江苏专用2021版高考物理一轮复习课后限时集训23电流电阻电功及电功率202003020479

《电流、电阻、电功及电功率：高考物理复习核心解析》 电流、电阻、电功及电功率是高中物理中的重要概念，对于理解和解决电路问题具有基础性作用。以下是对这些概念的深入解析。 电阻是衡量导体对电流阻碍能力的物理量，其单位是欧姆(Ω)。电阻的大小与导体的长度(l)、横截面积(S)和材料的电阻率(ρ)有关，根据电阻定律，电阻R=ρl/S。电阻的伏安特性表明，电阻两端的电压与通过它的电流成正比，这关系可以表示为R=UI。值得注意的是，电阻是导体固有的属性，不随电压或电流的改变而变化。 电流是电荷的定向流动，其大小等于单位时间内流过的电荷量，单位是安培(A)。电流的微观解释是电子在电场力作用下的定向移动。当电子受到阻力Ff，且阻力与电子定向移动速率v成正比（Ff=kv）时，可以通过平衡条件分析导体的电阻。例如，当电子以速率v定向移动时，其产生的电流I=neSv，其中n是单位体积内的自由电子数，e是电子电量，因此电阻R=UI=klne²S。 电功是电流做功的结果，表示电流通过电路时能量的转换，单位是焦耳(J)。电功W=UIt，其中U是电压，I是电流，t是时间。电功率P=ΔW/Δt，是单位时间内电能的转换速率，也是电流做功的速率，单位是瓦特(W)。在纯电阻电路中，电功等于电热，即W=I²RT，T是时间，R是电阻。 电阻器的拉伸和压缩会改变其电阻。如果将导线均匀拉长至直径为原来的一半，其横截面积变为原来的1/4，长度变为原来的4倍，因此电阻变为原来的16倍，但电阻率ρ保持不变，因为它只取决于材料。 在并联和串联电路中，电阻的计算有所不同。在并联电路中，总电阻等于各分电阻倒数之和的倒数，而在串联电路中，总电阻等于各分电阻之和。对于不同形状的导体，如柱体，其电阻可通过电阻定律计算，即R=ρl/S，其中l是柱体的高度，S是横截面积。 在分析非线性元件如半导体器件时，其伏安特性曲线可能不是直线，电阻值会随着电压或电流的变化而变化。例如，题中提到的R2的电阻随电压增大而增大，而非线性元件R1的电阻与电压成一定比例关系。 对于含有电动机和电热丝的复杂电路，如电吹风机，需要分别考虑电动机的机械功率和发热功率。电动机两端的实际电压等于电源电压减去内阻上的电压降，发热功率等于整个电路电流的平方乘以总电阻。电动机的输出功率则是输入功率减去发热功率。 电流、电阻、电功及电功率是构建电路模型和解决实际问题的关键概念，深入理解并熟练应用这些概念对于应对高考物理中的电路题目至关重要。