It得， I A4.810 6 A，故选项 Aqt net 610131.610 192正确。答案 A3.一台发电机用 0.5 A电流向外输电，在 1 min内将 180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )5A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V解析 由 W Eq， q It可得： E V6 V，故选项 A正确。Wq WIt 1800.560答案 A电阻定律的理解与应用1.
10、电阻与电阻率的关系电阻率是影响导体电阻大小的因素之一，导体的长度、横截面积一定时，导体材料的电阻率越大，导体的电阻越大。2.电阻的决定式和定义式(1)电阻的决定式 R 指明了电阻的决定因素，适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀lS的电解液。(2)电阻的定义式 R 提供了一种测量电阻的方法，并不说明电阻与 U和 I有关，适用于UI任何纯电阻电路。1.(201610月浙江选考)一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口。管中盐水柱长为 40 cm时测得电阻为 R。若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至 50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)。则盐水柱电阻
11、变为( )A. R B. R C. R D. R45 54 1625 2516解析 由于总体积不变，设 40 cm长时的横截面积为 S。所以长度变为 50 cm后，横截面积 S S，根据电阻定律 R ，可得 R R，选项 D正确。45 lS 2516答案 D2.一段长为 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( )A. B.3R C. D.RR3 R96解析 根据电阻定律 R ，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，lS横截面积变为原来的 ，所以 R 9 R，平分成 3段后，每段的电阻为 3R，故13 3l
12、13S 9lS根据并联电路规律可得并联后的电阻为 ，解得 R 并 R，故选项 D正确。1R并 13R 13R 13R答案 D欧姆定律及伏安特性曲线根据伏安特性曲线求电阻(1)图 1甲中，图线 a、 b表示线性元件，图乙中图线 c、 d表示非线性元件。(2)图线 a、 b的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故 Ra Rb(如图甲所示)。(3)图线 c的电阻随电压的增大而减小，图线 d的电阻随电压的增大而增大(如图乙所示)。图 1(4)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值即 R 对应这一状态下的电阻。UI要特别注意 R不一定等于 。 U I1.用电器到发电站的距离为 l，线路上的电
13、流为 I，已知输电线的电阻率为 。为使线路上降低的电压不超过 U，那么，输电线的横截面积的最小值为( )A. B. C. D. lR 2 lIU U lI 2UlI解析 输电线的总长为 2l，由公式 R 、 R 得 S ，故选项 B正确。UI lS 2 lIU答案 B2.如图 2所示是电阻 R的 I U图象，图中 45，由此得出( )图 2A.通过电阻的电流与两端电压成正比7B.电阻 R0.5 C.因 I U图象的斜率表示电阻的倒数，故 R 1.0 1tan D.在 R两端加上 6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是 0.3 C解析 由欧姆定律可知通过该定值电阻的电流与电压成正比，选
14、项 A正确；电阻 R UI 1052 ，选项 B错误；由于 I U图线中纵横坐标单位长度表示数值不同，所以 R，选项 C错误；在 R两端加上 6.0 V电压时， I 3 A，每秒通过导体横截面的电1tan UR荷量 q It3.0 C，选项 D错误。答案 A3.小灯泡通电后其电流 I随所加电压 U变化的图线如图 3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，则下列说法中不正确的是( )图 3A.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 RU1I2C.对应 P点，小灯泡的电阻为 RU1I2 I1D.对应 P点，小灯泡的
15、功率为图中矩形 PQOM所围面积大小解析 由于灯泡的电阻在图线上的每一点都是 R ，由图线不难看出，随电压的增大，电UI流的增加变得缓慢， I U图线的斜率逐渐减小，电阻变大，对应 P点灯泡电阻为 R ，U1I2故选项 A、B 正确，C 错误；小灯泡的功率 P UI，所以选项 D正确。答案 C电功、电热、电功率和热功率1.电功、电热、电功率和热功率82.电功和电热的处理方法(1)首先要分清所研究的电路是纯电阻电路还是非纯电阻电路，正确选择计算公式。(2)处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功电热其他能量”寻找等量关系求解。【典例 1】 (20
16、184 月浙江选考)杭州市正将主干道上的部分高压钠灯换成 LED灯。已知高压钠灯功率为 400 W，LED 灯功率为 180 W，若更换 4 000盏，则一个月可节约的电能约为( )A.9102 kWh B.3105 kWhC.6105 kWh D.11012 kWh解析 每盏灯节约的电功率为 0.22 kW，每天亮灯时间大约 12 h，因此 4 000盏灯一个月节约的电能 W0.224 0001230 kWh310 5 kWh，因此选项 B正确。答案 B【典例 2】 如图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( )电热水壶产品型号：额定频率：5
