歐姆定律-完整版獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、3 歐姆定律【思考】一臺(tái)電動(dòng)機(jī)接在電路中，正常工作時(shí)能用歐姆定律求電流嗎？提示：不能.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體、電解液等導(dǎo)體，對(duì)于含電動(dòng)機(jī)的電路、含蓄電池的電路等歐姆定律是不適用的.【思考】某同學(xué)用正確的方法描繪出了某種半導(dǎo)體元件的伏安特性曲線如圖所示，這種元件是線性元件嗎？該元件的電阻隨U的增大是如何變化的？提示：其I-U圖象為曲線，所以它是非線性元件.隨著電壓的增大，半導(dǎo)體元件的溫度升高，圖線的斜率逐漸增大，又因?yàn)樾甭实奈锢硪饬x反映了電阻的倒數(shù)的變化規(guī)律，所以半導(dǎo)體元件的電阻隨溫度的升高而減小.一、對(duì)公式I= 和R= 的理解【特別提醒】（1）注意公式中三個(gè)物理量I、U、R是同一電阻同一時(shí)刻值

2、.（2）歐姆定律I= 僅適用于金屬導(dǎo)電及電解液導(dǎo)電.（3）對(duì)R= ，R與U、I無(wú)關(guān)，導(dǎo)體電阻R一定時(shí)，U和I成正比，【典例1】根據(jù)歐姆定律，下列說(shuō)法中正確的是( )A.由關(guān)系式U=IR可知，導(dǎo)體兩端的電壓U由通過(guò)它的電流I和它的電阻R共同決定B.由關(guān)系式 可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C.由關(guān)系式 可知，導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比D.由關(guān)系式 可知，對(duì)一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，所加的電壓跟通過(guò)導(dǎo)體的電流的比值是一定值【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意U、I、R三者之間的關(guān)系.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選C、D.U=IR和I= 的意義不同，可以說(shuō)I由U和R共同決定，但

3、不能說(shuō)U由I和R共同決定，因?yàn)殡娏鳟a(chǎn)生的條件是導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差，A錯(cuò)誤，C正確；可以利用R= 計(jì)算導(dǎo)體的電阻，但R與U和I無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤，D正確.【規(guī)律方法】 歐姆定律的推廣應(yīng)用歐姆定律的原形式是I= ，而公式R= 應(yīng)該理解成電阻的比值定義式，比值定義的魅力就在于被定義的物理量與比值中的那兩個(gè)物理量無(wú)關(guān)，但R= 告訴了我們一種測(cè)量導(dǎo)體電阻的方法，即伏安法.【變式訓(xùn)練】下列說(shuō)法中正確的是( )A.通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，則導(dǎo)體的電阻越小B.當(dāng)加在導(dǎo)體兩端的電壓變化時(shí)，導(dǎo)體中的電流也發(fā)生變化，但電壓和電流的比值對(duì)這段導(dǎo)體來(lái)說(shuō)是恒量C.通過(guò)導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比D.導(dǎo)體的電

4、阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比【解析】選B、C.導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與外加電壓和通過(guò)的電流無(wú)關(guān)，A、D錯(cuò)誤；對(duì)同一段導(dǎo)體，電阻不變，它兩端的電壓和通過(guò)電流的比值為恒量，當(dāng)加在導(dǎo)體兩端的電壓變化時(shí)，導(dǎo)體中的電流也發(fā)生變化，B正確；由歐姆定律知通過(guò)導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，C正確.【變式備選】關(guān)于電流和電阻，下列說(shuō)法中正確的是( )A.電流的方向與導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)方向相同B.金屬導(dǎo)體溫度升高時(shí)，由于自由電子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，所以電流增大C.由 可知，I一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻R與U成正比D.對(duì)給定的電阻，在溫度不變時(shí),比值 是一個(gè)定值，反映導(dǎo)體本身的一

5、種性質(zhì)【解析】選D.電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向，A錯(cuò)誤；由電流的微觀表達(dá)式I=nqvS知電流的大小與電荷的定向移動(dòng)速率有關(guān)，與自由電荷的熱運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，B錯(cuò)誤；電阻反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，取決于導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確.二、對(duì)導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解1. 圖線不同于 圖線. 圖線為導(dǎo)體的伏安特性曲線，表示電流I隨電壓U的變化規(guī)律，橫軸表示U為自變量，縱軸表示I為因變量.2.對(duì) 圖象或 圖象進(jìn)行分析比較時(shí)，要仔細(xì)辨認(rèn)縱軸與橫軸各代表什么，以及由此對(duì)應(yīng)的圖象上任一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的具體意義.線性元件的 圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，斜率表示

