2020学年高中物理 专题第3节 欧姆定律 15页

第3节 欧姆定律 ‎ 一、电阻 ‎1．定义：电压与电流的 。‎ ‎2．物理意义：电阻反映导体对电流的 ，电阻越大，说明导体对电流的 越大。‎ ‎3．定义式：R= 。‎ ‎4．单位： ，简称 ，符号是 ，常用的电阻单位还有 和 。1 MΩ= Ω。‎ ‎5．特点：同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值都是一个 。也就是电阻是由导体本身的性质决定的，与 、 无关。‎ 在如图所示的U–I图象中，图象越陡，则电阻 ，通常用图象的斜率来表示电阻，斜率就是倾斜角的 。‎ 二、 欧姆定律 ‎1．内容：导体中的电流跟导体两端的 成正比，跟导体的 成反比。‎ ‎2．关系式：I= 。‎ ‎3．适用条件：欧姆定律对 和 适用，但对 和 不适用。‎ 三、导体的伏安特性曲线 ‎1．定义：在实际应用中，常用纵坐标表示 ，横坐标表示 ，这样画出的I–U图象叫做导体的伏安特性曲线。‎ ‎2．线性元件和非线性元件：金属导体在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的，它的伏安特性曲线是 ，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。‎ 伏安特性曲线不是过原点的直线，也就是说，电流与电压 正比，这类电学元件叫做非线性元件（例如：气体和半导体）。‎ ‎3．注意 I–U特性曲线上各点切线的斜率表示 ，而U–I特性曲线上各点切线的斜率表示 。‎ 四、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线 ‎1．实验器材：小灯泡（2.5 V，0.5 W）、 、 、 、电源（3 V）、开关、导线若干。‎ ‎2．实验原理：为小灯泡提供两端能从零连续变化的电压，连成如图所示的电路。‎ ‎3．实验步骤：‎ ‎（1）按图连好电路，开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑至 端（选填“左”或“右”）。‎ ‎（2）闭合开关，右移滑片到不同的位置，并分别记下 和 的多组数据。‎ ‎（3）依据实验数据在坐标纸上作出小灯泡的 曲线。‎ 比值 阻碍作用 阻碍作用 欧姆 欧 Ω 千欧（kΩ） 兆欧（MΩ） 106‎ 定值 通过的电流 加在它两端的电压 越大 正切值 电压 电阻 金属导体 电解质溶液 气体 半导体 电流I 电压U 通过坐标原点的直线 不成 导体电阻的倒数 导体的电阻 电压表 电流表 滑动变阻器 左 电压表 电流表 伏安特性 一、对公式及，和的含义的理解 物理意义 适用条件 某段导体电流、电压和电阻的关系 仅适用于纯电阻电路 电流的定义式 已知q和t的情况下，可计算I的大小，适用于任何电路 导体电阻定义式，反映导体对电流的阻碍作用 R由导体本身决定，与U、I无关，适用于所有导体 沿电流方向电势逐渐降低，电压降等于I和R的乘积 计算导体两端电压，适用于金属导体、电解液 ‎【例题1】由欧姆定律I=导出U=IR和R=，下列叙述中正确的是 A．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 B．导体的电阻由导体本身的物理条件决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关 C．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值 D．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压就越大 参考答案：BCD 试题解析：导体的电阻由导体本身性质决定，与U、I无关，公式R=‎ 只是一种计算导体电阻的方法，故A错误，BC正确；公式U=IR，当I一定时U与R成正比，D正确。‎ 二、对导体的伏安特性曲线的理解 ‎1．对I–U图象或U–I图象进行分析比较时，要先自己辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图甲中，R2R1。‎ ‎2．I–U图线是曲线时，导体电阻，即电阻等于图线上点（Un，In）与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切点斜率的倒数，如图。‎ ‎【例题2】如图所示，是两只定值电阻R1、R2的I–U图象。有关R1、R2的大小，及它们串联或并联后的I–U图象所在区域，下列判断正确的是 A．R1>R2，并联后在区域Ⅲ B．R1>R2，并联后在区域Ⅱ C．R1>RA时，采用内接法，当Rx<0，则此铜电阻的U-I图线为 A． B．