17、0 Hz额定电压：220 V额定容量：1.2 L额定功率：1 500 W执行标准：A.正常工作时的电流约为 6.8 AB.正常工作 5 min耗电约 0.5 kWhC.只能在直流电下工作D.只能在 220 V电压下工作9解析 由 P UI，得 I A6.8 A，选项 A正确； t5 min h PU 1 500220 560 112h， E W Pt1.5 kWh0.125 kWh，选项 B错误；工作电压可以比额定电压稍112低， “”表示使用的是交流电，选项 C、D 错误。答案 A1.(201610月浙江选考)如图 4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
18、人的锂电池容量为 20 Ah。则机器人( )图 4A.额定工作电流为 20 AB.充满电后最长工作时间为 2 hC.电池充满电后总电荷量为 7.2104 CD.以额定电流工作时每秒消耗能量为 20 J解析 由 P IU知额定电流 I 2 A，选项 A错误；充满电后，锂电池容量为 20 Ah，PU最长工作时间 t 10 h，选项 B错误；电池充满电后总电荷量 Q It203 600 QIC7.210 4 C，选项 C正确；以额定电流工作时每秒消耗能量 W Pt48 J，D 错误。答案 C2.(2018绍兴模拟)家电待机耗电问题常常被市民所忽略。北京市电力公司曾举办“计量日进您家”活动，免费上门为
19、市民做家庭用电耗能诊断分析。在上门实测过程中，技术人员发现电视机待机一天的耗电量在 0.2度左右，小小机顶盒一天的待机耗电量更是高达0.4度。据最新统计绍兴市的常住人口约 500万人，参考下表数据，估算每年绍兴地区家庭用电器待机耗电量约为( )家庭常用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑户均数量(台) 2 1 2 1电器待机功耗(W/台) 10 20 40 40A.2105度 B.2107度10C.2109度 D.21011度解析 由题意可知，绍兴市家庭数为 n 1.2510 6，每户家庭用电器待机耗5001044电功率 P 户 160 W，每年全区家用电器待机耗电量 W nP 户 t1.2510
20、 636524160 Wh1.7510 9 kWh210 9度。答案 C3.(20164月浙江选考)如图 5所示中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约 0.3 m2。晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为 3106 J。如果每天等效日照时间约为 6 h，光电池一天产生的电能可供 30 W的路灯工作 8 h。光电池的光电转换效率约为( )图 5A.4.8% B.9.6% C.16% D.44%解析 由题意可知，总功 W 总 0.3310 66 J5.410 6 J，有用功 W 有 3083 600 J8.6410 5 J，光电池的光电转换效率 100%16%，C 正
21、确。W有W总 8.641055.4106答案 C4.(201711月浙江选考)小明同学家里部分电器的消耗功率及每天工作时间如表所示，则这些电器一天消耗的电能约为( )电器 消耗功率/W 工作时间/h电茶壶 2 000 1空调 1 200 3电视机 100 2节能灯 16 4路由器 9 24A.6.1103 W B.6.1103 JC.2.2104 W D.2.2107 J解析 根据题中表格数据可知，每天消耗的电能为 W2 kW1 h1.2 kW3 h0.1 kW2 h0.016 kW4 h0.009 kW24 h6.08 kWh2.210 7 J，选项 D正确。答案 D活页作业11(时间：30
22、 分钟)A组 基础过关1.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.电饭煲解析 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。答案 D2.如图 1所示是某一电器的铭牌。从铭牌上的信息可推断该铭牌对应的电器可能是( )图 1解析 根据铭牌读出用电器的额定功率为 24 W，选项中电饭煲、电熨斗、电热水壶都是大功率用电器，只有电风扇的功率较小，故 A正确。答案 A3.如图 2所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的 24户居民，
23、所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等。停电时，用欧姆表测得 A、 B间电阻为 R；供电后，各家电器同时使用，测得 A、 B间电压为 U，进线电流为 I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是( )图 2A.P I2R B.PU2RC.P IU D.P I2RU2R解析 家用电器中有纯电阻也有非纯电阻，故总电功率只能用 P UI来计算，选项 C正确。12答案 C4.下列关于电阻率的叙述，正确的是( )A.电阻率与导体的长度和横截面积有关B.电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C.电阻率大的导体，电阻一定大D.有些合金的电阻率几乎不受温
24、度变化的影响，可以用来制成电阻温度计解析 电阻率表征了材料的导电能力的强弱，电阻率的大小与材料、温度有关，与横截面积、长度无关，选项 A错误，B 正确；根据电阻定律 R 知，电阻率大的导体，电阻不lS一定大，还与横截面积和长度有关，选项 C错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，温度变化时电阻几乎不变，无法显示其温度，不能用来制成电阻温度计，选项 D错误。答案 B5.一个阻值为 R的电阻两端加上电压 U后，通过电阻横截面的电荷量 q随时间变化的图象如图 3所示，此图象的斜率可表示为( )图 3A.U B. R C. D.1R UR解析 根据电流的定义式 I ，可知 q t图象的斜率代表的
