2013届高三物理第一轮复习 第七章电阻定律 部分电路欧姆定律导学案32

用心 爱心 专心1 第七章第七章 恒定电流恒定电流 学案学案 3232 电阻定律电阻定律 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 一 概念规律题组 1 下列说法中正确的是 A 导体中只要电荷运动就形成电流 B 在国际单位制中 电流的单位是 A C 电流有方向 它是一个矢量 D 任何物体 只要其两端电势差不为零 就有电流存在 E 根据 I q t 可知 I 与 q 成正比 2 2010 广东实验中学模块考试 有一横截面积为 S 的铜导线 流经其中的电流为 I 设每单位体积的导线中有 n 个自由电子 每个自由电子的电荷量为 q 此时电子定向移 动的速率为 v 则在 t 时间内 通过导体横截面的自由电子数目可表示为 A nvS t B nv t C D I t q I t Sq 3 关于导体的电阻及电阻率的说法中 正确的是 A 由 R 知 导体的电阻与长度 l 电阻率 成正比 与横截面积 S 成反比 l S B 由 R 可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比 U I C 将一根导线一分为二 则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一 D 某些金属 合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零 这种现象叫做超导 现象 发生超导现象时 温度不为绝对零度 4 根据欧姆定律 下列说法中正确的是 A 从关系式 U IR 可知 导体两端的电压 U 由通过它的电流 I 和它的电阻 R 共同决定 B 从关系式 R U I 可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成 反比 C 从关系式 I U R 可知 导体中的电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的电阻成 反比 D 从关系式 R U I 可知 对一个确定的导体来说 所加的电压跟通过导体的电流的 比值是一定值 二 思想方法题组 5 两根完全相同的金属裸导线 如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍 把另一根 对折后绞合起来 然后给它们分别加相同电压后 则在同一时间内通过它们的电荷量之比 为 A 1 4 B 1 8 C 1 16 D 16 1 6 用心 爱心 专心2 图 1 某导体中的电流随其两端电压的变化 如图 1 所示 则下列说法中正确的是 A 加 5 V 电压时 导体的电阻约是 5 B 加 11 V 电压时 导体的电阻约是 1 4 C 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小 D 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 一 电流的微观解释 1 电流的微观表达式 图 2 1 建立微观模型 如图 2 所示 粗细均匀的一段导体长为 l 横截面积为 S 导体单 位体积内的自由电荷数为 n 每个自由电荷的电荷量为 q 当导体两端加上一定的电压时 导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v 2 在时间 t 内有长度 l vt 的自由电荷全部通过了截面 D 3 这些电荷的总电荷量为 Q nvt S q 4 电流的表达式 I nqSv Q t 5 结论 从微观上看 电流由导体中自由电荷的密度 电荷定向移动的速率 导体的 横截面积共同决定 2 与电流有关的三种速率的比较 名称电荷定向移动速率电流的传导速率 电荷无规则热运动速 率 概念 自由电荷沿某一方向 运动的速率 电场的传播速率 自由电荷做无规则运 动的速率 速率大小 金属导体中约为 10 5 m s 等于光速 3 108 m s约为 105 m s 例 1 2011 江苏镇江模拟 一根粗细均匀的金属导线 两端加上恒定电压 U 时 通过金属导线的电流为 I 金属导线中自由电子定向移动的平均速率为 v 若将金属导线均 匀拉长 使其长度变为原来的 2 倍 仍给它两端加上恒定电压 U 