三 欧 姆 定 律
第1课时 探究电流与电压、电阻的关系
建议用时:25+5分钟
1. 通过实验探究电流、电压、电阻的关系.
2. 进一步体会用图像法研究物理以及通过实验熟悉滑动问题的优越性.
3. 进一步认识控制变量法的应用,学会从实验中进行科学归纳.
知识点1 探究电流与电压的关系
1. 控制不变的量:电阻.
2. 改变的量:电压.
3. 滑动变阻器在实验中的作用:保护电路;改变定值电阻两端的电压.
4. 电路图:如图所示.
5. 结论:当导体的电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比.
例1 (2024无锡江阴期末)小明和同学们在做电学实验过程中,他们经过讨论,依次改进了“探究电流跟电压的关系”的实验电路图,如图甲、乙、丙所示.下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A. 图甲改进为图乙:为保证实验过程中电压这一因素不变
B. 图乙改进为图丙:实现多次实验,得到电流跟电压之间的定量关系
C. 图丙:移动滑动变阻器的目的是保持电阻R两端电压不变
D. 图丙:实验的结论是:电压跟电流成正比
知识点2 探究电流与电阻的关系
1. 控制不变的量:电压.
2. 改变的量:电阻.
3. 滑动变阻器在实验中的作用:保护电路;使定值电阻两端的电压保持不变.
4. 结论:当导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
例2 如图所示,在探究“电流与电阻的关系”实验中,把电流表连入电路时,必须使电流从 接线柱流入.每次更换电阻后,在调节 的同时,应观察 表,使其示数保持不变.在A、B间接入5 Ω的电阻时,电流表示数为0.4 A,若A、B间接入10 Ω的电阻,记录的电流值为 A.
1 某定值电阻,加在两端的电压为4 V时,通过它的电流为I.若加在导体两端的电压为6 V,则通过导体的电流为 ;若通过该导体的电流为3I,则导体两端的电压是 V.
2 某电阻箱两端的电压一定,当接入电路阻值为10 Ω时,通过它的电流是1.4 A;将阻值调为20 Ω,则通过该电阻的电流是 A.
3 如图所示是小华探究电流与电阻关系的实验电路,A、B 间可以换接多个不同阻值的电阻.在每次换接电阻后,他应调节滑动变阻器滑片控制A、B间 不变.换接电阻多次实验,是为了
.
4 研究电流跟电阻、电压的关系,实验时,分别保持电阻不变和保持电压不变两步进行探究,在保持电阻不变这一步中,实验要求( )
A. 保持滑动变阻器的滑片位置不变
B. 保持电阻R两端的电压不变
C. 保持电路中的电流不变
D. 保持定值电阻值不变,调节滑动变阻器的滑片到不同的位置
5 如图所示,能正确表示通过某定值电阻的电流与它两端电压之间关系的图像是( )
A B C D
6 小明想要利用如图所示的电路探究“电流与电压的关系”,下列说法正确的是( )
A. 实验过程中应该保持电阻R阻值不变
B. 实验过程中滑动变阻器的作用只是保护电路
C. 实验过程中应该调节滑动变阻器滑片使电流表示数不变
D. 实验过程中应该调节滑动变阻器滑片保持电压表示数不变
7 小明做“探究电流与电压的关系”实验.
甲 乙
(1) 请用笔画线代替导线,将图甲的电路连接完整.(要求:导线不能交叉,滑片P向B端移动时,电路中的电流变大)
(2) 连接好电路后,闭合开关,电流表有示数,电压表示数为零,则电路故障原因可能是定值电阻R (填“短路”或“断路”).
(3) 小明排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器,得到的实验数据如表所示.
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1.2 1.5 1.8 2 2.4
电流I/A 0.3 0.36 0.4 0.48
①当电压表示数为1.2 V时,电流表示数(图乙)是 A.
②根据实验数据分析可得结论:电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成 .
8 如图甲所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的实验电路图.
