（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 2-3 歐姆定律學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、 第3節(jié)　歐姆定律 [研究學(xué)考·明確要求] 知識(shí)內(nèi)容 歐姆定律 考試要求 學(xué)考c 選考c 基本要求 1.理解歐姆定律，并會(huì)用來解決有關(guān)問題。 2．了解電阻的作用和定義式。 3．理解導(dǎo)體的U－I圖象和I－U圖象(伏安特性曲線)。 發(fā)展要求 知道歐姆定律的適用范圍。 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．電阻 (1)導(dǎo)體對(duì)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(jiǎn)稱歐，符號(hào)是Ω。常用的電阻單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ)。換算關(guān)系：1 kΩ＝103 Ω，1 MΩ＝106 Ω。 2．歐姆定律 (1)導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電

2、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：歐姆定律適用于金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電的純電阻電路(不含電動(dòng)機(jī)、電解槽、電源的電路)。 [典 例 精 析] 【例1】 R＝的物理意義是(　　) A．導(dǎo)體的電阻與電壓成正比，與電流成反比 B．導(dǎo)體的電阻越大，則電流越大 C．加在某導(dǎo)體兩端的電壓越大，其電流不一定越大 D．導(dǎo)體的電阻等于導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體電流的比值 解析　一定的導(dǎo)體，電阻不隨電壓、電流改變而改變，A錯(cuò)；由I＝可知，電壓U不變時(shí)，R越大，電流越小，B錯(cuò)；U越大，電阻不變時(shí)電流I越大，C錯(cuò)；由電阻定義式R＝知D項(xiàng)正確。 答案　D 用歐姆

3、定律可解決的問題 (1)用公式I＝可計(jì)算導(dǎo)體中的電流； (2)用變形公式U＝IR可計(jì)算導(dǎo)體兩端的電壓； (3)用R＝可測(cè)定導(dǎo)體的電阻。 [即 學(xué) 即 練] 1．電路中有一段導(dǎo)體，如果給它加上3 V的電壓，通過它的電流為2 mA，可知這段導(dǎo)體的電阻為________ Ω；如果不給它加電壓，它的電阻為________ Ω。 解析　電流I＝2 mA＝2×10－3 A，故導(dǎo)體的電阻R＝＝ Ω＝1.5×103 Ω。導(dǎo)體的電阻由自身決定，不加電壓時(shí)，其電阻不變，仍為1.5×103 Ω。 答案　1.5×103　1.5×103 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1．伏安特性曲線：在實(shí)際應(yīng)用中，常用縱坐

4、標(biāo)表示電流I、橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫出的I－U圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。 2．線性元件：對(duì)于金屬導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時(shí)，電阻幾乎是不變的(不隨電流、電壓改變)，它的伏安特性曲線是一條直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件。 3．非線性元件：對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件，電流與電壓不成正比，這類電學(xué)元件叫做非線性元件。 [典 例 精 析] 【例2】 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(cè)量的數(shù)據(jù)分別繪制了三種元件的I－U圖象，如圖1所示，則下述判斷正確的是(　　) 圖1 A．只有乙圖正確 B．甲、丙圖的曲線肯定是偶然誤差太大 C．

5、甲、丙不遵從歐姆定律，肯定錯(cuò)誤 D．甲、乙、丙三個(gè)圖象都可能正確，并不一定有較大誤差 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I－U圖象可能是直線，也可能是曲線，故D正確。 答案　D [即 學(xué) 即 練] 2．某導(dǎo)體中的電流隨其兩端的電壓變化，如圖2實(shí)線所示，則下列說法中正確的是(　　) 圖2 A．加5 V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻是0.2 Ω B．加12 V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻是8 Ω C．由圖可知，隨著電壓增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小 D．由圖可知，隨著電壓增大，導(dǎo)體的電阻不變 解析　U＝5 V時(shí)，I＝1.0 A，R＝＝5 Ω，同理U＝12 V時(shí)，R＝8 Ω

