2024年高考物理专题09恒定电流学案.docVIP

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专题09恒定电流

超重点1：电流电阻电功电功率

超重点1：电流电阻电功电功率

一、欧姆定律

1．电流

(1)定义：自由电荷的定向移动形成电流．

(2)公式：I＝eq\f(q,t)，单位为安培(安)，符号为A,1A＝1C/s.

(3)方向：规定为正电荷定向移动的方向，电流是标量(选填“标量”或“矢量”)．

(4)微观式：I＝nqSv.

如图所示是某导体通电时的内部示意图．

n：导体单位体积内自由电荷的个数；

q：自由电荷的带电荷量；

S：导体横截面积；

v：电荷定向移动速率．

2．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＝eq\f(U,R).

(3)适用范围：适用于金属和电解液导电，不适用于气态导体和半导体元件．

二、电阻定律

1．电阻

(1)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小的物理量，电阻越大，阻碍作用越大．

(2)定义式：R＝eq\f(U,I)，单位为欧姆，符号为Ω.

2．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＝ρeq\f(l,S).

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)计算式：ρ＝Req\f(S,l)，单位为Ω·m.

三、电功、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：电能转化为其他形式能的过程．

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＝eq\f(W,t)＝IU.

3．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.

4．热功率

(1)定义：单位时间内的发热量．

(2)表达式：P＝eq\f(Q,t)＝I2R.

※考点一电流的概念及表达式

三个电流表达式的比较

公式

适用范围

字母含义

公式含义

定义式

I＝eq\f(q,t)

一切电路

q为时间t内通过导体横截面的电荷量

eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq\f(1,t)

微观式

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确定了I的大小

确定式

I＝eq\f(U,R)

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确定，I∝U，I∝eq\f(1,R)

[题组突破训练]

1．安培提出了闻名的分子电流假说，依据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流．设带电荷量为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，其电流的等效电流I的大小和方向为()

A.eq\f(ve,2πr)，顺时针 B.eq\f(ve,r)，顺时针

C.eq\f(ve,2πr)，逆时针 D.eq\f(ve,r)，逆时针

【答案】C

2．来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流大小为1mA的细柱形质子流．已知质子电荷量e＝1.60×10－19C．这束质子流每秒打到靶上的质子数为________个．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀称的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1∶n2＝________.

【答案】6.25×10152∶1

【解析】依据电流的定义可得I＝eq\f(ne,t)，所以n＝eq\f(It,e)＝6.25×1015(个)．

由于各处电流相同，设所取长度为l，其中的质子数为n′，则由I＝neSv得n′∝eq\f(1,v)

又v2＝2as，则v∝eq\r(s)，所以eq\f(n1,n2)＝eq\r(\f(s2,s1))＝eq\f(2,1).

※考点二电阻及对电阻定律的理解

1.电阻与电阻率的区分

(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大小与导体的长度、横截面积及材料等有关；电阻率是描述导体材料导电性能好坏的物理量，与导体长度、横截面积无关．

(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不肯定差；导体的电阻率小，电阻不肯定小．

(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．

2．公式R＝ρeq\f(l,S)与R＝eq\f(U,I)的比较

比较

项目

R＝ρeq\f(l,S)

R＝eq\f(U,I)

意义

电阻的确定式

电阻的定义式

理解

说明导体的电阻由ρ、l、S确定，即与l成正比，与S成反比

供应了一种测