2019第二章第1节.doc

1、第 1节欧姆定律学习目标核心提炼1.知道形成持续电流的条件及电流的计算公式。2个概念 电流、电阻2.理解欧姆定律及适用条件。qU3.了解电阻的定义式。2 个公式 I tI R4.会描绘导体的伏安特性曲线，能根据导体的伏1 个图像 导体的伏安特性安特性曲线分析电阻特点。曲线一、电流1.自由电荷： 导体中可自由运动的电荷，称为自由电荷。金属中的自由电荷是自由电子；电解质溶液中自由电荷是可自由运动的正负离子。2.形成电流的条件： 导体中有自由电荷、导体内存在电场。3.电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q 跟通过这些电荷所用时间t 的比值。q(2)定义式： I t 。(3)单位：国际单位是安培(A

2、) ；常用单位还有毫安(mA) 和微安 ( A)等， 1 mA 3610A，1 A10A。(4)方向：电流是标量，但有方向。规定导体内正电荷定向移动的方向为电流方向，即电流方向与负电荷定向移动的方向相反。(5)电流强度的微观解释如图 1 所示，导体长为l ，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，导体的横截面积为 S，导体每单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷的电荷量为 q。图 1导体 AD 中的自由电荷总数： N nlS。总电荷量 Q NqnlSq。这些电荷都通过横截面 D 所需要的时间： tvl。由 qIt 可得，导体 AD 中的电流为 IQt nqSv，即导体

3、中电流取决于n、q、S、v。第 1页4.直流和恒定电流方向不随时间改变的电流叫做直流，方向和强弱都不随时间改变的电流叫做恒定电流。思考判断1.静电场中的电势、电势差与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。( )2.电流既有大小，又有方向，是矢量。( ×)3.电流的方向与电荷定向移动的方向相同。( ×)4.恒定电流的大小、方向均不变。( )q5.由于 I t ，所以说 I 正比于 q，反比于 t。( ×)二、欧姆定律电阻1.电阻(1)定义：电压 U 和电流 I 的比值是一个跟导体本身性质有关的量，我们称之为电阻。U(2)定义式： R I 。(3)单位：国际单位制：欧

4、姆，简称欧，符号是。常用单位还有千欧和兆欧等，1 k 103 ；1 M 106 。(4)物理意义：反映导体对电流的阻碍作用。2.欧姆定律(1)内容：导体中电流强度跟它两端电压U 成正比，跟它的电阻R 成反比。U(2)表达式： I R。(3)适用条件：适用于金属导电和电解液导电，对气态导体和半导体元件不适用。思考判断1.任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比，与通过的电流成反比。( ×)2.对于某个电阻而言，它两端的电压越大，通过它的电流越大。( )3.欧姆定律适用于金属导体，也适用于半导体元件。( ×)第 2页4.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。

5、( ×)三、伏安特性曲线1.伏安特性曲线：通过某种电学元件的电流随电压变化的图线叫做这种元件的伏安特性曲线。2.线性元件导体的伏安特性曲线是一条直线，即电流与电压成正比， 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。对电流的理解要点归纳 1.电流的形成电荷的定向移动形成电流。当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流。(1)产生电流的条件：导体两端有电压。(2)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。2.电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定

6、向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。3.电流的大小q(1)I t 是电流的定义式， I neSv是电流的决定式， 故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。(2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的q电流方向是相同的，应用I t 时， q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。(3) q It 是求电荷量的重要公式。4.电流是标量第 3页电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量。精典示例 例 1在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方

7、向如图2所示。如果测得 2 s 内分别有 1.0 ×1018 个正离子和 1.0 ×1018 个负离子通过溶液内部的横截面 M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？图 2解析水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向 B。每个离子的电荷量是e1.60 ×1019 C。该水溶液导电时负离子由B 向 A 运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面 M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝

8、对值之和。q|q | |q |I t 12t1.0 ×1018×1.6×10 191.0 ×1018×1.6 ×1019A2 0.16 A。答案由A指向 B0.16A对金属来讲，是自由电子的定向移动，q 为通过横截面的自由电子的电荷量。对电解质溶液来讲，是正、负离子同时向相反方向定向移动，q 为正、负离子电荷量的绝对值之和。针对训练 1 北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m 的近似圆形轨道，当环中的电流为 10 mA 时，若电子的速率为光速的十分之一，则在整个环中运行的电子数目为 ()A.5 ×1011 个B.5

9、15;1019 个C.1.0 ×1013 个D.1.0 ×103 个第 4页解析设在整个环中运行的电子数目为n，这些电子每两次通过某一截面时间间2406qneIt3610×10 ×8×10隔为 t，则 t18s8×10s，由 I t t ，解得 n e1.6 ×101910×3.0 ×1011个 5×10个，故 A 正确。对欧姆定律的理解要点归纳 1.欧姆定律的适用情况欧姆定律仅适用于纯电阻(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U(1)同

