第21讲 欧姆定律
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考点通关 直击考什么
考点1 欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成①_ _ _ _ 比,跟导体的电阻成②_ _ _ _ 比。
2.表达式: (变形公式:)
深度理解
(1)只适用于纯电阻电路,即在工作时将电能全部转化为内能的电路。
(2)公式中的、、必须是同一段导体在同一时刻的电压、电流、电阻值。
(3)因果关系:电流随电压和电阻的变化而变化。
考点2 欧姆定律在串、并联电路中的应用
串联 并联
电路图
电阻 ③_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ④_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
比例关系 (分压) (分流)
电路特点 (1)串联的电阻越多,串联电路总电阻越大,相当于增加了电阻的长度; (2)串联电路的总电阻比其中任一电阻阻值都大 (1)并联的电阻越多,并联电路总电阻越小,相当于增加了电阻的横截面积; (2)并联电路的总电阻比其中任一电阻阻值都小
电路中的变化(电源电压不变) 某用电器的电阻增大,电路总电阻增大,总电流⑤_ _ _ _ 某支路的电阻减小,电路总电阻⑥_ _ _ _ ,总电流⑦_ _ _ _
考点3 欧姆定律的图像(图像)
1.阻值不变
(1) 在图像中,图像的斜率(即图线的倾斜程度)越大,表示定值电阻的阻值越⑧_ _ _ _ 。
(2) 的斜率大于的斜率,则⑨_ _ _ _ 。
(3) 当电流相等时(可看成串联电路),⑩_ _ _ _ 。
(4) 当电压相等时(可看成并联电路), _ _ _ _ 。
2.阻值变化
(1) 的图像斜率越来越小,说明随着电流的增大,定值电阻受温度的影响而 _ _ _ _ ;
(2) 的图像斜率越来越大,说明随着电流的增大,定值电阻受温度的影响而 _ _ _ _ 。
特别提醒
(1)若 图像是一条直线,则导体为定值电阻,在图像上取任意一点即可计算出该导体的电阻;
(2)图像中,直线越倾斜,说明电压的变化相同时电流变化越快,即电阻越小。
(3)通过图像的横纵坐标辨别 图像和 图像,在 图像中,斜率越大,定值电阻的阻值越大。
考点4 数字多用电表的使用(常用的电子测量仪器,可用于测量电压、电流、电阻等)
基本功能 测量挡位
直流电压 、、、、
交流电压 、、、
直流电流 、、、、、
交流电流 、、、
电阻 、、、、、
电容 、、
电压测量 电流测量 电阻测量
准备工作 (1)选择合适的数字多用表:根据测量需求和精度要求,选择具有合适功能和测量范围的数字多用表; (2)检查外观及电池:检查数字多用表的外观是否有损坏,确保电池电量充足,若电量不足可能会影响测量精度或导致仪器工作不正常; (3)连接表笔:将红表笔插入相应的测量孔,黑表笔插入孔
选择测量范围 将功能旋钮旋至直流电压或交流电压测量挡位,预估并选择合适的测量范围。不确定时先选择最大测量范围 将功能旋钮旋至直流电流(DCA)或交流电流(ACA)测量挡位,预估并选择合适测量范围,不确定时先用大测量范围 把功能旋钮旋到电阻测量挡位,预估并选择合适测量范围,不确定时先用大测量范围
连接被测电路 将红表笔接触电源正极,黑表笔接触电源负极 将数字多用表串联接入电路中,使电流从红表笔流入,黑表笔流出 将被测电阻器从电路中取出,用红、黑表笔分别接触电阻的两端
读取测量值 待显示屏上的数字稳定后,读取显示的电压值 接通电路,待显示屏数字稳定后读取电流值 读取显示屏上显示的电阻值。不要用手同时接触电阻的两端和表笔的金属部分
结束测量 将表笔从测量孔中拔出,关闭电源开关。若长期不用,应取出电池,防止电池漏液损坏仪表
夯基综合练
1.判断下列说法的正误。
(1) 对某段导体来说,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。( )
(2) 导体两端电压越大,导体的电阻越大。( )
(3) 将两定值电阻并联,总电阻比两者中的任何一个电阻都小。( )
(4) 电阻一定时,电压与电流成正比。( )
(5) 与成正比,与成反比。( )
(6) 导体两端的电压为零时,导体的电阻一定为0。( )
2.关于欧姆定律公式的变形式,下列说法中正确的是( )
A.导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流决定
B.导体的电阻大小等于导体两端的电压跟通过导体电流的比值
C.一段导体的电阻跟通过这段导体的电流成反比
D.导体两端的电压为零时,因没有电流通过导体,所以导体电阻为零
3.如图所示,定值电阻 , ,开关闭合时,、两端的电压分别是、,通过的电流分别是和则_ _ _ _ _ _ ,_ _ _ _ _ _ 。
4.丙图是灯泡和定值电阻的图像,若甲图中,乙图中,则下列选项中不正确的是( )
