高中物理 第二章 恒定电流 3 欧姆定律学案 新人教版选修3-1

1、3欧姆定律学习目标1.通过探究电压和电流的关系，体会利用IU图象处理、分析实验数据.2.进一步体会比值定义法，理解电阻的定义和欧姆定律.3.掌握伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件.一、欧姆定律导学探究现有两个导体A和B，利用如图1所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见下表.U/V02.04.06.08.0导体AI/A00.200.420.600.78导体BI/A00.130.260.400.54图1(1)在坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将A和B的数据在图2坐标系中描点，并作出UI图线.图2(2)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压的关系如何

2、？U与I的比值怎样？(3)对导体A、B，在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？答案(1)UI图线如图所示(2)对导体A(或导体B)，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等.(3)电压相同时，B的电流小，说明B对电流的阻碍作用大.知识梳理1.电阻：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比.(1)定义式：R.(2)单位：欧姆()，常用的单位还有千欧(k)、兆欧(M)，且1 103 k106 M.(3)物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小.2.欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比.(1)表达式：I.(2)适用

3、范围：适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)，而对气体导电、半导体导电不适用.即学即用判断下列说法的正误.(1)由R知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定.()(2)导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关.()(3)对于确定的导体，其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值.()(4)电流相同时，电阻越大，其电压降越大.()二、导体的伏安特性曲线导学探究研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系，可以用公式法，可以用列表法，还可以用图象法.分析图3中两电学元件的IU图象，我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系？图3答

4、案甲为非线性关系；乙为线性关系，电流与电压成正比.知识梳理1.伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的IU图象叫做导体的伏安特性曲线.若IU图象为直线，图线的斜率表示导体电阻的倒数.即k，图线的斜率越大，电阻越小，如图4，RARB.图42.线性元件和非线性元件：(1)线性元件：伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液.(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件.如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件.即学即用判断下列说法的正误.(1)凡导电的物体，其伏安特性曲线一定是直线.()(2)伏安特性曲线上某点的切线

5、斜率等于电阻的倒数.()(3)线性元件的电压与电流成正比.()(4)电阻的IU图象和UI图象为直线时，两种图象的斜率均表示电阻的倒数.()一、欧姆定律的理解和应用1.R是用比值法定义的电阻的定义式，导体的电阻R由导体本身的性质决定，不是由U和I决定的.对于某一导体，它的电阻R不变，它的电压U和电流I成正比.2.I是欧姆定律的数学表达式，它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系.常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).例1某金属导体两端所加电压为8 V时，10 s内通过某一横截面的电荷量为0.16 C，求：(1)导体的电阻；(2)若导体两端电压为10

6、 V，求通过导体的电流.答案(1)500 (2)0.02 A解析(1)电压U18 V,10 s内通过电荷量Q0.16 C，则电流I1 A0.016 A，电阻R 500 .(2)若导体两端电压为U210 V，则电流I2 A0.02 A.针对训练若加在某导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？答案2 A解析由欧姆定律得：R，电压变化后有：R，解得I01 A.电压加倍后同理可得R，所以I22I02 A.二、导体的伏安特性曲线1.IU图象与UI图象的区别(1)坐标轴的意义不同：IU图象中，横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I；UI图象中

7、，横坐标表示电流I，纵坐标表示电压U.(2)图线斜率的意义不同.IU图象中，斜率表示电阻的倒数，UI图象中，斜率表示电阻，如图5所示，在图甲中R2R1，图乙中R2R1.图52.注意：若IU图象或UI图象为曲线，如图6所示，则某点与原点连线的斜率的倒数(或斜率)表示电阻.如图所示，R.图6例2如图7所示的图象所对应的两个导体：图7(1)电阻R1R2为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为多少？(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为多少？答案(1)31(2)31(3)13解析(1)因为在IU图象中，R，所以R1 2 ，R2 ，所以R1R2231.(

8、2)由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2，由于I1I2，则U1U2R1R231.(3)由欧姆定律得I1，I2，由于U1U2，则I1I2R2R113.例3(多选)如图8所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图象可知()图8A.该导体的电阻随电压的升高而增大B.该导体的电阻随电压的升高而减小C.导体两端电压为2 V时，电阻为0.5 D.导体两端电压为2 V时，电阻为1 答案AD解析该导体的伏安特性为曲线，但根据R知，某点与原点连线的斜率倒数表示电阻，故可知U2 V时，R 1 ，且导体电阻随电压升高而增大.1.(多选)下列判断正确的是()A.由I知，电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比B.

