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- 2021-05-10 发布
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中考总复习:欧姆定律(基础)
【考纲要求】
1、欧姆定律公式及计算。
2、电阻的测量。
3、串、并联电路的特点。
4、含有变阻器电路的分析。
【知识网络】
【考点梳理】
要点一、欧姆定律
1、探究电流与电压、电阻的关系
①提出问题:电流与电压电阻有什么定量关系?
②制定计划,设计实验:要研究电流与电压、电阻的关系,采用的研究方法是:控制变量法。即:保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
③进行实验,收集数据信息:(会进行表格设计)
④分析论证:(分析实验数据寻找数据间的关系,从中找出物理量间的关系,这是探究物理规律的常用方法。)
⑤得出结论:在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;在电压不变的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
2、内容: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。
3、公式:
4、符号的意义及单位:U—电压—伏特(V), R—电阻—欧姆(Ω), I—电流—安培(A)
5、同体性:使用欧姆定律公式时,应注意公式中I、U、R应该对应同一段导体或者同一段电路,即满足“同体性”。
6、同时性:公式中I、U、R除满足公式中的“同体性”之外,还应是同一段导体在同一时刻的电流,电压,电阻。即满足同时性。
7、单位:运用该式时,式中各量的单位只能是安培,伏特,欧姆。
8、欧姆定律的成立的条件:只能在“纯电阻电路”中成立,对于含有电动机的电路,欧姆定律就不成立。
9、欧姆定律公式变形:可得公式:,它反映了电阻可用导体两端电压和导体中的电流的比值表示,但是因为电阻是导体本身的一种性质,因此它既不和U成正比,也不和I成反比,这一点和欧姆定律有明显区别。
要点二、电阻的测量—伏安法测电阻
1、实验原理:根据欧姆定律的变形公式,测出两端的电压和通过的电流,就可以求出它的电阻,这种测量电阻的方法叫伏安法。
2、实验器材:电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻和导线等。
3、实验电路图:
4、滑动变阻器的作用:改变流过电路的电流或改变待测电阻两端的电压及保护电路。
要点诠释:
实验过程中应注意事项:
A.连接电路时开关应断开。
B.电路连好,开关闭合前,应使滑片位于变阻器的最大值处,使它处于使电路中电流最小的位置。
C.本实验要测量多次,达到减小实验误差的目的。
D.实验完毕后,不要忘记整理器材。
E.要注意电表量程的选择。
要点三、串联电路的特点
1、电流特点:串联电路中各处电流都相等。
公式:I=I1=I2=………=In
2、电压特点:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。
公式:U=U1+U2+………+Un
3、电阻的特点:串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。
公式:R=R1+R2+……+Rn
要点诠释:
导体串联相当于增加了导体的长度,由影响导体的电阻的因素可知,串联电路的总电阻大于任何一个分电阻。
4、串联分压特点:在串联电路中,电压的分配与电阻成正比。
公式:
要点四、并联电路的特点
1、电流的特点:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
公式:I=I1+I2+……+In
2、电压特点:并联电路中,各并联支路两端的电压相等,且等于并联电路两端的总电压。
公式:U=U1=U2=………Un
3、电阻的特点:并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
公式:
要点诠释:
(1)电阻的并联实质上是增大了导体的横截面积,所以并联电路的总电阻小于任何一个分电阻。
(2)若并联电路的某一支路电阻变大,则R总会随之增大。
(3)若只有两条支路,支路的电阻分别是R1、R2,则:
(4)分流特点:在并联电路中,电流的分配与电阻成反比。公式:
【典型例题】
类型一、基础知识
1、(2016•南开区一模)(多选)关于电流跟电压和电阻关系,下列说法中正确的是( )
A.电阻越大,电流越小;电压越大,电流越大
B.导体两端的电压越高,通过这段导体的电流就越大
C.在电压不变的情况下,导体中的电流越大,导体的电阻越小
D.在电压一定的情况下,导体电阻越小,电流就越大
【思路点拨】(1)欧姆定律的内容:一段导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比;(2)电阻是导体本身的一种属性,与材料、长度、横截面积、温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关。