6、電阻的倒數(shù)，線性元件的 圖象也是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，但斜率表示電阻，要加以區(qū)別.如圖所示，在圖甲中R2R1,圖乙中R2R1.3.如圖，非線性元件的 圖線是曲線，導(dǎo)體電阻 ，即電阻等于圖線上點(diǎn)（Un，In）與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù).【特別提醒】（1） 圖線中的斜率k= ，斜率k不能理解為k=tan(為圖線與U軸的夾角)，因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)傾角是不同的.（2）某些電阻在電流增大時(shí)，由于溫度升高而使電阻變化，伏安特性曲線不是直線，但對(duì)某一狀態(tài)，歐姆定律仍然適用.【典例2】?jī)呻娮鑂1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系如圖所示，可知兩電

7、阻R1R2等于( )A.13 B.31 C.1 D. 1【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意 圖線斜率的物理意義.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A.在 圖象中直線斜率的倒數(shù)等于該導(dǎo)體的電阻，因此兩個(gè)電阻之比等于斜率的倒數(shù)之比： ，故A正確.【變式訓(xùn)練】某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化而變化，如圖所示，則下列說(shuō)法中正確的是( )A.該元件是非線性元件，所以不能用歐姆定律計(jì)算導(dǎo)體在某狀態(tài)時(shí)的電阻B.加5 V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是5 C.由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D.由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小【解析】選B、D.雖然該元件是非線性元件，但可以用歐姆定律計(jì)算各狀態(tài)的電阻值，A錯(cuò)誤.當(dāng)U=5 V

8、時(shí)，I=1.0 A,R= =5 ，B選項(xiàng)正確.由圖可知，隨電壓的增大，各點(diǎn)到坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率越來(lái)越小，電阻越來(lái)越大，反之，隨電壓的減小，電阻減小，C錯(cuò)誤，D正確.【變式備選】如圖是某同學(xué)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)描繪的一個(gè)小燈泡的伏安特性曲線，分析該曲線，下列說(shuō)法正確的是( )A.小燈泡的伏安特性曲線的斜率隨著電壓的升高而增大B.小燈泡燈絲的電阻隨著電壓的升高而增大C.歐姆定律適用于小燈泡，所以小燈泡是個(gè)線性元件D.小燈泡燈絲的電阻隨著電壓的升高而減小【解析】選B.由圖象可知小燈泡的伏安特性曲線的斜率隨著電壓的升高而減小，A錯(cuò)誤；小燈泡的電阻隨著電壓的升高而增大，B正確，D錯(cuò)誤；小燈泡的伏安特性曲線是曲線，不

9、是過(guò)原點(diǎn)的直線，所以小燈泡不是線性元件，歐姆定律對(duì)小燈泡的某一狀態(tài)適用，C錯(cuò)誤.三、測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)分析1.實(shí)驗(yàn)電路的確定（1）電流表的內(nèi)、外接：由于小燈泡的電阻較小，為減小誤差，采用電流表外接法.（2）滑動(dòng)變阻器的接法：描繪小燈泡的伏安特性曲線，需要從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始的連續(xù)變化的電壓，因此滑動(dòng)變阻器要采用分壓式連接，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示.2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程三方面【特別提醒】（1）調(diào)節(jié)電壓時(shí)不要超過(guò)小燈泡的額定電壓.（2）坐標(biāo)系標(biāo)度要合理選取，盡量使描出的圖象占據(jù)坐標(biāo)紙的大部分.（3）小燈泡電壓、電流變大時(shí)，電阻變大，伏安特性圖線是曲線.連線時(shí)要用平滑的曲線，不能連成折線.【典例3】（2010

10、安徽高考）太陽(yáng)能是一種清潔、綠色能源.在我國(guó)上海舉辦的2010年世博會(huì)上，大量利用了太陽(yáng)能電池.太陽(yáng)能電池在有光照時(shí)，可以將光能轉(zhuǎn)化為電能，在沒(méi)有光照時(shí)，可以視為一個(gè)電學(xué)器件.某實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)方法，探究一個(gè)太陽(yáng)能電池在沒(méi)有光照時(shí)（沒(méi)有儲(chǔ)存電能）的I-U特性.所用的器材包括：太陽(yáng)能電池、電源E、電流表A、電壓表V、滑動(dòng)變阻器R、開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干.（1）為了達(dá)到上述目的，請(qǐng)將圖甲連成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)電路圖.（2）該實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，描點(diǎn)繪出了如圖乙所示的I-U圖象.由圖可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻_（選填“很大”或“很小”）；當(dāng)電壓為2.80

