第十七章
欧姆定律
一
直击考点
考点一
实验探究电流与电压、电阻的关系
探究电流与电压、电阻的关系实验中,典型的用到了控制变量法,在写结论的时候也必须体现出该方法,否则结论错误。
例1
请你设计一个探究导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系的实验。
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图3-2
图3-3
(1)请你在图3-2中画出该实验的电路图。
(2)由于电路中电流的大小受多种因素的影
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法。
(3)图3-3是某实验小组在探究过程中,根据实验数据绘制的图象,其中表示电压不变,电流随电阻变化的图象是
图;
表示电阻不变,电流随电压变化的图象是
图。(选填“甲”或“乙”)
(4)在探究过程中,使用滑动变阻器的目的是
。
(5)实验的结论是:
①
;
②
。
考点二
对欧姆定律概念的理解
对欧姆定律概念的考查不仅对实验探究有要求,对欧姆定律的知识内容及其应用均有要求,从教学要求的水平层次看,欧姆定律知识的教学要求要达到“理解”层次。
例2
关于欧姆定律的变形公式
R=的物理意义,下面说法中正确的是 ( )
A.导体的电阻与它两端的电压成正比,和通过它的电流成反比
B.导体中通过的电流越大,则电阻越小
C.加在导体两端的电压越大,则电阻越大
D.导体的电阻等于导体两端的电压和通过它的电流之比
例3
通过导体a、b的电流随电压的变化情况如图3-5所示,则导体a、b的电阻相比较(
)
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图3-5
A.>
B.<
C.=
D.无法确定
例4 某电流表的电阻RA=0.02Ω,允许通过的最大电流Im=3A,请你通过计算说明这个电流表能否直接连接到一节干电池的两极上。
( http: / / www.21cnjy.com / )二
走出误区
误区
当导体两端的电压为0时,导体中的电流和导体的电阻都为0。
例5
一导体两端电压为3V,通过它的电流是0.5A,则此导体的电阻是
;如果在此导体两端不加电压,则它的电阻是
,通过它的电流是_______A。
二电阻的串并联
测量小灯泡的电阻直击考点
考点一
电阻的串联和并联
两个电阻串联,相当于增大了电阻的长度,所以其电阻变大,具体关系为R=R1+R2,两个电阻并联,相当于增大了电阻的横截面积,所以其电阻变小,具体关系为。电阻的串联和并联是解答电学计算题的基础,有时单独以填空题或选择题的形式出现,有时与综合计算题联系起来考查。
例1
王明同学在修理电子玩具时,需要用一
( http: / / www.21cnjy.com )个75Ω的电阻,现手边有阻值为300Ω、100Ω、40Ω、35Ω及15Ω的电阻各一个,他可以选择其中________Ω和________Ω两个电阻________联来获得;还可以选择其中________Ω和________Ω的两个电阻________联来获得。
例2
如图3-14所示的电路中,电源电压U=6V,开关S闭合后电压表的读数为4V,若电阻R2的阻值是8Ω,试求R1的阻值。
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图3-14
例3
电阻R1、R2并联在电压为6V的电源上,通过干路的电流是0.75A,R1的阻值是12Ω,则R2的阻值是多大?
例4
在测量正常发光时电压为2.5V的小灯泡工作时的电阻实验中:
(1)在连接电路时开关应 。
(2)晓明同学连接完电路后,闭合开关,发现
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(3)晓明同学排除故障后连接成了如图3-16甲图所示的电路,闭合开关,发现灯泡较暗,为了让小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向 端(选填“左”或“右”)移动。
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图3-16
(4)当小灯泡正常发光时,
( http: / / www.21cnjy.com )电流表指针如图3-16乙所示,则通过灯泡的电流是 A,小灯泡正常工作时的电阻是 Ω。(结果保留一位小数)
(5)晓明在实验过程中,灯泡突然熄灭,电压表示数增大,电流表的示数变为0,发生此现象的原因可能是
。
二
走出误区
误区一
没有注意欧姆定律成立的条件
例5
在一个灯泡上标有“2.4V
0.3A”的字样,如果用电压是3V的电源供电,为了使该灯泡正常工作,应给灯泡串联一个多大阻值的电阻?