A. B. C. D.
重点实验 多维透析
实验21 探究电流与电压、电阻的关系 新课标 探究类必做实验
探究电阻一定时电流与电压的关系 探究电压一定时电流与电阻的关系
实验思路 用定值电阻进行实验。要研究通过定值电阻的电流怎样随着它两端电压的变化而变化,需要确定改变定值电阻两端电压的方法 将不同阻值的定值电阻接入电路中,测量通过每个定值电阻的电流大小,找出电流与电阻的关系。实验时还需要考虑保持定值电阻两端电压不变的方法
实验方法 控制变量法
电路图及实物图
实验设计 控制定值电阻阻值不变;移动滑动变阻器滑片,改变定值电阻两端的电压,记下相应的电流大小 分别接入阻值不同的定值电阻;移动滑动变阻器滑片,控制定值电阻两端的电压不变,记下相应的电流大小
滑动变阻器作用 (1)保护电路 (2)改变定值电阻两端的电压,以进行多次实验 (1)保护电路 (2)控制定值电阻两端的电压不变
记录数据
实验图像
实验结论 在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成①_ _ _ _ 在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成②_ _ _ _
动态分析 减小滑动变阻器连入电路的阻值,定值电阻两端的电压变大 更换阻值更大的定值电阻后,应增大滑动变阻器连入电路的阻值(两者的比值是一定的)
交流评估 利用不同规格的器材多次进行实验,可避免实验结论的偶然性,得出具有普遍性的结论
实验拓展 电压表示数无法减小到目标数值的解决方案: (1)减小电源电压 (2)串联一个定值电阻 (3)换用最大阻值更大的滑动变阻器 定值电阻两端电压为,阻值为,电源电压为,则滑动变阻器的最大阻值至少为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;在不更换滑动变阻器的前提下,可以选择的定值电阻的最大阻值为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
实验一题练透
问题
实验小组用如图甲所示的电路探究电阻一定时电流与电压的关系,电源电压恒为,定值电阻的阻值为 ,滑动变阻器的最大阻值为 。
基础设问
证据
1.用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整,要求滑片向右移动时电流表示数变小。
解释
2.[电路故障]闭合开关前将滑动变阻器的滑片调至最右端的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ 。闭合开关,移动滑片发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,若电路仅有一处故障,故障可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
3.连接实物电路,接完最后一根导线时发现电流表指针立即偏转且示数较大,这是因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
4.[操作细节]在正确连接实物电路后进行实验,移动滑动变阻器滑片时,眼睛应注视_ _ _ _ _ _ 。
5.[数据处理]排除故障后,调节滑动变阻器,记录数据如表。请在图丙坐标纸中把未标出的两个点描出来并画出图像。分析图像可得:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_ _ _ _ 。
序号 1 2 3 4 5
电压 1.2 2.0 2.2 2.4 2.8
电流 0.12 0.20 0.22 0.24 0.28
6.[实验评估]若将定值电阻换成小灯泡,不能达到本实验的探究目的,是因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
能力设问
交流
7.[图像问题]分别用两个阻值未知的电阻器和进行实验,得到两个电阻器的图像如图丁所示。由图像可知_ _ _ _ (选填“ ”“ ”或“”)。
8.利用图甲电路探究通过导体的电流与电阻的关系,现有阻值为 、 、 、 、 、 的电阻器。将 的电阻换成 后,若要保持电压表的示数为不变,应将滑动变阻器的滑片向_ _ _ _ (选填“左”或“右”)移动。换用 的电阻进行实验时,发现无论怎样移动滑片都无法使电压表的示数达到,原因是滑动变阻器的最大阻值_ _ _ _ (选填“过大”或“过小”)。
