2019高考物理 考前复习利器之静电场和电路 专题3 直流电路 部分电路欧姆定律学案.doc

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1、1部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律【学习目标学习目标】1.理解产生电流的条件2.理解电流的概念和定义式/Iq t，并能进行有关计算3.了解直流电和恒定电流的概念4.知道公式InqvS，但不要求用此公式进行计算5.熟练掌握欧姆定律及其表达式/IUR，明确欧姆定律的适用范围，能用欧姆定律解决有关电路问题6.知道导体的伏安特性，知道什么是线性元件和非线性元件7.知道电阻的定义及定义式/RUI【要点梳理要点梳理】 要点一、电流要点一、电流 自由电荷物体内部可自由运动的电荷 自由电子金属内部可自由运动的电子 电流电荷的定向流动/Iq t在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的

2、电压有 什么关系呢？下面我们通过实验来探究这个问题。 实验电路：分压电路：可以提供从零开始连续变化的电压。 数据记录2作-U I图像分析这些数据要点二、电阻要点二、电阻 1定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻2定义式：UURII.3单位：欧姆 ，常用的还有kM、，且有-3-61 10 k10 M.4物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小5注意 电阻的定义式提供了一种量度电阻大小的方法，但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身性质决定的，与所加的电压和通过的电流无关，绝不能由URI而误认为“R与U成正比，R与I成反比” 要点三、欧姆定律要点三、欧姆定律1内容：导体中的电流跟它两

3、端的电压成正比，跟它的电阻成反比这就是欧姆定律2表达式：UIR.3适用条件：金属导电和电解液导电3要点诠释：要点诠释：欧姆定律公式中的IUR、必须对应同一导体或同一段纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽等电器的电路)欧姆定律不适用于气体导电4对于欧姆定律的表达为UIR，可以通过数学变换写成URI和UIR，从数学上讲，这三个式子只是用于求不同的物理量，没有什么本质上的差别但从物理角度讲，这三个式子有着不同的物理意义，要在学习的过程中注意加深理解和学会不同情况下正确使用它们UIR是定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用

4、条件是金属或电解液导电(纯电阻电路)URI是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用，常利用U I的值表示一段电路的等效电阻这种表达不仅对于线性元件适用，对于其他任何的一种导体都是适用的，对给定的导体，它的电阻是一定的，和导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关因此，不能说电阻与电压成正比，与电流成反比UIR是电势降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的电势降落，常用于进行电 路分析时，计算沿电流方向上的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同要点四、导体的伏安特性曲线要点四、导体的伏安特性曲线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，画出的导

5、体的IU图线叫做导体的伏安特性曲线 2线性元件伏安特性是通过坐标原点的直线，表示电流与电压成正比，如图所示，其斜率等于电阻的倒数，即1tan =.I UR.所以曲线的斜率越大，表示电阻越小要点诠释：要点诠释：当导体的伏安特性为过原点的直线时，即电流与电压成正比例的线性关系，具有这种伏安特性的元件称为线性元件，直线的斜率表示电阻的倒数，所以斜率越大，4电阻越小，斜率越小，表示电阻越大欧姆定律适用于纯电阻，或由若干纯电阻构成的一段电路从能量转化的角度看，电流通过时，电能只转化成内能的用电器或电路，是纯电阻电路某些电阻在电流增大时，由于温度升高而使电阻变化，这种情况下作出的伏安特性曲线不是直线，但对

6、某一状态，欧姆定律仍然适用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，如下图，是二极管的伏安特性曲线二极管具有单向导电性加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；加反向电压时，二极管的电阻较大，通过二极管的电流很小二极管由半导体材料制成，其电阻率随温度的升高而减小，故其伏安特性曲线不是直线要点诠释：要点诠释：由图看出随电压的增大，图线的斜率在增大，表示其电阻随电压的升高而减小，即二极管的伏安特性曲线不是直线，这种元件称为非线性元件气体导电的伏安特性曲线是非线性的气体导电和二极管导电，欧姆定律都不适用要点五、实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线要点五、实验：描绘小灯泡

