【得分宝典】初中物理 专题2 第3章 欧姆定律.doc

【得分宝典】初中物理 专题2 第3章 欧姆定律概述欧姆定律是初中物理的重点内容之一，它作为一个重要的物理定律，反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系，是电学中最基本的定律，是分析解决电路问题的金钥匙。其中本章要求的知识点有：电流与电压、电阻的关系；欧姆定律的内容及其应用；电阻的串联和并联；伏安法测量小灯泡的电阻。考查的重点是电流与电压、电阻的关系；欧姆定律、电阻的串联和并联的综合应用；伏安法测量小灯泡的电阻。对本章知识点的考查多以选择题、填空题、实验题、计算题的形式进行，欧姆定律经常和串并联电路中电流、电压、电阻的规律综合起来考查，多以计算题的形式进行考查，题目综合性、开放性较强，注重科学探究和知识的应用。预测：欧姆定律、串并联电路中电流、电压、电阻的规律与各种用电器的铭牌等信息紧密联系的题目，出现的可能性较大。知识梳理成立条件内容电阻的串联：r=r1+r2计算公式实验探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律应用电阻的并联：1/r=1/r1+1/r2知识点一 电流与电压、电阻的关系 欧姆定律考纲解读考纲内容要求 名师解读能够通过实验探究电流与电压、电阻的关系本节命题的热点是探究电流与电压、电阻的关系的实验分析、电流与电压电阻的关系。考察题型：选择题、实验题。电流与电压、电阻的关系经常与图像结合在一起考查。进一步理解电阻是导体本身的一种性质会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和通过导体的电流理解欧姆定律的内容基础巩固1电流和电压的关系可以表示为 ；电流和电阻的关系可以表示为 ；2欧姆定律的内容为：导体中的电流，跟导体两端的 成正比，跟导体的电阻成 。其数学表达式为： 。3在利用欧姆定律计算时，公式中的i、u、r 的单位必须分别是 、 、 。探究电流与电压、电阻之间的关系【提出问题】大伟在实验时发现，用两节干电池串联起来给2.5v的小灯泡供电，比用一节干电池时小灯泡亮，而两节干电池串联起来给2.5v的小灯泡和3.8v的小灯泡供电时，这两个小灯泡的亮度也不相同。那么，电流与电压、电阻之间有什么关系呢？【猜想与假设】猜想1：电压是产生电流的原因，电压越大，电流越大。猜想2：电阻是导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流越小。猜想3：电压越大，电阻越小，电流越大。猜想4：电流与电压、电阻之间没有关系。【设计实验】 1在此实验中要用到控制变量法，所以要分为两大步：（1）研究电流与电压的关系；（2）研究电流与电阻的关系。2研究电流与电压的关系时，应保持电阻一定，移动滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压。3研究电流与电阻的关系时，把不同阻值的电阻分别接入电路，再移动滑动变阻器的滑片保持电阻两端的电压不变。4测量电流需要用电流表，测量电压需要用电压表，该实验的实验器材有：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（5、10、15各一个）、导线若干。5实验电路图如图3-1所示： 图3-16设计表格表格一r= 实验次数电压/v电流/a123 表格二：u= v实验次数电阻/电流/a123【进行实验】1 探究电流与电压的关系（1）按电路图连接电路（任选一个电阻接入电路，并把其电阻值填在表一上方）（2）移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格一中。（3）移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格一中。（4）移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格一中。