则此时 A 通过金属导线的电流为 I 2 B 通过金属导线的电流为 I 4 用心 爱心 专心3 C 自由电子定向移动的平均速率为 v 2 D 自由电子定向移动的平均速率为 v 4 二 对电阻 电阻率的理解 1 电阻与电阻率的区别 1 电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量 电阻率是反映制作导体的材料导电 性能好坏的物理量 2 导体电阻与电阻率无直接关系 即电阻大 电阻率不一定大 电阻率小 电阻不一 定小 3 金属的电阻率随温度的升高而增大 2 电阻的定义式和决定式对比 公式 R U I R l S 适用条件适用于任何纯电阻导体 只适用于粗细均匀的金属导 体和浓度均匀的电解液 字母含义 U 导体两端的电压I 通过 导体的电流 材料电阻率 l 沿电流方向导体的长度 S 垂直电流方向导体的横截 面积 公式含义 反映了导体对电流的阻碍作 U I 用 不能说 R U R 1 I R 的决定式 R 由 l S 共同决定 3 应用电阻定律的解题技巧 R 是电阻的决定式 对于同一段导体 l与 S 往往是相关联的 分析求解时应全 l S 面考虑 例 2 如图 3 甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器 P Q 为电极 设 a 1 m b 0 2 m c 0 1 m 当里面注满某电解液 且 P Q 加上电压后 其 U I 图象如图乙 所示 当 U 10 V 时 求电解液的电阻率 图 3 规范思维 用心 爱心 专心4 针对训练 1 2009 广东理科基础 5 导体的电阻是导体本身的一种性质 对于同 种材料的导体 下列表述正确的是 A 横截面积一定 电阻与导体的长度成正比 B 长度一定 电阻与导体的横截面积成正比 C 电压一定 电阻与通过导体的电流成正比 D 电流一定 电阻与导体两端的电压成反比 针对训练 2 金属材料的电阻率有以下特点 一般而言 纯金属的电阻率小 合金 的电阻率大 有的金属的电阻率随温度变化而显著变化 有的合金的电阻率几乎不受温度 的影响 根据以上的信息 判断下列说法中正确的是 A 连接电路用的导线一般用合金来制作 B 电炉 电热器的电阻丝一般用合金来制作 C 电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作 D 标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作 三 欧姆定律及伏安特性曲线的应用 1 欧姆定律 1 公式 I 是电流的决定式 I 正比于电压 反比于电阻 U R 2 公式中的 I U 和 R 三个量必须对应同一段电路或同一段导体 3 适用范围 适用于金属 电解液等纯电阻电路 对于气体导电 含有电动机 电解 槽等非纯电阻电路不适用 2 对伏安特性曲线的理解 如图 4 甲 乙所示 图 4 1 图线 a e d f 表示线性元件 b c 表示非线性元件 2 在图甲中 斜率表示电阻的大小 斜率越大 电阻越大 Ra Re 在图乙中 斜率表示电阻倒数的大小 斜率越大 电阻越小 Rd Rf 3 图线 b 的斜率变小 电阻变小 图线 c 的斜率变大 电阻变小 注意 曲线上某 点切线的斜率不是电阻或电阻的倒数 根据 R 电阻为某点和原点连线的斜率或斜率倒 U I 用心 爱心 专心5 数 例 3 2011 重庆 20 在测量电珠伏安特性实验中 同学们连接的电路中有四个 错误电路 如图 5 所示 电源内阻不计 导线连接良好 若将滑动变阻器的触头置于左端 闭合 S 在向右端滑动触头过程中 会分别出现如下四种现象 a 电珠 L 不亮 电流表示数几乎为零 b 电珠 L 亮度增加 电流表示数增大 c 电珠 L 开始不亮 后来忽然发光 电流表从示数不为零到线圈烧断 d 电珠 L 不亮 电流表从示数增大到线圈烧断 图 5 与上述 a b c d 四种现象对应的电路序号为 A B C D 规范思维 例 4 在如图 6 甲所示的电路中 电源电动势为 3 0 V 内阻不计 L1 L2 L3为 3 个相同规格的小灯泡 这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示 当开关闭合后 下列关 于电路中的灯泡的判断中 正确的是 图 6 A 灯泡 L1的电阻为 12 B 通过灯泡 L1的电流为灯泡 L2的电流的 