2018-2019學年高中物理 第二章 恒定電流 第3節(jié) 歐姆定律學案 新人教版選修3-1.doc
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第3節(jié)歐姆定律1知道電阻的定義式,理解電阻大小與電壓和電流無關(guān)2掌握歐姆定律的內(nèi)容及其適用范圍,并能用來解決有關(guān)電路的問題3知道導體的伏安特性曲線,知道什么是線性元件和非線性元件一、歐姆定律1電阻(1)定義:導體兩端的電壓與通過的電流的比值叫做導體的電阻(2)定義式:R(3)物理意義:反映導體對電流的阻礙作用(4)單位:歐姆,符號是2歐姆定律(1)內(nèi)容:導體中的電流跟導體兩端的電壓U成正比,跟導體的電阻R成反比(2)公式:I(3)適用條件:歐姆定律對金屬導體和電解質(zhì)溶液適用,但對氣態(tài)導體和半導體元件并不適用二、導體的伏安特性曲線1概念:用縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U,這樣畫出的IU圖象叫做導體的伏安特性曲線2圖線的形狀(1)直線:伏安特性曲線是一條過原點的直線的電學元件叫做線性元件(2)曲線:伏安特性曲線是過原點的曲線的電學元件叫做非線性元件 判一判(1)由I知,通過一段導體中的電流跟加在它兩端的電壓成正比,與電阻R成反比()(2)電阻反映了導體對電流阻礙作用的大小,其定義式為R,所以電阻的大小與電壓成正比,與電流成反比()(3)對于給定的導體,電阻是一定的,不管導體兩端有無電壓、導體中有無電流,電阻都是一定的,所以不能說電阻與電壓成正比,與電流成反比()(4)導體的UI圖線為曲線時,圖線上各點切線的斜率表示導體的電阻()(5)線性元件是指導體的伏安特性曲線為過原點的直線,即電流與電壓成正比的元件,如金屬導體、電解液等()提示:(1)(2)(3)(4)(5) 想一想線性元件與非線性元件的根本區(qū)別是什么?提示:線性元件的電阻值不隨電壓和電流的改變發(fā)生變化,它的伏安特性曲線是一條經(jīng)過原點的直線;非線性元件的電阻值隨電壓和電流的改變發(fā)生變化,它的伏安特性曲線是一條經(jīng)過原點的曲線 做一做(2018桂林期末)有四個金屬導體,它們的UI圖象如圖所示,電阻最小的導體是()AaBbCc Dd提示:選A由UIR可知電阻R等于UI圖線斜率,圖線a的斜率最小,電阻最小對歐姆定律的理解和應(yīng)用1歐姆定律的“兩性”(1)同體性:表達式I中的三個物理量U、I、R對應(yīng)于同一段電路或?qū)w(2)同時性:三個物理量U、I、R對應(yīng)于同一時刻2公式I和R比較比較項目IR意義歐姆定律的表達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體、電解液等適用于計算一切導體的電阻 命題視角1對歐姆定律的理解對于歐姆定律的理解,下列說法中錯誤的是()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,對一定的導體,通過它的電流越大,它兩端的電壓也越大C由R,導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對一定的導體,它兩端的電壓與通過它的電流的比值保持不變思路點撥 (1)R由導體本身決定,與U、I無關(guān)(2)U由電源決定(3)I由U和R共同決定解析根據(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;導體的電阻與電壓的大小無關(guān),是由導體本身決定的,C錯誤答案C 命題視角2歐姆定律的應(yīng)用若加在某導體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼臅r,導體中的電流減小了04 A;如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,則導體中的電流為多大?思路點撥 解答本題時應(yīng)把握以下三點:(1)不特別說明認為導體的電阻不變;(2)每次改變電壓后對應(yīng)的U、I比值不變;(3)對應(yīng)同一導體,解析法一:依題意和歐姆定律得R所以I010 A又因為R,所以I22I020 A法二:由R,得I010 A又R,所以I2I0,I22I020 A法三:畫出導體的IU圖象,如圖所示,設(shè)原來導體兩端的電壓為U0時,導體中的電流為I0,當U時,II004 A當U2U0時,電流為I2由圖知所以I010 A,I22I020 A答案20 