【答案】BD
【解析】(1)由欧姆定律的内容可知:电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比,故A错误,BD正确;(2)电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过的电流无关,故C错误;故选BD。
【总结升华】本题考查了学生对欧姆定律内容及其变形式的理解和掌握,要注意电流跟电压成正比、电流跟电阻成反比都是有条件的。
举一反三:
【变式】关于欧姆定律,下列叙述中错误的是( )
A.在相同电压下,导体的电流和电阻成反比
B.对同一个导体,导体中的电流和电压成正比
C.因为电阻是导体本身的性质,所以电流只与导体两端的电压成正比
D.导体中的电流与导体两端的电压有关,也与导体的电阻有关
【答案】C
2、在我国驾驶员酒醉后驾车要负刑事责任。酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,它的原理如图所示。图中R1为定值电阻,酒精气体传感器R2的电阻随酒精气体浓度的增大而减小。如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么测试仪的( )
A.电流表示数不变
B.电流表示数变大
C.传感器R2两端的电压变大
D.定值电阻R1两端的电压不变
【思路点拨】由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电流表测量电路中的电流;如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器R2的电阻越小,根据欧姆定律可知电路中电流的变化和定值电阻两端的电压变化,根据串联电路的电压特点可知R2两端的电压变化。
【答案】B
【解析】由电路图可知,定值电阻与传感器的电阻串联,电流表测量电路中的电流;
如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,则酒精气体传感器R2的电阻越小,电路的总电阻变小;
根据可知,电路中电流变大,即电流表的示数变大,故A不正确、B正确;
根据U=IR可知,定值电阻两端的电压变大,故D不正确;
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知,R2两端的电压变小,故C不正确。
【总结升华】解本题的关键是由题干获取酒精气体传感器特性的信息:酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的增大而减小。
举一反三:
【变式】(2016•徐州一模)将光敏电阻R、定值电阻R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图所示电路。光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关,逐渐增大光敏电阻的光照强度,观察电表示数的变化情况应该是( )
A.A表和V表示数均变小
B.A表示数变小,V表示数变大
C.A表示数变大,V表示数变小
D.A表和V表示数均变大
【答案】C
类型二、知识运用
3、如图所示,电源电压保持不变,当电键S闭合,滑动变阻器的滑片P向右滑动时,下列说法正确的是( )
A.V1示数减小,V2的示数增大
B.V1示数增大,V2的示数增大
C.V1示数减小,V2的示数减小
D.V1示数增大,V2的示数减小
【思路点拨】由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测滑动变阻器两端的电压;根据滑片的移动确定接入电路电阻的变化,根据欧姆定律确定电路中电流的变化和R1两端的电压变化,根据串联电路的电压特点确定滑动变阻器两端的电压变化。
【答案】A
【解析】由电路图可知,两电阻串联,电压表V1测R1两端的电压,V2测滑动变阻器两端的电压;
当滑片P向右滑动时,接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大;
根据可知,电路中的电流变小;
根据U=IR可知,R1两端的电压变小,即电压表V1的示数变小;
根据串联电路总电压等于各支路电压之和可知,滑动变阻器两端的电压变大,即V2两端的电压变大。
【总结升华】本题考查了滑动变阻器对电压表的影响,解决此类问题要判断滑动变阻器在电路中电阻的变化,再利用并联电路的特点和欧姆定律来判断电压和电流的变化。
举一反三:
【变式】如图所示,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向上滑动时,各电表示数变化正确的是( )
A.电流表和电压表的示数均变小
B.电流表和电压表的示数均变大
C.电流表示数变大、电压表的示数不变
D.电流表示数变小、电压表的示数不变
【答案】D
4、一只灯泡两端的电压是3V,能正常发光,此时的电阻是6Ω。如果把这只灯泡接到电压为9V的电源上,电路中应串联一个多大的电阻,灯泡才能正常发光?
