高二物理选修3-1第二章 2.3欧姆定律 学案
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3.欧姆定律学案
预习并回答下列问题
一、电阻
1.阅读课本P46“图
2.3-1测量导体电流和电压”及“图2.3-2导体的U-I图象”完成下列问题。
①从图2.3-2中可以看出同一导体U-I图像是。
②无论电压、电流如何变化电压和电流的比值,写成公式R=
③不同的导体U-I图像倾斜程度(填“相同”或“不同”),R值
④R跟电流和电压有关吗?
2.电阻是反映导体对电流的的物理量。
R=;电阻的单位为,简
称,符号是。
二、欧姆定律
欧姆定律内容:导体中的电流跟导体两端的的电压U成,跟导体的电阻成;公式I=。
【针对练习】1.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I—U图象可知,电流变化相同时,电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的
D.由
U
I
R
=可知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比
解析:
U
R
I
=只是电阻计算的定义式,U=0,I=0时R仍存在,即R与U和I不存在正反比
关系.对一段确定的导体而言,R一定,故I与U成正比,D对.
【变式训练】电路中有一段导体,给它加上3V的电压时,通过它的电流为2mA,可知这段导体的电阻为______Ω;如果给它加上2V的电压,则通过它的电流为______ mA;如果在它两端不加电压,它的电阻为______Ω。
三、导体的伏安特性曲线
1.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。
在导体电阻一定时图线的斜率表示,斜率越大,电阻越.
2.什么是线性元件:.
3.什么是非线性元件: .
四、描绘小灯泡的伏安特性曲线
1.在《描绘小灯泡的伏安特性曲线》的实验中,按下图的电路图甲进行实验,开关闭合前,调节的滑片,使变阻器的有效电阻
为,闭合开关,逐步减小滑动变阻器的有效电阻,通过小灯泡的
电流随之,分别记录电流表和的多组数据,直到电
流达到它的为止,由于变阻器是串联在电路中的,即使R调
到最大,电路中还有一定的电流,因此在描出的伏安特性曲线中缺少 的数据,要克服这一点,可按照下图乙进行实验。
(1)在下图中画出I —U 图线.
(2)从图线上可以看出,当小灯泡的电功率逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是_______.
(3)这表明导体的电阻随着温度的升高而_______.
【典型例题】
【例2】如图所示,图线1表示的导体的电阻为R 1,图线2表示的导体的电阻为R 2,则下列说法正确的是( ) A .R 1∶R 2=1∶3 B .R 1∶R 2=3∶1
C .将R 1与R 2串联后接于电源上,则电流比I 1∶I 2=1∶3
D .将R 1与R 2并联后接于电源上,则电流比I 1∶I 2=3∶1
解析:选AD. I -U 图象的斜率表示电阻的倒数,由图象可得R 1∶R 2=1∶3,故A 项对,B 项错.R 1与R 2串联后电流相等,故C 项错.R 1与R 2并联后电压相同,由公式U =IR 知,电流与电阻成反比,故D 项对.
【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0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?
解析:依题意和欧姆定律得:4
.05
/3/0000-=
=I U I U R ,所以I 0=1.0 A
又因为2
002I U I U R =
=
,所以0.2202==I I A 【变式训练】某电路两端的电压不变,当电阻增加3 Ω时,电流降为原来的4/5,则电路原来
的电阻为多大?
【例4】 如图所示,为某小灯泡的电流与其两端的电压关系图线,试分别计算出其电压为
5 V 、10 V 时小灯泡的电阻,并说明电阻的变化规律.
解析 根据图象,当电压为5 V 时,电流为0.5 A ,所以有: R 1=
I U =5
.05 Ω=10 Ω 当电压为10 V 时,电流为0.7 A ,所以R 2=
I U =7
.010 Ω≈14.3 Ω
随着电压的升高,曲线的斜率越来越小,电阻越来越大,因此其电阻是非线性电阻,不是一个固定的值.实际上我们生活中用的白炽灯泡都是这种情况,只不过在电压变化不大的情况下不考虑罢了.
