（京津瓊魯專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 3 歐姆定律學(xué)案 新人教版必修2

3歐姆定律學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：1.進(jìn)一步體會比值定義法，理解電阻的定義.2.掌握歐姆定律，知道什么是線性元件和非線性元件.科學(xué)探究：能進(jìn)行分組分層自主合作實驗，經(jīng)歷探究過程，綜合信息得出通過電阻的電流和兩端電壓的關(guān)系，體會利用IU圖象處理、分析實驗數(shù)據(jù).科學(xué)思維：1.通過對比思維找出線性元件和非線性元件的區(qū)別.2.能根據(jù)IU圖象或UI圖象求導(dǎo)體的電阻.一、歐姆定律1.電阻：導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小之比.(1)定義式：R.(2)單位：歐姆()，常用的單位還有千歐(k)、兆歐(M)，且1103k106M.(3)物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小.2.歐姆定律：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比.(1)表達(dá)式：I.(2)適用范圍：適用于金屬導(dǎo)電、電解液導(dǎo)電的純電阻電路(不含電動機、電解槽等的電路)，而對氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電不適用.二、導(dǎo)體的伏安特性曲線1.伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I，用橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的導(dǎo)體的IU圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線.2.線性元件和非線性元件：(1)線性元件：伏安特性曲線是一條直線，歐姆定律適用的元件，如金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液.(2)非線性元件：伏安特性曲線是一條曲線，歐姆定律不適用的元件.如氣態(tài)導(dǎo)體(日光燈、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件.1.判斷下列說法的正誤.(1)由R知，導(dǎo)體的電阻由兩端的電壓和通過的電流決定.(×)(2)導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過導(dǎo)體的電流的大小無關(guān).()(3)對于確定的導(dǎo)體，其兩端的電壓和流過它的電流的比值等于它的電阻值.()(4)線性元件的電流與電壓成正比.()(5)電阻的IU圖象和UI圖象為直線時，兩種圖象的斜率均表示電阻的倒數(shù).(×)2.如圖1是某導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖可知，此導(dǎo)體的電阻是.圖1答案25一、歐姆定律的理解和應(yīng)用現(xiàn)有兩個導(dǎo)體A和B，利用如圖2所示的電路分別測量A和B的電壓和電流，測得的實驗數(shù)據(jù)見下表.U/V02.04.06.08.0導(dǎo)體AI/A00.200.420.600.78導(dǎo)體BI/A00.130.260.400.54圖2(1)在坐標(biāo)系中，用縱軸表示電壓U、用橫軸表示電流I，分別將A和B的數(shù)據(jù)在圖3坐標(biāo)系中描點，并作出UI圖線.圖3(2)對導(dǎo)體A(或?qū)wB)來說，電流與它兩端的電壓有什么關(guān)系？U與I的比值怎樣？(3)對導(dǎo)體A、B，在電壓U相同時，誰的電流?。空l對電流的阻礙作用大？答案(1)UI圖線如圖所示(2)對導(dǎo)體A(或?qū)wB)，電流與它兩端的電壓成正比，導(dǎo)體A或?qū)wB的電壓與電流的比值是個定值，但兩者的比值不相等.(3)電壓相同時，B的電流小，說明B對電流的阻礙作用大.1.I是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比，常用于計算一段電路加上一定電壓時產(chǎn)生的電流，適用條件是金屬或電解液導(dǎo)電(純電阻電路).2.R是電阻的定義式，比值表示一段導(dǎo)體對電流的阻礙作用.對給定的導(dǎo)體，它的電阻是一定的，與導(dǎo)體兩端是否加電壓，導(dǎo)體中是否有電流無關(guān).因此，不能說電阻與電壓成正比，與電流成反比.例1若加在某金屬導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼臅r，導(dǎo)體中的電流減小了0.4A.如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則導(dǎo)體中的電流是多大？答案2A解析由歐姆定律得：R，電壓變化后有：R，解得I01A.電壓加倍后同理可得R，所以I22I02A.1.歐姆定律I僅適用于金屬導(dǎo)電及電解液導(dǎo)電.2.對R，R與U、I無關(guān)，導(dǎo)體電阻R一定時，U和I成正比，R.針對訓(xùn)練(多選)下列判斷正確的是()A.由I知，電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比B.由I可知，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比C.由R可知，I一定時，導(dǎo)體的電阻R與U成正比，U一定時，導(dǎo)體的電阻R與I成反比D.