甲 乙
(1) 连接电路前,开关必须 .
(2) 请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路.(导线不允许交叉)
(3) 实验开始时,滑动变阻器的作用是 .在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,应保持 不变,此时滑动变阻器的作用是_________
_________________________________;在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,此时应保持 不变.
(4) 在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,得到实验数据记录如表所示,根据表中的实验数据,请在图丙中画出电流随电阻变化的图像.
实验序号 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15
丙
9 用如图所示电路研究电流跟电压的关系.为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案:
甲:在M、N间先后接入电压不同的电源;
乙:在M、N间先后串联接入电源与电阻大小不同的定值电阻R′;
丙:在M、N间串联接入电源与滑动变阻器.
可行的方案是( )
A. 仅有甲 B. 仅有乙
C. 仅有甲、乙两种 D. 甲、乙、丙都可行
第2课时 欧姆定律
建议用时:25+5分钟
理解欧姆定律及其变形式的物理意义,会用欧姆定律进行简单的计算.
知识点 欧姆定律
1. 内容:导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比.
2. 公式:I=.变形公式:(1) R=;(2) U=IR.
3. 单位:电流I的单位是安培(A);电压U的单位是伏特(V);电阻R的单位是欧姆(Ω).
4. 理解:
(1) 当导体的电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;当导体两端的电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
(2) 在使用公式及其导出式时,要注意同一段导体、同一时刻.
(3) 初中阶段所描述的欧姆定律仅适用于纯电阻电路中,即电能完全转化成内能或光能.
例1 (2024盐城期末)由欧姆定律I= 变形得R=,对此,下列说法中正确的是( )
A. 加在导体两端的电压越大,则导体的电阻越大
B. 通过导体的电流越大,则导体的电阻越小
C. 当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D. 电阻是导体本身的一种性质,导体的电阻与导体两端的电压和导体中的电流无关
例2 在“探究电流与电压的关系”的实验中,分别用R1、R2两个电阻进行了探究,并根据各自的实验数据绘制出如图所示的U-I关系图像,从图中可以看出R1、R2的大小关系为( )
A. R1>R2 B. R1<R2 C. R1=R2 D. 不能确定
例3 (1) 某电阻的阻值为15 Ω,当它两端电压为3 V时,通过它的电流是多少?
(2) 当它两端的电压增大到9 V时,它的阻值是多少,通过的电流是多少?
(3) 当通过它的电流为0.3 A时,它的阻值是多少,此时它两端的电压又是多少?
1 当某导体两端的电压为6 V时,通过它的电流为0.4 A,当该导体两端电压为 3 V 时,通过它的电流为 A;当该导体两端电压为0时,它的电阻为 Ω.
2 如图甲所示是探究“电流与电压关系”的实验电路图,电源电压恒定不变,移动滑动变阻器滑片,测出多组数据,在图乙中画出了R1的电流与电压关系的IU图像,由图可得到的实验结论是 .小组又利用该电路来探究“电流与电阻的关系”,根据实验数据在图丙中作出电流与电阻关系的IR图像,则实验中定值电阻两端保持不变的电压是 V.
甲 乙 丙
(第2题) (第3题)
3 (2024扬州期末)甲、乙两电阻的电流与电压关系分别为图线A、B,由图可知,乙的阻值为 Ω,两个电阻阻值R甲 (填“>”“=”或“<”)R乙.