误区二
分析电路时电流表、电压表的特点混淆
例6
如图3-17所示,,,,某同学误将一个电流表并联在的两端,发现其示数为1.5A,据此可推知电源电压U=
V;若用一只电压表代替电流表并联在的两端,则电压表的示数为
V。
图3-17
三
动态电路问题
安全用电直击考点
考点一
串联电路中滑动变阻器滑片移动对电路的影响
解答此类题目时,应先根据“去表法”(电压表视为断路,电流表示为导线)判断电路的连接情况。然后再根据以下步骤判断:(1)根据滑片移动判断出电路中总电阻的变化;(2)据公式(其中为电源电压不变)判断总电流的变化;(3)
据公式判断定值电阻两端的电压的变化情况;(4)据判断滑动变阻器两端的电压的变化情况。
例1
如图3-27所示,开关闭合后,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,关于电流表和电压表示数的变化,下列说法正确的是( )
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图3-27
A.
电流表示数变小,电压表示数变大
B.
电流表示数变小,电压表示数变小
C.
电流表示数变大,电压表示数变大
D.
电流表示数变大,电压表示数变小
考点二
并联电路中滑动变阻器滑片移动对电路的影响
解答此类题目,同样要先根据电路图判断出电路的连接情况。在并联电路中,各支路两端的电压相等,并且等于电源电压,电压表测某用电器两端的电压也是电源电压,所以示数不变;如果电流表和滑动变阻器在一支路中,或在干路上时,其示数变化情况根据第一种情况分析,如果电流表和滑动变阻器不在一支路中,其示数不变。
例2
如图3-28所示的电路中(电源电压不变),闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片自左向右移动时,下列说法中正确的是(
)
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图3-28
A.电流表的示数不变,电压表的示数不变
B.电流表的示数变大,电压表的示数变小
C.电流表的示数变大,电压表的示数变大
D.电流表的示数变小,电压表的示数不变
考点三
串联电路中开关变化对电路的影响
解答此类题目时,应先判断确定开关闭合、断开(闭合的开关相当于导线,断开的开关相当于断路,去掉该部分电路)时,电路的连接情况及各电表所测的物理量;再根据已知条件,写出每种情况下所判断物理量的表达式,比较得出答案。
例3 在如图3-29所示的电路中,、是定值电阻,电源电压保持不变。当开关由断开变为闭合时,电压表的示数将
,电流表的示数将
(填“变大”、“变小”或“不变”)。
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图3-29
考点四
并联电路中开关变化对电路的影响
解答此类问题时,应先判断出各开关通断时,电路的连接情况及各电表所测的物理量;再两种情况前后对比分析得出答案。
例4
如图3-30所示的电路,电源电压不变,闭合开关、,两灯都发光。当把开关断开时,灯泡的亮度及电流表示数变化的情况是(
)
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图3-30
A.亮度不变,电流表示数不变
B.亮度不变,电流表示数变小
C.变亮,电流表示效不变
D.变亮。电流表示数变小
考点五
确定取值范围的问题
确定电流表、电压表或滑动变阻器接入电路中的阻值的变化范围,首先要看清题目里面有几个限制条件,最终的答案应该取现在条件中的交集。
例5
如图3-31所示的电路中,电源电压恒定为4.5V,定值电阻=5,滑动变阻器的最大阻值为20,电流表的量程为0
~
0.6A,电压表的量程为0
~
3V。求:当滑动变阻器在哪个范围内取值,两个电表才能得到保护?
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图3-31
考点六
安全用电
电路的三种状态是通路、断路和短路。能够根据家庭电路中的现象分析出是三种状态中的哪一种,是同学们必须掌握的一种技能。
例6
站在高压输电线上的小鸟不会触电的原因是(
).