2探究电流与电阻的关系（1）把5的电阻接入电路中，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格二中。（2）把10的电阻接入电路中，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格二中。（3）把15的电阻接入电路中，移动滑动变阻器的滑片使电压表示数为2v，读出此时电流表的示数，并把实验数据记录在表格二中。【分析与论证】（1）在 一定时，导体中的电流与导体两端的电压成 比；（2）在 一定时，导体中的电流与导体的电阻成 比。（3）电流i、电压u、和电阻r之间的关系用公式可以表示为 。【思考与讨论】改变定值电阻两端的电压的方法除了移动滑动变阻器的滑片之外，还有什么方法？这两种方法哪种方法更好？自我校对【分析与论证】（1）电阻 正 （2）电压 反 （3） 【思考与讨论】改变串联电池的节数，移动滑动变阻器的滑片这种方法好一些。重点突破一 直击考点考点一 实验探究电流与电压、电阻的关系探究电流与电压、电阻的关系实验中，典型的用到了控制变量法，在写结论的时候也必须体现出该方法，否则结论错误。例1 请你设计一个探究导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系的实验。图3-2 图3-3（1）请你在图3-2中画出该实验的电路图。（2）由于电路中电流的大小受多种因素的影响，所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时，必须保持其他因素不变，即采用了 法。（3）图3-3是某实验小组在探究过程中，根据实验数据绘制的图象，其中表示电压不变，电流随电阻变化的图象是 图； 表示电阻不变，电流随电压变化的图象是 图。(选填“甲”或“乙”)（4）在探究过程中，使用滑动变阻器的目的是 。（5）实验的结论是： ； 。量法，写结论的时候也应该体现出该方法。考点二 对欧姆定律概念的理解对欧姆定律概念的考查不仅对实验探究有要求，对欧姆定律的知识内容及其应用均有要求，从教学要求的水平层次看，欧姆定律知识的教学要求要达到“理解”层次。例2 关于欧姆定律的变形公式 r的物理意义，下面说法中正确的是（）a导体的电阻与它两端的电压成正比，和通过它的电流成反比b导体中通过的电流越大，则电阻越小c加在导体两端的电压越大，则电阻越大d导体的电阻等于导体两端的电压和通过它的电流之比例3 通过导体a、b的电流随电压的变化情况如图3-5所示，则导体a、b的电阻相比较（ ） 图3-5 a br2 b r1、r2串联后的总电阻的iu图线在区域ii c r1、r2并联后的总电阻的iu图线在区域iii d r1、r2并联后的总电阻的iu图线在区域i8. 在测量定值电阻的实验中，（1）连接电路时开关应_；（2）请你用笔画线代替导线，将图3-21中的实物电路连接完整。 图3-21 图3-22（3）闭合开关前，滑动变阻器的滑片p应移至_（选填“a”或“b”）端，这样做的目的有两个： ； 。（4）小青闭合开关后，移动滑片p到某一点时，电流表示数为0.2a，电压表示数如图3-22所示，为_v，计算出的电阻值为_。小青仅把这一次实验测量所得的阻值作为最后的结果，你认为合适吗?_，理由是_ _。（5）小珍连接好电路后闭合开关，发现无论如何移动变阻器的滑片p，电压表、电流表均有示数，但都不改变，原因可能是_。（写出一种即可） 9. 如图3-23所示的电路中，电源电压保持不变。在甲图中，闭合开关s，电压表示数为4v，电流表示数为0.4a；乙图中，闭合开关s，电压表示数为6v。求：（1）r1 、r2的阻值；（2）乙图中电流表示数。 图3-23自我校对的关系，从而判断r1与r2的大小。知识点三 动态电路问题 安全用电考纲解读考纲内容要求名师解读会分析滑动变阻器滑片移动对电路的影响本节命题的热点：滑动变阻器的滑片移动、开关的闭合、断开引起的电路变化问题的分析，经常考试题型：选择题、填空题、计算题。