9.[实验改进]在第8问的基础上,若要使用 的电阻器完成实验,且不换滑动变阻器,不可以在电路中串联以下哪个电阻器_ _ _ _ (选填序号)。
A. B. C. D. E. F.
10.[操作评估]若实验中不小心将电压表并联在了滑动变阻器两端,_ _ _ _ (选填“能”或“不能”)得到电流与电阻的关系,原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
实验22 用电流表和电压表测量电阻 新课标 测量类必做实验
用电流表和电压表测量定值电阻的阻值 用电流表和电压表测量小灯泡的电阻
实验思路 根据伏安法测电阻的原理设计电路,通过测量定值电阻(小灯泡)两端的电压和通过的电流,利用欧姆定律算出电阻
实验原理 ①_ _ _ _ _ _ _ _
电路图及实物图
滑动变阻器的作用 保护电路
改变定值电阻两端的电压,达到多次实验的目的 改变小灯泡两端的电压和通过电路中的电流
多次测量的目的 测出不同电压下定值电阻的阻值,求平均值,减小误差 测出不同电压下小灯泡的电阻
记录数据
实验图像 图像是一条过原点的倾斜直线 图像不是直线的原因:小灯泡的灯丝电阻随温度升高而②_ _ _ _
计算 (1)选择实验数据或图像中的点; (2)利用公式计算出多组电阻值; (3)求平均值 (1)选择实验数据或图像中的点; (2)小灯泡正常发光时的电阻; (3)实际电阻
实验结论 —— 小灯泡电阻随两端电压增大而③_ _ _ _
实验一题练透
问题
为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
实验次数 ① ② 电阻
1
2
3
基础设问
证据
1.请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整,要求:滑片向左移动,电流表示数变大。
2.小组同学设计了一个记录与处理数据的表格,请将表中①②处的内容填写完整。
解释
3.某次测量时,电压表示数为,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为_ _ _ _ A,本次测得的阻值为_ _ _ _ 。
4.小组同学进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是_ _ _ _ 。
A.用刻度尺测量铅笔的长度
B.测量小灯泡的电阻
C.测量小灯泡的电功率
交流
5.[数据处理方法]计算电阻时,先求出电压的平均值和电流的平均值,再运用欧姆定律求出电阻的平均值。请判断该方法是否可行,并说明理由:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
能力设问
6.将图甲电路中的换为标有“”的小灯泡,测量小灯泡的电阻。闭合开关后发现电流表、电压表均有示数,但小灯泡不亮,原因可能是_ _ _ _ 。
A.小灯泡断路
B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路
D.滑动变阻器接入电路的阻值过大
7.继续第6问的实验,排除故障并完成实验后,分析数据发现,随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡电阻逐渐增大,其原因可能是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
8.[数据分析]是否可以分别计算出多次实验中小灯泡的电阻值,再计算出平均值作为小灯泡电阻的测量结果?你的想法和理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
