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文档简介
第十七章欧姆定律第一部分
教材梳理课程标准3.4.2探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律.课标解读与命题规律1.《课程标准》要求通过实验,探究电流与电压、电阻的关系;对欧姆定律要求能理解、进行简单计算及应用.2.预计2025年考查题型以填空题、实验题、作图题、计算题为主.考查重点是欧姆定律的探究实验,欧姆定律的简单计算和动态电路分析.的是()A.导体电阻大小跟它两端的电压成正比B.导体电阻大小跟通过它的电流成反比C.导体电阻大小由它两端电压和通过电流决定D.导体电阻大小等于它两端电压与通过电流的比值D
2.(2024广州)如图是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接.未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动.闭合开关S,车辆总质量越大时()AA.电压表的示数越大C.电流表的示数越大
B.电压表的示数越小D.电流表的示数越小
3.(2023烟台)在电学实验中,遇到电路故障时常用电压表来检测.如图所示,电源电压恒为4.5V,闭合开关后两灯均不亮,用电压表先后测得ad、ac和ab两端的电压均为4.5V,则故障可能是(A
)A.灯L1断路B.灯L2断路C.灯L1短路D.灯L2短路
4.(2024黑龙江)如图为灯泡L
和定值电阻R的I-U图象,若将L和R并联在电源电压为3V的电路中,干路电流为________A;若将其串联在电源电压为4V的电路中,L和R的阻值之比为______.答案:0.61∶3
5.(2024滨州)如图所示,电源电压为3V,闭合开关后,电流表A1
的示数为0.6A,电流表A2
的示数为0.2A,则通过灯泡L2的电流为________A,灯泡L1
的阻值为________Ω.答案:0.415考点1探究电流与电压、电阻的关系
1.在研究电流和电压关系时,保持________不变,通过调节________________改变加在导体两端的________,研究通过导体的电流和导体两端电压之间的关系.实验结论:当导体的________一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成________比. 2.在研究电流和电阻关系时,保持________不变,通过调节________________保持加在导体两端的________不变,研究通过导体的电流和导体电阻之间的关系.实验结论:当导体的________一定时,通过导体的电流与导体的电阻成________比.电阻滑动变阻器电压电阻正电压滑动变阻器电压电压反考点2欧姆定律正反1.欧姆定律的内容:通过导体的电流,跟导体两端的电压成________比,跟导体的电阻成________比.
2.欧姆定律的公式:________.式中I表示________,单位是________;U表示________,单位是________;R表示________,单位是_________.变形公式:U=_________;R=_________.虽然电流A电压V电阻ΩIRR=________,但绝对不能说导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比.对于同一段导体而言,电压和电流的比值是________的(不考虑温度对电阻的影响),这是因为导体的电阻大小是由它本身的性质决定的.
3.利用欧姆定律解题时应注意:(1)同一性.公式中的I、U、R是对同一段导体而言的.(2)同时性.公式中的I、U、R是同一时刻的值.(3)统一性.各物理量的单位统一为国际单位.不变规律串联并联电流规律___________________________________________电压规律___________________________________________电阻规律串联电路总电阻等于各部分电路电阻之和(R=R1+R2+…+Rn)并联电路总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和
4.串、并联电路中电流、电压和电阻的规律:I=I1=I2=…=In
I=I1+I2+…+InU=U1+U2+…+UnU=U1=U2=…=Un
5.串联电阻相当于增大了导体的_________,所以串联的总电阻比任意一个电阻都________;并联电阻相当于增大了导体的_____________,所以并联的总电阻比任意一个电阻都________.