7、的伏安特性曲线1实验目的(1)掌握伏安法测电阻的电路设计(关键是内、外接法的特点)(2)理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线2实验原理5由于电流增大，小灯泡的功率也增大，温度升高，由电阻定律可知，温度升高，电灯丝材料的电阻率增大，因此电灯丝的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值，电流与电压成正比在此并不适用由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线(IU图线)并不是一条直线，其IU图线应大至如上图所示，在该曲线上，任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压电流下)的电阻的倒数，斜率越小，电阻越大3实验器材4V 0.7A“，”或3.8V 0.3A“，”的小灯泡，4V6V学生电源(

8、或34个电池组)，0100的滑动变阻器，015V的电压表，03A的电流表，开关一个、导线若干 4实验步骤(1)选取适合的仪器按如图所示的电路连接好(2)将滑动变阻器滑到A端后，闭合开关(3)使滑动变阻器的值由小到大逐渐改变在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录(4)断开开关，拆下导线，将仪器恢复原状(5)以I为纵轴，U为横轴，画出IU曲线并进行分析5注意选项(1)本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表外接(2)因本实验要作IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器采用分压接法(3)开关闭合前变阻器滑片移到所分电压为零处6(4)在坐标纸上

9、建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑曲线将各数据点连接起来.【典型例题典型例题】 类型一、对导体电阻和欧姆定律的理解类型一、对导体电阻和欧姆定律的理解例 1下列说法正确的是( )A由URI知道，一段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B比值U I反映了导体阻碍电流的性质，即电阻URIC导体电流越大，电阻越小D由UIR知道，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比【答案】BD【解析】导体的电阻取决于导体自身，与UI，无关，故 A、C 错误；比值U I反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，所

10、以 B 正确；由UIR知通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，D 正确【总结升华】欧姆定律的原形式是UIR，而公式URI应该理解成电阻的比值定义式，比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关.但URI告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法. 举一反三举一反三: : 【变式 1】如图所示对应的两个导体：（1）电阻关系1R2R为_；（2）若两个导体中的电流强度相等（不为零）时，电压之比1U2U=_；（3）若两个导体两端的电压相等（不为零）时，电流强度之比1I72I=_【答案】31；31；13【解析】 （1）由图可知，1 11125 10Rk；2 2112153 10Rk.所

11、以：1R2R=31（2）若两个导体中的电流强度相等，则为两个导体串联，电压之比与电阻成正比：1U2U=1R2R=31（3）若两个导体两端的电压相等，则为两个导体串联，电流强度之比与电阻成反比比：1I2I=2R1R=13【变式 2】关于欧姆定律的适用条件，下列说法正确的是( ) A欧姆定律是在金属导体导电的基础上总结出来的，对于其他导体不适用 B欧姆定律也适用于电解液导电 C欧姆定律对于气体导电也适用 D欧姆定律适用于一切导体 【答案】B B B例 2某电阻两端电压为16 V，在30 s内通过电阻横截面的电量为48 C，此电阻为多大？ 30 s内有多少个电子通过它的横截面？【答案】10 203.

12、0 10 【解析】由题意知16 V30 s48 CUtq，电阻中的电流/1.6 AIq t据欧姆定律 UIR得10URI20 1948/3.0 101.60 10nq e个 故此电阻为10，30 s内有个电子通过它的横截面。 举一反三举一反三: :【变式】某灯泡两端的电压为1V时,其电流为0.2A,当电压为2V时,其电流为0.3A,那 么电压为1.5V时,则( ) A其电流一定为0.25A B其电流一定大于0.225A而小于0.3A8C其电流一定大于0.2A而小于0.25A D以上说法均不对 【答案】B【解析】分析易知,电压为1.5V时，灯丝电阻 520/3R，所以当电压为1.5V时，其电流

13、1.50.225A20/3I 1.50.3A5I 类型二、欧姆定律的应用类型二、欧姆定律的应用例 3若加在某导体两端的电压变为原来的3 5时，导体中的电流减小了0.4A如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？【思路点拨】电阻一定，导体中的电流随导体两端的电压变化而变化，可根据欧姆定律的公式求解，也可根据IU图象，找出关系求解 【答案】2.0 A 【解析】对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同.本题可以有三种解法： 解答一： 依题意和欧姆定律得：00003/5 0.4UURII所以 01.0 AI =又因为00022UURII所以2022.0 AII= 解答二： 由001012/5

