2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第3講 歐姆定律學(xué)案 新人教版選修3-1

歐姆定律目標(biāo)定位1.通過探究電壓和電流的關(guān)系，體會利用IU圖象處理、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).2.理解電阻的定義和歐姆定律.3.知道什么是線性元件和非線性元件一、歐姆定律1電阻：(1)導(dǎo)體對電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻(2)定義式：R.(3)電阻的單位：歐姆，簡稱歐，符號是.常用的電阻單位還有千歐(k)和兆歐(M)換算關(guān)系：1k103，1M106.2歐姆定律：(1)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(2)公式：I.(3)適用條件：適用于金屬和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適于氣體和半導(dǎo)體深度思考導(dǎo)體兩端的電壓為零時，導(dǎo)體的電阻也為零嗎？導(dǎo)體兩端的電壓增大時，電阻也會增大嗎？答案電阻是導(dǎo)體本身的固有屬性，利用電壓和電流計算電阻只是一種比值定義法，電壓為零時，導(dǎo)體的電阻不為零；同理，電壓增大時，電阻不變例1對于歐姆定律的理解，下列說法中正確的是()A由I，通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比B由UIR，對一定的導(dǎo)體，通過它的電流越大，它兩端的電壓也越大C由R，導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成反比D對一定的導(dǎo)體，它兩端的電壓與通過它的電流的比值保持不變解析根據(jù)歐姆定律可知，通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，A正確；對一定的導(dǎo)體，它兩端的電壓與通過它的電流的比值保持不變，即電阻不變，電流與電壓成正比，通過它的電流越大，它兩端的電壓也越大，B、D正確；導(dǎo)體的電阻與電壓的大小無關(guān)，是由導(dǎo)體本身決定的，C錯誤故選A、B、D.答案ABD(1)R是電阻的定義式，適用于任何電阻的計算，給出了量度電阻大小的一種方法而導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，與外加的電壓和通過的電流大小無關(guān)(2)使用I、R計算時要注意I、U、R三個量必須是對應(yīng)同一導(dǎo)體在同種情況下的物理量針對訓(xùn)練電路中有一段導(dǎo)體，如果給它加上3V的電壓，通過它的電流為2mA，可知這段導(dǎo)體的電阻為_；如果不給它加電壓，它的電阻為_.答案1.5×1031.5×103解析電流I2mA2×103A，故導(dǎo)體的電阻R1.5×103.導(dǎo)體的電阻由自身決定，不加電壓時，其電阻不變，仍為1.5×103.二、導(dǎo)體的伏安特性曲線1伏安特性曲線：在實(shí)際應(yīng)用中，常用縱坐標(biāo)表示電流I、橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的IU圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線2線性元件：伏安特性曲線是直(選填“直”或“曲”)線的元件例如金屬導(dǎo)體，在溫度沒有明顯變化時，電阻幾乎是不變的(不隨電流、電壓變化)，它是線性元件3非線性元件：伏安特性是曲(選填“直”或“曲”)線的元件如氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管、霓虹燈管中的氣體)、半導(dǎo)體元件等深度思考金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高會增大，它的伏安特性曲線是向上彎曲還是向下彎曲？答案金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增大，所以它的電阻增大，根據(jù)IU圖象上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率可以反映出電阻的倒數(shù)，所以圖線向下彎曲例2如圖1所示的圖象所對應(yīng)的兩個導(dǎo)體：圖1(1)電阻R1R2為多少？(2)若兩個導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時，電壓之比U1U2為多少？(3)若兩個導(dǎo)體中的電壓相等(不為零)時，電流之比I1I2為多少？解析(1)因?yàn)樵贗U圖象中，R，所以R12，R2，所以R1R2231.(2)由歐姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，則U1U2R1R231.(3)由歐姆定律得I1，I2，由于U1U2，則I1I2R2R113.答案(1)31(2)31(3)13IU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2所示，在圖甲中R2R1，圖乙中R2R1.圖2例3如圖3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(diǎn)A的坐標(biāo)為(U1，I1)，過點(diǎn)A的切線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為I2，小燈泡兩端的電壓為U1時，電阻等于()圖3A.B.C.D.解析由電阻的定義式R可知，B正確，其他選項(xiàng)錯誤要特別注意R.答案B若伏安特性為曲線，則IU曲線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，曲線上各點(diǎn)切線的斜率無意義.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(對歐姆定律的理解)取阻值分別為R1和R2的電阻，現(xiàn)在兩電阻兩端分別施加電壓U1、U2，已知U1U2，此時流過R1的電流為流過R2的電流的3倍則為()A. B. C. D.