（山東省專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第3節(jié) 歐姆定律講義（含解析）新人教版選修3-1.doc

第3節(jié)歐姆定律1.電阻反映了導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，其定義式為R，電阻的大小取決于導(dǎo)體本身，與U和I無關(guān)。2歐姆定律的表達(dá)式為I，此式僅適用于純電阻電路。3在溫度不變時(shí)，線性元件的伏安特性曲線是一條過原點(diǎn)的傾斜直線。4所有金屬的電阻率均隨溫度的升高而變大。一、歐姆定律1電阻(1)定義：導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小之比，用R表示。(2)定義式：R。(3)單位：歐姆()，常用的單位還有k、M，且1 103k106 M。(4)物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。2歐姆定律(1)內(nèi)容：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)表達(dá)式：I。(3)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(dòng)機(jī)、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定義建立平面直角坐標(biāo)系，用縱軸表示電流I，用橫軸表示電壓U，畫出導(dǎo)體的IU圖線。2線性元件導(dǎo)體的伏安特性曲線為過原點(diǎn)的直線，即電流與電壓成正比的線性關(guān)系的元件，如金屬導(dǎo)體、電解液等。3非線性元件伏安特性曲線不是直線的，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件，如氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體等。1自主思考判一判(1)定值電阻滿足R，U和I變化時(shí)，二者變化的倍數(shù)相同。()(2)電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大，導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。()(3)對于金屬導(dǎo)體，電壓變化時(shí)，可能導(dǎo)致電阻發(fā)生變化。()(4)無論是線性元件還是非線性元件，其伏安特性曲線均過原點(diǎn)。()(5)UI圖線和IU圖線中，圖線上的點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率的含義不同。()2合作探究議一議(1)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)接入電路中，正常工作時(shí)能用歐姆定律求電流嗎？提示：不能。(2)某同學(xué)用正確的方法描繪出了某種半導(dǎo)體元件的伏安特性曲線如圖所示，這種元件是線性元件嗎？該元件的電阻隨U的增大是如何變化的？提示：該元件是非線性元件，該元件的電阻隨U的增大而減小。對歐姆定律的理解1歐姆定律的適用情況歐姆定律僅用于純電阻(將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)電路。非純電阻(電能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)電路不適用。2歐姆定律的兩性(1)同體性：表達(dá)式I中的三個(gè)物理量U、I、R對應(yīng)于同一段電路或?qū)w。(2)同時(shí)性：三個(gè)物理量U、I、R對應(yīng)于同一時(shí)刻。3公式I和R的比較比較項(xiàng)目IR意義歐姆定律的表達(dá)形式電阻的定義式前后物理量的關(guān)系I與U成正比，與R成反比R是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，不隨U、I的改變而改變適用條件適用于金屬導(dǎo)體、電解液等適用于計(jì)算一切導(dǎo)體的電阻典例若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼臅r(shí)，導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A。如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則導(dǎo)體中的電流是多大？思路點(diǎn)撥(1)導(dǎo)體的電阻不隨導(dǎo)體兩端電壓的變化而變化。(2)理清導(dǎo)體兩端原來的電壓與后來的電壓之間的數(shù)量關(guān)系。解析由歐姆定律得：R，電壓變化后有：R，解得I01.0 A。電壓加倍后同理可得R，所以I22I02.0 A。答案2.0 A(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(shí)，U和I成正比，R。 1對于歐姆定律，理解正確的是()A從I可知，導(dǎo)體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比B從R可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C從UIR可知，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻的增大而增大D從R可知，導(dǎo)體兩端的電壓為零時(shí)，導(dǎo)體的電阻也為零解析：選A根據(jù)歐姆定律I得知，導(dǎo)體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，故A正確。R是電阻的定義式，R與導(dǎo)體兩端的電壓U和電流無關(guān)，故B錯(cuò)誤。從UIR可知，只有電流I一定時(shí)，電壓才與電阻成正比，導(dǎo)體兩端的電壓隨電阻的增大而增大，故C錯(cuò)誤。