【例5】有一标有“6 V,1.5 W”的小灯泡,现用图甲所示电路测量,提供的器材除导线和开关外,还有:
A .直流电源6 V(内阻不计)
B .直流电流表0~3 A(内阻0.1 Ω以下)
C .直流电流表0~300 mA(内阻约为5 Ω)
D .直流电压表0~15 V(内阻约为15 k Ω)
E .滑动变阻器10 Ω,2 A
F .滑动变阻器1 k Ω,0.5 A (1)实验中电流表应选用________,滑动变阻器应选用________.(用序号表示) (2)试按图甲电路将图乙所示器材连成电路. 解析:(1)选电流表实际上是选量程.先估算一下通过电流表的电流,由小灯泡的规格可知通过的电流最大不能超过0.25 A .因此选 C.在该题中滑动变阻器接成分压式,此时要求滑动变阻器的电阻比用电器的电阻小,至少应差不多;小灯泡的电阻在正常工作时约为24 Ω,
所以滑动变阻器不能选F ,应选E ,但不应忘记还要核对一下电流是否会超过其允许值,E 的最大允许电流是2 A ,实验中的最大电流只有0.25 A ,选E 也是安全的. 答案:(1)C 、E(2)如图所示
完成下列练习
1.欧姆定律不适用于 ( )
A .金属导电
B .电解液导电
C .稀薄气体
导电 D .气体导电
2.根据欧姆定律,下列说法正确的是
A .从R=U/I 可知,导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
B .从R=U/I 可知,对于某一确定的导体,通过的电流越大,说明导体两端的电压越大
C .从I=U/R 可知,导体中的电流跟两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D .从R=U/I 可知,对于某一确定的导体,所加电压跟通过导体的电流之比是个恒量
3.两电阻R 1、R2的电流I 和电压U 的关系如图1所示,可知两电阻R 1∶R2等于( )
A.1∶3
B.3∶1
C.1∶3
D.3∶1
4.有a 、b 、c 、d 四个电阻,它们的U —I 关系如图2所示,则图中电阻最大的是( )
U
图1
2
A .a
B .b
C .c
D .d
5.一个标有“220V 60W “的白炽灯泡,加上的电压由零逐渐增大到220V ,在此过程中,电压(U )和电流(I )的关系可用图线表示,题中给出的四个图线中,符合实际的是( )
6.一个阻值为R 的电阻两端加上电压
U 后,通过电阻横截面的电量q
随时间t 变化的图象如图2-5所示,此图象的斜率可表示为(
)
A .U
B .
R C .
R U D .R
1
7.一段导体两端电压是4 V,在2 min 内通过导体某一横截面积的电量是15 C ,那么这段导体的电阻应是 Ω.
8.人体通过45 mA的电流时,就会引起呼吸器官麻痹.如果人体的最小电阻为800 Ω,求人体的安全工作电压.根据以上所给的数据说明:为什么人体触到220 V的电线时会发生危险,而接触到干电池的两极时却没有感觉?
9. 小灯泡的伏安特性曲线如图所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了 Ω
10.相距40 km 的A 、B 两地架两条匀质的输电线,电阻共为800 Ω,如图2-3-5所示.如果在A 、B 间的某处发生短路,这时接在A 处的电压表示数为10 V ,电流表示数为40 mA.求发生短路处距A 处有多远?
图2
A
B
C
D
图3
题6
题9 题10
11.一个电阻器,当它两端的电压增加0.2V时,通过电阻器的电流增加2mA,则该电阻器的阻值是多少?
12.为研究小灯泡的伏安曲线的特性,选用小灯泡额定值为“3.0 V,0.4 A”,实验中有仪器:安培表、伏特表、电键、导线若干外;还需要 ________、__________。
(1) 实验中用两电表测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流时,电路怎样连接才能使测得灯泡的电阻误差较小?为什么?
(2)为使加在小灯泡的电压从零开始,能在较大的范围调节,滑动变阻器应采用怎样连接?画出相关的电路图。
(3)请根据你画的电路图,把图中的实验器材连成符合要求的实验电路。
(4)为使读数误差尽可能小,电压表的量程应选用________档,电流表的量程应选用_______档,为保证实验安全,测量范围不能超过_______V和_____A,开始做实验闭合S前,应把P 移到________端。
(5)若实验中测得某一小灯泡的电流强度和电压之值如下表,请画出U-I图线,该小灯泡的电阻有何特征?并从中分析其主要原因。