其中滑动变阻器的滑片移动引起的电路变化问题的分析是重点；确定电表示数的变化范围是难点。 会分析开关闭合、断开对电路的影响能够通过计算确定电表示数的变化范围利用欧姆定律理解安全用电的道理基础巩固1.根据欧姆定律的数学表达式，当电压不变时，电路中的电阻越大，电路中的电流越 。2. 根据欧姆定律的数学表达式，当电阻不变时，某段电路两端的电压越大，电路中的电流越 。3.无论是串联电路还是并联电路，只要电路中的一个电阻变大，总电阻就会 ，只要电路中的一个电阻变小，总电阻就会 。4如果人体的电阻按1k计算，那么通过人体的安全电流应不大于 ma。两手同时接触家庭电路的火线和零线时，通过人体的电流是 ma，所以，这是十分危险的。5我国家庭电路的电压是 v，大量事实表明，不高于 v的电压才是安全的。高压输电线路的电压高达几万伏甚至几十万伏，大约是人体安全电压的 倍到 倍，所以，即使不直接接触也可能使人致命。6发生雷电时，在云层和大地之间雷电的路径上有强大的电流通过，会给人们带来危害，雷电的路径往往经过地面上突起的部分，如树木、高大建筑物、室外天线等等。为了防止雷电对一些高大建筑物造成损坏，要在这些建筑物上安装 ，高压输电铁塔最上面的两条导线也是用来 的；我国古代建筑上的龙角形铁制装饰物据说也有 的作用。自我校对1. 小 2. 大 3. 变大 变小 4. 36 220 5. 220 36 几千 几万 6. 避雷针 防雷预防雷击实验探究1.学生实验2.演示实验3.探究性迷你实验或拓展实验有一种半导体材料，其电阻的大小随温度的变化而明显改变，利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻。利用热敏电阻可以用来测量温度的变化，且反应快，精度高。小明同学想用热敏电阻设计一个电路，来检测他家蔬菜大棚内温度的变化。他买来了一个热敏电阻，该热敏电阻的阻值随温度变化的图象如图3-25所示。他又到实验室借来了一块电流表、一个开关和6v的电源。请你利用这些器材帮他设计一个能直接观察大棚气温变化的电路。练一练：（1）请你在方框中画出你设计的电路图。 图3-25（2）若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度，这样电流表就改造成了气温表。若电流表选用006a的量程，请你计算说明改造成的气温表的0应与电流表刻度盘的什么刻度对应？该气温表能测量的最高温度是多少？自我校对（1）如图3-26所示。 图3-26（2）由图像可知：0时，热敏电阻的阻值为250，此时，电路的电流。所以气温表的0应与电流表刻度盘0024a的刻度对应。当电流表达到满刻度时，电路中的电流为06a，电路中的电阻。由图象可知，热敏电阻的阻值为10时，气温是80，因此，气温表能测量的最高温度是80。重点突破一 直击考点考点一 串联电路中滑动变阻器滑片移动对电路的影响解答此类题目时，应先根据“去表法”（电压表视为断路，电流表示为导线）判断电路的连接情况。然后再根据以下步骤判断：（1）根据滑片移动判断出电路中总电阻的变化；（2）据公式（其中为电源电压不变）判断总电流的变化；(3) 据公式判断定值电阻两端的电压的变化情况；（4）据判断滑动变阻器两端的电压的变化情况。例1 如图3-27所示，开关闭合后，当滑动变阻器滑片p向右滑动过程中，关于电流表和电压表示数的变化，下列说法正确的是（）图3-27a. 电流表示数变小,电压表示数变大b. 电流表示数变小,电压表示数变小c. 电流表示数变大,电压表示数变大d. 电流表示数变大,电压表示数变小点评 在分析过程中特别注意：这四步的顺序一定不能颠倒。考点二 并联电路中滑动变阻器滑片移动对电路的影响解答此类题目，同样要先根据电路图判断出电路的连接情况。在并联电路中，各支路两端的电压相等，并且等于电源电压，电压表测某用电器两端的电压也是电源电压，所以示数不变；如果电流表和滑动变阻器在一支路中，或在干路上时，其示数变化情况根据第一种情况分析，如果电流表和滑动变阻器不在一支路中，其示数不变。 