25、就是电流，根据欧姆定律可qt知， I ，故 D正确。UR答案 D6.(201510浙江选考)如图 4所示是我国某 10兆瓦(1 兆瓦10 6W)光伏发电站，投入使用后每年可减少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，则该电站年发电量约为( )图 4A.1.2106 kWh B.1.2107 kWh13C.1.2109 kWh D.1.21010 kWh解析 根据 W Pt可知， W1010 6103 1 200 kWh1.210 7 kWh，选项 B正确，A、C、D 错误。答案 B7.额定电压、额定功率均相同的电吹风机、电热水壶和日光灯，各自在额定电压下正常工作
26、了相同的时间。比较它们产生的热量，下列说法正确的是( )A.电吹风机最多 B.电热水壶最多C.日光灯最多 D.一样多解析 电吹风机、电热水壶和日光灯额定电压、额定功率相同，相同时间内消耗的电能相等，而电吹风机消耗的电能大部分转化为机械能，日光灯消耗的电能大部分转化为光能，电热水壶消耗的电能全部转化为内能，所以电热水壶产生的热量最多，选项 B正确。答案 B8.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 5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( )图 5A.电能转化为化学能的功率为 UIB
27、.充电器输出的电功率为 UI I2rC.电池产生的热功率为 I2rD.充电器的充电效率为 100%IrU解析 充电器将电能转化为锂电池的化学能和内能，即 UIt E 化 I2rt，充电器输出的电功率为 UI，电池产生的热功率为 I2r，据此可知，电能转化为化学能的功率为 UI I2r，充电器的充电效率为 100%，所以选项 C正确，A、B、D 错误。U IrU答案 C9.如图 6所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积 S 铝 2 S 铜 ，在铜导线上取一截面 A，在铝导线上取一截面 B，若在 1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )14图
28、6A.IA IB B.IA2 IBC.IB2 IA D.不能确定解析 这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导线的组成材料不同等等。但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据 I 可知电流相等。qt答案 AB组 能力提升10.(多选)(2018浙江台州高三期末)某个屋顶太阳能发电系统的发电功率为 3 kW，平均每天能正常工作 4小时，则( )A.该发电系统一年能为用户提供的电能约为 12 kWhB.该发电系统一年能为用户提供的电能约为 4 380 kWhC.有 300万户家庭装上该系统，则年发电量约为 1.31010 kWhD.某一火电站的功率为 3.0105 kW，该火电站
29、年供电量与 10万个该系统的年供电最相当解析 该发电系统一年能为用户提供的电能约为 W Pt34365 kWh4 380 kWh，故 A错误，B 正确；有 300万户家庭装上该系统，则年发电量约为： W 总 nW310 64 380 kWh1.31410 10kWh，故 C正确；某一火电站的功率为 3.0105 kW，1 年供电量为： W Pt3.010 536524 kWh2.62810 9 kWh，10 万个该系统的年供电量为W P t3.041010 4365 kWh4.3810 8 kWh，故 D错误。答案 BC11.如图 7所示，电阻 R和电动机 M串联接到电路中，已知电阻 R跟电动
30、机 M线圈的电阻相等，开关闭合后，电动机正常工作，设电阻 R和电动机两端的电压分别为 U1和 U2；经过时间 t，电流通过电阻 R做功为 W1，产生的热量为 Q1；电流通过电动机 M做功为 W2，产生的热量为 Q2，则有( )图 7A.U1 U2， Q1 Q2 B.W1 W2， Q1 Q2C.W1 W2， Q1 Q2 D.U1 U2， Q1 Q2解析 电阻 R和电动机 M串联，流过两用电器的电流相同。电阻 R跟电动机 M线圈的电阻相等，则由焦耳定律可知两者产生的热量相等，则 Q1 Q2。电动机正常工作时为非纯电阻用电器，消耗的电能绝大部分转化为机械能，所以电流通过电动机 M做的功要大于电流通过
31、电阻 R做的功， W1 W2，又 U1 IR， U2 IR，则 U1U2，故选项 B正确。15答案 B12.(2018黄冈模拟) 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 8所示电路的 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( )图 8A.R1 R2 B.R1 R2C.U1 U2 D.U1 U2解析 电流从导体的横截面流过，由电阻定律 R ，可见电阻与边长 a无关，LS aad d选项 A正确，B 错误；因外电阻相同，故路端电压相等，选项 C、D 错误。答案 A13.
32、(2018浙江诸暨牌头中学期中)智能扫地机器人是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。如图 9为某款智能扫地机器人，其参数见下表，工作时将电池内部化学能转化为电能的效率为 60%。下列说法中正确的是( )产品名称 科沃斯地宝 尘盒容量 0.3 L清扫路线 自由式 液晶显示 有电池容量 5 000 mAh 充电器输出 直流 24 V/1 000 mA噪音 60 db 额定功率 40 W行走速度 20 cm/s 工作电压 24 V图 9A.该扫地机器人的电池从完全没电到充满电所需时间约为 8.3 hB.该扫地机器人最多能储存的能量为 4.32105 JC.该扫地机器人充满电后能工作 5 hD.该扫地机器人充满电后能工作 3 h16解析 由表格内的数据可知，电池的容量是 5 000 mAh，所带的电荷量为 q5 000103 3 600 C1.810 4 C，充电器输出电流为 I 充 1 000 mA1 A，所以充电的时间为 t s5 h，故 A错误；最多能储存的能量为 W qU1.810 424 qI 1.81041J4.3210 5 J，故 B正确；额定功率为 40 W，所以工作的时间 t1 W60%Ps1.8 h，故 C、D 错误。4.3210560%40答案 B
