第十四章 欧姆定律
【知识点梳理】 (一)、电阻
1、在物理学中,电阻表示 ,电阻的国际单位是 ,常用单位 、 。完成下列单位的换算:0.3KΩ= Ω;100MΩ = Ω。 2、导体的电阻的影响因素有 、 、 和 ;导体的电阻是导体本身属性,与导体两端电压和导体中电流 (有关/无关)。(长度相同,导体越粗,电阻越小;粗细相同,长度越长,电阻越大)
3、下列电工材料:(1)塑料 (2)铜丝 (3)陶瓷 (4)酸碱盐的水溶液 (5)纯净的水 (6)石墨 (7)硅锗材料 (8)玻璃 其中属于导体的有 ;属于绝缘体的有 ;其余的属于 。 3、如图示的实验装置:从图甲中可见,常温下的玻璃是 ,如果给玻璃加热,使它达到红炽状态,玻璃就变成 ,使小灯泡发光,如图乙所示,这个实验表明 。 (二)、滑动变阻器
1、观察滑动变阻器,回答下列问题:
(1)若滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样,其中“10Ω”表示 ;“1A”表示 。
(2)滑动变阻器是通过改变 来改变电阻的;要利用其改变电路中的电流,应将变阻器 (串联/并联)接入电路中,应将接线柱 (一上一下/两上/两下)接法。
(3)要利用滑动变阻器电路中的电流,在接通电路之前,应将金属滑片放在阻值 位置;滑动变阻器在许多电学实验中得到应用,请你举出两个例子 。 (4)其实滑动变阻器不只是呆在实验室中的物理器材,在我们家中也不泛见到她的身影,请列举两例 、 。 (三)、欧姆定律
1、欧姆定律:导体中的电流跟这段导体两端的电压成 ,跟这段导体的电阻成 ,其公式是 ;(在运用欧姆定律公式及其变形公式解题时要注意电流、
电压、电阻是同一导体的同一时刻,还要注意三者都要用国际单位:A、V、Ω)
2、导体两端的电压为10V时,通过它的电流为100mA,则此导体的电阻为 Ω,若它两端电压为30V时,通过它的电流为 A,若它两端电压变为0V时,通过它的电流为 A,此时导体的电阻为 Ω。(电阻是导体本身的属性,大小等于导体两端电压与通过导体中电流的比值,与有无电流、电压无关)
3、一只电阻两端电压从4V增加到6V,通过它的电流将从0.5A增加到 A,该电阻的阻为 Ω。(电压和电流发生变化,导体的电阻是导体本身的属性,不会变化;其中R=ΔU/ΔI也可直接运用来计算电阻) (四)、欧姆定律的应用 1、伏安法测电阻:
(1)实验原理: ;
(2)实验器材:待测电阻和 ; (3)在方框内画出实验的电路图,并按电路图将右边的实物图连接好:
(4)在表格中填入需要测量的物理量和计算的有关项目的名称:
实验序号 1 (5)指出上一步骤表格设计上的缺陷: ; (6)此实验中变阻器的作用是 。
(7)若将其中的定值电阻换成小灯泡,来测量小灯炮的电阻,小强得到的数据如下表: 序号 1 2 3 电流I/A 0.14 0.18 0.24 电压U/V 1 1.5 25 灯的亮度 暗 较亮 亮 电阻R/Ω 完成上表中的空白部分,并在右边的坐标纸上作出灯泡的U-I图线。
(8)由表和U-I图线可以得到的结论是 ;
(9)能否取三次测量的平均值求得灯泡的电阻?为什么?