4 甲、乙、丙三根镍铬合金丝,其横截面积关系为S甲>S乙=S丙,长度关系为L甲=L乙A. I甲>I乙>I丙 B. I甲>I乙=I丙 C. I甲5 对人体来说,一般情况下,36 V以下的电压是安全的,通过人体的电流等于1 mA时,会引起麻的感觉,通过人体的电流等于30 mA时,会有生命危险.根据以上数据,估算普通人体电阻最接近于( )
A. 1×102 Ω B. 1×103 Ω C. 1×104 Ω D. 1×105 Ω
6 在一段电阻不变的导体两端加20 V电压时,通过的电流为1 A;现在把该导体两端的电压变为5 V,则此时通过该导体的电流和它的电阻分别为( )
A. 0.25 A,20 Ω B. 1 A,20 Ω C. 0.4 A,10 Ω D. 1 A,10 Ω
7 (2023镇江丹徒月考)沈青同学用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”.电源电压不变,实验数据如表所示,若第四次实验时将定值电阻的阻值由15 Ω调为某一阻值后,电流表的示数如图中乙所示,则调换的电阻为( )
实验次数 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 1.2 0.6 0.4
甲 乙
A. 20 Ω B. 25 Ω C. 30 Ω D. 40 Ω
8 如图所示,电源两端电压为6 V并保持不变,电阻R1的阻值为10 Ω.当开关S闭合时,电压表的示数U1=2 V.求:
(1) 通过电阻R1的电流I1;
(2) 电阻R2的阻值.
9 如图所示,R1=20 Ω,闭合开关,电压表和电流表的示数分别为6 V和0.5 A.求:
(1) 通过电阻R1的电流;
(2) 电阻R2的阻值.
10 (2023扬州江都月考)如图甲所示的电路,电源电压恒定为6 V,小灯泡的电流随电压的变化曲线如图乙所示.求:
(1) 当电压表的示数为4.5 V时,小灯泡的电阻;
(2) 当电流表示数为0.2 A时,滑动变阻器的阻值.
甲 乙
11 一个定值电阻两端的电压由3 V增加到12 V时,通过该电阻的电流增加了0.1 A,求该定值电阻的阻值为 Ω.
三、 欧姆定律
第1课时 探究电流与电压、电阻的关系
【基础过关】
例1 B
例2 正 滑动变阻器 电压 0.2
【能力提优】
1. 1.5I 12 2. 0.7 3. 电压 得出普遍性的规律 4. D 5. A 6. A
7. (1)
(2) 短路 (3) ①0.24 ②正比
8. (1) 断开
(2)
(3) 保护电路 电阻 改变电阻两端的电压和通过的电流 电压
(4)
【思维拓展】
9. D
第2课时 欧姆定律
【基础过关】
例1 D 例2 A
例3 (1) 通过它的电流为I===0.2 A.
(2) 当它两端的电压增大到9 V时,电阻是导体自身的一种性质,其大小与它两端的电压和通过的电流无关,因此该电阻的阻值不变,仍是15 Ω,
则通过该电阻的电流为I′===0.6 A.
(3) 阻值仍是15 Ω,当通过它的电流为0.3 A时,两端的电压为U″=I″R=0.3 A×15 Ω=4.5 V.
【能力提优】
1. 0.2 15
2. 导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 2.5
3. 10 < 4. A 5. B 6. A 7. A
8. (1) 通过R1的电流I1===0.2 A.
(2) 因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以R2两端的电压U2=U-U1=6 V-2 V=4 V,
因串联电路中电流处处相等,由欧姆定律可得电阻R2的阻值为R2===20 Ω.
9. (1) 因并联电路中各支路两端的电压相等,所以通过电阻R1的电流I1===0.3 A.
(2) 通过R2的电流I2=I-I1=0.5 A-0.3 A=0.2 A,
电阻R2的阻值R2===30 Ω.
10. (1) 当电压表的示数为4.5 V时,小灯泡两端的电压UL=U-U滑=6 V-4.5 V=1.5 V,
由图乙可知,通过小灯泡的电流IL=0.25 A,
由I=可得,小灯泡的电阻RL===6 Ω.
(2) 当电流表示数为0.2 A时,由图乙可知,此时灯泡两端的电压UL′=1 V,
此时滑动变阻器两端的电压
U滑′=U-UL′=6 V-1 V=5 V,
由欧姆定律可得,滑动变阻器的阻值
R滑′===25 Ω
【思维拓展】
11. 90