11、V時(shí)，太陽(yáng)能電池的電阻約為_(kāi).【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)可按以下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）注意到圖乙的I-U圖象中的數(shù)據(jù)特點(diǎn)：電壓、電流從零開(kāi)始變化，所以電路設(shè)計(jì)用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法，如圖所示.(2)由圖乙可知，當(dāng)電壓小于2.00 V時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能電池的電流很小，由歐姆定律可知：此時(shí)太陽(yáng)能電池的電阻很大.當(dāng)電壓為2.80 V時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能電池的電流約為2.8 mA，由歐姆定律可知：此時(shí)太陽(yáng)能電池的電阻約為=1.0103 .答案：(1)見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)解答圖 (2)很大 1.0103【變式訓(xùn)練】下表為某同學(xué)測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線的記錄數(shù)據(jù).根據(jù)表中數(shù)據(jù)在如圖所示的坐標(biāo)紙中畫(huà)出小燈泡的伏安特性曲線.由畫(huà)

12、出的曲線看小燈泡的電阻有沒(méi)有變化？若有，如何變化？猜想發(fā)生變化的原因是什么.【解析】根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，作圖如圖所示.由圖象可以看出：（1）燈泡兩端電壓較低時(shí)電阻不變化.（2）燈泡電壓達(dá)到1.8 V以后，電阻值開(kāi)始變化.（3）I-U圖象的變化趨勢(shì)表明，燈泡的電阻在電壓達(dá)到1.8 V以后逐漸增大（4）原因猜想：燈泡的溫度升高，引起電阻的變化.答案:見(jiàn)解析【典例】如圖所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：（1）電阻關(guān)系R1R2為多少？（2）若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等（不為零）時(shí)，電壓之比U1U2為多少？（3）若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等（不為零）時(shí)，電流之比I1I2為多少？【解題指導(dǎo)】解答本題時(shí)應(yīng)注意圖線斜

13、率的物理意義以及歐姆定律的應(yīng)用.【標(biāo)準(zhǔn)解答】（1）由 圖象可知：R=解得：故（2）由歐姆定律得：U1=I1R1，U2=I2R2，由于I1=I2，則U1U2=R1R2=31.（3）由歐姆定律得：由于U1=U2，則I1I2=R2R1=13.答案：（1）31 （2）31 （3）13以下給出幾種電學(xué)元件的電流與電壓的關(guān)系圖象，如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是( )【錯(cuò)誤案例】對(duì)圖象的意義理解不清導(dǎo)致錯(cuò)誤A.這四個(gè)圖象都是伏安特性曲線B.這四種電學(xué)元件都是線性元件C.是線性元件，是非線性元件D.這四個(gè)圖象中，直線的斜率都表示元件的電阻【正確解答】選C.伏安特性曲線是以I為縱軸，U為橫軸的圖象，A錯(cuò)誤；線性元

14、件并不只是說(shuō)I-U圖象是直線，而必須是過(guò)原點(diǎn)的直線，所以只有是線性元件，不是線性元件，B錯(cuò)誤，C正確；在U-I圖象中，過(guò)原點(diǎn)的直線的斜率才表示導(dǎo)體的電阻,D錯(cuò)誤.【易錯(cuò)分析】本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：1.對(duì)導(dǎo)體的電阻的定義式R= 的認(rèn)識(shí)正確的是( )A.導(dǎo)體的電阻與其兩端電壓成正比，與通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比B.導(dǎo)體兩端的電壓越高，其電阻越大C.導(dǎo)體的電阻與其兩端的電壓U、通過(guò)它的電流I均無(wú)關(guān)D.導(dǎo)體的電阻與通過(guò)導(dǎo)體的電流有關(guān)【解析】選C.導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓、通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，沒(méi)有正反比關(guān)系，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.2.歐姆定律適用于( )A.電動(dòng)機(jī)電路 B.金屬導(dǎo)體導(dǎo)電C.電解液導(dǎo)電 D.所有電器元件【解析】選B、C.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體、電解液等導(dǎo)體，對(duì)于含電動(dòng)機(jī)的電路、含蓄電池的電路等歐姆定律是不適用的，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤.3.用電器A的電阻是用電器B的電阻的2倍,加在A上的電壓是加在B上的電壓的一半,那么通過(guò)A、B的電流IA和IB的關(guān)系是( )A.IA=2IB B.IA=IBC. D.【解析】選D.設(shè)B的電阻為R,則A的電阻為2R，加在A上的電壓為U，則加在B上的電壓為2U，由歐姆定律得:A中的電流為 ,B中的電流為 ,所以 D正確.A、B、C錯(cuò)誤.4.一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U