《山东省专用2019_2020学年高中物理第二章恒定电流第3节欧姆定律讲义含解析新人教版选修3_.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东省专用2019_2020学年高中物理第二章恒定电流第3节欧姆定律讲义含解析新人教版选修3_.pdf（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 3 节欧姆定律第 3 节欧姆定律 1.电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义 式为R ， 电阻的大小取决于导体本身， 与U和I U I 无关。 2欧姆定律的表达式为I ，此式仅适用于纯电阻 U R 电路。 3在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条 过原点的倾斜直线。 4所有金属的电阻率均随温度的升高而变大。 一、欧姆定律 1电阻 (1)定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比，用R表示。 (2)定义式：R 。 U I (3)单位：欧姆()，常用的单位还有 k、M，且 1 103k106 M。 (4)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。 2欧姆定律 (1)内容：导体中的电流跟
2、导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。 (2)表达式：I 。 U R (3)适用范围 ： 适用于金属导电、 电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、 电解槽等的电路)， 而对气体导电、半导体导电不适用。 二、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，画出导体的IU图线。 2线性元件 导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的线性关系的元件，如金属 导体、电解液等。 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，如气态导体、半导体等。 1自主思考判一判 (1)定值电阻满足R ，U和I变化时，二者变化的倍数相同。()
3、 U I (2)电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，导体的导电能力越强。() (3)对于金属导体，电压变化时，可能导致电阻发生变化。() (4)无论是线性元件还是非线性元件，其伏安特性曲线均过原点。() (5)UI图线和IU图线中，图线上的点与原点连线的斜率的含义不同。() 2合作探究议一议 (1)一台电动机接入电路中，正常工作时能用欧姆定律求电流吗？ 提示：不能。 (2)某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如 图所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U的增大是如何变化 的？ 提示：该元件是非线性元件，该元件的电阻随U的增大而减小。 对欧姆定律的理解 1欧姆定律的适用
4、情况 欧姆定律仅用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能部分转化为内能) 电路不适用。 2欧姆定律的两性 (1)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。 U R (2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻。 3公式I 和R 的比较 U R U I 比较项目IU R RU I 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、电解液等适用于计算一切导体的电阻 典例 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 3 5
5、加电压变为原来的 2 倍，则导体中的电流是多大？ 思路点拨 (1)导体的电阻不随导体两端电压的变化而变化。 (2)理清导体两端原来的电压与后来的电压之间的数量关系。 解析 由欧姆定律得：R，电压变化后有：R，解得I01.0 A。电压加倍 U0 I0 3U0 5 I00.4 后同理可得R，所以I22I02.0 A。 U0 I0 2U0 I2 答案 2.0 A (1)欧姆定律I 仅适用于金属导电及电解液导电。 U R (2)对R ，R与U、I无关，导体电阻R一定时，U和I成正比，R。 U I U I 1对于欧姆定律，理解正确的是( ) A从I 可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻
6、成反比 U R B从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 U I C从UIR可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大 D从R 可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 U I 解析：选 A 根据欧姆定律I 得知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它 U R 的电阻成反比，故 A 正确。R 是电阻的定义式，R与导体两端的电压U和电流无关，故 B 错 U I 误。从UIR可知，只有电流I一定时，电压才与电阻成正比，导体两端的电压随电阻的增 大而增大， 故 C 错误。 电阻由导体本身的特性决定， 与电流、 电压无关， 导体两端的电压为零， 但导体的电阻不为零，故