10、体性：表达式 I R中的三个物理量U、 I、R 对应于同一段电路或导体。(2)同时性：三个物理量U、I、 R 对应于同一时刻。公式U和 RU的比较3.I RI比较项目IUURRI意义欧姆定律的表达式电阻的定义式前后物理I与 U 成正比，与 R成反R 是导体本身的性质，不随U、量的关系比I 的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液适用于计算一切导体的电阻等精典示例 例 2(多选 )下列说法正确的是 ()UA. 由 R I 可知，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第 5页UUB.比值 I 反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R IC.通过导体的电流越大，导体的电阻越小UD.由

11、I R可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比U解析导体的电阻跟它两端的电压、 通过它的电流均无关， 选项 A 、C 错误；由 IU可知，在U 一定时， I 越大， I 越小，说明导体对电流的阻碍作用越弱，反之IUU越小， I 越大，说明导体对电流的阻碍作用越强，故比值 I 反映了导体阻碍电流的UU性质，即电阻 R I ，选项 B 正确；由欧姆定律I R可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，故选项D 正确。答案BD例 3某金属导体两端所加电压为8 V 时，10 s内通过某一横截面的电荷量为 0.16C，求导体的电阻及10 s 内通过导体横截面的电子数；若导体两端电压为1

12、0 V，求通过导体的电流。解析电压 U18 V，10 s内通过电荷量Q，0.16 C1 Q0.16A 0.016 A，则电流 I t 10U18电阻 R I 1 0.016 500 。10 s 内通过导体横截面的电子数为Q0.1618n e 1.6 ×10 19个 1.0 ×10个。若导体两端电压为U2 10 V，U210则电流 I2 R500 A 0.02 A。答案 500 1.0 ×1018 个 0.02 A导体的伏安特性曲线第 6页要点归纳 1.UI 图像与 IU 图像(1)坐标轴意义不同： I U 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

13、律，横轴表示U 为自变量， 纵轴表示 I 为因变量； U I 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3 甲中， R1>R2；而在图乙中 R2 >R1。图 32.非线性元件电阻的确定Un如图 4 所示，非线性元件的I U 图线是曲线，导体电阻Rn In ，即电阻等于图线上点 (Un，I n)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。图 4精典示例 例 4如图 5所示的图像所对应的两个导体为1、R2，则：R图 5(1)电阻 R1R2 为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零 )时，电压之比 U1 U2 为多少？

14、(3)若两个导体中的电压相等(不为零 )时，电流之比 I1I 2 为多少？1 U解析 (1)因为在 IU 图像中， Rk I ，110×103210×1032，所以 R32 ，R335×1015×10所以 1R2 2。R233 1(2)由欧姆定律得 U1I 1R1 ，U2 I2R2，由于 I1I2，则 U1U2R1R231。U1U2(3)由欧姆定律得 I1R1，I2R2，由于 U1U2，则 I1I2R2R113。第 7页答案(1)31(2)31(3)13关于 “伏安特性曲线 ”的两点注意1(1)IU 图像中的斜率 k R，斜率 k 不能理解为 k tan

15、 (为图线与 U 轴的夹角 )。因坐标轴的单位可根据需要人为确定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角是不同的。(2)某些电阻在电流增大时， 由于温度升高而使电阻变化， 伏安特性曲线不是直线，但对某一状态，欧姆定律仍然适用。针对训练 2 某一导体的伏安特性曲线如图6(AB 段曲线 )所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是 ()图 6A.B 点的电阻为 12 B.B 点的电阻为 40 C.导体的电阻因温度的影响改变了1 D.导体的电阻因温度的影响改变了9 解析A 点电阻 RAUA330，B点电阻BUB6IA1RIB1.5 ×1011.0 ×1040 ，故 A 错误， B 正确； R

16、RB RA10 ，故 C、D 错误。答案B公式q的理解与应用 )电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A。当通电 5 分1.(I t钟时，通过电阻横截面的电子数为()A.1 500 个B.9.375 ×1019 个C.9.375 ×1021 个D.9.375 ×1020 个解析qIt ，nqIt 9.375×21个。e e10答案C2.(对欧姆定律的理解 )根据欧姆定律，下列判断正确的是()A.导体两端的电压为零，电阻即为零第 8页B.导体中的电流越大，电阻就越小C.当电压增大 2 倍时，电阻增大2 倍UD.由 I R可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的