6、。由圖線可知隨著電壓的增大，電阻不斷增大，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。 答案　B 1．歐姆定律適用于(　　) A．金屬導(dǎo)體 B．所有電器元件 C．稀薄氣體導(dǎo)體 D．半導(dǎo)體元件 解析　歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它是通過金屬導(dǎo)體總結(jié)出來的，但通過實(shí)驗(yàn)表明它也適用于電解液導(dǎo)體，但不適用于氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 答案　A 2．一只標(biāo)有“220 V　60 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由零逐漸增大到220 V。在此過程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖線表示。在如圖所示的四個(gè)圖線中，肯定符合實(shí)際的是(　　) 解析　由電阻的定義式R＝知：在U－I圖象上

7、，某一點(diǎn)的縱坐標(biāo)U和該點(diǎn)的橫坐標(biāo)I的比值就對(duì)應(yīng)著電阻值R。由于白熾燈泡鎢絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大，當(dāng)白熾燈上加的電壓從零逐漸增大到220 V時(shí)，鎢絲由紅變到白熾，燈絲的溫度不斷升高，電阻將不斷增大。A圖象表示為一定值，說明電阻不變，不符合要求；C圖象上各點(diǎn)的值隨U的增大而減小，也不符合實(shí)際；D圖象中的值開始隨U的增大而增大，后來隨U的增大而減小，也不符合實(shí)際；只有B圖象中的值隨U的增大而變大，符合實(shí)際。 答案　B 3．阻值為R的導(dǎo)體兩端加上電壓U后，通過導(dǎo)體截面的電荷量q與通電時(shí)間t之間關(guān)系如圖3所示，斜率表示(　　) 圖3 A．U 　　　　 B．R C. 　　　　

8、D. 解析　由I＝，I＝得＝。又k＝，所以k＝。 答案　C 4．小燈泡的伏安特性曲線如圖4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4 A．5 Ω B．10 Ω C．1 Ω D．6 Ω 解析　由電阻的定義式R＝知，A點(diǎn)電阻RA＝ Ω＝ 30 Ω；B點(diǎn)的電阻RB＝ Ω＝40 Ω，從而使AB段電阻改變了10 Ω，故B正確。 答案　B 1．由歐姆定律I＝導(dǎo)出U＝IR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，還跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過導(dǎo)體的電流的大小

9、有關(guān) C．對(duì)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(shí)，電阻越大，其電壓值越小 解析　導(dǎo)體的電阻不隨其兩端電壓和通過的電流而變化，A、B錯(cuò)誤；對(duì)于確定的導(dǎo)體，電阻值R＝，C正確；電流相同時(shí)，由I＝可知，電阻越大，電壓值越大，D錯(cuò)誤。 答案　C 2．如圖1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(shí)，電阻等于(　　) 圖1 A. B. C. D. 解析　由電阻的定義式R＝可知，B正確，其他選項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 3．

10、圖2所示是某導(dǎo)體的I－U圖線，圖線的傾角為α＝45°，下列說法正確的是(　　) 圖2 A．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R＝ Ω C．I－U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以電阻R＝1.0 Ω D．在R兩端加6.0 V電壓時(shí)，每秒通過電阻截面的電荷量是6.0 C 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R＝＝＝2 Ω，B、C錯(cuò)誤；在R兩端加6.0 V電壓時(shí)，電流I′＝＝ A＝3 A，每秒通過電阻橫截面的電荷量是q＝I′t＝3×1 C＝3 C，故D錯(cuò)誤。 答案　A 4．已知導(dǎo)體A的電阻是導(dǎo)體B的電阻的2倍，加在A上的電壓是加在B上的電

11、壓的一半，那么通過A和B的電流IA和IB的關(guān)系是(　　) A．IA＝2IB B．IA＝ C．IA＝IB D．IA＝ 解析　由I＝得：IA∶IB＝UARB∶UBRA＝·＝1∶4，即IA＝IB，選項(xiàng)D正確。 答案　D 5．如圖3所示為四只電阻的伏安特性曲線，四只電阻并聯(lián)起來使用時(shí)，通過各個(gè)電阻的電流分別是I1、I2、I3、I4，則其大小順序?yàn)?　　) 圖3 A．I2>I4>I3>I1 B．I4>I3>I2>I1 C．I1＝I2＝I3＝I4 D．I1>I2>I3>I4 解析　由I－U圖象可知，R1

