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教材梳理
第十七章 欧 姆 定 律
第一课时 探究欧姆定律
1. 探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
2. 探究电流与电压、电阻的关系。(必做实验)
课程标准
考点梳理
1. 如图1-17-1甲所示,请在虚框中画出实物图对应的电路图。
如答图1-17-1所示。
探究电流与电压、电阻的关系
2. 探究“电流跟电压的关系”的实验:
(1)控制__________不变,改变电阻两端的__________。
(2)图像如图1-17-1__________所示。
(3)实验结论:________________________________________________
___________________。
(4)滑动变阻器的主要作用是__________________________。
电阻
电压
乙
电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电
压成正比
改变定值电阻两端的电压
3.探究“电流跟电阻的关系”的实验:
(1)控制电阻两端的__________不变,改变__________________。
(2)图像如图1-17-1__________所示。
(3)实验结论:________________________________________________。
(4)滑动变阻器的主要作用是___________________________________。
电压
电阻的阻值
丙
电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比
控制电阻两端的电压不变
1. 内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成_________,
跟导体的电阻成_________。
2. 公式:__________,推导公式:__________、__________。
正比
理解欧姆定律
反比
U=IR
电阻的串联与并联:
欧姆定律的简单计算
电阻连接方式 文字表达 公式 总电阻变化
串联 串联电路的总电阻等于___________ ____________________________ 把几段导体串联起来,总电阻比任何一段导体的电阻都_____,这相当于增加了导体的________
并联 并联电路的总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和 把几段导体并联起来,总电阻比任何一段导体的电阻都_____,这相当于增加了导体的_______________
各电阻之和
R=R1+R2+…+Rn
大
长度
小
横截面积
课本简练
D
2. (九全P79动手动脑学物理3改编)某手电筒小灯泡两端的电压是2.5 V,用电流表测得通过小灯泡的电流为250 mA,求这个小灯泡的电阻。
易错精讲
【例1】【物理观念】如图1-17-2所示,甲、乙分别是探究“电流与电压”“电流与电阻”关系时绘制的图像。关于这两个图像,下列说法错误的是( )
A. 乙图像表明:电压保持3 V不变
B. 甲图像表明:导体的电阻为5 Ω
C. 乙图像表明:在电压一定时,导体的
电阻与电流成反比
D. 甲图像表明:在导体的电阻一定时,
通过导体的电流跟导体两端的电压成正比
易错点1
电流与电压、电阻的关系图像
C
【变式1】【科学思维】在探究电流与电阻关系的实验中(如图1-17-3甲),滑动变阻器R′除了保护电路安全外,另一作用是__________________________________。根据图1-17-3乙可知,电阻R两端电压为______V。
保持电阻R两端的电压不变
2
易错点2
D
【变式2】当加在某导体两端的电压为4 V时,通过它的电流为0.4 A,当加在它两端的电压为6 V时,该导体的电阻为__________Ω,导体中通过的电流为_________A。当导体两端的电压为0时,导体的电阻为__________Ω。
10
0.6
10
【例3】有1只小灯泡,它正常发光时灯丝的电阻是10 Ω,正常工作时两端的电压是2.5 V,如果我们只有电压为6 V的电源,要使小灯泡正常工作,需要串联1个阻值多大的电阻?
