2021-2022版高中物理-第二章-恒定电流-3-欧姆定律学案-新人教版选修3-1.doc

2021-2022版高中物理 第二章 恒定电流 3 欧姆定律学案 新人教版选修3-12021-2022版高中物理 第二章 恒定电流 3 欧姆定律学案 新人教版选修3-1年级：姓名：- 19 -欧姆定律目 标 导 航思 维 脉 图1.知道电阻的定义式,理解电阻大小与电压和电流无关。(科学思维)2.掌握欧姆定律的内容及其适用范围。(物理观念)3.知道导体的伏安特性曲线。(物理观念)必备知识自主学习一、欧姆定律1.电阻(1)定义:加在导体两端的电压U跟通过该导体的电流I的比值叫作该导体的电阻。(2)定义公式:R=。(3)单位:在国际单位制中是欧姆,简称欧,符号是,常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(M)。1 M=106 ,1 k=103 。(4)标量:电阻只有大小,没有方向。(5)物理意义:反映导体对电流阻碍作用的物理量,是导体本身的属性。2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比。(2)表达式:I=。(3)适用条件:实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,对气态导体和半导体元件并不适用。二、导体的伏安特性曲线当电路两端电压U一定时,若得到如图所示的图象,则图象的斜率表示什么物理意义?提示:图象的斜率表示电路两端的电压。1.定义:建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出导体的I-U图线。2.线性元件:导体的伏安特性曲线为过原点的直线,即电流与电压成正比的线性关系的元件,如金属导体、电解液等。3.非线性元件:伏安特性曲线不是直线的,即电流与电压不成正比的电学元件,如气态导体、二极管等。4.测绘小灯泡的伏安特性曲线:(1)实验器材:小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。(2)实验电路如图所示:5.二极管的伏安特性曲线(如图所示)由图象可以看出随电压的增大,图线的斜率在增大,表示其电阻随电压的升高而减小。(1)定值电阻满足R=,U和I变化时,二者变化的倍数相同。()(2)电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,导体的导电能力越强。()(3)对于金属导体,电压变化时,可能导致电阻发生变化。()(4)无论是线性元件还是非线性元件,其伏安特性曲线均过原点。()(5)U-I图线和I-U图线中,图线上的点与原点连线的斜率的含义不同。()关键能力合作学习知识点一对欧姆定律的理解1.欧姆定律的适用情况欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能的一部分转化为内能)电路不适用。2.欧姆定律的两性(1)同体性:表达式I=中的三个物理量U、I、R对应同一段电路或导体。(2)同时性:三个物理量U、I、R对应同一时刻。3.公式I=和R=的比较比较项目I=R=意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比,与R成反比R是导体本身的性质,不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻提醒:(1)注意公式中三个物理量I、U、R是同一电阻的同一时刻值。(2)当电阻两端电压变化U,对应电流变化I时,R=。【典例】若加在某导体两端的电压为原来的时,导体中的电流。,则导体中的电流多大?【审题关键】序号解题依据信息提取电压变化电流变化对应同一导体,有=另外一个电压变化每次改变电压后对应的U、I比值不变【解析】解法一:设原来的电压为U0,电流为I0,导体的电阻为R,由欧姆定律得R=解得I0=1.0 A电压变为原来的2倍后,R=所以I=2I0=2.0 A。解法二:根据同一电阻电压的变化量与电流的变化量之比相等,有=解得I0=1 A又R=联立得I=2I0=2.0 A。答案: 2.0 A1.关于欧姆定律,下列说法不正确的是()A.欧姆定律适用于金属导电B.欧姆定律适用于电解质溶液导电C.欧姆定律适用于纯电阻电路导电D.欧姆定律适用于任何电路导电【解析】选D。欧姆定律适用于金属导电,故A正确;欧姆定律适用于电解质溶液导电,故B正确;欧姆定律适用于纯电阻电路导电,故C正确;欧姆定律不适用于非纯电阻电路,故D错误。2.甲、乙、丙、丁四个金属导体的U-I图象如图所示,下列说法正确的是()A.甲的阻值最大B.乙的阻值最大C.丙的阻值最大D.丁的阻值最大【解析】选A。由欧姆定律可知R=,则U -I图象的斜率等于电阻的大小,由图象可知,甲的阻值最大,丁的阻值最小。【加固训练】1.电路中有一段导体,给它两端加上4 V的电压时,通过它的电流为10 mA,可知这段导体的电阻为;如果给它两端加上10 V的电压,在每秒通过某一横截面的电荷量为 C;如果要让导体的电流为15 mA,则需要在其两端加上 V的电压。【解析】由欧姆定律可知,导体的电阻为R= =400 ;加上10 V电压时,电流为I= A= A;每秒内通过的电量为Q=It=1 C=2.510-2 C;让导体的电流为15 mA,所加电压为U=IR=1510-3400=6 V。