2、串联电路的总电阻等于 ,公式: ;(串联电路总电阻大于其中任何一个电阻,相当于增加了导体的长度)
3、并联电路的总电阻的倒数 ,公式 ;(并联总电阻小于其中任何一个电阻,相当于增加了导体的横截面积) 【典例分析】 考点一:电阻
要点:1、电阻的定义: 2、决定导体电阻的因素: 例1、关于导体的电阻,小明有以下四种认识,其中正确的是( )
A、导体电阻与电流、电压无关 B、通过导体电流越大,导体电阻越小 C、通过导体的电流为零,导体没有电阻 D、加在导体两端的电压越小,导体电阻越大 例2、天冷了,小华家新买了台电取暖器,回来使用后时,发现导线很热,他又不知道如何向有关部门投诉,你认为他投诉的理由是( )
A、导线太长,电阻大导致导线发热 B、电线太短,电阻小导致导线发热 C、导线太细,电阻大导致导线发热 D、导线太粗,电阻大导致导线发热 例3、在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。 (1)小明的猜想是:①电阻可能与导体的材料有关; 小亮的猜想是:②电阻可能与导体的温度有关; 小敏的猜想是:③电阻可能与导体的长度有关; 根据你掌握的电学知识,你认为: ④电阻还与 有关。
(2)右图是三位同学为上述探究活动准备的实验器材,他们已经完成了部分实物的连接。若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想①,应该控制 不变;要探究猜想③,应该选用导线__ __和导线___ _(填导线的代号字母)进行对比实验。
(3)如果准备器材时,同学们只找到一根如图a的镍铬合金丝,他们能完成猜想 的实验探究。(只填序号)
(4)他正确选择后,将电阻丝分别接入M、N间,闭合开关,观察灯泡的亮度或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中,两次电流表指针均有偏转,但第一次的示数大于第二次的示数,说明第一次接入的电阻丝的阻值 (较大/较小);其中第二次实验中灯泡不亮,你认为的原因是 。
考点二:导体和绝缘体
要点:1、导体、绝缘体和半导体的区别 2、了解常见的导体和绝缘体 例4、在右图所示的电路中的A、B之间接入下面哪个物体小灯泡能发光( ) A、铅笔芯 B、橡皮 C、塑料尺 D、刀片 例5、如图示的实验装置:
(1)闭合开关后,看到的现象是 ; (2)点燃酒精灯后,在加热一段时间后,你发现的现象是 ;
(3)此现象说明:○1 ;○2 。 考点三:滑动变阻器
要点:1.变阻器的构造与作用: 2.变阻器的接法: 3.变阻器的使用注意点: 例6、张微同学在实验室里连接一个电路图,她想让小灯泡变暗些,应该使滑动变阻器滑片P向 端(A/B),在闭合开关之前,变阻器的滑片处于 (A端/B端),如果张微在连好电路后,发现移动P灯泡亮度不变,且亮度很暗,你认为可能的原因是 。
例7、如图所示的电路,电源电压保持不变,闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,关于电表说法正确的是( )
A.电流表的示数变大,电压表的示数变小 B.电流表示数变大,电压表示数变大 C.电流表示数变小,电压表示数变大 D.电流表示数变小,电压表示数变小
例8、如图是汽车和摩托车油量测定装置示意图,R是滑动变阻器,它金属滑片的一端是杠杆的一端,油量表是由 表改装而成,从油量表的指针所指的刻度,就能知道油箱中的油的多少,当油箱中的油减少时,电路中的电流变 ,其中R’在电路中所起的作用是 ,聪明的你还能看出这套装置中还用到了什么物理知识: , 。 考点四:探究电流与电压、电阻的关系
要点:1、探究思路: 2、设计实验及结论: 3、问题分析:
A
B
例9、如图是探究电流与电阻、电压关系的实验电路图:
(1)光辉在先探究电流与电阻的关系,在连接电路时开关处于 状态,在闭合开关前滑动变阻器的滑片应先滑至 端(a/b/c); (2)根据电路图将右边的实验电路连接好:
(3)光辉将实验的数据记录在表一中,由表中的数据可知:电流与电阻 (成/不成)反比,这与欧姆定律 (相符/不符),其原因是 。 (4)然后光辉又探究了“电流与电压的关系”得到表二的实验数据,请在坐标纸上作出U—I图线,根据图像得出的结论是: 。 表一: 表二: 实验序号 1 2 3
(5)此实验装置还可进行哪些电学实验?(举出两例即可)
○1 ;○2 。
(6)实验过程中,当电阻R1由5Ω变为10Ω时,为了探究上述问题,滑片应 端移动到 时候为止。 考点五:欧姆定律理解
要点:1、欧姆定律 2、欧姆定律的表达式: 3、适用条件 4、R=U/I的理解 例10、根据欧姆定律R =U/I,下列说法正确的是( )
A.通过导体的电流越大,这段导体的电阻就越小 B. 导体两端的电压越高,这段导体的电阻就越大 C. 导体的电阻与电压成正比,与电流成反比
D. 导体两端的电压越高,通过这段导体中的电流就越大