7、D 错误。 2根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有( ) A导体两端的电压越大，电阻就越大 B导体中的电流越大，电阻就越小 C比较几只电阻的IU图像可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属于阻值 较大的那个电阻的 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 U R 解析：选 D 导体的电阻与导体两端的电压和导体中的电流无关，只由导体本身决定，选 项 A、B 错误；比较几只电阻的IU图像可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属 于阻值较小的那个电阻的，选项 C 错误；由I 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的 U R 电压成正比，选项 D 正确。 2 某电阻两端的电压为
8、8 V,8 s内通过电阻的电荷量为32 C， 那么此电阻的阻值为 ( ) A1 B2 C3 D4 解析 ： 选 B 根据公式I 可知通过电阻的电流为I A4 A，根据欧姆定律可知R Q t 32 8 2 ，B 正确。 U I 8 4 对导体的伏安特性曲线的理解 1UI图像与IU图像 (1)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。 (2)图像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R2 R1。 2非线性元件电阻的确定 如图所示， 非线性元件
9、的IU图线是曲线， 导体电阻Rn， 即电阻 Un In 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。 1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图像，如图所示。下列判断正确的是( ) A只有乙图像是正确的 B甲、丙图像是曲线，肯定误差太大 C甲、丙为非线性元件，乙为线性元件 D甲、乙、丙三个图像都可能是正确的，并不一定有较大误差 解析：选 CD 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图像可能 是直线，也可能是曲线，故 C、D 正确。 2.如图所示的图像所对应的两个导体为R1、R2，则： (1)电
10、阻R1R2为多少？ (2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为多少？ (3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为多少？ 解析 ： (1)因为在IU图像中，R ， 所以R1 2 ，R2 1 k U I 10 103 5 103 。 10 103 15 103 2 3 所以R1R2231。 ( 2 3) (2)由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2， 由于I1I2，则U1U2R1R231。 (3)由欧姆定律得I1，I2， U1 R1 U2 R2 由于U1U2，则I1I2R2R113。 答案：(1)31 (2)31 (3)13 1根据部分电路欧姆定律，下列判断正确
11、的有( ) A导体两端的电压越大，电阻就越大 B导体中的电流越大，电阻就越小 C比较几只电阻的IU图像可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属于阻值较 大的那个电阻的 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 U R 解析：选 D R 只是电阻计算的定义式，U0，I0 时 R仍存在，即R与U和I不存 U I 在正、反比关系。对一段确定的导体而言，R一定，故I与U成正比，D 对。 2鸟儿落在 110 kV 的高压输电线上，虽然通电的高压线是裸露导线，但鸟儿仍然安然无 恙，这是因为( ) A鸟有耐高压的本领 B鸟脚是干燥的，所以鸟的身体不导电 C鸟两脚间的电压几乎为零 D鸟身体
12、的电阻极大，所以无电流通过 解析：选 C 鸟两脚间导线的电阻非常小，故两脚间电压几乎为零 。 3多选如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知( ) A导体的电阻是 25 B导体的电阻是 0.04 C当导体两端的电压是 0.04 V 时，通过导体的电流是 1 A D当通过导体的电流是 0.1 A 时，导体两端的电压是 2.5 V 解析：选 AD IU图像的斜率表示电阻的倒数，故导体的电阻R 25 ，故 A 5 0.2 正确， B 错误 ； 由欧姆定律可以知道， 当导体两端的电压为 0.04 V 时， 通过导体的电流I A0.001 6 A，故C错误 ； 由欧姆定律可以知道，当电流为0.1 A时，