A.鸟是绝缘体不会触电
B.鸟的耐压性强不会触电
C.高压线外层有绝缘层
D.鸟只站在一根电线上,两爪间电压很小
二
走出误区
误区
没有看清滑片移动引起的电阻的变化情况
例7
如图3-32所示,滑动变阻器的
( http: / / www.21cnjy.com )滑片P向B滑动时,电流表的示数将__
__;电压表的示数将__
____。(填“变大”、“变小”或“不变”)如此时电压表的示数为2.5V,要使电压表的示数变为3V,滑片P应向
端滑动。(填“A”或“B”)
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图3-32
一、选择题
1.如图所示,电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器滑片P向右移动时(
)
A.电流表A1示数变小,电压表V示数变小
B.电流表A2示数变大,电压表V示数变大
C.电压表V示数与电流表A1示数比值不变
D.电压表V示数与电流表A2示数比值不变
第1题图
第2题图
2.如图所示的电路中,电源电压6
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Ω,滑动变阻器的最大阻值为20
Ω,当开关闭合,滑片由b端向a端移动的过程中,以下说法正确的是(
)
A.电压表的示数减小
B.电压表示数与电流表示数的比值不变
C.当滑片移到中点时,电压表示数为2
V
D.当滑片移到a端时,电流表示数为0.2
A
3.如图所示是电阻甲和乙的I-U图像,下列说法正确的是(
)
A.电阻乙为定值电阻
B.当电阻甲两端电压为2
V时,R甲=0.4
Ω
C.如乙图所示,当开关闭合,电路电流为0.2
A时,电路总电阻是15
Ω
D.如丙图所示,当开关闭合,电源电压为2
V时,电路总电流为0.4
A
4.如图所示,电源电压保持不变,若
( http: / / www.21cnjy.com )在甲、乙两处分别接入电压表,闭合开关S1、S2,测得U甲∶U乙=4∶3,若只断开开关S2,拆去电压表,并在甲、乙两处分别接入电流表,则此时I甲∶I乙是(
)
A.1∶1
B.4∶3
C.3∶4
D.16∶9
第4题图
第5题图
5.如图,电源电压恒定,电阻R1=10
Ω,
( http: / / www.21cnjy.com )R2=15
Ω,R阻值一定但未知,当单刀双掷开关S掷向a(同时与b断开)时,电压表示数为2.0
V,若掷向b(同时与a断开),电压表示数可能为(
)
A.3.0
V
B.2.5
V
C.2.0
V
D.1.5
V
6.某学习小组在一次实验探
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)
U/V
3.0
2.5
2.0
1.8
1.5
1.3
I/A
0.20
0.30
0.40
0.44
0.50
0.54
二、填空题
7.在图甲所示的电路中,
( http: / / www.21cnjy.com )当开关S从2转到1时,根据电流表和电压表对应的示数,在U-I坐标中描绘了相对应的坐标点,如图乙所示,电源电压是________,电阻R1的阻值是________Ω,电阻R2的阻值是________
Ω.
8.在相距100
km的甲、乙两地间沿直线架设两条输电线.输电线的电阻与其长度成正比.若输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,在甲、乙两地的检修人员用输出电压相同且不变的电源和电流表做成如图所示的测量仪,并分别进行了如下测量:将测量仪连接ab时,电流表的示数为0.3
A;将测量仪连接cd时,电流表的示数为1.2
A.由此可判断短路位置离甲地的距离为________km.
第8题图
第9题图
9.如图所示,电源电压恒定,R1为20
Ω,闭合开关S,断开开关S1时电流表示数为0.3
A;若闭合S1电流表示数为0.5
A,通过R2的电流为________,则电源电压是________,R2电阻阻值为________.
10.如图所示,当电源电压为4
V时,
( http: / / www.21cnjy.com )电压表的示数为1
V;当电源电压增加到12
V时,电流表的示数为1
A,则电阻R1=________Ω,R2=________Ω.
11.如图甲所示是电阻R和小灯泡L的U
( http: / / www.21cnjy.com )-I图像,由图可知电阻R的阻值是________Ω;若将电阻R与小灯泡L串联在电路中(如图乙),电流表示数为0.4
A,则电源电压为________
V.
如图所示的电路,电源电压恒定,已知
( http: / / www.21cnjy.com )R0=40
Ω、R=5
Ω,S1、S2都闭合时,电压表示数为9
V;若只闭合S1时,电压表示数为________V,通过R的电流是________A.
三、实验探究题
13.两个物理实验小组进行测量未知电阻的实验.
(1)第一小组采用了如图甲所示的电路测量
( http: / / www.21cnjy.com )未知电阻的阻值,某次测量中,电压表、电流表示数如图乙.电压表的读数为________V,电流表的读数为________A.
(2)第二小组采用如图丙所示的电路测量电阻Rx的阻值,其中R0阻值已知.
①请用笔画线代替导线.将图丁中的实物按电路图连接.(电压表接小量程)
②该小组实验步骤如下:先闭合S1、S
( http: / / www.21cnjy.com )2,读出此时电压表读数U1,再闭合S1,断开S2,读出此时电压表读数U2.则被测电阻Rx的阻值表达式为Rx=________(用R0、U1、U2表示).
14.在学习电学时,小夏利用如图1所示的电路图,做了不少实验,其中电阻R可选用阻值分别为10
Ω、20
Ω、30
Ω的定值电阻.
(1)在做“探究电流与电阻的关系”的实
( http: / / www.21cnjy.com )验时,小夏先把10
Ω的电阻连入电路,闭合开关,把电流表的读数填在表格中,然后把10
Ω电阻分别换成20
Ω、30
Ω电阻,将相应的电流值记录到表格中.