9、由I可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比C.由R可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U一定时，导体的电阻R与I成反比D.对给定的导体，比值是个定值，反映了导体本身的性质答案ABD2.如图9所示是A、B两电阻的UI图象，则两电阻之比及连接相同电压情况下的电流之比分别是()图9A.RARB21，IAIB21B.RARB21，IAIB12C.RARB12，IAIB21D.RARB12，IAIB12答案B解析UI图象中图象的斜率表示电阻的阻值，则由题图可知，A的电阻RA 10 ；B的电阻RB 5 ，则RARB10521；电压相同时，电流与电阻成反比，故电流之比为12.3.电路中有一段导

10、体，给它两端加上4 V的电压时，通过它的电流为10 mA，可知这段导体的电阻为_ ；如果给它两端加上10 V的电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为_ C；如果要让导体的电流为15 mA，则需要在其两端加上_ V的电压.答案4002.51026解析由R可得R 400 由I2可得I2 A0.025 A由qI2t可得q0.025 C2.5102 C由U3I3R可得U31.5102400 V6 V.一、选择题(17题为单选题，89题为多选题)1.根据欧姆定律，下列判断正确的是()A.导体两端的电压越大，导体的电阻越大B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C.电流经过电阻时，沿电流方向

11、电势要降低D.虽然电解液短时间内导电的UI图线是一条直线，但欧姆定律并不适用答案C解析导体的电阻与电压无关，A错误；对气体，欧姆定律不成立，即常数，B错误；由UIR知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落，欧姆定律适用于电解液导电，C正确，D错误.2.有四个金属导体，它们的UI图象如图1所示，电阻最大的导体是()图1A.a B.bC.c D.d答案D解析根据欧姆定律公式I可得定值电阻的UI图象是一条经过坐标原点的直线，斜率表示电阻，故导体d的电阻最大.选项D正确.3.在电阻为4 的导体中通以恒定电流，5 min内通过导体横截面的电荷量是45 C，这时加在导体两端的电压是()A.60 V B.6

12、 V C.0.6 V D.3.6 V答案C解析通过导体的电流为I A0.15 A；根据欧姆定律得，加在导体两端的电压是UIR0.154 V0.6 V，故选C.4.已知用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A和B的电流IA和IB的关系是()A.IA2IB B.IA C.IAIB D.IA答案D解析由I得：IAIBUARBUBRA14，即IAIB，应选D.5.某家用台灯可通过调节开关使它的亮度逐渐增大到最亮，若灯最亮时的电压为220 V，工作电流为0.18 A，则当电压为110 V时，灯丝的电阻为()A.等于1 222 B.等于611 C.大于1 22

13、2 D.小于1 222 答案D解析由R知，当U220 V时，灯丝的电阻R1 1 222 ，灯丝的电阻随温度的升高而增大，当U110 V时，R21 222 ，D选项正确.6.如图2所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知，下列说法不正确的是()图2A.导体的电阻是25 B.导体的电阻是0.04 C.当导体两端的电压是10 V时，通过导体的电流是0.4 AD.当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压是2.5 V答案B解析由题图可知，导体的电阻：R 25 ，当电压U110 V时，电流I1 A0.4 A，当电流I20.1 A时，电压U2I2R0.125 V2.5 V.7.某一导体的伏安特性曲线如图3

14、AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是()图3A.B点的电阻为12 B.B点的电阻为40 C.导体的电阻因温度的影响改变了1 D.导体的电阻因温度的影响改变了9 答案B解析B点的电阻为：RB 40 ，故A错误，B正确；A点的电阻为：RA 30 ，故两点间的电阻改变了(4030) 10 ，故C、D错误.8.甲、乙两个电阻，它们的伏安特性曲线画在同一个坐标系中，如图4所示，则()图4A.甲的电阻是乙的电阻的B.把两个电阻两端加上相同的电压，通过甲的电流是通过乙的电流的两倍C.欲使有相同的电流通过两个电阻，加在乙两端的电压应是加在甲两端电压的3倍D.甲的电阻是乙的电阻的2倍答案AC9.如图5所示，A、B、C为三个通电导体的IU关系图象.由图可知()图5A.三个导体的电阻关系为RARBRCB.三个导体的电阻关系为RARBRCC.若在导体B两端加上10 V的电压，通过导体B的电流是2.5 AD.若在导体B两端加上10 V的电压，通过导体B的电流是40 A答案BC解析由IU图象知，电阻最大的应该是斜率最小的C，其中导体B的电阻为RB4 ，所以在导体B两端加10 V电压时，通过导体B的电