A歐姆定律公式及變形(1)I是歐姆定律的數(shù)學表達式,表示通過導體的電流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電(純電阻電路)(2)R是電阻的定義式,比值表示一段導體對電流的阻礙作用對給定的導體,它的電阻是一定的,與導體兩端是否加電壓,導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(3)UIR是電勢降落的計算式,用來表示電流經(jīng)過一電阻時的電勢降落,常用于進行電路分析時,計算沿電流方向上的電勢降落,是歐姆定律的變形,所以適用條件與歐姆定律的適用條件相同【題組突破】1根據(jù)歐姆定律,下列判斷正確的是()A導體兩端的電壓為零,電阻即為零B導體中的電流越大,電阻就越小C比較幾個電阻的IU圖象可知,電流變化相同時,電壓變化較小的圖象是屬于阻值較大的那個電阻的圖象D由I可知,通過一段導體的電流跟加在它兩端的電壓成正比解析:選D導體的電阻由導體本身的性質(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,當我們不給導體兩端加電壓時,導體的電阻仍存在,因此不能說導體的電阻與加在它兩端的電壓成正比,與導體中的電流成反比,A、B錯誤由R知C錯誤2(多選)(2018龍巖高二檢測)已知兩個導體的電阻之比R1R221,那么()A若兩導體兩端電壓相等,則I1I221B若兩導體兩端電壓相等,則I1I212C若導體中電流相等,則U1U221D若導體中電流相等,則U1U212解析:選BC當電壓相等時,由I得I1I2R2R112,B對,A錯;當電流相等時,由UIR得,U1U2R1R221,C對,D錯對伏安特性曲線的理解和應(yīng)用1伏安特性曲線即IU圖線,橫軸表示電壓,縱軸表示電流,圖線反映了電流隨電壓變化的規(guī)律2線性元件的IU圖象是一條過原點的傾斜直線,斜率表示電阻的倒數(shù),線性元件的UI圖象也是一條過原點的傾斜直線,但斜率表示電阻,要加以區(qū)別如圖所示,在圖甲中R2R1,圖乙中R2R13非線性元件的IU圖線是曲線,導體電阻Rn,即電阻等于圖線上點(Un,In)與坐標原點連線的斜率的倒數(shù),而不等于該點切線斜率的倒數(shù),如圖丙 命題視角1線性元件的伏安特性曲線如圖所示的圖象所對應(yīng)的兩個導體:(1)電阻關(guān)系R1R2為多少?(2)若兩個導體中的電流相等(不為零)時,電壓之比U1U2為多少?(3)若兩個導體的電壓相等(不為零)時,電流之比I1I2為多少?解析(1)因為在IU圖象中,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)13 命題視角2非線性元件的伏安特性曲線(多選)某導體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖所示,則下列說法中正確的是()A該元件是非線性元件,所以不能用歐姆定律計算導體在某狀態(tài)下的電阻B加5 V電壓時,導體的電阻是5 C由圖可知,隨著電壓的增大,導體的電阻不斷減小D由圖可知,隨著電壓的減小,導體的電阻不斷減小思路點撥 (1)R可以計算任何情況下的電阻(2)根據(jù)各點與坐標原點連線的斜率變化判斷導體電阻變化解析雖然該元件是非線性元件,但可以用歐姆定律計算各狀態(tài)的電阻值,A錯誤;當U5 V時,I10 A,R5 ,B正確;由題圖可知,隨電壓的增大,各點到坐標原點連線的斜率越來越小,電阻越來越大,反之,隨電壓的減小,電阻減小,C錯誤,D正確答案BD利用IU圖象或UI圖象求電阻應(yīng)注意的問題(1)明確圖線斜率的物理意義,即斜率等于電阻R還是等于電阻的倒數(shù) (2)某些電阻在電流增大時,由于溫度升高而使電阻變化,伏安特性曲線不是直線,但對某一狀態(tài),歐姆定律仍然適用(3)利用IU圖象或UI圖象求導體的電阻時,應(yīng)利用U和I的比值進行計算,而不能用圖象的斜率ktan ,因為坐標軸標度的選取是根據(jù)需要人為規(guī)定的,同一電阻在坐標軸標度不同時直線的傾角是不同的【題組突破】1如圖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的坐標為(U1,I1),過點A的切線與縱軸交點的坐標為(0,I2)當小燈泡兩端電壓為U1時,其電阻等于()ABC D解析:選B小燈泡兩端電壓為U1時,通過小燈泡的電流為I1,根據(jù)歐姆定律得R2如圖所示是某晶體二極管的伏安特性曲線,下列說法正確的是()A加正向電壓時,二極管電阻較小,且隨著電壓的增大而增大B加反向電壓時,二極管電阻較大,無論加多大電壓,電流都很小C無論是加正向電壓還是加反向電壓,電壓和電流都不成正比,所以二極管是非線性元件D二極管加正向電壓時,電流隨電壓變化是一條直線解析:選C由題圖可知,二極管加正向電壓時電流較大,電阻較小,且隨電壓的增大,圖線與原點連線的斜率在增大,故電阻在減小加反向電壓時開始電流很小,但當反向電壓很大時,二極管被擊穿,電流劇增故C項正確隨堂檢測 