2 倍 C 由图乙看出 灯泡的电阻率随着所加电压 U 的增加而变小 D 灯泡 L2消耗的电功率为 0 30 W 规范思维 用心 爱心 专心6 针对训练 3 通过某一金属氧化物制成的导体棒 P 中的电流遵循 I KU3的规律 其 中 K 0 02 A V3 现将该导体棒 P 与一个遵从欧姆定律的电阻器 Q 串联在一起后 接在一 个两端电压为 6 0 V 的电源上 电路中的电流为 0 16 A 所串联的电阻器 Q 的阻值是多少 基础演练 1 2011 南京模拟 图 7 温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能 如图 7 所示的图线分别为某金 属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线 则 A 图线 1 反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 B 图线 2 反映金属导体的电阻随温度的变化关系 C 图线 1 反映金属导体的电阻随温度的变化关系 D 图线 2 反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 2 下列说法中正确的是 A 由 R 可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比 U I B 由 I 可知 通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 U R C 导体的电阻率由导体本身的物理条件决定 与温度无关 D 欧姆定律 I 不仅适用于纯电阻电路 对于非纯电阻电路也适用 U R 用心 爱心 专心7 3 下列说法中 错误的是 A 每种金属都有确定的电阻率 电阻率不随温度变化 B 导线越细越长 其电阻率也越大 C 一般金属的电阻率 都随温度升高而增大 D 测电阻率时 为了提高精度 通过导线的电流要足够大 而且要等到稳定一段时间 后才可读数 4 某用电器与供电电源的距离为 L 线路上的电流为 I 若要求线路上的电压降不超 过 U 已知输电导线的电阻率为 那么 该输电导线的横截面积的最小值是 A B C D L U 2 LI U U LI 2UL I 5 2011 镇江模拟 用一稳压电源给装在一个圆管子内的水银通电 电流为 0 1 A 若把全部水银倒在一个内径大一倍的管子里 那么通过水银的电流将是 A 1 6 A B 0 8 A C 0 4 A D 3 2 A 6 图 8 在如图 8 所示电路中 AB 为粗细均匀 长为 L 的电阻丝 以 AB 上各点相对 A 点的电 压为纵坐标 各点离 A 点的距离 x 为横坐标 则 U 随 x 变化的图线应为下图中的 能力提升 7 图 9 如图 9 所示 两个截面不同 长度相等的均匀铜棒接在电路中 两端电压为 U 则 A 通过两棒的电流不相等 B 两棒的自由电子定向移动的平均速率不同 C 两棒内的电场强度不同 细棒内场强 E1大于粗棒内场强 E2 D 细棒的电压 U1大于粗棒的电压 U2 8 用心 爱心 专心8 图 10 小灯泡通电后其电流 I 随所加电压 U 变化的图线如图 10 所示 P 为图线上一点 PN 为 图线的切线 PQ 为 U 轴的垂线 PM 为 I 轴的垂线 下列说法中正确的是 A 随着所加电压的增大 小灯泡的电阻增大 B 对应 P 点 小灯泡的电阻为 R U1 I2 C 对应 P 点 小灯泡的电阻为 R U1 I2 I1 D 对应 P 点 小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 所围 面积 题号 12345678 答案 9 2011 宁波模拟 如图 11 所示为某一热敏电阻 电阻值随温度的改变而改变 且对 温度很敏感 的 I U 关系曲线图 图 11 1 为了通过测量得到图 11 所示 I U 关系的完整曲线 在图 12 甲和乙两个电路中应 选择的是图 简要说明理由 已知电源电动势为 9 V 内阻不计 滑动变阻器的阻值为 0 100 2 在图丙电路中 电源电压恒为 9 V 电流表读数为 70 mA 定值电阻 R1 250 由热敏电阻的 I U 关系曲线可知 热敏电阻两端的电压为 V 电阻 R2的阻值为 图 12 10 用心 爱心 专心9 图 13 有一种 电测井 技术 用钻头在地上钻孔 