例2 如图3-28所示的电路中（电源电压不变），闭合开关s后，当滑动变阻器的滑片自左向右移动时，下列说法中正确的是（ ）图3-28 a电流表的示数不变，电压表的示数不变 b电流表的示数变大，电压表的示数变小 c电流表的示数变大，电压表的示数变大 d电流表的示数变小，电压表的示数不变考点三 串联电路中开关变化对电路的影响解答此类题目时，应先判断确定开关闭合、断开（闭合的开关相当于导线，断开的开关相当于断路，去掉该部分电路）时，电路的连接情况及各电表所测的物理量；再根据已知条件，写出每种情况下所判断物理量的表达式，比较得出答案。例3在如图3-29所示的电路中，、是定值电阻，电源电压保持不变。当开关由断开变为闭合时，电压表的示数将 ，电流表的示数将 （填“变大”、“变小”或“不变”）。图3-29考点四 并联电路中开关变化对电路的影响解答此类问题时，应先判断出各开关通断时，电路的连接情况及各电表所测的物理量；再两种情况前后对比分析得出答案。例4 如图3-30所示的电路，电源电压不变，闭合开关、，两灯都发光。当把开关断开时，灯泡的亮度及电流表示数变化的情况是（ ）图3-30a亮度不变，电流表示数不变 b亮度不变，电流表示数变小 c变亮，电流表示效不变 d变亮。电流表示数变小点评 解答此类问题时，要切记在并联电路中，各条支路互不影响。考点五 确定取值范围的问题确定电流表、电压表或滑动变阻器接入电路中的阻值的变化范围，首先要看清题目里面有几个限制条件，最终的答案应该取现在条件中的交集。例5 如图3-31所示的电路中，电源电压恒定为4.5v，定值电阻=5，滑动变阻器的最大阻值为20，电流表的量程为0 0.6a，电压表的量程为0 3v。求：当滑动变阻器在哪个范围内取值，两个电表才能得到保护？图3-31考点六 安全用电电路的三种状态是通路、断路和短路。能够根据家庭电路中的现象分析出是三种状态中的哪一种，是同学们必须掌握的一种技能。例6 站在高压输电线上的小鸟不会触电的原因是（ ）a鸟是绝缘体不会触电b鸟的耐压性强不会触电c高压线外层有绝缘层d鸟只站在一根电线上，两爪间电压很小解析 鸟不是绝缘体，事实上鸟和人一样也是导体，它的耐压性也不强，高压线外面设有绝缘层，鸟在高压线上不触电是因为鸟的双爪在一根电线上，鸟的身体很小，两爪间的距离很近，加在鸟身体上的电压很小，通过鸟的电流也极小，因此不会触电。答案 d点评 鸟只站在一根电线上，鸟被两鸟爪之间的那段导线短路了。二 走出误区误区 没有看清滑片移动引起的电阻的变化情况例7 如图3-32所示，滑动变阻器的滑片p向b滑动时，电流表的示数将_ _；电压表的示数将_ _。（填“变大”、“变小”或“不变”）如此时电压表的示数为2.5v，要使电压表的示数变为3v，滑片p应向 端滑动。（填“a”或“b”）图3-32错解 变大 变大 b错解原因 误认为滑片向b端滑动时，电阻变小正解 变小 变小 a正解原因 此电路中滑动变阻器接入电路的电阻是ap段，滑片p向b滑动时，ap段变长，电阻变大，所以电流变小，电压表是测rx两端的电压，根据ux=irx可知，rx不变，i变小，电压表示数变小。反之，要使电压表示数变大，滑片p应向a端滑动。巩固复习1在如图3-33所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑片p向右移动时，下列说法中正确的是（ ）a电流表示数变大，灯变暗 b电流表示数变小，灯变亮c电压表示数不变，灯变亮 d电压表示数不变，灯变暗 图3-332如图3-34所示，将光敏电阻和定值电阻、电流表、电压表连成电路，接在9v的电源上，光敏电阻阻值随光强变化关系如下表：（“光强”表示光强弱程度的物理量，符号为e，单位坎德拉（cd）光强e/cd123456光敏电阻r/18964.53.63 图3-34若电流表的示数增大，表明光强在 ，电压表的示数将 （“增大”、“减小”或“不变”）。分析表中数据可知光强e=1.5cd时，光敏电阻的阻值r ，此时电流表的示数为0.5a，则 。 3如图3-35所示的电路，为李明同学的实验电路。