《2019-2020高中物理 第二章 恒定电流 第3节 欧姆定律讲义+习题（含解析）新人教版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020高中物理 第二章 恒定电流 第3节 欧姆定律讲义+习题（含解析）新人教版选修3-1（12页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、第3节欧姆定律1理解电阻的定义式及电阻意义。2理解欧姆定律。3理解导体的伏安特性曲线。一、欧姆定律1电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫做电阻，即R。(2)意义：反映导体对电流的阻碍作用。(3)单位：欧姆()、千欧(k)、兆欧(M)。1 k103 ；1 M106 。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)公式：I。(3)适用条件：适用于金属导体和电解质溶液。对气态导体和半导体元件不适用。二、导体的伏安特性曲线1概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的 IU 图象。2形状：过原点的直线，对应元件叫线性元件；过原点的曲线，对应元件
2、叫非线性元件。3意义：能形象直观地反映出导体电阻的变化规律。(1)导体两端的电压越大，导体电阻越大。()(2)导体的电阻与流过导体的电流成反比。()(3)欧姆定律适用于金属导体，不适用于日光灯管。()(4)凡导电的物体，伏安特性曲线一定是直线。()(5)若伏安特性曲线为曲线，说明该导体的电阻随导体两端电压变化而变化。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)课堂任务欧姆定律仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。U/VI/A02.04.06.08.0导体A00.200.420.600.78导体B00.130.280.400.54活动1：在坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将导体A
3、和导体B的数据在下图坐标系中描点，并作出UI图线。提示：UI图线如图所示活动2：导体A或导体B中电流与它两端的电压的关系如何？试写出其关系式。提示：对导体A或导体B，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，即R，但两者的比值不相等。活动3：由上述活动结论知，存在一个只跟导体本身有关，与外加电压、电流无关的物理量，它有什么物理意义？提示：由R知，电压U相同时，R越大，电流越小，说明R反映导体对电流的阻碍作用。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)电阻：由上述活动知，可定义一个表示导体对电流阻碍作用的物理量电阻R。公式R是电阻的定义式，适用于任何电阻的计算，公式给出
4、了量度电阻大小的一种方法。而导体的电阻由导体本身的性质决定，与外加的电压和通过的电流大小无关。(2)欧姆定律：根据R，可以把电压、电流、电阻的关系写成I，称为欧姆定律。它给出了导体中的电流大小由哪些量决定，以及如何决定。(3)欧姆定律的两性同体性：表达式I中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体。同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻。(4)三个电流表达式的比较续表例1若加在某导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小了0.4 A。如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？(1)I表明电流与电压有什么关系？提示：成正比。(2)公式R说明导体的电阻随导体两端电压的变化而变化吗
5、？提示：可以用公式R计算电阻，但导体的电阻不随导体两端电压的变化而变化。规范解答由欧姆定律得：R，电压变化后有：R，解得I01.0 A。电压加倍后同理可得R，所以I22I02.0 A。完美答案2.0 A公式I和R的比较比较项目IR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、电解液等适用于纯电阻元件(多选)根据欧姆定律，下列说法中正确的是()A由关系式UIR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B由关系式R可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C由关系式I可知
6、，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D由关系式R可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值答案CD解析UIR和I的意义不同，可以说I由U和R共同决定，但不能说U由I和R共同决定，因为(导体中)电流产生的条件是导体两端存在电势差，A错误，C正确；可以利用R计算导体的电阻，但R与U和I无关，B错误，D正确。课堂任务导体的伏安特性曲线仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲所示，、直线为两个金属导体的伏安特性曲线(IU图象)，哪个导体的电阻大？乙图所示中，哪个导体的电阻大？提示：甲图中斜率表示导体电阻的倒数，所以RR。活动2：图丙和图甲、图