R/Ω 3 6 9 I/A 0.5 0.33 0.25 实验序号 1 2 3 U/V 1 2 4 I/A 0.2 0.4 0.8
例11、某定值电阻当其两端的电压从2V增加到2.8V,通过该电阻的电流增加了0.1A,该电阻的阻值为( )
A、20Ω B、28Ω C、8Ω D、无法计算 考点六:利用欧姆定律进行简单计算
要点:把欧姆定律与串并联电路电流、电压的特点结合起来进行计算 例12、如图,3个电阻均为10Ω的电阻R1、R2、R3串联后接在电压恒为U的电路中,某同学误将一只电流表并联在R2两端,发现电流表的示数为1.5A,由此可推知电源电压为 V;若用一只电压表替代电流表并联R2两端,则电压表的示数应为 V。
例13、一只小灯泡上标有“8V 0.4A”,现将它接在12V的电源上,为使其正常发光,应 联一个 Ω的电阻。
例13、两定值电阻A、B中的电流与电压关系如图所示,A的电阻为 Ω,B的电阻为 Ω,如果将它们串联在1.5V电源上,电路中的电流为 A;若将它们并联在2V电源上,干路中的电流为 A。 考点六:串联、并联电路总电阻
要点:1、串联电路的总电阻 2、并联电路的总电阻
例14、如图所示的电路中,电源电压保持不变,当闭合开关后,电压表示数为6V,电流表示数为0.5A,则右边方框内的电阻连接情况可能是( )
A、4Ω和3Ω的电阻串联 B、6Ω和8Ω的电阻并联 C、10Ω和5Ω的电阻串联 D、12Ω和6Ω的电阻并联
例15、有两只电阻R1和R2,它们的U-I图线如图所示,如果将它们串联后的总电阻的图线会处于哪一个区域内( ) A、Ⅰ区域 B、Ⅱ区域 C、Ⅲ区域 D、都有可能 考点七:伏安法测电阻
要点:1、原理和过程 2、问题分析
例16、如图甲所示是郑重同学做伏安法测电阻的实验电路图:(电源电压为3V,待测电阻约为3Ω,滑动变阻器为“20Ω 2A”)
(1)该实验的原理是 ,按图所示的电路图连接实物; (2)开关闭合前,变阻器的滑片应放在 端;
(3)若某次测量中电流表、电压表示数如图乙所示,则该次测量电阻的阻值为 ;
(4)完成(3)步骤后,郑重同学收拾好器材,然后兴高采烈地把数据给老师,却被老师批评了一通,你知道郑重为什么最先完成,却被老师批评吗? 说说理由: 。
(5)郑重知道了自己的失误后,又重新开始实验,当连好电路闭合开关时,却发现:电流表无示数,而电压表有示数,且等于电源电压,可能是什么故障造成的吗?答: 。 【能力提升】
1、李华想为家里新铺一条线路,有粗细相同的电话线(铁芯)和护导线(铜芯)可供选择,下面最好的选择与正确的分析( )
A、选铁线,因铁线坚硬 B、选铜线,因铜线易于架设
C、选铁线,因铁线便宜 D、选铜线,因铜线电阻小
2、在“探究导体电阻大小的影响因素”的活动中,王军发现实验器材中金属丝只有一根,其它器材足够瞧,如果他完成下面的一些实验活动,其中他不可能完成的是( ) A、探究导体电阻与长度的关系 B、探究导体电阻与横截面积的关系 C、探究导体电阻与材料的关系 D、探究导体电阻与温度的关系 3、右图为测电笔的结构示意图,其中由绝缘体构成的部分是( )
A.笔尾金属体 B.塑料外 C.电阻 D.弹簧
4、半导体材料有着广泛的应用,下列物体中不需要应用半导体材料的是( )
A.输电线 B.手机 C.电脑 D.电视机
5、有些材料在温度很低的条件下电阻为零,这种现象称为超导材料。假如科学家在常温下研制出这种超导材料,那么它适合制作( )
A、白炽灯灯丝 B、加热器的电热丝 C、熔断器的熔丝 D、输电线路的导线 6、(09年浙江湖州)小明观察了市场上自动测高仪后,设计了以下四个电路(其中R’是滑动变阻器,R是定值电阻,电源两极间电压恒定)。其中能实现身高越高,电压表示数越大的电路是( )
7、图所示的电路中,电源两端的电压保持不变。闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移,下列说法正确的是( )
A.电压表V1与电压表V2的示数之和保持不变 B.电压表V2与电流表A的示数之比保持不变 C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大 D.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大
8、在如图所示的电路中,两只电流表的规格相同,电流表有两个量程 (0~0. 6A以及0~3A).闭合开关S,电阻R1与R2均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的比值为( )
A. 1∶5 B.5∶1 C.1∶4 D.4∶1
9、如果利用如右图所示的电路来测量一个大电阻R的电功率,那么x、y、z应分号别代表( )