当闭合开关s，将滑动变阻器的滑片 p向右滑动时，观察到的现象是（ ）a电压表示数减小，电流表示数增大 b电压表示数增大，电流表示数减小c电压表和电流表的示数都增大 d电压表和电流表的示数都减小 图3-354在如图3-36所示的电路图中，当开关闭合时，下列说法正确的是（ ）a整个电路发生短路 b电流表示数变小c电流表示数不变化 d电流表示数变大 图3-365. 如图3-37所示，电源电压为6v，并保持不变，当、闭合，断开时，电流表示数为0.5a，则的电阻值为 ；当、断开，闭合时，电压表示数为4v。则的电阻值为 ；如果电路中只闭合，电压表示数是 v。 图3-376如图3-38所示，滑动变阻器的最大阻值为100，电流表的量程是0 0.6a，的量程为0 3a，电阻，电源电压恒定为。闭合电路后，为了保证两个电流表都能正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻范围为 。 图3-38 7家庭电路中的用电器正常工作，把台灯插头插入插座时，电灯突然全部熄灭，说明电路中（ ）a电路原来是断路 b插座处短路c台灯灯丝断了 d台灯接线处短路提高训练8. 如图3-39所示电路，闭合开关后，将滑动变阻器滑片p由a端向b端滑动过程中，图中电压表和电流表的示数变化正确的是（ ）a电压表示数不变，电流表示数变大 b电压表示数变小，电流表示数变大c电压表示数不变，电流表示数变小 d电压表示数变大，电流表示数变小 图3-399如图3-40所示：电源电压为6v，的阻值为，的阻值为，的阻值为。求：（1）开关、都闭合时电流表的示数； （2）开关、都断开时电流表的示数。 图3-4010.如图3-41所示的电路中，电源电压恒定为4.5v，定值电阻=5，滑动变阻器的最大阻值为20，电流表的量程为0 0.6a，电压表的量程为0 3v。求：当滑动变阻器在哪个范围内取值，两个电表才能得到保护？ 图3-4111如图3-42所示电路，滑动变阻器上标有“50，1a”字样，电源电压为18v，r1=10，电压表量程为0 15v，求滑动变阻器接入电路的阻值范围。 图3-42参考答案1. d 解析 滑片p向右移动时，电阻变大，电源电压不变，所以电路中的电流变小，灯泡变暗，电压表测的是电源电压，所以其示数不变。2. 增大 减小 12 903. a 解析 分析电路可知，小灯泡于滑动变阻器串联，电压表测的是滑动变阻器两端的电压，然后根据四步分析法判断。另据分压关系， 得出：r22所以滑动变阻器的取值范围是：8 50。本章收尾物理应用 图3-43是某种光电计数器的原理示意图，其中r1的电阻值随着光照亮度的增大而减小，r2为定值电阻。工件随传送带运动，使光源的光线间歇地照射r1，a、b两点间的信号处理系统每获得高电压时计数一次。下列说法正确的（ ）图3-43a光线照射r1时，信号处理系统计数 b光线照射r1时，信号处理系统不计数c工件挡住光线，使r1两端的电压变小 d工件挡住光线，使r1两端的电压变大参考答案 a、d真题回放1.【2012安徽中考】如图3-44图示的电路中，电阻r1和r2串连接在ab两端，电压表并连接在r1两端已知r1=10，r2=20，电压表示数为2.5v，则ab两端的电压u= v 图3-44解析 已知两电阻串联，电压表测r1两端的电压，根据欧姆定律求出电路中的电流，根据电阻的串联和欧姆定律求出电源的电压答案 7.52.【2012福州中考】如图3-45所示，电源电压不变，开关s1闭合后，灯泡l发光，电压表有示数；再闭合开关s2后，出现的情况是：（）3. 【山东菏泽中考】小军采用图3-46的电路，研究“通过某导体的电流与它的电阻关系”，他分别用5和10的电阻做两次实验，当完成第一次实验后，小军将a、b两点间的电阻r由5更换为10，闭合开关后，滑动变阻器应该（ ） 图3-46a保持变阻器滑片不动b将变阻器滑片向右移动c将变阻器滑片向左移动d更换阻值更大的滑动变阻器。综合提高一 考题预测 1.