易错点3
串、并联电路的计算
思路点拨:初中物理一般只涉及2个电阻的计算。例题中研究对象有3个:2个电阻和电源,因此在计算时一定要用相应的下角标区分不同的研究对象。
【变式3】在图1-17-4所示的电路中,电源电压恒定,R2=
10 Ω。开关S、S1都闭合时,电流表的示数为0.4 A;开关S闭合,开关S1断开时,电流表的示数变为0.3 A。则电源电压为__________V,电阻R1的阻值为_________Ω。
3
30
【变式4】(2024黑龙江)如图1-17-5为灯泡L和定值电阻R的I-U图像,若将L和R并联在电源电压为3 V的电路中,干路电流为__________A;若将其串联在电源电压为4 V的电路中,L和R的阻值之比为__________。
0.6
1∶3
【例4】如图1-17-6所示电路,电源电压恒定不变,电阻R大小也保持不变。当闭合开关S并向左移动滑片P,关于电表的变化下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数变小,电流表的示数变大
B. 电压表的示数变大,电流表的示数变小
C. 电压表的示数不变,电流表的示数变大
D. 电压表的示数变大,电流表的示数变大
易错点4
动态电路
D
【变式5】【科学思维】如图1-17-7所示的电路,闭合开关,在滑片P向上移动的过程中,电流表和电压表的示数变化情况分别是( )
A. 电流表的示数变大,电压表的示数变大
B. 电流表的示数变大,电压表的示数变小
C. 电流表的示数变小,电压表的示数变小
D. 电流表的示数变小,电压表的示数变大
D
【变式6】【科学推理】(2024广州)如图1-17-8是地磅工作原理示意图,秤台连在竖直弹簧上,电路与恒压电源连接。未称量时,滑动变阻器R的滑片P在最上端,称量时,滑片P向下滑动。闭合开关S,车辆总质量越大时( )
A. 电压表的示数越大
B. 电压表的示数越小
C. 电流表的示数越大
D. 电流表的示数越小
A
实验 探究电流与电压、电阻的关系(10年4考:2016年、2018年、2020年、2021年)
重点实验
实验名称 探究电流与电压、电阻的关系
实验器材 电流表、电压表、电源、开关、阻值不同的定值电阻、滑动变阻器、导线
考点归纳 (1)画电路图或者连接实物图
(2)连接电路时,开关必须断开
(3)开关闭合前,滑动变阻器的滑片要移到最大阻值处,否则在开关闭合后,可能会出现电流表示数过大的情况
考点归纳 (4)电流表、电压表的量程选择、正确连接和读数
(5)实验操作:
①探究电流与电压的关系:保持定值
电阻的阻值不变,多次调节滑动变阻器,
改变定值电阻两端的电压,测出对应的
电流,总结电流与电压的关系
②探究电流与电阻的关系:多次更换
阻值不同的定值电阻,调节滑动变
阻器,使定值电阻两端的电压保持
不变,测出对应的电流,总结电流
与电阻的关系
考点
归纳 (6)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系中改变定值电阻两端的电压和保护电路
②探究电流与电阻的关系中保持定值电阻两端的电压不变和保护电路
(7)常见电路故障:若定值电阻断路,闭合开关后,电流表的指针几乎没有偏转,电压表的示数约等于电源电压;若定值电阻短路,则闭合开关后,电流表有示数,电压表的示数约为0
(8)实验中不能用小灯泡代替定值电阻进行探究的原因:小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大
实验
结论 (1)电阻一定时,导体中的电流与这段导体两端的电压成正比
(2)电压一定时,导体中的电流与这段导体的电阻成反比
【例】【科学探究】小华同学为了探究“电流与电阻的关系”,设计了如图1-17-9甲所示的实验电路,她在学校实验室找来了如下一些实验器材:电压恒为3 V的电源,电流表、电压表各1只,1个开关,阻值分别为10 Ω、20 Ω、50 Ω的定值电阻各1个,标有“20 Ω1 A”字样的滑动变阻器,导线若干。
【实物图连接】
(1)请你根据图1-17-9甲电路图,用笔画线代替导线将图1-17-9乙中的实物连接完整。
如答图1-17-2所示。
【实验操作1】
(2)在连接实验电路时,小华应将开关处于__________状态。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最________(填“左”或“右”) 端。
断开
右
【实验操作2】
(3)小华先把10 Ω的电阻接入电路,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数为2 V,读出电流表的示数后,断开开关,她直接拆下10 Ω的电阻,改换成阻值为20 Ω的电阻继续做实验,闭合开关,电压表示数如图1-17-9丙所示,其示数是__________V,要完成这次实验,接下来她应将滑动变阻器滑片向__________(填“左”或“右”) 端移动,使电压表
的示数为__________V。
2.4
右
2
【实验结论】