17、电压成正比U解析导体的电阻由导体本身的性质决定，公式R I 只提供了测定电阻的方法，UR 与 I 只是在数值上相等，当我们不给导体两端加电压时，导体的电阻仍存在，因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比，与导体中的电流成反比，A 、B、C 错误， D 正确。答案D3.(欧姆定律的应用 )取阻值分别为1 和 R2 的电阻，现在两电阻两端分别施加电压R3R1U1、U2，已知 U12U2，此时流过 R1 的电流为流过 R2 的电流的 3 倍。则R2为()1922A.2B.2C.1D.9解析设 R2 两端的电压为U，通过2 的电流为I，则1 两端的电压为3，通过RR2U3U12×3I1，

18、A 正确。R1 的电流为 3I，由欧姆定律知 R U，所以 R UIR22I答案A4.(对伏安特性曲线的理解)(多选 )某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图7 所示的图像。根据图像，下列说法正确的是 ()图 7A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻B.在导体乙的两端加 1 V 的电压时，通过导体乙的电流为0.1 AC.当通过导体甲的电流为0.9 A 时，导体甲两端的电压为4 VD.将导体乙连接到电压为5 V 的电源上时，通过导体的电流为 0.5 AU 2U2解析 I U 图像的斜率表示电阻的倒数， 则 R 甲 I 0.4 5 ，R 乙 I0.2第 9页1

19、0 ，选项 A 错误；由 I U，得当导体乙两端的电压为1 V 时，I1 U11RR10乙U25A 0.1 A，选项 B 正确；乙连接到电压为 5 V 的电源上时， I2R乙10 A0.5 A，选项 D 正确；由 UIR，得当通过导体甲的电流为0.9 A 时，导体甲两端的电压UIR甲0.9 ×5 V4.5 V，选项 C 错误。答案BD基础过关1.关于电流的说法正确的是()qA.根据 I t ，可知 I 与 q 成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向，电流是矢量D.电流的单位 “安培 ”是国际单位制中的基本单位解析依据电流的定

20、义式可知， 电流与 q、t 皆无关，显然选项 A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 错误；电流是标量，故选项 C 错误。答案 D某电解池中， 若在2 s内各有19个二价正离子和2.0 ×1019 个一价负离子通2.1.0 ×10过某截面，那么通过这个截面的电流是()A.0B.0.8 AC.1.6 AD.3.2 A解析电荷的定向移动形成电流，但“”“ ”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和。在2 s 内通过截面的总电荷量应为q 1.60 

21、15;1019×2×1.0 ×1019 C1.60 ×1019×1×2.0 ×1019 C6.4 C。由电流的定义式q6.4知 I t 2A 3.2 A。第10 页答案D3.(2019 吉·林长春外国语学校高二月考)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 I A 和 IB的关系是 ()A.IA2IBB.IA1IBC.IAIBD.IA1IB24由 IAUA、BUB及A 11解析AB、UB 得A2UB UB 1B，D正确。RIRR2R

22、UI2RI24R 4ABBB答案D4.在电阻为 4的导体中通以恒定电流， 5 min 内通过导体横截面的电荷量是45 C，这时加在导体两端的电压是()A.60 VB.6 VC.0.6 VD.3.6 Vq 45解析通过导体的电流为I t 5×60A 0.15 A；根据欧姆定律得，加在导体两端的电压是 UIR 0.15 ×4 V0.6 V，故选项 C 正确。答案C5.一个阻值为 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()图 1U1A.UB.RC.RD.R解析qt 图像的斜率表示流过电阻R 的电流，由此可知，通

23、过电阻 R 的电流不U变；由欧姆定律知， I R，故 C 正确。答案C能力提升6.将四个定值电阻a、b、c、d 分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图2 所示。其中阻值最接近的两个电阻是()图 2A.a 和 bB.b 和 d第11 页C.a 和 cD.c 和 dU解析根据 R I 知，定值电阻的 U I 图线的斜率表示定值电阻的阻值。在UI 图中分别连接 O 与 4 个点，根据它们的倾斜度可知， a 和 b 的阻值最接近， 故 A正确。答案A7.如图 3 所示，图线和图线所表示的电阻值分别是()图 3A.4 和2 和 0.5C.4 k 和 2 k ×10 4 和 5.0 ×10 4 解析在 UI 图中，斜率越大，电阻越大，且斜率大小与电阻阻值大小相等，U8所以 R1 k1 I 2×103 4 k ，同理 R22 k ，选项 C 正确。答案C8.(多选 )如图 4 所示是某导体的I U 图线，图中 45°，下列说法正确的是 ()图 4A.通过电阻的电流与其两端的电压成正比B.此导体的电阻 R 2 图线的斜率表示电阻的倒数，