電阻由導(dǎo)體本身的特性決定，與電流、電壓無關(guān)，導(dǎo)體兩端的電壓為零，但導(dǎo)體的電阻不為零，故D錯(cuò)誤。2根據(jù)部分電路歐姆定律，下列判斷正確的有()A導(dǎo)體兩端的電壓越大，電阻就越大B導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C比較幾只電阻的IU圖像可知，電流變化相同時(shí)，電壓變化較小的圖像是屬于阻值較大的那個(gè)電阻的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解析：選D導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流無關(guān)，只由導(dǎo)體本身決定，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；比較幾只電阻的IU圖像可知，電流變化相同時(shí)，電壓變化較小的圖像是屬于阻值較小的那個(gè)電阻的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；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，選項(xiàng)D正確。2某電阻兩端的電壓為8 V,8 s內(nèi)通過電阻的電荷量為32 C，那么此電阻的阻值為()A1 B2 C3 D4 解析：選B根據(jù)公式I可知通過電阻的電流為I A4 A，根據(jù)歐姆定律可知R 2 ，B正確。對導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解1UI圖像與IU圖像(1)坐標(biāo)軸意義不同：IU圖線為導(dǎo)體的伏安特性曲線，表示電流I隨電壓U的變化規(guī)律，橫軸表示U為自變量，縱軸表示I為因變量；UI圖線的橫軸表示電流I，縱軸表示電壓U。(2)圖像上任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的意義不同：如圖甲中，R1R2；而在圖乙中R2R1。2非線性元件電阻的確定如圖所示，非線性元件的IU圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rn，即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un，In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)。1多選某同學(xué)做三種導(dǎo)電元件的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)，他根據(jù)所測數(shù)據(jù)，分別繪制了三種元件的IU圖像，如圖所示。下列判斷正確的是()A只有乙圖像是正確的B甲、丙圖像是曲線，肯定誤差太大C甲、丙為非線性元件，乙為線性元件D甲、乙、丙三個(gè)圖像都可能是正確的，并不一定有較大誤差解析：選CD由于三種導(dǎo)電元件可能是線性的，也可能是非線性的，故其IU圖像可能是直線，也可能是曲線，故C、D正確。2.如圖所示的圖像所對應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體為R1、R2，則：(1)電阻R1R2為多少？(2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零)時(shí)，電壓之比U1U2為多少？(3)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1I2為多少？解析：(1)因?yàn)樵贗U圖像中，R，所以R1 2 ，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)131根據(jù)部分電路歐姆定律，下列判斷正確的有()A導(dǎo)體兩端的電壓越大，電阻就越大B導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C比較幾只電阻的IU圖像可知，電流變化相同時(shí)，電壓變化較小的圖像是屬于阻值較大的那個(gè)電阻的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解析：選DR只是電阻計(jì)算的定義式，U0，I0時(shí) R仍存在，即R與U和I不存在正、反比關(guān)系。對一段確定的導(dǎo)體而言，R一定，故I與U成正比，D對。2鳥兒落在110 kV的高壓輸電線上，雖然通電的高壓線是裸露導(dǎo)線，但鳥兒仍然安然無恙，這是因?yàn)?)A鳥有耐高壓的本領(lǐng)B鳥腳是干燥的，所以鳥的身體不導(dǎo)電C鳥兩腳間的電壓幾乎為零D鳥身體的電阻極大，所以無電流通過解析：選C鳥兩腳間導(dǎo)線的電阻非常小，故兩腳間電壓幾乎為零。3多選如圖所示是某導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖可知()A導(dǎo)體的電阻是25 B導(dǎo)體的電阻是0.04 C當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是0.04 V時(shí)，通過導(dǎo)體的電流是1 AD當(dāng)通過導(dǎo)體的電流是0.1 A時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓是2.5 V解析：選ADIU圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，故導(dǎo)體的電阻R 25 ，故A正確，B錯(cuò)誤；由歐姆定律可以知道，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為0.04 V時(shí)，通過導(dǎo)體的電流I A0.001 6 A，故C錯(cuò)誤；由歐姆定律可以知道，當(dāng)電流為0.1 A時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓UIR0.125 V2.5 V，故D正確。