‎ C． D．‎ ‎5．（2020·山东省平阴县、商河县等部分县高二期末考试）图示是金属导体A和B的U-I图像，由此图像可知 A．通过导体的电流越大，电阻越小 B．导体A的电阻比导体B的电阻大 C．加在导体两端的电压越大，电阻越大 D．通过两导体的电流相同时，导体A两端的电压比导体B两端的电压小 ‎6．关于欧姆定律，下面说法正确的是 A．根据I=U/R可知，对一个纯电阻而言I与U成正比，与R成反比 B．根据R=U/I可知，对一个纯电阻而言R与U成正比，与I成反比 C．某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电流之间的关系（U–I线）乃非线性关系，比如某些晶体二极管 D．在电路中，两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向，各点的电势在降低 ‎7．（2020·安徽省黄山市高中毕业班第一次质量检测）如图所示是电阻R的I－U图象，图中α=45°，由此得出 A．欧姆定律适用于该元件 B．电阻R=0.5 Ω C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R=1/tanα=1.0 Ω D．在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是‎2.0 C ‎8．内阻为1 200 Ω的电压表与电阻R串联，接入内阻可忽略的电动势为6 V的电池两端，此时电压表的读数为4.5 V，则此电阻R的阻值是 A．300 Ω B．400 Ω C．1200 Ω D． 3600 Ω ‎9．（2020·山东省济宁市衡水中学微山分校第二学期期末）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，所以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，导体的电阻大于5 Ω C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小 D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小 ‎10．白炽灯接在220 V电源上能正常发光，将其接在一可调电压的电源上，使电压逐渐增大到220 V过程中，则下列说法正确的是 A．灯丝的电阻不变 B．电流将逐渐变大 C．每增加1 V电压而引起的电流变化量是相同的 D．每增加1 V电压而引起的电流变化量是减小的 ‎11．（2020·黑龙江省齐齐哈尔市实验中学高三期末考试）一只小灯泡，标有“3 V，1.5 W”的字样。现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线。实验器材有 ‎①最大阻值为10 Ω的滑动变阻器 ‎②电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源 ‎③量程为‎0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1‎ ‎④量程为‎3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2‎ ‎⑤量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1‎ ‎⑥量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2‎ ‎⑦开关、导线若干 ，以下电路图中正确的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎12．如图所示为滑动变阻器示意图，下列说法中正确的是 ‎①a和b串联接入电路中，P向右移动时电阻增大 ‎②b和d串联接入电路中，P向右移动时电阻减小 ‎③b和c串联接入电路中，P向右移动时电阻增大 ‎④a和c串联接入电路中，P向右移动时电阻增大。‎ A．①② B．②③ C．①③ D．②④‎ ‎13．（2020·河南新乡市高二期末考试）有三个同学分别对各自手中的电阻进行了一次测量，三个同学把对每个电阻测量时电阻两端的电压和通过的电流描点到同一U–I坐标系中，如图所示，这三个电阻的大小关系正确的是 A． B． C． D．‎ ‎1．AB【解析】根据欧姆定律可知，通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，所以A正确；由 ‎，对一定的导体，电流与电压程正比，所以通过它的电流强度越大，它两端的电压也越大，所以B正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身决定的，所以C错误；欧姆定律只适用于金属导体与电解液导电，所以D错误。