答案A解析設(shè)R2兩端的電壓為U，通過R2的電流為I，則R1兩端的電壓為U，通過R1的電流為3I，由歐姆定律知R，所以，A正確3(對伏安特性曲線的認(rèn)識)(多選)某同學(xué)在探究通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的關(guān)系時，將記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過整理作出了如圖4所示的圖象，根據(jù)圖象，下列說法正確的是()圖4A導(dǎo)體甲的電阻大于導(dǎo)體乙的電阻B在導(dǎo)體乙的兩端加1V的電壓時，通過導(dǎo)體乙的電流為0.1AC當(dāng)通過導(dǎo)體甲的電流為0.9A時，導(dǎo)體甲兩端的電壓為4VD將導(dǎo)體乙連接到電壓為5V的電源上時，通過導(dǎo)體的電流為0.5A答案BD解析IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù)，則R甲 5 ，R乙 10 ，A錯誤；由I，得當(dāng)導(dǎo)體乙兩端的電壓為1 V時，I1 A0.1 A，選項(xiàng)B正確；乙連接到電壓為5 V的電源上時，I2 A0.5 A，選項(xiàng)D正確；由UIR，得當(dāng)通過導(dǎo)體甲的電流為0.9 A時，導(dǎo)體甲兩端的電壓UIR甲0.9×5 V4.5 V，選項(xiàng)C錯誤4(對伏安特性曲線的認(rèn)識)小燈泡的伏安特性曲線如圖5中的AB段(曲線)所示，由圖可知，燈絲的電阻因溫度的影響改變了()圖5A5B10C1D6答案B解析由電阻的定義式R知，A點(diǎn)電阻RA30；B點(diǎn)的電阻RB40，從而使AB段電阻改變了10，故B正確題組一對歐姆定律的理解1(多選)歐姆定律適用于()A金屬導(dǎo)電B氣體導(dǎo)電C電解質(zhì)溶液導(dǎo)電D所有導(dǎo)電物質(zhì)答案AC解析歐姆定律適用于金屬導(dǎo)電、電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，對氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電不適用，故A、C正確，B、D錯誤，故選A、C.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，其電壓越大答案BCD3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()A60VB6VC0.6VD3.6V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.4有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的電阻是乙的一半，而單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體乙橫截面的電荷量是甲導(dǎo)體中的兩倍，則以下說法中正確的是()A甲、乙兩導(dǎo)體中的電流相同B乙導(dǎo)體中的電流是甲導(dǎo)體中的2倍C甲、乙兩導(dǎo)體兩端的電壓相同D乙導(dǎo)體兩端的電壓是甲的2倍答案B解析由電流的定義式I可知乙導(dǎo)體中的電流是甲的兩倍由I得UIR，因R乙2R甲，可知乙兩端的電壓是甲兩端電壓的4倍，所以A、C、D錯誤5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()AIA2IBBIACIAIBDIA答案D解析由I得：IAIBUARBUBRA14，即IAIB，應(yīng)選D.題組二對伏安特性曲線的理解6某同學(xué)做三種電學(xué)元件的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，他根據(jù)所測量的數(shù)據(jù)分別繪制了三種元件的IU圖象，如圖1所示，則下述判斷正確的是()圖1A只有乙圖正確B甲、丙圖的曲線肯定是偶然誤差太大C甲、丙不遵從歐姆定律，肯定錯誤D甲、乙、丙三個圖象都可能正確，并不一定有較大誤差答案D解析由于三種電學(xué)元件可能是線性的，也可能是非線性的，故其IU圖象可能是直線，也可能是曲線，故D正確7(多選)將阻值為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，但電壓U與電流I成正比，C、D正確8(多選)如圖2所示，A、B、C為三個通電導(dǎo)體的IU關(guān)系圖象由圖可知()圖2A三個導(dǎo)體的電阻關(guān)系為RARBRCB三個導(dǎo)體的電阻關(guān)系為RARBRCC若在導(dǎo)體B兩端加上10V的電壓，通過導(dǎo)體B的電流是2.5AD若在導(dǎo)體B兩端加上10V的電壓，通過導(dǎo)體B的電流是40A答案BC解析由IU圖象知，電阻最大的應(yīng)該是斜率最小的C，其中導(dǎo)體B的電阻為RB4，所以在導(dǎo)體B兩端加10V電壓時，通過導(dǎo)體B的電流為2.5A.9(多選)某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖3所示，則下列說法中正確的是()圖3A該元件是非線性元件，不能用歐姆定律計算導(dǎo)體在某狀態(tài)下的電阻B加5V電壓時，導(dǎo)體的電阻約是0.2C加12V電壓時，導(dǎo)體的電阻約是8D由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷增大答案CD解析該元件是非線性元件，但仍能用歐姆定律計算導(dǎo)體在某狀態(tài)下的電阻，故A錯誤；由題圖可知，當(dāng)加5 V電壓時，通過導(dǎo)體的電流為1.0 A，根據(jù)歐姆定律可得導(dǎo)體此時電阻R5 ，所以B錯誤；同理當(dāng)加12 V電壓時，電流為1.5 A，電阻等于8 ，所以C正確；由題圖知，隨著電壓的增大，圖象上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率減小，此斜率等于電阻的倒數(shù)，則知導(dǎo)體的電阻不斷增大，故D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4所示，則下列說法中正確的是()圖4A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(diǎn)的值仍表示該點(diǎn)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(xiàng)錯誤11(多選)圖5是某導(dǎo)體的IU圖線，圖線的傾角為45°，下列說法正確的是()圖5A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R2CIU圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以電阻R1.0D在R兩端加6.0V電壓時，每秒通過電阻橫截面的電荷量是6.0C答案AB解析通過電阻的電流I與其兩端的電壓U成正比，A正確；導(dǎo)體的電阻R2，B正確，C錯誤；在R兩端加6.0V電壓時，電流IA3A，每秒通過電阻橫截面的電荷量是qIt3×1C3C，故D錯誤故選A、B.題組三綜合應(yīng)用12小燈泡燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，加在燈泡兩端的電壓較小時，通過燈泡的電流也較小，燈絲的溫度較低加在燈泡兩端的電壓較大時，通過燈泡的電流也較大，燈絲的溫度較高已知一只燈泡兩端的電壓為1V時，通過燈泡的電流為0.5A，燈泡兩端的電壓為3V時，通過燈泡的電流是1A，則燈泡兩端電壓為2V時，通過燈泡的電流可能是()A0.5AB0.6AC0.8AD1A答案C13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，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，I00.9由以上兩式解得：0.45A.當(dāng)電壓為U0時，I×0.45A0.225A.10