(4)小华解决了上述问题后,完成了实验,利用收集到的多组数据,作出了如图1-17-9丁所示的电流I随电阻R变化的关系图像,分析图像得出了电流与电阻的关系是__________________________
______________________________。
(5)小华继续探究“电流与电压
的关系”,应控制不变的量是
_________________________。
电压一定时,导体中
的电流与电阻成反比
定值电阻的阻值
考点1 探究电流与电压、电阻的关系[10年4考:2016年(实验)、2018年(实验)、2020年(实验)、2021年(实验)考查]
1. 在探究“导体中的电流跟导体两端的电压的关系”时,小阳同学设计了如图1-17-10所示的电路。为了完成实验探究,下列说法正确的是( )
A. 改变R的阻值
B. 保持R的阻值不变
C. 保持R中通过的电流不变
D. 保持R两端的电压不变
考点精练
B
2. 小刚用图1-17-11所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”,在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由5 Ω更换为10 Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( )
A. 保持滑动变阻器滑片不动
B. 将滑动变阻器滑片适当向左移动
C. 将滑动变阻器滑片适当向右移动
D. 适当增加电池的节数
C
考点2 理解欧姆定律[10年10考:2015年(选择)、2016年(填空)、2017年(选择、填空和计算)、2018年(选择和计算)、2019年(选择和计算)、2020年(计算和综合)、2021年(计算)、2022年(计算)、2023年(计算)、2024年(计算)考查]
B
4. 某导体中的电流与它两端电压的关系如图1-17-12所示,下列分析正确的是( )
A. 当导体两端的电压为0时,电阻为0
B. 该导体的电阻随电压的增大而减小
C. 当导体两端的电压为2 V时,电流为0.6 A
D. 当导体两端的电压为0时,电流为0
D
5. 【实践应用】在相距10 km的甲、乙两地之间有2条输电线,已知每条输电线的电阻是100 Ω。现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检修员利用电压表、电流表和电源接成如图1-17-13所示电路进行检测,当电压表的示数为2.0 V时,电流表的示数为80 mA,则短路位置距离甲__________km。(输电线的电阻与其长度成正比)
1.25
考点3 欧姨定律在串、并联电路中的基本计算[10年10考:2015年(选择)、2016年(填空)、2017年(选择、填空和计算)、2018年(选择和计算)、2019年(选择和计算)、2020年(计算和综合)、2021年(计算)、2022年(实验和计算)、2023年(计算)、2024年(综合)考查]
6. (2019广东)如图1-17-14所示,灯泡L1、L2的电阻分别为10 Ω、20 Ω,闭合开关S,通过L1、L2的电流分别为I1、I2,它们两端的电压分别为U1、U2,则( )
A. I1∶I2=1∶1,U1∶U2=2∶1
B. I1∶I2=1∶2,U1∶U2=1∶1
C. I1∶I2=1∶1,U1∶U2=1∶2
D. I1∶I2=1∶2,U1∶U2=1∶2
C
7. (2017广东)在图1-17-15所示电路中,电源电压为4.5 V,L1、L2是小灯泡,当开关S闭合时,电压表的示数为1.5 V,忽略温度对灯丝电阻的影响,则( )
A. L2两端的电压为1.5 V
B. L1两端的电压为1.5 V
C. L1与L2的灯丝电阻之比为2∶1
D. 通过L1与L2的电流之比为1∶2
B
8. 图1-17-16所示是电阻R甲和R乙的I-U图像,分析可知下列说法错误的是( )
A. 当R甲两端电压为0 V时,R甲的阻值是10 Ω
B. 当R乙两端电压为2 V时,通过R乙的电流为0.1 A
C. 当两电阻并联时,通过R甲和R乙的电
流之比为1∶2
D. 当两电阻串联时,R甲和R乙两端的电
压之比为1∶2
C
9. 如图1-17-17所示,电源电压为3 V保持不变,闭合开关S,电压表的示数为2 V。下列选项符合题意的是( )
A. 电压表测R2两端电压
B. R1、R2组成并联电路
C. 若开关断开,电压表示数为0
D. R1、R2电阻之比为2∶1
D
10. 【生命安全】小亮家新安装了一台储水式电热水器,正常使用时与其他用电器是__________联的。该电热水器设置有防电墙装置,防电墙的内部结构如图1-17-18甲所示,流经其中的水沿着内部隔片螺旋流动。与普通水管里的水柱相比,防电墙内的水柱更细更长,从而使防电墙内水的电阻__________(填“变大”“变小”或
“不变”);若图1-17-18乙中人体的电阻为
2 kΩ,防电墙电阻为468 kΩ,当乙图所示地
线失效时(地线上已画上“×”),此防电
墙_________(填“能”或“不能”)保证