通过在钻孔中进行电特性测量 可以反 映地下的有关情况 如图 13 所示为一钻孔 其形状为圆柱体 半径为 10 cm 设里面充满 浓度均匀的盐水 其电阻率 0 314 m 现在钻孔的上表面和底部加上电压测得 U 100 V I 100 mA 求该钻孔的深度 11 大气中存在可自由运动的带电粒子 其密度随距地面高度的增加而增大 可以把 离地面 50 km 以下的大气看做是具有一定程度漏电的均匀绝缘体 即电阻率较大的物质 离地面 50 km 以上的大气则可看做是带电粒子密度非常高的良导体 地球本身带负电 其 周围空间存在电场 离地面 l 50 km 处与地面之间的电势差约为 U 3 0 105 V 由于电 场的作用 地球处于放电状态 但大气中频繁发生雷暴又对地球充电 从而保证了地球周 围电场恒定不变 统计表明 雷暴每秒带给地球的平均电荷量约为 q 1 800 C 试估算大 气电阻率 和地球漏电功率 P 已知地球半径 r 6 400 km 结果保留一位有效数字 学案学案 3232 电阻定律电阻定律 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 课前双基回扣 1 B 自由电荷定向移动才形成电流 故选项 A 错误 形成电流的条件是导体两端保 持有一定的电势差 且必须是导体 故选项 D 错误 电流有方向 但它是标量 故选项 C 错误 I q t 只是电流的定义式 它与 q t 皆无关 显然 E 项是错误的 正确选项为 B 2 AC 此题考查对电流公式 I q t 的理解及电流的微观表达式 I nqvS 的理解 在 t 时间内 以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长度为 v t 由于铜导线的横截面积 为 S 则在 t 时间内 电子经过的导线体积为 v tS 又由于单位体积的导线中有 n 个自 由电子 在 t 时间内 通过导线横截面的自由电子数目可表示为 nvS t 故 A 正确 由 于流经导线的电流为 I 则在 t 时间内 流经导线的电荷量为 I t 而电子的电荷量为 q 则 t 时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为 故 C 也正确 I t q 3 AD 导体的电阻率由材料本身的性质决定 并随温度的变化而变化 导体的电阻 与长度 横截面积有关 与导体两端的电压及导体中的电流无关 A 对 B C 错 电阻率 反映材料的导电性能 电阻率常与温度有关 并存在超导现象 绝对零度只能接近 不可 能达到 D 对 用心 爱心 专心10 4 CD U IR 和 I 的意义不同 可以说 I 由 U 和 R 共同决定 但不能说 U 由 I 和 U R R 共同决定 因为电流产生的条件是导体两端存在电势差 故 A 错 C 对 可以利用 R 计算导体的电阻 但 R 与 U 和 I 无关 故 B 错 D 对 正确选项为 C D U I 5 C 本题应根据导体的电阻 R l S 欧姆定律 R U I 和电流定义式 I q t 求 解 对于第一根导线 均匀拉长到原来的 2 倍 则其横截面积必然变为原来的 1 2 由导 体的电阻公式可知其电阻变为原来的 4 倍 第二根导线对折后 长度变为原来的 1 2 横截面积变为原来的 2 倍 故其电阻变为 原来的 1 4 给上述变化后的裸导线加上相同的电压 由欧姆定律得 I1 I2 4U R U 4R U R 4 由 I q t 可知 在同一时间内 电荷量之比 q1 q2 I1 I2 1 16 故 C 项正确 6 AD 对某些导电器材 其伏安特性曲线不是直线 但曲线上某一点的 值仍表示该 U I 点所对应的电阻值 本题中给出的导体在加 5 V 电压时 值为 5 所以此时电阻为 5 U I 当电压增大时 值增大 即电阻增大 综合判断可知 A D 项正确 U I 思维提升 1 电流虽然有方向 但它是标量 2 在电解液导电中 既有正电荷的定向移动 也有负电荷的定向移动 公式 I 中 q t 的 q 应是通过某一横截面的正负电荷量绝对值之和 3 R 只是定义式 电阻 R 是导体本身的一种属性 与 U 及 I 无关 不能说 R 正比于 U I U 反比于 I 4 电阻率是反映导体导电性能的物理量 是导体材料本身的属性 电阻率与温度的关系 1 金属的电阻率随温度升高而增大 2 半导体的电阻率随温度升高而减小 