【思路点拨】现在电源电压大于灯泡正常工作时的电压,需要串联分压,串联电阻两端的电压等于电源电压减去灯泡的额定电压,根据串联电路的电流特点和欧姆定律得出等式即可求出电阻的阻值。
【答案与解析】
分析:解电路题时,需要先把题中描述的等效电路图画好。通过题中叙述可知,电源电压高于灯泡正常发光所需要的电压,因此需要串联一个电阻分担电源电压。此电路是一个串联电路。在等效电路中标出必要的字母和数据。
电路问题中,关键是解决各个电阻的阻值问题。解答串联电路电阻问题时一般有三种解法。
解法一:常规解法。
即根据公式,分别找到电阻两端的电压和通过电阻的电流,再算出电阻的大小,解法如下。
解法二:通过串联电路的电阻规律:R=R1+R2,计算出串联电路总电阻和其中一个电阻,再算出另一个电阻,具体解法如下。
解法三:利用串联电路中电阻和电压成正比,,只需要分别找出两个电阻两端电压的比值,即可直接算出待求电阻的大小。
【总结升华】电学中由于公式之间的互通性,因此一题多解常常出现,需要多加练习。一般来说,在题目中最方便快捷的方法就是比例法。
举一反三:
【变式】如图是关于电阻A、B的I-U图像。由图可知,阻值较大的电阻是___Ω。若将A、B两电阻并联后接在电压为2V的电源两端,则干路电流是__A;若将A、B两电阻串联接入电路,此时电路中的电流是0.3A,则电源电压是___V。
【答案】10 0.6 4.5
5、小丽和小华在做“用电流表和电压表测电阻”的实验。
(1)请你帮助他们在实物连接图甲中,用笔画线代替导线将实物图连线补充完整。
(2)当小丽完成电路连接后准备闭合开关时,同伴小华提醒她电路还有一处不妥当,你认为是: 。
(3)在某次测量中电流表示数如图乙所示,则I= A。
(4)在实验过程中,小丽突然发现电流表没有示数,而电压表有示数且接近于电源电压,则故障可能是: 。
(5)小丽还准备探究“电阻并联时总电阻与各支路电阻的关系”。她选择使用符合实验要求的电源一个、10Ω定值电阻一个、电阻箱()一个、电流表和电压表各一只、电键一个、导线若干。请你利用以上器材,在下面的方框中为她设计一个实验电路图。
(6)小华将实验数据填入表中,分析表中数据,得出:。小华还发现:并联总电阻比各支路电阻都要小;你通过分析还能发现 。
实验次数
1
2
3
4
5
R1/Ω
10
10
10
10
10
R2 /Ω
1
10
100
1000
10000
R并/Ω
0.91
5.00
9.09
9.90
9.99
【思路点拨】
(1)根据电源的电压确定电压表的量程,且与电阻并联,滑动变阻器与电阻串联;
(2)实验前,滑动变阻器要处于最大阻值处,以防止电流过烧坏电路元件;
(3)根据电流表的量程和分度值,确定示数;
(4)通过电流表、电压表有无示数判断电路故障;
(5)在连接时,注意电阻箱与定值电阻并联,构成一个新的电阻,并且仍要用到电压表和电流表测得总电阻;
(6)通过分析电阻R2与R总的变化得出结论。
【答案与解析】(1)电路连接如图(1)甲所示。
(2)滑动变阻器的阻值为0 ;(或:没有将滑片调到阻值最大处。)
(3)0.5
(4)待测电阻断路(或:接触不良)
(5)电路设计如图(1)乙所示。
(6)一个支路电阻不变时,并联电路的总电阻会随着另一个支路电阻的增大而增大。
【总结升华】此题为实验题,主要考查了电路的连接、电路图的画法以及电表的读数问题,并且用到了欧姆定律的应用。
举一反三:
【变式】在相距20km的甲、乙两地之间有两条输电线,已知每1m输电线的电阻为0.01Ω。现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检测员用电压表、电流表和电源连成如图所示电路进行检测,电压表的示数为3V,电流表的示数为20mA。这是应用了 伏安
法测电阻从而确定短路位置离甲地 km7.5
。
【答案】伏安 7.5
6、如图所示,电阻R1的阻值为10Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A,求:(1)通过电阻R2的电流;(2)电源电压;(3)电阻R2的阻值。
【思路点拨】(1)由图可知两电阻并联,A1测量流过R1的电流,A测量干路电流,则由并联电路的电流规律可求得通过R2
的电流;
(2)因两电阻并联在电源两端,故由欧姆定律求得R1两端的电压即为电源电压;
(3)利用求出的电源电压及通过R2中的电流,由欧姆定律可求得R2的阻值。
【答案与解析】
由图知R1、、R2并联,A1测R1的电流,A测干路的电流,由并联电路特点和欧姆定律可知。
(1)I2=I-I1=0.5A-0.3A=0.2A;
(2)U=I1R1=0.3A×10Ω=3V;
(3)R2=U/I2=3V/0.2A=15Ω。
【总结升华】本题考查并联电路的电压、电流规律及欧姆定律的应用,以上内容均为考查的重点及热点,要求能做到熟练应用。
举一反三:
【变式】如图所示,电源电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值是80Ω,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P置于b端时,电流表的示数为0.3A, 电压表的示数为6V,求(1)电阻R1的阻值。(2)当滑动变阻器的滑片置于ab中点时,电流表和电压表的示数分别是多少?