答案:4002.510-262.a、b两段导体并联接入电压为6 V的电路中,在1 min内通过导体a某一横截面的电荷量是10 C,而通过导体b某一横截面的电荷量是15 C,那么当这两段导体串联接入电压为6 V 的电路中,在1 min内通过导体a某一横截面的电荷量是()A.6 CB.10 CC.5 CD.25 C【解析】选A。当a、b两段导体并联时,由I=知,通过两导体的电流分别为Ia= A,Ib= A,由R=可知,a,b两段导体的电阻分别为Ra=36 ,Rb=24 ,当这两段导体串联接入电压为6 V的电路中时,由串联电路特点可知,电路中的总电阻R=Ra+Rb=60 ,故1 min内通过导体a某一横截面的电荷量q=It=60 C=6 C,故A正确。知识点二对导体的伏安特性曲线的理解电学元件的U-I图线与I-U图线的比较:比较内容I-U图线(伏安特性曲线)U-I图线坐标轴U横坐标,I纵坐标I横坐标,U纵坐标斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状R1R2R1R2,I1=I2B.R1R2,I1I2D.R1I2【解析】选C。根据欧姆定律I=U可知,斜率大的电阻小,所以R1R2,电阻并联,电压相同,电阻大的电流小,所以I1I2,故C正确。【加固训练】某同学做测绘“2.5 V,0.5 A”小灯泡的伏安特性曲线的实验,实验电路图如图甲所示,图乙为实物连线图。(1)对照甲、乙两图,导线应连接(选填“a”或“b”),导线应连接(选填“c”或“d”),开关闭合前,变阻器滑片应该在端(选填“b”或“c”)。(2)某次测量时,电压表、电流表读数如图丙所示,则U=V,I=A。【解析】(1)根据甲图可知,导线1应接在a点,导线2应接在d点,开关闭合前,变阻器应该滑在b端以使测量电路部分电压为零。(2)由图丙可知,电压表量程为3 V,最小分度为0.1 V,则其读数为1.60 V;电流表量程为0.6 A,最小分度为0.02 A,则其读数为0.50 A。答案:(1)adb(2)1.600.50【拓展例题】考查内容:I􀆼U图象与串并联相结合【典例】如图所示是电阻R1和R2的伏安特性曲线,并且把第一象限分成了、三个区域,现把R1和R2并联在电路中,并联的总电阻设为R,下列关于R的伏安特性曲线应该在的区域及R1和R2的大小关系正确的是()A.R的伏安特性曲线在区,R1R2C.R的伏安特性曲线在区,R1R2D.R的伏安特性曲线在区,R1RBRCB.三个导体的电阻关系为RARBRCC.若在导体B两端加上10 V的电压,通过导体B的电流是2.5 AD.若在导体B两端加上10 V的电压,通过导体B的电流是40 A【解析】选B、C。由题图I-U图象知,电阻最大的应该是斜率最小的C,其中导体B的电阻为RB=4 ,所以在导体B两端加10 V电压时,通过导体B的电流为2.5 A。2.某电阻两端的电压为8 V,8 s内通过电阻的电量为32 C,那么此电阻的阻值为()A.1 B.2 C.3 D.4 【解析】选B。根据公式I=可知通过电阻的电流为I= A=4 A,根据欧姆定律可知R= =2 ,故B正确。【加固训练】额定电压是220 V的灯泡,在正常工作时,灯丝电阻是440 ,正常工作3分钟内通过灯丝横截面的电量为()A.30 CB.90 CC.220 CD.360 C【解析】选B。根据欧姆定律得,通过灯泡的电流为I= A=0.5 A,3分钟等于180 s,180 s内通过灯丝横截面的电量为q=It=1800.5 C=90 C;故B项正确,A、C、D项错误。3.根据欧姆定律,下列判断正确的是()A.导体两端的电压为零,电阻即为零B.导体中的电流越大,电阻就越小C.比较几个电阻的I-U图象可知,电流变化相同时,电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的图象D.由I=可知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比【解析】选D。导体的电阻由导体本身的性质决定,公式R=只提供了测定电阻的方法,R与只是在数值上相等,当我们不给导体两端加电压时,导体的电阻仍存在,因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比,与导体中的电流成反比,A、B错误。由R=知C错误,故选D。4.小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了()A.5 B.10 C.1 D.6 【解析】选B。由电阻的定义式R=知,A状态下电阻RA=30 ;B状态下的电阻RB=40 ,故在AB段电阻改变了10 ,选项B正确。5.研究灯泡L(3.8 V,1.8 W)的伏安特性,并测出该灯泡在额定电压下正常工作时的电阻值,检验其标示的准确性。(1)选出既满足实验要求,又能减小误差的实验电路图。(2)请按电路图连接好图1中的实物图。(3)实验后作出的I-U图象如图2所示,图中曲线弯曲的主要原因是。(4)根据所得到的图象,求出它在额定电压(3.8 V)下工作时的电阻值R=。这个测量值比真实值偏(选填“大”或“小”)。【解析】(1)描绘小灯泡伏安特性曲线,电压应从零开始变化,滑动变阻器应采用分压接法;根据欧姆定律可知,灯泡电阻R=8 ,电压表内阻远大于灯泡电阻,电流表应采用外接法,图丙正确。(2)根据电路图连接实物图,如图所示:(3)由图2可知,图象的斜率越来越小,则说明小灯泡的电阻随着温度的升高而增大。(4)小灯泡在额定电压(3.8 V)下工作时的电流为0.5 A,灯泡电阻值R=7.6 。由于电压表的分流作用使得电流表的示数大于通过电阻的实际电流,算出的电阻值偏小。答案:(1)丙(2)见解析(3)小灯泡的电阻随着温度的升高而增大(4)7.6小