1(多選)根據(jù)歐姆定律,下列說法中正確的是()A由關(guān)系式UIR可知,導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定B由關(guān)系式RU/I可知,導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比C由關(guān)系式IU/R可知,導體中電流跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比D由關(guān)系式RU/I可知,對一個確定的導體來說,所加的電壓跟通過導體的電流的比值是一定值解析:選CDUIR和IU/R的意義不同,可以說I由U和R共同決定,但不能說U由I和R共同決定,因為電流產(chǎn)生的條件是導體兩端存在電勢差,A錯誤,C正確;可以利用RU/I計算導體的電阻,但R與U和I無關(guān),B錯誤,D正確2(多選)如圖所示是電阻R的IU圖象,圖中45,由此得出()A通過電阻的電流與兩端電壓成正比B電阻R05 C因IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),故R1/tan 10 D在R兩端加上60 V的電壓時,每秒通過電阻橫截面的電荷量是30 C解析:選AD由IU圖象可知,圖線是一條過原點的傾斜直線,即I和U成正比,A正確;而電阻R 2 ,B錯誤;由于縱橫坐標的標度不一樣,故不能用tan 計算斜率表示電阻的倒數(shù),C錯誤;在R兩端加上60 V電壓時,I A30 A,每秒通過電阻橫截面的電荷量qIt301 C30 C,D正確3(多選)兩個電阻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U1 V時,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錯誤;R2為非線性元件,其中電阻大小仍等于某一時刻U與I的比值,D正確;由圖可知R2隨電壓增大而增大,故C錯誤4(2018煙臺二中月考)某同學做三種導電元件的導電性能的實驗,根據(jù)所測量數(shù)據(jù)分別繪制了三種元件的IU圖象,如圖所示,則下述判斷正確的是()A只有乙圖正確B甲、丙圖的曲線肯定是誤差太大C甲、丙不遵從歐姆定律,肯定不可能D甲、乙、丙三個圖象都可能正確,并不一定有較大誤差解析:選D甲、乙、丙三個圖象都可能正確,乙是定值電阻甲的電阻隨U增大而減小,丙的電阻隨U增大而增大,都是可能存在的,并不一定有較大的誤差,故D選項正確課時作業(yè) 學生用書P133(單獨成冊)一、單項選擇題1在5 min內(nèi),經(jīng)過導體橫截面的電荷量為5 C,導體的電阻為60 ,則加在導體兩端的電壓為()A1 VB60 VC3 600 V D5 V解析:選A電流I A A,則UIR60 V1 V2一個阻值為R的導體兩端加上電壓U后,通過導體橫截面的電荷量q與通電時間t之間的關(guān)系為過坐標原點的直線,如圖所示,此圖線的斜率表示()AUBRC D解析:選C在qt圖象中,圖線的斜率代表,即電流,由歐姆定律I可知,C正確3(2018杭州高二檢測)某同學對四個電阻各進行了一次測量,把每個電阻兩端的電壓和通過它的電流在UI坐標系中描點如圖,分別用Ra、Rb、Rc、Rd代表電阻的阻值,則()ARaRdBRdRaCRcRb DRbRc解析:選A連接aO、bO、cO、dO,UI 圖線的斜率表示電阻的大小,故RaRd,A正確,B錯誤;又因為O、b、c三點在一條直線上,故RbRc,故C、D錯誤4(2018嘉興校級月考)某一導體的伏安特性曲線如圖AB段(曲線)所示,關(guān)于導體的電阻,以下說法正確的是()AB點的電阻為12 BB點的電阻為40 C導體的電阻因溫度的影響改變了1 D導體的電阻因溫度的影響改變了9 解析:選BB點的電阻為:RB 40 ,故A錯誤,B正確;A點的電阻為:RA 30 ,故兩點間的電阻改變了(4030) 10 ,故C、D錯誤5(2018瀏陽校級月考)如圖所示,電壓U不變,閉合開關(guān)S,先調(diào)節(jié)電阻箱R的電阻值到R1,使電流計指針轉(zhuǎn)到滿刻度,再把R調(diào)節(jié)到R2,使電流計的指針轉(zhuǎn)到滿刻度的,電流計的內(nèi)阻等于()AR2R1 B2R2R1CR23R1 D2R23R1解析:選D調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值至R1,電流計的指針達到滿偏,則:Im,把電阻箱R的電阻值調(diào)到R2,電流計的指針轉(zhuǎn)到滿刻度的,則:Im,解得:Rg2R23R1,故D正確6在如圖甲所示的電路中,電源電動勢為30 V,內(nèi)阻不計,L1、L2、L3為3個相同規(guī)格的小燈泡,這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示當開關(guān)S閉合后()A通過L1的電流為通過L2的電流的2倍BL1的電阻為75 CL1消耗的電功率為075 WDL2消耗的電功率為0375 W解析:選C因L1兩端電壓為30 V,由題圖乙讀出此時通過L1的電流為025 A;L2、L3串聯(lián)后與L1并聯(lián)在電源兩端,故L2、L3每個小燈泡兩端電壓均為15 V,由題圖乙讀出此時通過L2、L3支路的電流為020 