3 超导体 当温度降低到绝对零度附近时 某些材料的电阻率突然减小为零成为超导 体 5 在 I U 图线上 某点与坐标原点的连线的斜率表示此点对应的电阻的倒数 核心考点突破 例 1 BC 金属导线均匀拉长 使其长度变为原来的 2 倍 横截面积变为原来的 电 1 2 阻变为原来的 4 倍 两端加上恒定电压 U 则通过金属导线的电流为 A 错误 B 正 I 4 用心 爱心 专心11 确 根据 I nqSv 可知自由电子定向移动的平均速率为 C 正确 D 错误 v 2 例 2 40 m 解析 由题图乙可求得电解液的电阻为 R 2 000 U I 10 5 10 3 由题图甲可知电解液长为 l a 1 m 截面积为 S bc 0 02 m2 结合电阻定律 R l S 得 m 40 m RS l 2 000 0 02 1 规范思维 1 在图象中 要利用 R 而不是 R 求 R U I U I 2 利用 R 求 时 要根据电流正确判断 l S 沿电流方向导体的长度为 l 垂 l S 直于电流方向的横截面积才是 S 例 3 A 图 是滑动变阻器的分压式接法 向右滑动触头 电珠两端电压增大 亮度 增加 根据电珠与滑动变阻器串并联情况可知 总阻值逐渐减小 电流表示数增大 此种 情况与 b 对应 中电流表将电珠短路 电珠不亮 当滑动变阻器接入电路阻值很小时 电流表线圈烧断 电珠不再被短路而发光 此种情况与 c 对应 中电压表与电珠串联 电珠处电流几乎为零 不亮 电流表示数几乎为零 此种情况与 a 对应 中电压表与电 珠串联 电珠不亮 当滑动触头滑至接近右端时 电流表两端电压过大 电流表线圈被烧 断 此种情况与 d 对应 综上可知 选项 A 正确 规范思维 掌握串并联电路的规律 特别是 串联分压 并联分流 的规律 是正 确分析本题的关键 另外 滑动变阻器分压接法和限流接法的不同点也应熟知 例 4 AD L1两端的电压为 3 V 由图乙知 通过 L1的电流为 0 25 A 所以 L1的电阻 为 12 A 选项正确 L2和 L3串联 每个灯泡的电压为 1 5 V 由图乙可知 通过 L2 L3的电流为 0 2 A 所以灯泡 L2 L3消耗的电功率为 0 30 W 故 D 选项正确 L1与 L2 的电流不是两倍关系 所以 B 选项错误 灯泡的 I U 图线的斜率逐渐变小 表示灯泡的电 阻变大 电阻率也是变大的 C 选项错误 规范思维 1 解本题首先由串并联关系确定灯两端的电压 进而由 I U 曲线确定 每个灯的电流 然后或求电阻或求功率 注意 R 不等于切线的斜率 U I 2 利用曲线解题的基本思路 首先分清是 I U 图线还是 U I 图线 搞清图线斜率的物理意义 即 k R 或 k 1 R 为了搞清这个问题 最好是将图线的斜率转化为物理公式 看 k 还是 k 若斜率 U I I U 是 k 则 k R 若 k 则 k U I I U 1 R 必要时配合部分电路欧姆定律 针对训练 用心 爱心 专心12 1 A 2 B 3 25 解析 设 P 和 Q 上的电压分别为 UP UQ 对导体棒 P 由 I KU3得 UP 3 I K 3 0 16 0 02 V 2 0 V 则 UQ U总 UP 6 0 2 0 V 4 0 V 对电阻器 Q 由 I 得 U R RQ 25 UQ I 4 0 0 16 思想方法总结 1 电流的微观表达式 I nqSv S 为导体的横截面积 v 为导体中自由电荷沿导体定 向移动的速率 n 为导体单位体积内的自由电荷数 从微观看 电流决定于导体中自由电 荷的密度 电荷定向移动的速度 还与导体的横截面积有关 2 电阻定律的应用技巧 1 R 是电阻的决定式 对同一段导体 往往 l 与 S 是相关联变化的 分析求解 l S 时应全面考虑 2 要根据电流正确判断 l S 沿电流方向导体的长度为 l 垂直于电流方向的横截面 积才是 S 3 利用伏安特性曲线解题的基本思路 1 首先分清是 I U 图线还是 U I 图线 2 搞清图线斜率的物理意义 即 k R 或 k 注意 R 不等于切线的斜率 为 1 R U I 了搞清这个问题 最好是将图线的斜率转化为物理公式 看 k 还是 k 若斜率是 k U I I U 则 k R 若 k 则 k U I I U 1 R 3 必要时配合部分电路欧姆定律 课时效果检测 1 CD 2 B 3 ABD 4 B 由欧姆定律有 R 由电阻定律有 R 联立解得 S B 正确 U I 2L S