考点3伏安法测电阻1.实验原理:________.实验电路图:
长度大横截面积小R=U I2.实验过程:用电压表测出待测电阻两端的电压U,用电流表小.调节滑动变阻器,重复上述实验.多次测量,取R的平均值. 3.实验过程注意事项:(1)连接电路时开关要________;闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移至___________处.(2)实验中滑动变阻器的作用:a.保护电路;b.改变___________________________和电路中的电流,多测几组电压值和电流值,求出电阻的平均值,减小误差.(3)测量灯泡的电阻实验中,计算灯泡的电阻________(选填“能”或“不能”)求平均值,这是由于灯泡的电阻受________的影响较大.断开最大阻值定值电阻两端的电压不能温度精讲1探究电流、电压和电阻的关系
【例1】(2024巴中)图甲是小明探究电流与电压、电阻的关系的实验电路图,选用的实验器材有电源(3V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器(20Ω,2A)、阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻、开关,导线若干.(1)探究电流与电压的关系.①根据图甲将图乙实物电路连接完整(要求滑片向左移动时电流表示数变大);②探究电流与电压的关系时要保持______不变;③实验中滑动变阻器的作用是______________和______________________________.(2)探究电流与电阻的关系.
①在实验中,首先确定一个保持不变的电压值U,当AB间的电阻R由5Ω换成10Ω时,保持滑片位置不变,闭合开关后将滑动变阻器的滑片向________(选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为U.
②当AB间换接20Ω电阻时,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,电压表示数都无法达到U.为了完成实验,U的取值不能小于______V.
③如表中为实验得到的数据.请分析,第3组实验数据不符合“导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比”的实验规律,是由________(选填“测量错误”或“测量误差”)造成的.实验序号R/ΩI/A150.402100.203200.11
解析:(1)①滑片向左移动时电流表示数变大,则滑动变阻器应该连接左下端,如图所示.
②探究电流与电压的关系时需要控制定值电阻不变,从而比较定值电阻两端电流与电压的关系.
③连接电路时滑动变阻器需要处于阻值最大处,起到保护电路的作用;探究电流与电压的关系时,通过多次调节滑动变阻器,从而改变定值电阻两端电压,获得多组实验数据;故滑动变阻器的作用是保护电路和改变定值电阻两端电压.
(2)①根据串联电路分压规律,每次更换大的电阻后,电压表示数会变大,需要增大滑动变阻器的阻值才能保持电阻两端电压不变,故需要向右移动滑动变阻器滑片.
③第三组数据理论值为0.10A,但表中测出来的数据为0.11A,偏差值较小,是由于读数造成的测量误差.答案:(1)①如图所示②电阻③保护电路改变定值电阻两端电压
(2)①右②1.5③测量误差变式拓展
1.(2024青岛)小明用图甲所示的实验装置探究电流和电阻的关系.电源电压为4.5V,三个定值电阻阻值分别为5Ω、10Ω和15Ω,两个滑动变阻器规格分别为“10Ω,1A”和“20Ω,1A”.(1)图甲电路连接不完整,请用笔画线代替导线将电路连接完整.(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到________(选填“左”或“右”)端.
(3)正确连接电路后,小明依次使用三个定值电阻进行实验.每次更换定值电阻后,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数与前一次实验相同,记录相应电流表示数,绘制出I-R图象如图乙所示,实验中电压表的示数为________V.
(4)小明找来一个未知阻值的电阻,重复上述实验,电流表表盘如图丙所示,其示数为________A,该电阻的阻值为________Ω. (5)根据以上实验数据,实验中小明选择的滑动变阻器规格应为________.答案:(1)如图所示(2)右(3)2.4(4)0.1220(5)“20Ω,1A”精讲2欧姆定律及其简单应用【例2】(2024江西)如图所示,电源两端电压为24V,电阻R为20Ω.(1)只闭合开关S,求通过电阻R的电流;(2)同时闭合开关S、S1,若通过干路的电流为1.6A,求通过电阻R1的电流和电阻R1的阻值.电路图电流电压电阻电压分配或电流分流I=I1=I2总电流等于各导体上的电流U=U1+U2总电压等于各部分电压之和R=R1+R2总电阻等于各部分电阻之和
电压的分配与电阻成正比
解析:要解决欧姆定律的相关问题,必须先掌握好串、并联电路的电流、电压、电阻规律以及欧姆定律和欧姆定律的变形公式.电路图电流电压电阻电压分配或电流分流I=I1+I2总电流等于各支路电流之和U=U1=U2总电压等于各支路两端电压
总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和各支路上电流的分配与电阻成反比(1)当只闭合开关S,只有电阻R串联在电路中,UR=U=24V,1.2A.