4.一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U后，通過電阻橫截面的電荷量q隨時(shí)間變化的圖像如圖所示，此圖像的斜率可表示為()AUBRC.D.解析：選Cqt圖像的斜率表示流過電阻R的電流，由此可知，通過電阻R的電流不變，由歐姆定律知，I，故C正確。5.某同學(xué)對四個(gè)電阻各進(jìn)行了一次測量，把每個(gè)電阻兩端的電壓和通過它的電流在UI坐標(biāo)系中描點(diǎn)如圖所示，分別用Ra、Rb、Rc、Rd代表電阻的阻值，則()ARa>RdBRd>RaCRc>RbDRb>Rc解析：選A連接aO、bO、cO、dO，UI圖線的斜率表示電阻的大小，故Ra>Rd，A正確，B錯(cuò)誤，又因?yàn)镺、b、c三點(diǎn)在一條直線上，故RbRc，故C、D錯(cuò)誤。6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(shí)，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(shí)，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1 V時(shí)，通過燈泡的電流為0.5 A，燈泡兩端的電壓為3 V時(shí)，通過燈泡的電流為1 A，則燈泡兩端電壓為2 V時(shí)，通過燈泡的電流可能是()A0.5 AB0.6 AC0.8 AD1 A解析：選C燈泡電壓為1 V時(shí)，燈泡的電阻為2 ，當(dāng)燈泡的電壓為3 V時(shí)，燈泡的電阻為3 ，所以電壓為2 V時(shí)，電阻2 R3 ，由I得此時(shí)的電流 AI1 A，故C正確。7如圖所示，為A、B兩電阻的伏安特性曲線，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A在兩圖線交點(diǎn)處，A的阻值等于B的阻值B在兩圖線交點(diǎn)處，A的阻值小于B的阻值C在兩圖線交點(diǎn)處，A的阻值大于B的阻值DA的阻值隨電流的增大而減小，B的阻值不變解析：選A兩圖線的交點(diǎn)處，電流和電壓均相同，則由歐姆定律可知，兩電阻的阻值大小相等，故A正確，B、C錯(cuò)誤；由題圖可知，電阻A的圖像的斜率越來越大，故A的電阻隨電流的增大而增大，電阻B阻值不變，故D錯(cuò)誤。8多選兩個(gè)電阻R1、R2的伏安特性曲線如圖所示，由圖可知()AR1為線性元件，R2為非線性元件BR1的電阻R1tan 451 CR2的電阻隨電壓的增大而減小D當(dāng)U1 V時(shí)，R2的電阻等于R1的電阻解析：選AD由圖可知R1的伏安特性曲線為過原點(diǎn)的直線，故R1為線性元件，R2的伏安特性曲線為曲線，故R2是非線性元件，故A正確；R1的電阻不等于tan 45，應(yīng)為U與I的比值，大小為2 ，故B錯(cuò)；R2為非線性元件，其中電阻大小仍等于某一時(shí)刻U與I的比值，D正確；由圖可知R2隨電壓增大而增大，故C錯(cuò)。9以下給出了幾種電學(xué)元件的電流與電壓的關(guān)系圖像，如圖所示，下列說法中正確的是()A這四個(gè)圖像都是伏安特性曲線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(gè)圖像中，直線的斜率都表示元件的電阻解析：選C伏安特性曲線是以I為縱軸，U為橫軸的，A項(xiàng)錯(cuò)；線性元件的IU圖像不僅是直線，而且是過原點(diǎn)的直線，所以是線性元件，是非線性元件，B項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確；在UI圖像中，過原點(diǎn)的直線的斜率是導(dǎo)體的電阻，圖中導(dǎo)體的電阻并非定值，在導(dǎo)體兩端電壓未達(dá)到臨界電壓前，導(dǎo)體中電流為零，電阻值相當(dāng)于無窮大，當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓超過臨界值時(shí)，其直線的斜率k，因而k不表示電阻值，D項(xiàng)錯(cuò)。10多選關(guān)于電流下列說法正確的是()A由I可知電流與通過導(dǎo)體某一橫截面的電荷量成正比，與所用時(shí)間成反比B由I可知在任何電路中電流皆與電壓成正比，與電阻成反比C由IneSv可知對于某一確定的金屬導(dǎo)體，其電流與導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的平均速率成正比D由I可得qIt，可知當(dāng)t一定時(shí)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量與電流I成正比解析：選CDI是電流的定義式，I與q和t無關(guān)，故A錯(cuò)；歐姆定律I只適用于純電阻電路，故B錯(cuò)；電流在微觀上與n、e、S、v有關(guān)，IneSv，故C正確；電路中通過某一橫截面的電荷量q由I和t決定，故D正確。11某導(dǎo)體的電阻為10 ，15 s內(nèi)通過該導(dǎo)體的某一橫截面的電量為18 C，求：(1)該導(dǎo)體兩端的電壓為多少？(2)5 s內(nèi)通過這個(gè)截面的電子有多少個(gè)？(電子的電荷量為1.61019 C)解析：(1)由電流的定義可得：導(dǎo)體中的電流I，由歐姆定律可得：UIRR10 V12 V。(2)電子的電荷量為1.61019C，則電子個(gè)數(shù)：n3.751019個(gè)。答案：(1)12 V(2)3.751019個(gè)12如圖所示為甲、乙兩金屬電阻的UI圖線，某同學(xué)是這樣計(jì)算它們的阻值的：R甲R乙tan 60 ，你認(rèn)為他的解法對嗎？如果不對，它們的阻值應(yīng)為多少？解析：該同學(xué)的解法是錯(cuò)誤的。事實(shí)上在不同的坐標(biāo)系中，由于所選取的標(biāo)度不同，在相同的電壓和電流值下圖線的傾角是不同的，所以不可以用傾角的正切值表示電阻。正確的解法為：R甲 3 ，用同樣的方法可以求得乙的電阻為6 。答案：不對3 6