9.[图像问题]根据实验数据,画出小灯泡灯丝的图像,下列符合实际的是_ _ _ _ 。
10.[实验评估]由数据可知,实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,小灯泡电阻的变化量_ _ _ _ (选填“大于”“小于”或“等于”)滑动变阻器电阻的变化量。
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 欧姆定律的理解及基础计算★☆☆5年4考
考法命题点1
利用欧姆定律解答计算题的一般思路
1.“四个弄清”:①用电器的连接方式;②各电表的测量对象;③滑动变阻器接入电路的部分;④题中的已知条件和提供的物理过程。
2.标注信息:在图中标出已知量的数据和未知量符号。
3.电路分析:寻找已知量和未知量的关系,抓住电路中的不变量(“电源电压恒定”“定值电阻”等)和变化量。
4.列式或方程:根据串、并联电路中电流、电压和电阻的规律及欧姆定律列出关系式或方程求解。
1.[2022河北节选]如图所示,电源电压为,为定值电阻,为滑动变阻器,电流表测量范围为“”,电压表测量范围为“”。闭合开关,移动滑片,当滑片移至滑动变阻器中点时,电流表的示数为,电压表的示数为。
(1) 求的阻值。
(2) 求滑动变阻器的最大阻值。
命题点2 图像问题★★☆5年3考
考法命题点2
图像类问题解题对策
1.识图:明确图像中横、纵坐标所代表的物理量及单位。看准是 图像还是 图像。
2.析图:分析图像中线段或曲线的趋势,判断是哪一个元件的图线。
3.用图:根据题干所求的物理量,选取合适的点,结合公式进行求解。
2.[2023河北节选]如图1所示,电源电压不变,电流表测量范围为,电压表测量范围为,滑动变阻器的规格为“”,灯泡的额定电流为。图2是灯泡的电流与电压关系图像。闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,当滑片移至某一位置时,电压表和电流表的示数分别为和,则电源电压为_ _ _ _ 。
3.[2025安徽]在“用电流表和电压表测量电阻”的实验中,得到导体A和导体B的图像如图所示。则当导体A两端的电压为时,它的阻值_ _ _ _ (选填“小于”“等于”或“大于”)导体B的阻值。
思路
1.可以通过比较两图线斜率(即图线倾斜程度)来比较电阻大小。图像的斜率表示电阻大小,斜率越大,电阻越小。
2.可以利用 来比较电阻大小。当电压相等时,电流越大,电阻越小。
命题点3 欧姆定律综合应用★★★5年4考
4.[2021河北节选]已知 、 、 、 ,电源电压可调。小红连接了如图所示电路,已知。调整电源电压,将电压表分别并联在、和两端,电压表指针三次偏转中,其中一次满偏,一次偏转的角度为满偏的三分之二。则所有符合上述情况的的最大值与最小值之比是_ _ _ _ _ _ _ _ 。
考向
欧姆定律比值类计算解题思路
1.根据欧姆定律求出相应的物理量,然后求出其比值。
2.根据“串联分压,并联分流”的特点求解,即串联电路中电压之比等于电阻之比,并联电路中电流之比等于电阻的反比。
5.[2023河北改编]某小灯泡的额定电流是,但额定电压的标识模糊不清,为测定正常发光时的电阻,小明设计了如图所示的电路,其中定值电阻和滑动变阻器的最大阻值已知,但电源电压未知。为保证电路安全,滑动变阻器均不能调到最小阻值。实验时各电路中的小灯泡都能调至正常发光。以下电路中,不能达到目的的有_ _ _ _ 。