该人的安全。
并
变大
能
11. (创新题)如图1-17-19所示,1个黑箱内有由3个2 Ω的电阻组成的电路,箱外有4个接线柱。R13=R24=2 Ω,R14 =
6 Ω,请画出盒内最简单的一种电路图。
如答图1-17-3所示。
考点4 综合真题
12. (2021广东)在“探究电流与电阻的关系”实验中,实验器材有电源(电压恒为4.5 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20 Ω2 A”字样)和开关各1个,定值电阻5个(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω),导线若干。
(1)请将图1-17-20甲的实验电路连接完整。
如答图1-17-4所示。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到最__________(填“左”或“右”)端。
(3)图1-17-20乙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,其中阴影面积的物理意义是__________________________,其数值为______________。
左
定值电阻两端的电压
2.5
13. (2020广东)做“探究电流与电阻的关系”实验时,可供选择的器材有电压为6 V的电源,电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),开关,阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω和20 Ω的定值电阻各1个,最大阻值分别为10 Ω和50 Ω的滑动变阻器各1个,导线若干。
(1)在图1-17-21所示的实验电路中,正确的是图_________(填“甲”“乙”或“丙”),应选用最大阻值为__________Ω的滑动变阻器。
(2)若按图1-17-21乙所示电路图连接好电路后,闭合开关S,可观察到电流表的指针__________(填“向右”“反向”或“几乎不”)偏转。
甲
50
几乎不
(3)按正确电路图连接电路,闭合开关S,电流表和电压表均有示数,但移动滑动变阻器的滑片时,两表的示数均保持不变,经判断是接线有误,错误可能是____________________________________。
滑动变阻器接了下端两个接线柱
(4)纠正错误后,依次更换定值电阻,并控制定值电阻两端电压为2.5 V进行实验。请将记录实验数据的表格补充完整。
①U=__________V
2.5
实验序号 1 2 3 4
②__________ 20 15 10 5
③__________ — — — —
电阻R/Ω
电流I/A
14. (2018广东)在“探究电流跟电压关系”的实验中。
(1)如图1-17-22甲所示,甲为__________,乙为__________。 (均填“电流表”或“电压表”)
电流表
电压表
(2)请用笔画线代替导线将图1-17-22乙中电路连接完整,要求实验过程中滑动变阻器的滑片P从右向左移动,电压表的示数逐渐变大。(导线不能交叉)
如答图1-17-5所示。
(3)在实验操作过程中保持__________不变,闭合开关时,调节滑动变阻器的滑片P做了3组实验数据,如下表所示,请根据该图表中数据在图1-17-22丙中进行描点连线。
电阻
物理量 实验次数
1 2 3
电压U/V 1.0 2.0 2.5
电流I/A 0.11 0.20 0.26
如答图1-17-6所示。
(4)对实验数据进行分析,归纳出结论是____________________
_________________________________________。
电阻不变时,通过导
体的电流与导体两端的电压成正比
15. (2018广东)如图1-17-23甲所示,已知定值电阻R1的阻值为30 Ω,闭合开关S时整个电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,示数如图1-17-23乙所示。 设电源电压保持不变,问:
(1)电源电压U是多少?
(2)通过定值电阻R2的电流是多少?
(3)现用1个未知阻值的定值电阻Rx替
换电阻R1或R2,替换后只有1个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)此时替换后电流表示数减少了0.3 A,求未知电阻Rx的阻值。
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻R2的电流I2=I-I1=1.5 A-0.3 A=1.2 A。
(3)由题知,用电阻Rx替换电阻R1、R2中的一个,替换前后,只有1个电流表的示数发生了变化;若用Rx替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即电流表A的示数发生变化,不符合题意;因此只能是用Rx替换电阻R2。