12、I2>I3>I4。 答案　D 6．甲、乙兩個(gè)電阻，它們的伏安特性曲線畫在一個(gè)坐標(biāo)系中如圖4所示，則(　　) 圖4 A．甲的電阻是乙的電阻的 B．把兩個(gè)電阻兩端加上相同的電壓，通過甲的電流是通過乙的兩倍 C．欲使有相同的電流通過兩個(gè)電阻，加在乙兩端的電壓是加在甲兩端電壓的倍 D．甲的電阻是乙的電阻的2倍 解析　由R＝得＝，故圖線斜率越大，電阻越小，R甲＝R乙，A正確，D錯(cuò)誤；加上相同電壓I甲＝3I乙，B錯(cuò)誤；使電流相同，U甲＝U乙，C錯(cuò)誤。 答案　A 7．有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的電阻是乙的一半，而單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體乙橫截面的電荷量是甲的兩倍，則以下說法中正確的是(　　) A

13、．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 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U＝IR，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(cuò)誤，B正確。 答案　B 8．將阻值為R的電阻接在電壓為U的電源兩端，則下列描述其電壓U，電阻R以及流過R的電流與I間的關(guān)系圖象中正確的是(　　) 解析　對(duì)于一定導(dǎo)體，它的電阻不隨電壓和電流變化而變化，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。 答案　D 9．在電阻為4 Ω的導(dǎo)體中通過恒定電流，5 min內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的

14、電荷量為45 C，這時(shí)加在導(dǎo)體兩端的電壓是________。 解析　通過導(dǎo)體的電流I＝＝0.15 A，導(dǎo)體兩端的電壓U＝IR＝0.15×4 V＝ 0.6 V。 答案　0.6 V 10．如圖5所示，A、B、C為三個(gè)通電導(dǎo)體的I－U關(guān)系圖象。由圖可知，電阻最大的導(dǎo)體是________；若在導(dǎo)體B兩端加上10 V電壓時(shí)，通過導(dǎo)體B的電流是________。 圖5 解析　由I－U圖象知，電阻最大的應(yīng)該是斜率最小的，其中導(dǎo)體B的電阻為RB＝ Ω＝4 Ω，所以在導(dǎo)體B上加10 V電壓時(shí)，通過導(dǎo)體B的電流為IB＝＝ A＝2.5 A。 答案　C　2.5 A 11．某電壓表的量程為0～1

15、5 V，一導(dǎo)體兩端電壓為1.6 V時(shí)，通過的電流為2 mA?，F(xiàn)在若給此導(dǎo)體通以20 mA的電流，能否用這個(gè)電壓表測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓？ 解析　已知：U1＝1.6 V，I1＝2 mA， 所以R＝＝ Ω＝800 Ω。 當(dāng)導(dǎo)體通以電流I2＝20 mA時(shí)，加在導(dǎo)體兩端的電壓U2＝I2R＝20×10－3×800 V＝16 V。由計(jì)算可知，此時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓超出電壓表量程，所以不能用這個(gè)電壓表測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓。 答案　不能 12．如圖6所示為某金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線： 圖6 (1)試說明導(dǎo)體電阻隨電壓的變化規(guī)律； (2)試算出電壓為20 V時(shí)導(dǎo)體的電阻； (3)歐姆定律適用于該導(dǎo)體嗎？ 解析　(1)由電阻定義式R＝結(jié)合曲線，可看出隨電壓的增大，該導(dǎo)體電阻變大。 (2)由題圖可知U＝20 V時(shí)，I＝1.5 A， 所以R＝＝Ω≈13.3 Ω。 (3)該導(dǎo)體的電流與電壓不成正比，I－U曲線不是過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這是因?yàn)閷?dǎo)體的電阻發(fā)生了變化，但對(duì)于曲線上的每一點(diǎn)，歐姆定律仍然適用。 答案　見解析 9