‎ ‎2．AC【解析】欧姆定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路，如电动机等，A正确；电阻的大小和电阻本身的性质有关，和电压、电流无关，B错误；某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电流之间的关系(U－I线)乃非线性关系，比如某些晶体二极管，C正确；沿着电流的方向，通过电阻后，才有电势的降落，D错误。‎ ‎3．D【解析】根据可知，甲图表明元件的电阻随电压增大而减小；乙图表明元件的电阻不随电压的变化而变化；丙图表明元件的电阻随电压增大而增大；故甲、乙、丙三个图象都可能正确，并不一定有较大误差，故选D。‎ ‎4．C【解析】随温度升高，铜电阻温度计电阻变大，故的值随电流变大，即U-I图线的斜率增大，故C正确，ABD错误。‎ ‎5．B【解析】电阻大小与电流和电压无关，只由导体本身的性质决定，故AC错误；U-I图象中图象的斜率表示电阻，由图可知，A的电阻大于B的电阻，故B正确；因A的电阻大于B的电阻，则由欧姆定律可知，通过两导体的电流相同时，导体A两端的电压比导体B两端的电压大，故D错误。‎ ‎6．AC【解析】对于同一个纯电阻而言，其电阻恒定，根据公式可得I与U成正比，与R成反比，A正确；导体的电阻和其两端的电压以及电流无关，B错误；只有纯电阻元件的电压与电流之间的关系是线性关系，非纯电阻元件的电压与电流之间的关系是非线性关系，C正确；沿着电流方向，通过电阻才有电势的降落，故D错误。‎ ‎7．A【解析】根据数学知识可知，通过电阻的电流与两端电压成正比，欧姆定律适用，A正确；根据电阻的定义式可知，I-U图象斜率的倒数等于电阻R，则得，B错误；由于I-U 图象中横纵坐标的标度不同，故不能直接根据图象的斜率求电阻，C错误；由图知，当U=6 V时，I=‎3 A，则每秒通过电阻横截面的电荷量是，D错误。‎ ‎8．B【解析】电路中的电流为，故电阻R的阻值是，则选项B正确。‎ ‎9．D【解析】该元件是非线性元件，可以用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻，选项A错误；加5 V的电压时，电流为‎1.0 A，则由欧姆定律可知，；故B错误；由图可知，随电压的增大，图象的斜率减小，则可知导体的电阻越来越大，随着电压的减小，导体的电阻减小；故C错误，D正确。‎ ‎10．BD【解析】当电压增大时，灯丝中的电流一定是增大的，而灯丝的电阻随温度的增大而增大，故A错误，B正确；由于灯丝电阻随温度的升高而增大，故每增大1 V电压时引起的电流变化量是越来越小的，故C错误，D正确。‎ ‎【名师点睛】白炽灯为金属导体，并且在电压增大过程，温度增大较多，故一定要考虑其温度变化对电阻的影响，明确电压增大时，电流一定增大，但增大的越来越慢。‎ ‎11．C【解析】灯泡的额定电压，灯泡的额定功率，灯泡的额定电流，灯泡正常工作时的电阻，故电流表选用量程为‎0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表A1；电压表选用量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1。因，所以测量电路采用安培表的外接线路。又描绘小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端电压要从零开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法。故C项正确。‎ ‎12．D【解析】将a和b连入电路时，当滑片P向右滑动时，不会改变电阻丝长度，电阻不变，故①错误；将b和d连入电路时，连入路中的电阻丝是Pb部分，当滑片P向右滑动时，PA电阻丝长度减小，电阻减小，故②正确；将b和c 连入电路时，连入路中的电阻丝是Pb部分，当滑片P向右滑动时，PB电阻丝长度减小，电阻减小，故③错误；将a和c连入电路时，连入电路中的电阻丝是aP部分，当滑片P向右滑动时，ap电阻丝长度变长，电阻变大，故④正确，故选D。‎ ‎【名师点睛】本题考查了滑动变阻器的原理和作用，能够正确判断当“一上一下”接入电路时哪一段电阻丝被连入电路中是本题的解题关键所在。‎ ‎13．B【解析】由公式R=U/I可知，ab的电阻相等，且大于c的电阻，则有：Ra=Rb>Rc；故B正确，ACD错误。‎ ‎【名师点睛】本题考查了学生对欧姆定律及其公式变形的理解和应用，关键是会利用控制变量法结合电阻不变分析图象得出三个电阻的大小关系，也可以直接根据图象的斜率表示电阻进行分析求解。‎