7、乙中的IU图象有什么不同？提示：图丙中的为曲线，电流与电压不成正比；图甲、乙中的为直线，电流与电压成正比。活动3：根据图丙中的IU图象如何计算电阻？提示：根据R，可以用图线上某点的横坐标值和纵坐标值来计算该点对应的电阻。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。(1)伏安特性曲线伏安特性曲线的概念：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的IU图象叫做导体的伏安特性曲线。线性元件：伏安特性曲线是一条直线；欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解液导体。非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线；欧姆定律不适用的元件，如气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件。注意：像电动机一样，不能用
8、R计算电阻的元件，称为非纯电阻元件。电流通过这类元件时，除将电能转化为内能外，还转化为机械能、光能、化学能等。日光灯、霓虹灯既是非纯电阻元件，也是非线性元件。非线性元件也可能是纯电阻元件。比如白炽灯是非线性元件，但是是纯电阻元件。线性、非线性元件与纯电阻、非纯电阻元件分类方式不同，没有必然关联。(2)UI图象与IU图象坐标轴意义不同：IU图线为导体的伏安特性曲线，表示电流I随电压U的变化规律，横轴表示U为自变量，纵轴表示I为因变量；UI图线的横轴表示电流I，纵轴表示电压U。图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同：如图甲中，R1R2；而在图乙中R2R1。(3)非线性元件电阻的确定如图所示，
9、非线性元件的IU图线是曲线，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。例2如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I。图线上点A的坐标为(U1，I1)，过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2，小灯泡两端的电压为U1时，电阻等于()A. B.C. D.IU伏安特性曲线上某点的电阻是该点斜率的倒数吗？提示：不一定，对于线性元件是，对于非线性元件就不是。规范解答伏安特性曲线是非线性元件，图象中某点的电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，故小灯泡两端的电压为U1时，电阻等于，B正确，A、C、D错误。完
10、美答案B (1)小灯泡是纯电阻元件，电阻的定义式R是可以用的。但是注意它是非线性元件，R。(2)若伏安特性曲线为曲线，则IU曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，曲线上各点切线的斜率无意义。(多选)某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测数据，分别绘制了三种元件的IU图象，如图所示。下列判断正确的是()A只有乙图象是正确的B甲、丙图象是曲线，肯定误差太大C甲、丙为非线性元件，乙为线性元件D甲、乙、丙三个图象都可能是正确的，并不一定有较大误差答案CD解析由于三种导电元件可能是线性的，也可能是非线性的，故其IU图象可能是直线，也可能是曲线，故C、D正确。A组：合格性水平训练1(欧姆定律)(
11、多选)欧姆定律适用于()A金属导电 B气体导电C电解质溶液导电 D所有导电物质答案AC解析欧姆定律适用于金属导电、电解质溶液导电，对气体导电、半导体导电不适用，故A、C正确，B、D错误，故选A、C。2(欧姆定律)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当电压增大2倍时，电阻增大2倍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答案D解析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
12、、B、C错误。3(欧姆定律)(多选)对于欧姆定律的理解，下列说法中正确的是()A由I，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B由UIR，对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大C由R，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比D对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变答案ABD解析根据欧姆定律可知，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，A正确；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变，即电阻不变，电流与电压成正比，通过它的电流越大，它两端的电压也越大，B、D正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身决定的，C错误