电阻R/Ω
10
20
30
电流I/A
0.3
0.2
0.15
小夏的错误做法是____________________________________________________
________________________________________________________________________;
(2)在做“伏安法”测电阻的实验时,小
( http: / / www.21cnjy.com )夏根据电路图连接的电路如图2所示,图中尚有一根导线未连接,请用笔画线代替导线完成电路连接,要求滑动变阻器连入电路中的阻值最大.实验中小夏测得的结果如下表.由此可以判断,小夏同学选用的定值电阻的阻值为________Ω.
实验序号
电压表示数/V
电流表示数/A
1
1.5
0.16
2
2.5
0.25
3
3.5
0.34
四、计算题
15.如图所示,电源电压保持不变,R1=10
Ω.当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,两电表示数变化关系用图线段AB表示.求:
(1)电源电压;
(2)滑片P滑到ab中点时电压表的示数.
16.随着社会的发展和科技的进步,电路元件
( http: / / www.21cnjy.com )在各行得到广泛的应用,其中热敏电阻就是其中之一.热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变.图甲是用热敏电阻测量环境温度的电路,电路中电流表的量程为0~0.02
A,滑动变阻器R的铭牌上标有“150
Ω 0.3
A”字样.Rt为热敏电阻,其阻值随环境温度变化关系如图乙所示,电源电压保持不变.请完成下列小题:
F
(1)将此电路放入温度为20
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℃的环境中,闭合开关S,调节滑片P,使滑动变阻器接入电路的电阻R=100
Ω,此时电流表的读数为0.01
A,求电源电压;
(2)若环境温度为40
℃时,要保证整个电路元件的安全,求滑动变阻器的变化范围;
(3)此电路能测量的最高环境温度为多少?
第十七章
欧姆定律答案
一
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例
2
答案
D
例
3答案
B
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例
5答案6
6
0
二
例1答案45
35
串
300
100
并
例
2
答案
4Ω
例
3答案
24Ω
例
5答案
正解
灯泡和串联电阻的总电阻=
==10Ω
灯泡的电阻=
==8Ω
需要串联的电阻
例
6
答案
30
10
自我校对
的关系,从而判断R1与R2的大小。
三
例1答案
A
例
2
答案
D
例
3答案
变大
变大
例
4
答案
A
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例
6
答案D
例
7答案
变小
变小
A
第十七章
欧姆定律答案
1.C 2.B 3.C 4.B 5.
( http: / / www.21cnjy.com )B 6.C
7.6
V 10 20 8.80 9.0.2
A 6
V 30
Ω 10.
9 3 11.
5 3 12.
1 0.2
(1)1.8 0.24
①
②R0
14.(1)没有控制定值电阻R两端的电压不变
(2)10
15、(1)由图示电路图可知,当滑片在b端时只有R1接入电路,此时电路电流最大,
由U-I图像可知,电路中最大电流为0.6
A,
由公式I=变形得电源电压:U=U1=IR1=0.6
A×10
Ω=6
V;
由图示电路图可知,滑片在a端时,滑动变阻器阻值全部接入电路,
由U-I图像可知,此时电路电流I=0.2
A,
滑动变阻器两端电压U滑=4
V,
由公式I=变形可得滑动变阻器最大阻值:R2==20
Ω,
滑片在ab中点时电路电流:I″==0.3
A,
此时电压表得示数为:U=UV=U2′=I″×R2=0.3
A××20
Ω=3
V.
16.(1)由图示电路图可知,滑动变阻器与热敏电阻串联,电流表测电路电流,
由图乙所示图像可知,温度为20
℃时,热敏电阻阻值为400
Ω,
由公式I=变形可得电源电压:U=I(Rt+R)=0.01
A×(400
Ω+100
Ω)=5
V;
由图乙所示图像可知,温度为40
℃时,热敏电阻阻值为200
Ω,电路最大电流为0.02
A,
由I=变形可得电路中最小电阻:R最小===250
Ω,
滑动变阻器的最小阻值:R滑最小=R最小-Rt=250
Ω-200
Ω=50
Ω,
滑动变阻器的取值范围:50
Ω~150
Ω;
热敏电阻阻值越小,环境温度越高,电路电流最大为0.02
A时,
由I=变形可得R总=Rt小+R滑最大===250
Ω,
Rt小=R总-R滑最大=250
Ω-150
Ω=100
Ω,由图乙可知其工作的最高环境温度50
℃.