A、电流表、电压表、滑动变阻器 B、电压表、电流表、滑动变阻器 C、滑动变阻器、电流表、电压表 D、电压表、滑动变阻器、电流表 10、如图所示的电路中,电源电压为6V并保持不变,定值电阻R1的阻值为10Ω,滑动变阻器最大阻值为20Ω。当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P由b端移到a端的过程中,下列说法正确的是( )
A、电压表示数变大,电流表示数变小 B、电压表和电流表的示数比值变小 C、电流表示数变化范围为0.2A~0.3A D、电压表示数变化范围为2V~6V
导线 铜 电阻 0.017 11、现代战争中,为了使对方的供电系统处于瘫痪状态,常用战机在敌方的发电站等供电线路上投放一种“石墨炸弹”,这种炸弹不伤害敌方人员,却可能让敌方电力无法正常供电,且战后也能降低重建成本,“石墨炸弹”爆炸后,形成大量石墨丝落在线路上,造成电路 (断路/短路),是因为石墨是 (导体/绝缘体/半导体)。 12、根据右表中数据回答:安装家庭电路取用导线时,应从铜
铁 锰铜合金 镍铬合金 0.096 0.44 1.1 线和铁丝中,选用 线,制作一个滑动变阻器,选择电阻材料时,应从锰铜合金和镍铬合金中,选用 。
13、如图所示电路图,开关S闭合后,将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端,电流表和电压表的示数变化关系如右图所示。由图像可得:定值电阻Ro的阻值是 Ω,滑动变阻器的最大阻值是 Ω。
14、如图所示的电路图,R1=6Ω,电流表A1的示数为0.3A,电流表A2的示数为0.5A,则电源电压为 V,R2的阻值为 Ω。 15、如图所示的电路,电源电压保持不变。闭合开关S,调节滑动变阻器,两电压表的示数随电路中电流变化的图线如图所示。根据图线的信息可知: (甲/乙)是电压表V2示数变化的图线,电源电压为 V,电阻R1的阻值为 ?。 16、甲、乙两小组同学用图甲所示电路进行了一些实验探究:
(1)甲小组选取的定值电阻为15Ω,电阻箱阻值如图乙所示,其值为 Ω,此时电压表的示数为3.5V,则该小组所用的电源的电压为 V;实验中若增大电阻箱阻值,电路中的电流将 ,电压表示数将 。(填变化情况)
(2)乙小组选用其他规格的定值电阻进行实验,他们通过调节电阻箱,得到几组电阻箱的阻值和对
应的电压值,并作出U-R的图象,如图丙所示,由图象可知,电阻箱阻值为20Ω时,电压表的示数为 V,该组所选用定值电阻的阻值为 Ω。
17、如图13所示,是红星中学九年级物理课外实践活动小组设计的风力测量仪的电路示意图。其电源电压U=3V,电路保护电阻R1=20Ω,均匀电阻丝的阻值为R2=30Ω,金属丝(电阻忽略不计)的上端固定在0点,下端系有一块塑料片A,当风从右向左吹动塑料片时,金属丝向左摆动并与电阻丝保持良好的接触,风力表由电压表改装而成。 (l)无风时,塑料片竖直下垂,电压表示数是多少?电路中的电流是多少? (2)风力最强时,金属丝滑至电阻丝的最左端,电压表的示数是多少? (3)为什么不在电路中串联电流表,把电流表改装成风力表?
18、(2009年·浙江温州)小明想探究某电阻的阻值R,与温度t的关系,设计了如下图所示的电路,其中,定值电阻Ro=20欧,电源电压U=3伏。他把该电阻放在不同的温度下做实验,得到了不同温度下该电阻的阻值(如下表)。
(1)由表中数据得出,该电阻的阻值Rt与温度t的数学关系式为 。 (2)通过计算说明,当温度为0℃时,小明观察到实验中电压表的示数为多少伏? · (3)在实验过程中,小明发现:温度较高时,随温度的上升,电压表示数变化不明显。经检查,电路连接正常,各元件没有损坏。你认为小明发现的情况可能是什么原因造成的? 。
19、如图所示,是小星设计的电子秤(g取10N/kg)。
(1)已知压力传感器与托盘的接触面积为1×10m,托盘的质量为1kg,电子秤不称量时,压力传感器受到的压力和压强分别是多大?
(2)压力传感器R的阻值会随压力的大小发生变化,它们间的关系如下表所示。已知R0的阻值为50Ω,电源电压为30V。当电压表的示数为10V时,电流表示数多大?被测物体的质量有多大?
(3)现在新式的电子台秤能在称量时,能去皮重,在这个电路可用如何改进? 压力F/0 N 电阻R/Ω
300 0 220 00 165 50 120 00 100 50 90 51122-32
19、如图所示,是小星设计的电子秤(g取10N/kg)。
(1)已知压力传感器与托盘的接触面积为1×10m,托盘的质量为1kg,电子秤不称量时,压力传感器受到的压力和压强分别是多大?
(2)压力传感器R的阻值会随压力的大小发生变化,它们间的关系如下表所示。已知R0的阻值为50Ω,电源电压为30V。当电压表的示数为10V时,电流表示数多大?被测物体的质量有多大?
(3)现在新式的电子台秤能在称量时,能去皮重,在这个电路可用如何改进? 压力F/0 N 电阻R/Ω
300 0 220 00 165 50 120 00 100 50 90 51122-32
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