A由以上分析可知A項不正確;L1的電阻R1 12 ,B項不正確;L1消耗的電功率P1I1U102530 W075 W,C項正確;L2消耗的電功率P2I2U202015 W03 W,D項不正確二、多項選擇題7如圖所示是某導體的伏安特性曲線,下列判斷正確的是()A導體的電阻是20 B導體的電阻是005 C導體兩端的電壓是10 V時,通過導體的電流是05 AD通過導體的電流是01 A時,導體兩端的電壓是25 V解析:選AC根據(jù)圖象,由歐姆定律可得,導體電阻R 20 ,故A正確,B錯誤;當導體兩端電壓是10 V時,通過導體的電流I 05 A,故C正確;當通過導體的電流是01 A時,導體兩端的電壓U2I1R01 A20 2 V,故D錯誤8(2018西寧校級期中)某導體中的電流I隨其兩端電壓U的變化如圖所示,則下列說法中正確的是()A加5 V電壓時,導體的電阻為02 B加12 V電壓時,導體的電阻為8 C隨著電壓的增大,導體的電阻不斷增大D隨著電壓的增大,導體的電阻不斷減小解析:選BC加5 V電壓時,電流為10 A,則由歐姆定律可知,R 5 ,故A錯誤;加12 V電壓時,電流為15 A,則可得電阻為:R 8 ,故B正確;由題圖可知,隨電壓的增大,圖象中的點與坐標原點的連線的斜率減小,則可知導體的電阻越來越大,故C正確,D錯誤9(2018諸城期中)如圖,四個虛線框均為正方形,A、B分別表示兩個電阻RA、RB的UI圖線,則()ARA4RBBRB4RAC當A、B中的電流相等時,UA4UBD當A、B中的電壓相等時,IB4IA解析:選ACDUI圖線的斜率表示電阻值,由題圖可知,A的斜率為B斜率的4倍,故有RA4RB,故A正確,B錯誤;當電流相等時,電壓與電阻成正比,故UA4UB,故C正確;當A、B中的電壓相等時,電流與電阻成反比,故有IB4IA,故D正確10小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點,PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線,則下列說法中正確的是()A隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大B對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為RC對應(yīng)P點,小燈泡的電阻為RD隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小解析:選AB由圖象可知,U越大,IU圖線的斜率越小,表示小燈泡的電阻越大,即A對,D錯;R中的U、I與小燈泡所處狀態(tài)下的電壓與電流相對應(yīng),即B對,C錯三、非選擇題11加在某導體上的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,導體中的電流增加了09 A,如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼臅r,導體中的電流變?yōu)槎嗌??解析:設(shè)導體電阻為R,導體上原來的電壓為U0,通過的電流為I0,則當電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時,由歐姆定律得:I0,I009,由以上兩式解得:045 A當電壓為U0時,I045 A0225 A答案:0225 A12某同學利用如圖所示的電路,研究加在標有“38 V,03 A”的小燈泡兩端的電壓和通過它的電流的關(guān)系,得到如下所示的數(shù)據(jù)序號123456U/V0010020040060100I/A000500100012401400160序號789101112U/V160220260300340380I/A020002300258027402900310根據(jù)以上這些數(shù)據(jù)完成下列問題:(1)描繪出小燈泡的UI曲線(2)比較U110 V和U230 V時小燈泡的電阻大小,并說明其原因(3)小燈泡兩端的電壓從零到額定電壓變化時,小燈泡的最大電阻是多少?最大電功率是多少?解析:(1)小燈泡的UI圖線如圖所示(2)R1 625 ,R2 109 ,R1R2,原因是隨著電壓的增大,通過小燈泡的電流增大,同時小燈泡的發(fā)熱功率增加,隨著溫度的升高,小燈泡燈絲的電阻率增大,則小燈泡的電阻增大(3)由圖象可知,電流、電壓達到最大時,小燈泡的電阻最大,因此,小燈泡的最大電阻為:Rmax 123 此時的電功率也最大:PmaxUI3800310 W1178 W答案:(1)見解析圖(2)R1R2隨著電壓的增大,通過小燈泡的電流增大,同時小燈泡的發(fā)熱功率增加,隨著溫度的升高,小燈泡燈絲的電阻率增大,則小燈泡的電阻增大(3)123 1178 W- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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