對給定的導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時，比值是個定值，反映了導(dǎo)體本身的性質(zhì)答案ABD二、導(dǎo)體的伏安特性曲線研究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓之間的關(guān)系，可以用公式法，可以用列表法，還可以用圖象法.分析圖4中甲、乙兩電學(xué)元件的IU圖象，我們可以得出兩元件的電流和電壓有怎樣的關(guān)系？圖4答案甲為非線性關(guān)系；乙為線性關(guān)系，電流與電壓成正比.1.IU圖象與UI圖象的區(qū)別(1)坐標(biāo)軸的意義不同：IU圖象中，橫坐標(biāo)表示電壓U、縱坐標(biāo)表示電流I；UI圖象中，橫坐標(biāo)表示電流I，縱坐標(biāo)表示電壓U.(2)圖線斜率的意義不同：IU圖象中，斜率表示電阻的倒數(shù)，UI圖象中，斜率表示電阻，如圖5所示，在圖甲中R2R1，圖乙中R2R1.圖52.IU圖象是曲線時，導(dǎo)體某狀態(tài)的電阻RP，即電阻等于圖線上點P(UP，IP)與坐標(biāo)原點(0,0)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點切線斜率的倒數(shù)，如圖6所示.圖6例2(多選)如圖7所示是某一導(dǎo)體的IU圖象，圖中45°，下列說法正確的是()圖7A.通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比B.此導(dǎo)體的電阻R2C.IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R1.0D.在R兩端加6.0V電壓時，每秒通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是3.0C答案ABD解析由于導(dǎo)體的IU圖象是一條過原點的傾斜直線，故通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比，選項A正確；IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，即k，故R2，不能利用R求電阻，選項B正確，C錯誤；在R兩端加6.0V電壓時，每秒通過導(dǎo)體截面的電荷量qItt×1C3.0C，選項D正確.例3(多選)如圖8所示為某一金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖象可知()圖8A.該導(dǎo)體的電阻隨電壓的升高而增大B.該導(dǎo)體的電阻隨電壓的升高而減小C.導(dǎo)體兩端電壓為2V時，電阻為0.5D.導(dǎo)體兩端電壓為2V時，電阻為1答案AD解析該導(dǎo)體的IU圖象為曲線，但根據(jù)R知，某點與原點(0,0)連線的斜率的倒數(shù)表示電阻，故可知U2V時，R1，且導(dǎo)體電阻隨電壓升高而增大，故A、D正確.1.(對歐姆定律的理解)根據(jù)歐姆定律，下列判斷正確的是()A.導(dǎo)體兩端的電壓為零，電阻即為零B.導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C.當(dāng)電壓增大2倍時，電阻增大2倍D.由I可知，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比答案D解析導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，公式R只提供了測定電阻的方法，R與只是在數(shù)值上相等，當(dāng)我們不給導(dǎo)體兩端加電壓時，導(dǎo)體的電阻仍存在，因此不能說導(dǎo)體的電阻與加在它兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體中的電流成反比，A、B、C錯誤.2.(對伏安特性曲線的理解) (多選)甲、乙兩個電阻，它們的伏安特性曲線畫在同一個坐標(biāo)系中，如圖9所示，則()圖9A.甲的電阻是乙的電阻的B.把兩個電阻兩端加上相同的電壓，通過甲的電流是通過乙的電流的兩倍C.欲使有相同的電流通過兩個電阻，加在乙兩端的電壓應(yīng)是加在甲兩端電壓的3倍D.甲的電阻是乙的電阻的2倍答案AC3.(對伏安特性曲線的理解)如圖10所示為一小燈泡的伏安特性曲線，橫軸和縱軸分別表示電壓U和電流I.圖線上點A的坐標(biāo)為(U1，I1)，過點A的切線與縱軸交點的縱坐標(biāo)為I2，小燈泡兩端的電壓為U1時，電阻等于()圖10A.B.C.D.答案B解析由電阻的定義式R可知，B正確，其他選項錯誤.要特別注意R.4.(歐姆定律的應(yīng)用)某金屬導(dǎo)體兩端所加電壓為8V時，10s內(nèi)通過某一橫截面的電荷量為0.16C，求：(1)導(dǎo)體的電阻；(2)若導(dǎo)體兩端電壓為10V，求通過導(dǎo)體的電流.答案(1)500(2)0.02A解析(1)電壓U18V,10s內(nèi)通過的電荷量Q0.16C，則電流I1A0.016A，電阻R500.(2)若導(dǎo)體兩端電壓為U210V，則電流I2A0.02A.一、選擇題考點一歐姆定律的理解與應(yīng)用1.根據(jù)歐姆定律，下列判斷正確的是()A.導(dǎo)體兩端的電壓越大，導(dǎo)體的電阻越大B.加在氣體兩端的電壓與通過的電流的比值是一個常數(shù)C.電流經(jīng)過電阻時，沿電流方向電勢要降低D.雖然電解質(zhì)溶液短時間內(nèi)導(dǎo)電的UI圖線是一條直線，但歐姆定律并不適用答案C解析導(dǎo)體的電阻與電壓無關(guān)，A錯誤；對氣體，歐姆定律不適用，即常數(shù)，B錯誤；由UIR知電流每經(jīng)過一個電阻要產(chǎn)生一定的電勢降落，歐姆定律適用于電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，C正確，D錯誤.2.(多選)由歐姆定律I導(dǎo)出UIR和R，下列敘述中正確的是()A.由R知，導(dǎo)體的電阻由兩端的電壓和通過的電流決定B.