(2)同时闭合开关S、S1,R和R1并联,若通过干路的电流
I=1.6A,根据并联电路电压和电流规律可得R1两端的电压U1=U=24V,通过R1的电流I1=I-IR=1.6A-1.2A=0.4A;由欧姆答案:(1)1.2A(2)0.4A60Ω变式拓展
2.(2024临沂)闭合如图甲所示电路的开关,将滑动变阻器的滑片由最右端移到最左端的过程中,电压表与电流表的示数变化的图象如图乙所示.则定值电阻R0的阻值为________Ω,电源电压为________V.答案:31.5
3.(2024南充)如图所示电路,若甲、乙两表为电流表,闭合开关S1,断开开关S2,两表指针位置相同,则R1∶R2=________;若甲、乙两表为电压表,闭合开关S1
、S2
,则两表示数之比是________.(电表每次测量均未超过量程)答案:4∶15∶4
4.(2024重庆)将阻值为10Ω的电阻R1
与另一电阻R2
接入电源电压恒定的电路,如图所示.闭合开关S,电流表A1
的示数为0.45A,电流表A2
的示数为0.3A.求:(1)通过R2
的电流;(2)电源电压.解:(1)由图可知,两电阻并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2
测量R1
中的电流;则干路电流I=0.45A,通过R1
的电流I1=0.3A,因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以,通过定值电阻R2
的电流I2=I-I1=0.45A-0.3A=0.15A.U1=I1R1=0.3A×10Ω=3V,因并联电路各支路两端的电压相等且等于电源电压,所以,电源电压U=U1=3V.精讲3伏安法测电阻【例3】小明在家中找到了一根金属丝,利用自己所学的物理知识对它进行了研究.
(1)如图甲所示,用刻度尺测量出其长度为________________;如图乙所示,天平测出其质量为________;若用排水法测出其体积为1cm3,则该金属丝的密度为____________________. (2)小明接着测金属丝的电阻,接线时开关应处于________________(选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器滑片应移到__________(选填“A”或“B”)端.图丙中C线和D线应分别接在电压表的_________和________接线柱上.(最后两空均选填“-”“3”或“15”)
(3)接线无误且闭合开关后,移动滑动变阻器滑片,当电压表的示数为1.4V时,电流表的示数如图丁所示为_______________,则该金属丝的电阻为__________Ω.再测一组数据时,发现电压表的示数变大,说明滑动变阻器的滑片是向________________(选填“A”或“B”)端移动.(4)小明又设计了一种方法来测金属丝的电阻,将金属丝和一定值电阻R0接入如图戊所示电路,当电流表A1的示数为电流表A2的示数n倍时,金属丝的电阻Rx=________________R0.解析:伏安法测电阻的原理是R=,电流表要与被测电阻串联,电压表要与被测电阻并联.连接电路时开关要断开,闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片移至阻值最大位置. (1)在进行刻度尺的读数时,注意刻度尺的分度值,并要估读到分度值的下一位,由图甲知,刻度尺的分度值为1mm,所以金属丝的长度为6.19cm.天平平衡时,物体质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值,注意标尺的分度值,由图乙知,标尺5.6g/cm3. (2)接线时开关应处于断开状态,由图丙知,滑动变阻器接了下面左边的A接线柱,所以在闭合开关前,滑片应移至右端的B处,使其阻值最大;由图丙知,电源电压为3V,所以电压表可选择0~3V的量程,电流从其正接线柱流入,负接线柱流出,所以C接“-”接线柱,D接“3”接线柱.(3)由图丁知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,变阻器的阻值变小,所以滑片向A端移动.
答案:(1)6.19cm(6.17~6.19cm均可)5.6g5.6g/cm3(或变式拓展
5.(2024南充)小红想测量标有“1.5V”字样小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验.(1)用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整.
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压.造成这一故障的原因可能是小灯泡________(选填“断路”或“短路”).
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为________Ω;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I-U图象,如图丙所示.(4)小红认为不能利用图甲的装置探究电流与电压的关系,理由是________________________________________.
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定大于U额且未知,滑动变阻器R最大阻值未知,定值电阻阻值为R0).请将实验步骤补充完整:①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为______时,小灯泡正常发光;
②闭合S、
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