【三维设计】高中物理 第二章第3节 欧姆定律同步导学案（含解析）新人教版选修31(1).doc

【三维设计】2013-2014学年高中物理 第二章第3节 欧姆定律同步导学案（含解析）新人教版选修3-11.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无关。2欧姆定律的表达式为i，此式仅适用于纯电阻电路。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。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叫做导体的电阻，用r表示。(2)定义式：r。(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。(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。1对电阻的进一步理解对于给定的导体，电阻是一定的，不管导体两端有无电压、导体中有无电流，电阻都是一定的，所以不能说电阻与电压成正比，与电流成反比。2对公式i、r和uir的比较物理意义适用条件i某段导体电流的决定式计算通过某段导体电流大小，仅适用纯电阻r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uir沿电流方向电势逐渐降低，电压降等于i和r乘积计算导体两端电压，适用于金属导体、电解液导电特别提醒(1)应用公式时，应注意公式中的三个物理量i、u、r是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。(2)对r，r不变时，u与i成正比，r。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解析：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。答案：d导体的伏安特性曲线1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，如气体导体、二极管等。2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。(2)实验电路如图231所示。(3)实验操作：按如图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑至r的最左端。闭合开关，向右移动变阻器的滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数。依据实验数据作出小灯泡的iu图线。图231(4)应注意的问题：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法。滑动变阻器的接法：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从零开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图231所示。接线顺序为“先串后并”，即先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻组成串联电路，再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱，最后把电压表并联到小灯泡两端。电表量程选择的原则是在保证测量值不超过量程的情况下，指针偏转角度越大，测量值的精确度通常越高。电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，通常在开始实验时，应通过调整滑动变阻器的滑动触头位置，使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流最小。对导体的伏安特性曲线的理解图线比较内容iu图线(伏安特性曲线)ui图线坐标轴u是自变量，i是因变量i横坐标，u纵坐标斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状非线性元件图线的形状电阻随u的增大而增大电阻随i的增强而减小特别提醒导体电阻rn，即电阻等于图线上点(un，in)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图232所示。图 2322.如图233所示的图像所对应的两个导体：(1)电阻关系为r1r2_；(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比u1u2_；(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比i1i2_。图 233解析：(1)因为在iu图像中，r，所以r1 2 ，r2 ，所以r1r22()31。(2)由欧姆定律得u1i1r1，u2i2r2，由于i1i2，则u1u2r1r231。(3)由欧姆定律得i1，i2，由于u1u2，则i1i2r2r113。答案：(1)31(2)31(3)13对欧姆定律的理解及应用例1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；如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多大？思路点拨解答本题时应把握以下三点：(1)不特别说明认为导体的电阻不变；(2)每次改变电压后对应的u、i比值不变；(3)对应同一导体，。解析对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同。下面给出三种解法：法一：依题意和欧姆定律得：r所以i01.0 a又因为r，所以i22i02.0 a。法二：由r，得i01.0 a。又r，所以i2i0，i22i02.0 a。法三：画出导体的iu图像，如图所示，设原来导体两端的电压为u0时，导体中的电流为i0。当u时，ii00.4 a。当u2u0时，电流为i2。由图知。所以i01.0 a，i22i02.0 a。答案2.0 a下列说法中正确的是()a由r知，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比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻rc导体电流越大，电阻越小d由i知，通过一段导体中的电流跟加在它两端的电压成正比解析：导体的电阻取决于导体自身，与u、i无关，故a、c错；比值反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，所以b正确；由i可知，通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，所以d正确。答案：bd伏安特性曲线的应用例2某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测量数据分别绘制了三种元件的iu图像，如图234所示，则下述判断正确的是()图 234a只有乙图正确b甲、丙图的曲线肯定是误差太大c甲、丙不遵从欧姆定律，肯定不可能d甲、乙、丙三个图像都可能正确，并不一定有较大误差审题指导伏安特性曲线又分线性元件伏安特性曲线和非线性元件伏安特性曲线，又有iu和ui两种图像。解析甲、乙、丙三个图像都可能正确，乙是线性元件，r不随i变化。甲、丙是非线性元件，甲的电阻随i增大而减小。丙的电阻随i增大而增大，不一定有较大的误差。故d选项正确。答案d借题发挥 小灯泡的伏安特性曲线与图丙类似，其原因是灯泡的灯丝在不同电压下，发光、发热情况不同，电压越高灯丝温度越高，电阻随温度的升高而增大。若导体的iu图线是例2题图中的丙，则在图235所示a坐标下导体的电阻是多少？解析：在图中a坐标下导体的电阻r 8 。