逍遥学能 2013-03-21 00:35
§X 2.3 欧姆定律 电阻定律 焦耳定律
【学习目标】
1、了解线形元和非线形元；了解焦耳定律在生活、生产中的应用。
2、通过实验经历探究决定导线电阻的因素。
3、理解电阻、电阻率、电功、电热、电功率、电热功率。
4、应用欧姆定律、焦耳定律、电阻定律。
【自主学习】
一、欧姆定律
1、电阻是一个只跟导体本身性质______而跟通过的电流______的物理量。它反映了导体对电流的_____作用。定义式为_______。
2、欧姆定律的内容是：________________________________________________________
______________________________________。公式为___________。
3、欧姆定律是个实验定律，实验表明适用于_____导体和_________，对_____和______并不适用。
4、画出的I一U关系图象叫做伏安特性曲线。是过原点的直线的叫_____元，适用于欧姆定律；不是直线的叫_________元。I一U特性曲线上各点切线的斜率表示___________，而U一I特性曲线上各点切线的斜率表示__________。
二、焦耳定律
1、所谓电流做功，实质上是导体中的________对自由电荷的_______在做功。
2、电流在一段电路中所做的功等于这段电路___________电路中的_____、_______三者的乘积，即W=______。
3、电热Q=______，热功率P=______。
4、在纯电路中，如由白炽灯、电炉丝等构成的电路，电流做功将电能全部转化为内能，此时W=Q，则计算电功和电热时，可采用公式W=Q =______ =______ =______=Pt中的任一形式进行计算。
在非纯电路中，如含有电动机、电解槽等的电路，电流做功将电能除转化为内能外，还转化为机械能、化学能等，但仍遵从能量守恒。此时有W＞Q，则计算电功只能用公式W=________，计算电功率只能用公式P=_____进行计算；计算电热只能用公式Q=________，计算电热功率只能用公式P=_____进行计算。
三、电阻定律
1、通过实验探究，采用了____________法，得知影响导体电阻的因素有温度、________、__________、__________、。
2、电阻定律的内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度成_____，与它的横截面积S成______；导体的电阻与构成它的______有关。公式为__________。式中的ρ为电阻率，反映了导体材料的导电性质，与导体的l和S___关，和物体的_____和_____有关，如金属的电阻率随温度的升高而______，半导体的电阻率随温度的升高而______，有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响。
3、材料相同、厚度相同、表面为正方形但面积不同（S1＞S2）的导体的电阻关系为R1__R2。
【典型例题】
例1 如图1所示的图象所对应的两个导体（1）电阻之比R1：R2_____；（2）若两个导体的电流相等（不为零）时电压之比U1：U2为______；（3）若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比为______。
例2 如图2所示，用直流电动机提升重物，重物的质量m=50kg，电供电电压为110V，不计各处摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为5A，则电动机线圈的电阻为多少？（g取10m/s2）
例3 有两根不同材料的金属丝，长度相同，甲的横截面的圆半径及电阻率都是乙的2倍。
（1）把它们并联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？
（2）把它们串联在电路中，甲、乙消耗的电功率之比是多少？
【针对训练】
1、关于电功和焦耳热，下列说法错误的是 （ ）
A.在纯电阻电路中，计算电功可用公式W=I2Rt
B.在非纯电阻电路中，计算电功可用公式W= I2Rt
C.在非纯电阻电路中，计算焦耳热用Q= I2Rt
D.在纯电阻电路中，计算焦耳热可用Q=UIt
2、如图3所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知 （ ）
A.导体的电阻是25Ω
B.导体的电阻是0.04Ω
C.当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4A
D.当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是2.5V
3、一只“220V110W”的灯泡工作时的电阻为484Ω，测量它不工作时的电阻应 （ ）
A.等于484Ω B.大于484Ω C.小于484Ω D.无法确定