【2012湖南岳阳模拟】如图3-47所示，为“测定小灯泡正常工作时电阻”的实验电路图：avab(1) 若小灯泡的额定电压3.8v，电阻约18，则电源至少用_节干电池串联，电压表选_v量程，电流表选_a量程。(2) 闭合开关s前，滑动变阻器滑片应置于_（a或b） 端。(3)闭合开关s后，发现灯l不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近电源电压，此故障的原因可能是（ ） 图3-47a、电流表处有开路 b、小灯泡l开路c、电压表处有短路 d、小灯泡l短路（4）如果电压表的大量程坏了，干电池是新的，你准备怎么办？2.【2012湖南湘潭模拟】如图3-48所示，当开关闭合后，电压表的示数为48v，电流表的示数为3a，当开关断开后，电压表的示数为40v，求： 图3-48（1）电源电压；（2）r1 、r2的阻值。3【2012湖南平江模拟】在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为25v。 (1)请用笔画线代替导线，将图3-49左图所示的实验电路未连接部分连接好(连线不得交叉)。 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于_ (选填“a”或“b”)端。猜想电压表示数情况电流表示数情况灯泡断路指针有偏转指针无偏转灯泡短路指针有偏转 图3-49(2)当开关闭合后，发现小灯泡不亮，终过分折，同学们猜想了一些可能的原因，见上表。 请根据同学们的猜想，在表中补充对应的电压表的示数情况。(3)故障排除后，同学们移动滑动变阻器的滑片，记录多组小灯泡两端不同的电压及对应的通过小灯泡的电流值，根据这些数据在坐标纸上绘制出了通过小灯泡的电流随其两端电压变化关系的图像(如图3-50所示)。分析图像可知，小灯泡正常工作时的灯丝电阻为 。 图3-50(4)从图像还可以看出，小灯泡灯丝的电阻随电压的增大逐渐_(选填“变大”或“变小”)，从物理学角度分析，造成这一现象的原因是 。(5)该实验的整套装置还可以用于其它实验，请举出一例。二 强化训练试卷一、选择题（每题3分，共30分）1如图3-51所示，电源电压u恒定，r1 r2，通过r1、r2的电流分别为i1、i2，r1、r2两端的电压分别是u1、u2，则 ( ) 图3-51 图3-52ai1 i2 bi1= i2 cu1 u2 du1= u22如图3-52所示，电源电压不变，闭合开关后，当滑片p向左滑动时，下列说法正确的是（ ） a电流表的示数增大，电压表的示数减小 b电流表的示数变小，电压表的示数变大 c电流表的示数增大，电压表的示数变大d电流表的示数变小，电压表的示数变小不变3如图3-53所示电路，电源两端的电压一定，开关s1 闭合，s2 断开。如果使电压表和电流表的示数均增大，则下列操作一定可行的是( )a.滑动变阻器的滑片p向右移 b.滑动变阻器的滑片p向左移c.滑动变阻器的滑片p不动，闭合开关s2d.滑动变阻器的滑片p不动，断开开关s1 图3-534把阻值分别为4、6的两只电阻串联在一个电压不变的电源上，电路中的电流为1.2a；如果将它们并联在同一电源上，则干路中的电流为（ ）a.2a b.3a c.4a d.5a5输电线路每隔一段时间需要检修，否则会经常出现故障。请你帮电工师傅计算一下：某两地间相距40千米，在两地之间沿直线架设了两条输电线，已知输电线每千米的电阻为02欧。现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成如图3-54所示电路进行测量。当电压表的示数为30伏时，电流表的示数为05安，则短路位置离甲地的距离为（ ） 图3-54 a10千米 b15千米 c30千米 d40千米6如图3-55所示，r2=3r1，当s闭合、s1断开时，电流表的示数为i1，当s、s1均闭合时，电流表的示数变为i2，则i1和i2的关系是(电源电压恒定不变) （ ）ai2=1/4i1 bi2=4i1 ci2=4/3i1 di2=3/4i1 图3-55 图3-567如图3-56所示，电源电压保