答案：8 图 235实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线例3某同学在做“测定小灯泡功率”的实验时得到下表中u和i的数据。序号12345678u/v0.200.601.001.401.802.202.603.00i/a0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光图 236(1)在图236上画出iu图线。(2)从图线上可以看出，当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温度升高而_。思路点拨在解答本题时可按以下思路分析：解析(1)根据u、i数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑曲线，即iu图线，如图所示。(2)、(3)在iu图线中，任一点与原点连线的斜率的倒数即这一状态的电阻值，从图线看出斜率越来越小，其倒数越来越大，即灯丝电阻随功率增大而变大，或者说随温度升高而变大。答案(1)见解析(2)开始不变，后来逐渐增大(3)增大借题发挥 对于图像问题需要注意的几点问题：(1)合理选取标度；(2)仔细、准确地描点；(3)连线时，偏离线太远的点应舍去；(4)要用平滑曲线连接，不能用折线。随堂基础巩固1关于电流和电阻，下列说法中正确的是()a电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同b金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加速，所以电流增大c由r可知，i一定时，导体的电阻r与u成正比，u一定时，导体的电阻r与i成反比d对给定的导体，比值是个定值，反映了导体本身的性质解析：电流方向为正电荷定向移动的方向，故a错；电流的大小与自由电荷的热运动无直接关系，故b错；电阻由导体本身性质决定，不随u、i改变，故c错；电阻可用r来计算，故d正确。答案：d2为探究小灯泡l的伏安特性，连好如图237所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图像应是图238中的() 图 237图 238解析：小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻r会随着增大。由r得uir，即ui图像的斜率变大，所以只有c选项对。答案：c3某导体中的电流随其两端电压的变化如图239所示，则下列说法中正确的是()图 239a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的电阻b加5 v电压时，导体的电阻约是5 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解析：非线性元件欧姆定律不一定不适用，例如金属导体的电阻就是随温度的变化而变化的，可以用欧姆定律计算各状态的电阻值，a错误；当u5 v时，i1.0 a，r5 ，b选项正确；由图线可知，随电压的增大，各点到坐标原点连线的斜率越来越小，电阻越来越大，反之，随电压的减小，电阻减小，c错误，d正确。答案：bd4.如图2310所示的电路，电压表的示数为2 v，电流表的示数为1 a，电路中的电源电压为5 v，则r2的电阻为多少？解析：因为uu1u2，所以u2uu15 v2 v3 v。而ii1i21 a，图 2310所以r2 3 。答案：3 课时跟踪训练(满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1根据欧姆定律，下列判断正确的是()a导体两端的电压越大，导体的电阻越大b加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数c电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低d电解液短时间内导电的ui图线是一条直线解析：导体的电阻与电压无关，故a错；对气体，欧姆定律不成立，即常数，故b错；由uir知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落，欧姆定律适用于电解液导电，故c、d正确。答案：cd2由欧姆定律i导出uir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只是提供一种测量计算导体电阻的方法，故a错，b、c对；公式uir，当i一定时u与r成正比，d正确。答案：bcd3.一个阻值为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1所示，此图像的斜率可表示为()aubrc. d.解析：qt图像的斜率表示流过电阻r的电流，由此可知，通图 1过电阻r的电流不变，由欧姆定律知，i，故c正确。答案：c4如图2为小灯泡的ui图线，若将该小灯泡与一节电动势e1.5 v，内阻r0.75 的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据？()图 2a1.5 w1.0 w b0.75 w0.5 wc0.75 w0.75 w d1.5 w0.75 w解析：做出电源的外电压和电流的关系图像，即u1.50.75 i 的图像，两图像的交点就是电源和小灯泡构成闭合回路时的路端电压和电流。图像交点坐标是(1.0,0.75)，电源的总功率p总ie11.5 w1.5 w，灯泡的实际功率p灯ui0.75 w。答案：d5一个标有“220 v60 w”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到200 v，在此过程中，电压u和电流i的关系可用图3所示的图线表示，给出的四个图线中肯定不符合实际的是()图 3解析：灯泡的电阻受温度的影响，不同电压下温度不同，其电阻也不同，随温度的升高电阻增大，因此图像c是符合要求的，所以本题选a、b、d。答案：abd6.小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图4所示，p为图线上一点，pn为图线的切线，pq为u轴的垂线，pm为i轴的垂线，则下列说法中正确的是()a随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大b对应p点，小灯泡的电阻为r图4c对应p点，小灯泡的电阻为rd对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围的面积解析：由图像可知，u越大，ui图线的斜率越小，表示小灯泡的电阻越大，即a正确。r中的u、i与小灯泡所处状态下的电压与电流相对应，即b对c错。对应p点，功率pu1i2，与图中pqom所围面积相等，故d正确。答案：abd7已知用电器a的电阻是用电器b的电阻的2倍，加在a上的电压是加在b上的电压的一半，那么通过a和b的电流ia和ib的关系是()aia2ib biaciaib dia解析：由i得：iaibuarbubra14，即iaib，应选d。答案：d8小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，通过灯泡的电流是1 a；则当灯泡两端电压为2 v时，通过灯泡的电流可能是()a0.5 a b0.6 ac0.8 a d1 a解析：由题意可知，电流应大于0.5 a而小于1 a，具体再进一步确定，灯泡两端的电压为1 v时，电流为0.5 a，灯泡的电阻r12 ；灯泡两端的电压为3 v时，电流为1 a，灯泡的电阻r23 ；当灯泡两端的电压为2 v时，灯泡的电阻大于2 而小于3 ，所以这时通过灯泡的电流大于0.66 a，而小于1 a，故选c。答案：c二、非选择题(本题共2小题，共18分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)9(9分)如图5所示，图像中的两条直线对应两个导体a、b，求：(1)两个导体的电阻之比。(2)两个导体电流相等时，两端的电