4、一段粗细均匀的电阻丝横截面的直径为d，电阻为R，把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变成 （ ）
A.R/1000 B.10000R C.R/100 D100R
5、如图4所示，A、B、C、D是滑动变阻器的4个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱C移动时，电路中的电流减小，则该接入电路的接线柱可能是 （ ）
A.A和B B.A和C C.B和C D.B和D
6、如图5所示，线路的电压U=220V，每条输电线的电阻r=5Ω，电炉A的电阻RA=100Ω。求电炉A上的电压和它消耗的功率。
如果再并联一个阻值相同的电炉B，两个电炉上的电压和每个电炉消耗的功率各是多少？
【能力训练】
1、位移传感器的工作原理如图6所示，物体在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属杆P，通过电压表显示的数据，反映物体位移的大小x，假设电压表是理想的，则下列说法中正确的是 ( )
A.物体运动时，电内的电流会发生变化。
B.物体运动时，电压表的示数会发生变化。
C.物体不动时，电路中没有电流。
D.物体不动时，电压表没有示数。
2、如图7所示，电路两端的电压U保持不变，电阻R1、R2、R3消耗的电功率一样大，则电阻之比R1：R2：R3是 （ ）
A.1：1：1 B.4：1：1 C.1：4：4 D.1：2：2
3、标有“110V100W”和“110V60W”的灯泡接上适当的可变电阻，欲使它们接入220V的电路中正常发光，图8中最好的接法是 （ ）
4、不考虑温度对电阻的影响，对一个“220V40W”的灯泡，下列说法正确的是 （ ）
A.接在110V的电路上时的功率为20W。
B.接在110V的电路上时的功率为10W。
C.接在440V的电路上时的功率为160W。
D.接在220V的电路上时的功率为40W。
5、把6个相同的小灯泡如图9所示接成甲、乙两种形式，调节变阻器R1和R2使灯泡都能正常发光，这时R1和R2消耗的电功率分别为P1和P2，则P1和P2的大小关系为 （ ）
A.P1＞3P2 B.P2＞3P1 C.P1=3P2 D.P2=3P1
6、如图10所示有一理想变压器，原、副线圈匝数比为n，原线圈接正弦交流电压U，输出端接有一个交流电流表和一个电动机，电动机线圈电阻为R。当输入端接通电后，电流表读数为I，电动机带动一重物匀速上升，下列判断正确的是 （ ）
A.电动机两端电压为IR B.电动机消耗的功率为I2R
C.原线圈中的电流为nI D. 变压器的输入功率为UI/n
7、两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体串联接在电路中，总电压为U，则 （ ）
A.通过两段导体的电流强度相等
B.两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同
C.细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2
D.细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度
8、某电阻上标明规格“1kΩ、10W”，则此电阻允许通过最大的工作电流为______，允许加在电阻两端的最大电压是____。若此电阻两端加上电压40V，则该电阻实际功率为_____。
9、电饭锅工作时有两种状态：一种是锅内的水烧干以前的加热状态，另一种是水烧干后的保温状态。如图11是电饭锅的电路图，R1是一个电阻，R2是加热用的电阻丝。
（1）自动开关S接通和断开时，电饭锅分别处于哪种状态？说明理由。
（2）要使R2在保温状态下的功率是加热状态的一半，R1：R2应该是多大？
10、四盏灯泡接成如图12所示电路。灯泡a、c的规格为“220V、40A”，灯泡b、d的规格为“220V、100W”，各个灯泡的实际功率都没有超过它的额定功率。请排列这四盏灯泡实际消耗功率大小的顺序。
11、如图表格为某同学测绘小灯泡的伏安特性曲线的记录数据。根据其数据在坐标系中画出小灯泡的伏安特性曲线。由画出的曲线发现小灯泡的电阻有没有变化？如何变化？分析发生变化的原因。
【学后反思】
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参考答案：
[典型例题]：例1、3：1；3：1；1：3.例2、4.0Ω.例3、（1）2：1；（2）1：2
[针对训练]：1、B 2、ACD 3、C 4、B 5、CD 6、UA=200V PA=400W；UA=UB=183V PA=PB=336W
[能力训练]：1、B 2、C 3、D 4、BD 5、B 6、D7、ABCD 8、0.1A 9、(1)S接通时加热；断开时保温 （2）（√2-1）：1 10、Pa＞Pd＞Pb＞Pc11、有变化；随电压增加而增加；猜想是由于灯泡的温度升高了。