A. B.
C. D.
考向
利用欧姆定律设计电路
1.根据 可知,所设计电路要能得出小灯泡两端额定电压或额定电流;
2.根据串、并联电路电流、电压特点,结合开关变化,确定最终选项。
6.[2024河北]如图所示,电源电压不变,、均为定值电阻, , ,为滑动变阻器,电压表的测量范围为,的测量范围为。闭合开关,滑动变阻器的滑片置于某一位置时,电压表的示数为,的示数为。在保证电路安全的情况下移动的滑片,两电表均能达到满偏。
(1) 求滑片置于时,电路中的电流;
(2) 求电源电压;
(3) 用最大阻值为 的滑动变阻器替换电阻,不改变其他元器件的连接。闭合开关,使电路总功率保持最大,在保证电路安全的情况下,调节和接入电路的阻值,其中仅可以在替换前的范围内变化,求接入电路的阻值范围。
思路
1.当电压表 满偏时,滑动变阻器 接入电路的阻值最大,根据串联电路电压规律结合欧姆定律求出滑动变阻器 接入电路的最大阻值;
2.当电压表 满偏时,滑动变阻器 接入电路的阻值最小,根据串联电路特点结合欧姆定律求出滑动变阻器 接入电路的最小阻值;
3.替换电阻后,要使电路的总电流最大,当电压表 满偏时,电路中的电流最大,根据最大电流求出电路总电阻,并讨论 接入电路的阻值范围。
第21讲 欧姆定律
考点通关 直击考什么
考点1 欧姆定律
1.正; 反
考点2 欧姆定律在串、并联电路中的应用
; ; 减小; 减小; 增大
考点3 欧姆定律的图像(图像)
1.(1) 小
(2)
(3)
(4)
2.(1) 增大
(2) 减小
考点4 数字多用电表的使用(常用的电子测量仪器,可用于测量电压、电流、电阻等)
夯基综合练
1.(1) √
(2) ×
(3) √
(4) ×
(5) ×
(6) ×
2.B
3.;
4.D
重点实验 多维透析
实验21 探究电流与电压、电阻的关系 新课标 探究类必做实验
正比; 反比; ;
实验一题练透
1.
2.保护电路; 定值电阻断路
3.连接电路时没有断开开关,且没有将滑动变阻器的滑片置于接入电路阻值最大处
4.电压表
5. 如图所示;正比
6.灯丝的电阻会随温度的变化而变化
7.
8.右; 过小
9.F
10.能; 电源电压不变,更换定值电阻后调节滑动变阻器滑片使电压表示数不变,即可控制定值电阻两端电压不变
实验22 用电流表和电压表测量电阻 新课标 测量类必做实验
; 增大; 增大
实验一题练透
1.
2.①电压; ②电流
3.0.5; 5
4.A
5.不可行,运用欧姆定律时,公式中的、、必须是同一时刻、同一导体所对应的数据
6.D
7.灯丝电阻随温度升高而增大
8.不可以,因为小灯泡灯丝的阻值随温度变化,不是定值
9.A
10.小于
命题研究 聚焦怎么考
命题点1 欧姆定律的理解及基础计算★☆☆5年4考
1.(1)
[解析]根据欧姆定律可得 。
(2)
[解析]当滑动变阻器滑片移至中点时,, ,则滑动变阻器的最大阻值 。
命题点2 图像问题★★☆5年3考
2.4.5
3.小于
[解析]图像中,斜率越大,电阻越小。电压为时,的电流大于的电流,根据可知,的阻值小于的阻值。
命题点3 欧姆定律综合应用★★★5年4考
4.
[解析]因电源电压可调,且电压表的测量范围可选,则电压表满偏时示数可能为或,偏转角度为满偏的三分之二时,示数可能为或。而两电阻串联,则有,因为阻值一定,得,最大时,最大;最小时,最小。已知,因此,当是,是,电源两端电压是时,可算出最小值为 ;当是,是,电源两端电压是时,可算出最大值为 ,故最大值与最小值之比为。
5.B
6.(1)
[解析]由题可知电阻、、串联。测和两端的总电压,测两端电压。
则。
(2)
[解析]电源电压,其中,代入数据得
。
(3)
[解析]替换前,当达到满偏,即时接入电路的阻值最大,
此时电路中电流,
则 ;
当达到满偏,即时,接入电路的阻值最小,
此时电路中电流,
则 。
即替换前若保证电路安全,接入电路的阻值范围为 。
用替换后,由可知,为使电路总功率保持最大,
电路中电流应保持最大不变,即,
此时 。
在以上前提下,当时,接入电路的阻值最大,
,
此时 ;
当取最小值为 时, 。
所以取值范围为 。