13、导体两端的电压UIR 0.04 25 0.125 V2.5 V，故 D 正确。 4.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图 像如图所示，此图像的斜率可表示为( ) AU BR C.D. U R 1 R 解析 ： 选 C qt图像的斜率表示流过电阻R的电流，由此可知，通过电阻R的电流不变， 由欧姆定律知，I ，故 C 正确。 U R 5.某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压 和通过它的电流在UI坐标系中描点如图所示，分别用Ra、Rb、Rc、Rd代表电阻的阻值，则 ( ) ARaRdBRdRa CRcRbDRbRc 解析 ： 选 A 连接aO、
14、bO、cO、dO，UI图线的斜率表示电阻的大小，故RaRd，A 正确，B 错误，又因为O、b、c三点在一条直线上，故RbRc，故 C、D 错误。 6灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流 也较小，灯丝的温度较低。加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温 度较高，已知一只灯泡两端的电压为 1 V 时，通过灯泡的电流为 0.5 A，灯泡两端的电压为 3 V 时，通过灯泡的电流为 1 A，则灯泡两端电压为 2 V 时，通过灯泡的电流可能是( ) A0.5 AB0.6 A C0.8 AD1 A 解析：选 C 灯泡电压为 1 V 时，灯泡的电阻为 2
15、，当灯泡的电压为 3 V 时，灯泡的电 阻为 3 ，所以电压为 2 V 时，电阻 2 R3 ，由I 得此时的电流 AI1 A，故 C U R 2 3 正确。 7如图所示，为A、B两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正 确的是( ) A在两图线交点处，A的阻值等于B的阻值 B在两图线交点处，A的阻值小于B的阻值 C在两图线交点处，A的阻值大于B的阻值 DA的阻值随电流的增大而减小，B的阻值不变 解析：选 A 两图线的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值大 小相等，故 A 正确，B、C 错误；由题图可知，电阻A的图像的斜率越来越大，故A的电阻随 电流的增大而增大，电阻B阻值不
16、变，故 D 错误。 8 多选两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知( ) AR1为线性元件，R2为非线性元件 BR1的电阻R1tan 451 CR2的电阻随电压的增大而减小 D当U1 V 时，R2的电阻等于R1的电阻 解析：选 AD 由图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安 特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故 A 正确；R1的电阻不等于 tan 45，应为U与I的 比值， 大小为 2 ， 故 B 错 ；R2为非线性元件， 其中电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值， D 正确；由图可知R2随电压增大而增大，故 C 错。 9以下给出了几种电学元件的电流与
17、电压的关系图像，如图所示，下列说法中正确的是 ( ) A这四个图像都是伏安特性曲线 B这四种电学元件都是线性元件 C是线性元件，是非线性元件 D这四个图像中，直线的斜率都表示元件的电阻 解析：选 C 伏安特性曲线是以I为纵轴，U为横轴的，A 项错；线性元件的IU图像不 仅是直线，而且是过原点的直线，所以是线性元件，是非线性元件，B 项错，C 项正 确；在UI图像中，过原点的直线的斜率是导体的电阻，图中导体的电阻并非定值，在导 体两端电压未达到临界电压前，导体中电流为零，电阻值相当于无穷大，当导体两端电压超 过临界值时，其直线的斜率k ，因而k不表示电阻值，D 项错。 U I U I 10多选关
18、于电流下列说法正确的是( ) A由I 可知电流与通过导体某一横截面的电荷量成正比，与所用时间成反比 q t B由I 可知在任何电路中电流皆与电压成正比，与电阻成反比 U R C由IneSv可知对于某一确定的金属导体，其电流与导体内自由电子定向移动的平均 速率成正比 D由I 可得qIt，可知当t一定时通过导体横截面的电荷量与电流I成正比 q t 解析：选 CD I 是电流的定义式，I与q和t无关，故 A 错；欧姆定律I 只适用于 q t U R 纯电阻电路，故 B 错；电流在微观上与n、e、S、v有关，IneSv，故 C 正确；电路中通过 某一横截面的电荷量q由I和t决定，故 D 正确。 11某
19、导体的电阻为 10 ，15 s 内通过该导体的某一横截面的电量为 18 C，求： (1)该导体两端的电压为多少？ (2)5 s 内通过这个截面的电子有多少个？(电子的电荷量为 1.61019 C) 解析：(1)由电流的定义可得：导体中的电流I， Q t1 由欧姆定律可得：UIRR10 V12 V。 Q t1 18 15 (2)电子的电荷量为 1.61019C， 则电子个数：n3.751019个。 It2 e Qt2 t1e 18 5 15 1.6 1019 答案：(1)12 V (2)3.751019个 12如图所示为甲、乙两金属电阻的UI图线，某同学是这样计算它们的阻值的 ：R甲R 乙tan 60 ，你认为他的解法对吗？如果不对，它们的阻值应为多少？3 解析：该同学的解法是错误的。事实上在不同的坐标系中，由于所选取的标度不同，在 相同的电压和电流值下图线的倾角是不同的，所以不可以用倾角的正切值表示电阻。 正确的解法为：R甲 3 ，用同样的方法可以求得乙的电阻为 6 。 U2U1 I2I1 120 40 答案：不对 3 6