【答案与解析】
(1) R1=U/I1=6V/0.3A=20Ω
(2) ,
U1=IR1=0.1A×20Ω=2V。
【巩固练习】
一、填空题
1、某电阻阻值为10Ω,通过的电流为0.6A,则加在它两端的电压为___V。
2、3Ω和6Ω的两个电阻,并联后等效电阻为____Ω,串联后等效电阻为 ____Ω。
3、(2016•黑龙江模拟)小明的爸爸使用的一种电动剃须刀上面标有“3V 1.5W”字样,他觉得用干电池太浪费,于是找到了一个电压是4.5V的稳压电源,若要让电动剃须刀正常工作,必须 联一个
Ω的电阻在电路中。
4、一段导体两端加5V电压,通过的电流是0.2A,这段导体的电阻是___Ω,若通过的电流是0.4A,导体两端的电压为____V。
5、如图所示,两个电阻R1和R2的阻值都是10Ω,开关闭合后。电压表的示数是4.5V,则电流表A1的示数是______A,电流表A2的示数是______A。
6、如图所示,电源电压不变,当开关S闭合,灯泡正常发光,再待滑片P向B端移动。在此过程中,电流表的读数______、电压表的读数______。(选填“变大”“不变”或“变小”)
7、通过人体的电流超过30mA时会造成生命危险,若某人身体的电阻为1100Ω,则他的安全电压是______V,若在潮湿的季节,人体的安全电压将 。
8、一个阻值为R的电阻与滑动变阻器串联后接在电源上。当滑片移动,使电路总电阻增大5Ω时,电流变为原来的4/5。则原来电路中总电阻为_____Ω。
二、选择题
9、如图所示的电路中,R1=4Ω,当开关断开时,电流表的示数为1.5A,当开关闭合时,电流表的示数是2.5A,那么电阻R2的阻值是( )
A. 4Ω B. 6Ω C. 8Ω D. 10Ω
10、如图所示,电压U不变,当闭合开关S时,电流表示数变大的电路是( )
11、(2016•平南县一模)在图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S后,将滑动变阻器滑片P向右移动时,变大的是( )
A.电表A示数与电表A1示数的差值
B.电表V示数与电表A示数的比值
C.电表V示数与电表A示数的乘积
D.电表V示数与电表A1示数的比值
12、电路如图所示,若用导线分别连接ac、bd,则( )
A. 三个电阻变为并联 B. 三个电阻仍为串联 C. 电流表示数变小 D. 电源被短路
三、实验题
13、在“伏安法”测小灯泡电阻的实验中:
(1)画出实验电路图;
(2)实验原理是:
(3)连接电路时,开关应__________,实验前把滑动变阻器的滑片调到__________。
(4)此实验中滑动变阻器的作用是______________________________。
14、由两个阻值相同的电阻,已知BD间的电阻RBD=0,CD的电阻RCD=3Ω,AC间的电阻RAC=3Ω,AB间的电阻RAB=6Ω,请画出方框内的电路图,并标明各电阻的阻值。
15、在探究电流跟电压关系的实验中,部分同学做出了以下猜想:
猜想A:加在电阻两端的电压越大,通过的电流不变。
猜想B:加在电阻的两端的电压越大,通过的电流越小。
猜想C:加在电阻的两端的电压越大,通过的电流越大。
现有以下器材:A、定值电阻,开关和若干导线;B、电池; C、电压恒定的电源;
D、滑动变阻器; E、电流表。
为了验证上述猜想是否正确,吴奇同学选取的器材是ABCDE,并添加了一只测量仪表,设计电路并按实验要求正确的测出有关的物理量,完成了实验,请你分析:
(1)吴奇同学在实验中添加的测量仪表是:
(2)在实验时,需改变电阻两端的电压,吴奇同学的做法是:
(3)请你画出吴奇同学设计的实验电路图:
(4)通过分析数据,验证得出的结论应该和前面的猜想一致。
四、计算题
16、(2016•黄埔区模拟)在如图所示的电路中,电源电压为9伏且保持不变,电阻R1的阻值为10欧。闭合电键S后,电流表的示数变化了0.6安。求:①通过R1的电流。②R2的阻值。
17、如图所示的电路中,电源电压保持不变,变阻器Rp的滑片P在左右两端间移动的过程中,电压表的示数变化范围是0~4V,电流表的示数范围是0.5A~1A,求电阻R的阻值?变阻器Rp的最大阻值和电源电压U?