導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過導(dǎo)體的電流的大小無關(guān)C.對于確定的導(dǎo)體，其兩端的電壓和流過它的電流的比值等于它的電阻值D.電流相同時，電阻越大，其兩端電壓越大答案BCD3.已知用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍，加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半，那么通過A和B的電流IA和IB的關(guān)系是()A.IA2IBB.IAC.IAIBD.IA答案D解析由I得，IAIBUARBUBRA14，即IAIB，故選D.4.在電阻為4的導(dǎo)體中通以恒定電流，5min內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是45C，這時加在導(dǎo)體兩端的電壓是()A.60VB.6VC.0.6VD.3.6V答案C解析通過導(dǎo)體的電流為IA0.15A，根據(jù)歐姆定律得，加在導(dǎo)體兩端的電壓是UIR0.15×4V0.6V，故選C.5.(多選)將阻值恒為R的電阻接在電壓為U的電源兩端，則描述其電壓U、電阻R及流過R的電流I間的關(guān)系圖象中正確的是()答案CD解析電阻的阻值R不隨U、I的變化而改變，但電流I與電壓U成正比，C、D正確.考點二伏安特性曲線的理解與應(yīng)用6.如圖1為給出的幾種電學(xué)元件的電流與電壓關(guān)系圖象，下列說法正確的是()圖1A.這四個圖象都是伏安特性曲線B.這四種電學(xué)元件都是線性元件C.是線性元件，是非線性元件D.這四個圖象中，直線的斜率都表示元件的電阻答案C解析伏安特性曲線是以I為縱軸、U為橫軸的，A錯誤；線性元件的IU圖象是必須過原點的直線，所以只有是線性元件，不是線性元件，B錯誤，C正確；在UI圖象中，過原點的直線的斜率才是導(dǎo)體的電阻，D錯誤.7.(多選)如圖2所示是某導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖可知，下列說法正確的是()圖2A.導(dǎo)體的電阻是25B.導(dǎo)體的電阻是0.04C.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是10V時，通過導(dǎo)體的電流是0.4AD.當(dāng)通過導(dǎo)體的電流是0.1A時，導(dǎo)體兩端的電壓是2.5V答案ACD解析由題圖可知，導(dǎo)體的電阻：R 25 ，當(dāng)電壓U110 V時，電流I1 A0.4 A，當(dāng)電流I20.1 A時，電壓U2I2R0.1×25 V2.5 V，故選A、C、D.8.有四個金屬導(dǎo)體，它們的UI圖象如圖3所示，電阻最大的導(dǎo)體是()圖3A.aB.bC.cD.d答案D9.(2018·山東濟寧市高一下期末)如圖4所示，曲線MN為某白熾燈的一段伏安特性曲線，當(dāng)白熾燈兩端的電壓由30V升高到60V時，其燈絲的電阻增加了()圖4A.10B.20C.30D.40答案A解析當(dāng)電壓為30V時，R130當(dāng)電壓為60V時，R240電阻增加了403010，選項A正確.10.某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化關(guān)系如圖5所示，則下列說法中正確的是()圖5A.加5V電壓時，導(dǎo)體的電阻大于5B.加11V電壓時，導(dǎo)體的電阻可能為1.4C.由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D.由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小答案D解析對某些電學(xué)元件，其伏安特性曲線不是直線，但曲線上某一點的值仍表示該點所對應(yīng)的電阻值.本題中給出的導(dǎo)體在加5V電壓時，5，所以此時電阻為5；當(dāng)電壓增大時，值增大，即電阻增大，綜合判斷可知A、B、C項錯誤，D項正確.11.某同學(xué)在研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性曲線時，他根據(jù)實驗中所測得的數(shù)據(jù)，分別繪制了IU圖線如圖6甲、乙、丙所示.下列說法正確的是()圖6A.圖甲的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)電阻使用B.圖乙的元件的電阻隨電壓升高而減小C.圖丙的元件的電阻隨電壓升高而增大D.以上說法均不正確答案A解析題圖甲元件的電阻不變，可作標(biāo)準(zhǔn)電阻使用，題圖乙元件的電阻隨電壓升高而增大，題圖丙元件的電阻隨電壓的升高而減小，故選A.12.(多選)如圖7所示為A、B兩電阻的UI圖線，則關(guān)于兩電阻的描述正確的是()圖7A.電阻A的阻值隨電流的增大而增大，電阻B的阻值不變B.在兩圖線交點處，電阻A的阻值等于電阻B的阻值C.在兩圖線交點處，電阻A的阻值大于電阻B的阻值D.在兩圖線交點處，電阻A的阻值小于電阻B的阻值答案AB二、非選擇題13.加在某導(dǎo)體上的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，導(dǎo)體中的電流增加了0.9A，如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼臅r，導(dǎo)體中的電流變?yōu)槎嗌?？答?.225A解析設(shè)導(dǎo)體電阻為R，導(dǎo)體上原來的電壓為U0，原來通過的電流為I0，則當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，由歐姆定律得：I0，I00.9A由以上兩式解得：0.45A.當(dāng)電壓為U0時，I×0.45A0.225A.12