13、。故选A、B、D。4(欧姆定律)取阻值分别为R1和R2的电阻，现在两电阻两端分别施加电压U1、U2，已知U1U2，此时流过R1的电流为流过R2的电流的3倍，则为()A. B. C. D.答案A解析设R2两端的电压为U，通过R2的电流为I，则R1两端的电压为U，通过R1的电流为3I，由欧姆定律知R，所以，A正确。5.(伏安特性曲线)(多选)某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象，根据图象，下列说法正确的是()A导体甲的电阻大于导体乙的电阻B在导体乙的两端加1 V的电压时，通过导体乙的电流为0.1 AC当通过导体甲的电流为0.9 A时，导体甲两
14、端的电压为4 VD将导体乙连接到电压为5 V的电源上时，通过导体乙的电流为0.5 A答案BD解析IU图象的斜率表示电阻的倒数，则R甲 5 ，R乙 10 ，A错误；由I得，当导体乙两端的电压为1 V时，I1 A0.1 A，B正确；乙连接到电压为5 V的电源上时，I2 A0.5 A，D正确；由UIR得，当通过导体甲的电流为0.9 A时，导体甲两端的电压UIR甲0.95 V4.5 V，C错误。6.(伏安特性曲线)(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是()A该元件是非线性元件，不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻B加5 V电压时，导体的电阻约是0.2 C加12 V电压
15、时，导体的电阻约是8 D由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断增大答案CD解析该元件是非线性元件，但仍能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻，故A错误；由题图可知，当加5 V电压时，通过导体的电流为1.0 A，根据欧姆定律可得导体此时电阻R5 ，故B错误；同理，当加12 V电压时，电流为1.5 A，电阻等于8 ，故C正确；由题图知，随着电压的增大，图象上的点与原点连线的斜率减小，此斜率等于电阻的倒数，则知导体的电阻不断增大，故D正确。7(欧姆定律的应用)某电压表的量程是015 V，一导体两端电压为1.6 V时，通过的电流为2 mA。若给此导体通以20 mA的电流，能否用这个电压表测量导体两端的
16、电压？答案不能解析由题意知：U11.6 V，I12 mA，所以R 800 。当导体通以电流I220 mA时，加在导体两端的电压U2I2R20103800 V16 V。由计算可知，此时导体两端的电压超出电压表量程，所以不能用这个电压表测量导体两端的电压。B组：等级性水平训练8(欧姆定律)有甲、乙两导体，甲的电阻是乙的一半，而单位时间内通过导体乙横截面的电荷量是甲导体中的两倍，则以下说法中正确的是()A甲、乙两导体中的电流相同B乙导体中的电流是甲导体中的2倍C甲、乙两导体两端的电压相同D乙导体两端的电压是甲的2倍答案B解析由电流的定义式I可知乙导体中的电流是甲的两倍，A错误，B正确。由I得，UIR
17、，因R乙2R甲，可知乙两端的电压是甲两端电压的4倍，C、D错误。9(伏安特性曲线的应用)某家用台灯可通过调节开关使它的亮度逐渐增大到最亮，若灯最亮时的电压为220 V，工作电流为0.18 A，则当电压为110 V时，灯丝的电阻()A等于1222 B等于611 C大于1222 D小于1222 答案D解析灯泡正常工作时的电阻R 1222 ，电压减小时，灯丝的温度降低，灯丝的电阻减小，故D正确。10(伏安特性曲线)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()A5 B10 C1 D6 答案B解析由电阻的定义式R知，A点电阻RA 30 ；B点的电阻RB 40
18、 ，从而使AB段电阻改变了10 ，故B正确。11. (伏安特性曲线)(多选)如图所示是某导体的IU图象，图中45，由此得出()A通过此导体的电流与此导体两端电压成正比B此导体的电阻R0.5 C因IU图象的斜率表示电阻的倒数，故此导体的R1.0 D在此导体的两端加上6.0 V的电压时，每秒通过此导体的横截面的电荷量是3.0 C答案AD解析由图象可知，IU图象是一条过原点的直线，所以通过此导体的电流与此导体两端电压成正比，A正确；由图象数据得此导体的电阻R2.0 ，B错误；IU图象的斜率表示电阻的倒数，即R2.0 ，C错误；在此导体的两端加上6.0 V的电压时，此导体中的电流为3 A，故每秒通过此
19、导体的横截面的电荷量是3 A1 s3.0 C，D正确。12.(欧姆定律)如图所示，在A、B两端加一恒定不变的电压U，电阻R1为60 ，若将R1短路，R2中的电流增大到原来的4倍，则R2为()A40 B20 C120 D6 答案B解析根据欧姆定律有I，代入数据有I，又4I，解得R220 ，故选B。13(综合应用)加在某导体上的电压变为原来的3倍时，导体中的电流增加了0.9 A，如果所加电压变为原来的时，导体中的电流变为多少？答案0.225 A解析设导体电阻为R，导体上原来的电压为U0，通过的电流为I0，则当电压变为原来的3倍时，由欧姆定律得：I0，I00.9 A由以上两式解得：0.45 A。当电压为U0时，I0.45 A0.225 A。12
2019-2020高中物理 第二章 恒定电流 第3节 欧姆定律讲义+习题（含解析）新人教版选修3-1