【答案与解析】
一、填空题
1、【答案】6
【解析】由欧姆定律
2、【答案】2 9
【解析】并联电阻,串联电阻R串=R1+R2=9Ω。
3、【答案】3
【解析】电动剃须刀正常工作时串联电路的电流: I=P/U=1.5W/3V=0.5A,电动剃须刀正常工作时的电阻: R=U/I=3V/0.5A=6Ω,电源的电压为4.5V时电动剃须刀正常工作时,串联电路中的总电阻R总=U总/I=4.5V/0.5A=9Ω,所需串联电阻的阻值为:R串=R总-R=9Ω-6Ω=3Ω。故答案为:串;3。
4、【答案】25 10
【解析】,这个阻值不随其两端的电压和通过其的电流的改变而改变,当电流为0.4A时, U'=I'·R=0.4A×25Ω=10V。
5、【答案】0.9,0.45
【解析】从图可看出,此题是一个并联电路。电流表A1在干路中,测量电路的总电流。电流表A2在R2支路中,测量通过R2的电流,电压表测电源电压。根据欧姆定律可求得通过R1的电流和通过R2的电流均为0.45A。故干路中的电流为0.9A。
6、【答案】变小,不变
【解析】从题目中的图可知电压表测量的是电源电压,故电压表的示数不变。此电路为串联电路,当P向B端滑动时,变阻器接入电路的电阻变大,在电源电压不变的情况下,电路中的电流会变小,从而电流表的示数变小。
7、【答案】33 降低
【解析】人体是导体,通过人体的电流决定于加在人体两端的电压和人体的电阻。当人体中通过安全电流30mA时,加在人体两端的最高电压为U=IR=0.03A×1100Ω=33V,在潮湿的雨季,人体电阻变小,而电流还是不能超过30mA,根据U=IR可知,人体的安全电压将降低。
8、【答案】20
【解析】设原来电阻为R,电流为I,
则有IR=U………
……
解得R=20Ω
二、选择题
9、【答案】B
【解析】开关断开时,电路中R2被断开,先有R1接在电路中,所以电源电压U=1.5A×4Ω=6V。开关闭合时,R1、R2并联在电路中,R2两端的电压U2=U=6V,电流I2=2.5A-1.5A=1A,所以。
10、【答案】D
【解析】当电路中的两个电阻的连接方式能使电阻达到最小值时,干路中电流表的示数才能最大,D图中两电阻并联,则并联的电阻小于任何一个并联电阻的阻值,而电流表又是测干路电流的,所以示数最大。
11、【答案】B
【解析】由电路图可知,R1和R2并联,电压表测电源的电压,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。因电源的电压保持不变,所以电压表的示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以移动滑片时,R1支路的电流不变,即电流表A1的示数不变,当滑片P向右移动时,接入电路中的电阻变大,由I=U/R可得,R2支路的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路中的电流变小,即电流表A的示数变小,因电表A示数与电表A1示数的差值等于滑动变阻器支路的电流,所以,电表A示数与电表A1示数的差值变小,故A不符合题意;电压表V示数和电流表A示数的比值变大,故B符合题意;电表V示数与电表A示数的乘积变小,故C不符合题意;电表V示数与电表A1示数的比值等于定值电阻R1的阻值不变,故D不符合题意。故选B。
12、【答案】A
三、实验题
13、【答案与解析】
在“伏安法”测小灯泡电阻的实验中:
①电路图
②
③断开,阻值最大处。
④多次改变电路中的电流和灯泡两端电压。
14、【答案】
【解析】RBD=0表明BD间无电阻,直接用导线连接,RCD=3Ω,RAC=3Ω,RAB=6Ω。表明AC间和CD间各有一个电阻,且这两个电阻串联起来接在AB间。
15、【答案与解析】
(1)电压表
(2)移动滑动变阻器滑片
(3)如图:
(4)在探究电流跟电压关系的实验中,必须控制电阻这个物理量。当电压改变时,电流如何随电压发生变化。
四、计算题
16、【答案】0.9A;15Ω
【解析】(1)开关闭合前后通过R1的电流不变,I1=U/R1=9V/10Ω
=0.9A;(2)电流表的示数变化了0.6A,所以通过R2的电流为0.6A,所以R2=U/I2=9V/0.6A =15Ω。
17、【答案与解析】