14、 0.4UUURII得 01.0 AI =又90202UURII所以2020,22.0AIIII解答三：画出导体的IU图像，如图所示，设原来导体两端的电压为0U时，导体中的电流强度为0I.当03 5UU 时，00.4 AII当02UU 时，电流为2I由图知 00200000.40.4 322 55III UUUU所以01.0 AI = 2022.0 AII= 【总结升华】 （1）用IU图像结合比例式解题，显得更直观、简捷。物理意义更鲜明。 （2）导体的电阻是导体自身的一种属性，与U、I无关，因而， UURII 用此式讨论问题更简单明了。 举一反三举一反三: :【变式 1】如图所示，在A、B两端

15、加一恒定不变的电压U，电阻1R为60，若将1R短路，2R中的电流增大到原来的4倍，则2R为( )10A40B20 C120D6 【答案】B【解析】设1R短路前1R、2R两端的电压分别为1U、2U，由题得24UU，12UUU,123UU.在串联电路中电压分配与电阻成正比，即 123RR , 所以：220R . 【变式 2】一段导体两端的电压是 4V 时导体中的电流是 1A 如果将电压减少 2V 则电流为( )A2A B0.25A C3A D0.5A【答案】D【解析】由UIR得441URI=当2VU 时，2A=0.5A4UIR.类型三、实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线类型三、实验：描绘小灯泡的伏安特

16、性曲线 例 4为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片， 使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象应是( )11【答案】C C C 【解析】灯丝电阻随电压的增大而增大，图像的斜率应越来越大。灯丝电阻随电压的增大而增大，图像的斜率应越来越大。灯丝电阻随电压的增大而增大，图像的斜率应越来越大。C C C 正确。正确。正确。 举一反三举一反三: :【变式】小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线过P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I 轴的垂线。则下列说法中正确的是( )

17、A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小B对应P点，小灯泡的电阻为11URIC对应P点，小灯泡的电阻为12URID对应P点，小灯泡的电阻为121URII【答案】C C C 例 5在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,可供选择的实验仪器如下：12某同学测量小电珠U-I关系的实验数据如表所示：（1）在上述器材中，电压表应选 ；电流表应选 ；滑动变阻器应选 （2）该实验应选用的实验电路图是图 1 中的 （3）根据表格中的实验数据在图 2 方格纸内画出小电珠U-I曲线分析曲线可知小电珠的 电阻值随I变大而 （选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） ；【答案】 （1）V1，A1，R1， （2）A（3）如

18、图，变大【解析】 （1）灯泡的额定电压为 3V，所以电压表的量程选择 V1；额定电流是 0.3A，所以电流表的量程选择 A1，灯泡电压能从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法，使用选择电阻值比较小的滑动变阻器 R1，（2）灯泡电压能从零开始变化，滑动变阻器采用分压式接法，灯泡正常工作时的电阻3100.3R ，远小于电压表的内阻，属于小电阻，电流表采用外接故选：A（3）根据表中实验数据在坐标系中描点，然后作出U-I图象，小灯泡的U-I图象如图所示13根据欧姆定律URI知图线上的点与原点 O 连线的斜率表示电阻R，显然R随电流的增大而变大举一反三举一反三: :【变式】表格中所列数据是测量小灯泡UI

19、关系的实验数据：(V)U0.00.20.51.01.52.02.53.0(A)I0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215（1）分析上表内实验数据可知，应选用的实验电路图_（填“甲”或“乙” ） ；（2）在方格纸内画出小灯泡的UI曲线，分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而 （填“变大” 、 “变小”或“不变” ） ； （3）如图丙所示，用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计，电动势为3V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍，则流 过灯泡b的电流约 为 A。 【答案】甲 变大 0.07A 【解析】 （1）测量小灯泡UI关系的实验数据可知，电压要从0开始，即必须用分 压器接法，故选用甲图电路。（2）UI关系图线的斜率越来越大，故小灯泡的电阻随I变大而变大。 （3）流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡a的电流是流过灯泡 b电流的3倍，143abII，且3VabUU，用试探法求流过灯泡b的电流， 当0.05AbI, b0.2VU ，则0.15AaI , 1.0VbU ，1.2V3VabUU，当0.07AbI , 0.3VbU ，则0.21AaI , 2.7VbU ，3VabUU，所以流过灯泡b的电流约为0.07A。