2019第二章第1節(jié).doc

1、第 1節(jié)歐姆定律學(xué)習(xí)目標(biāo)核心提煉1.知道形成持續(xù)電流的條件及電流的計(jì)算公式。2個(gè)概念 電流、電阻2.理解歐姆定律及適用條件。qU3.了解電阻的定義式。2 個(gè)公式 I tI R4.會(huì)描繪導(dǎo)體的伏安特性曲線，能根據(jù)導(dǎo)體的伏1 個(gè)圖像 導(dǎo)體的伏安特性安特性曲線分析電阻特點(diǎn)。曲線一、電流1.自由電荷： 導(dǎo)體中可自由運(yùn)動(dòng)的電荷，稱為自由電荷。金屬中的自由電荷是自由電子；電解質(zhì)溶液中自由電荷是可自由運(yùn)動(dòng)的正負(fù)離子。2.形成電流的條件： 導(dǎo)體中有自由電荷、導(dǎo)體內(nèi)存在電場(chǎng)。3.電流(1)定義：通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q 跟通過這些電荷所用時(shí)間t 的比值。q(2)定義式： I t 。(3)單位：國際單位是安培(A

2、) ；常用單位還有毫安(mA) 和微安 ( A)等， 1 mA 3610A，1 A10A。(4)方向：電流是標(biāo)量，但有方向。規(guī)定導(dǎo)體內(nèi)正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较颍措娏鞣较蚺c負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。(5)電流強(qiáng)度的微觀解釋如圖 1 所示，導(dǎo)體長為l ，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為 v，導(dǎo)體的橫截面積為 S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為 n，每個(gè)自由電荷的電荷量為 q。圖 1導(dǎo)體 AD 中的自由電荷總數(shù)： N nlS?？傠姾闪?Q NqnlSq。這些電荷都通過橫截面 D 所需要的時(shí)間： tvl。由 qIt 可得，導(dǎo)體 AD 中的電流為 IQt nqSv，即導(dǎo)體

3、中電流取決于n、q、S、v。第 1頁4.直流和恒定電流方向不隨時(shí)間改變的電流叫做直流，方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間改變的電流叫做恒定電流。思考判斷1.靜電場(chǎng)中的電勢(shì)、電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，在恒定電場(chǎng)中同樣適用。( )2.電流既有大小，又有方向，是矢量。( ×)3.電流的方向與電荷定向移動(dòng)的方向相同。( ×)4.恒定電流的大小、方向均不變。( )q5.由于 I t ，所以說 I 正比于 q，反比于 t。( ×)二、歐姆定律電阻1.電阻(1)定義：電壓 U 和電流 I 的比值是一個(gè)跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)的量，我們稱之為電阻。U(2)定義式： R I 。(3)單位：國際單位制：歐

4、姆，簡稱歐，符號(hào)是。常用單位還有千歐和兆歐等，1 k 103 ；1 M 106 。(4)物理意義：反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用。2.歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中電流強(qiáng)度跟它兩端電壓U 成正比，跟它的電阻R 成反比。U(2)表達(dá)式： I R。(3)適用條件：適用于金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電，對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件不適用。思考判斷1.任何情況下導(dǎo)體的電阻與兩端的電壓成正比，與通過的電流成反比。( ×)2.對(duì)于某個(gè)電阻而言，它兩端的電壓越大，通過它的電流越大。( )3.歐姆定律適用于金屬導(dǎo)體，也適用于半導(dǎo)體元件。( ×)第 2頁4.電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大，導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)。

5、( ×)三、伏安特性曲線1.伏安特性曲線：通過某種電學(xué)元件的電流隨電壓變化的圖線叫做這種元件的伏安特性曲線。2.線性元件導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條直線，即電流與電壓成正比， 如金屬導(dǎo)體、 電解液等。3.非線性元件伏安特性曲線不是直線的，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件，如氣態(tài)導(dǎo)體、半導(dǎo)體等。對(duì)電流的理解要點(diǎn)歸納 1.電流的形成電荷的定向移動(dòng)形成電流。當(dāng)把導(dǎo)體和電源連接后，導(dǎo)體中形成恒定電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)形成電流。(1)產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓。(2)形成持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合。2.電流的方向規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定

6、向移動(dòng)的方向與電流的方向相反，金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，故電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。3.電流的大小q(1)I t 是電流的定義式， I neSv是電流的決定式， 故電流的大小與通過導(dǎo)體橫截面的電荷量以及通電時(shí)間無關(guān)。(2)電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的q電流方向是相同的，應(yīng)用I t 時(shí)， q 為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。(3) q It 是求電荷量的重要公式。4.電流是標(biāo)量第 3頁電流雖然有方向，但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量而是標(biāo)量。精典示例 例 1在某種帶有一價(jià)離子的水溶液中，正、負(fù)離子在定向移動(dòng)，方

7、向如圖2所示。如果測(cè)得 2 s 內(nèi)分別有 1.0 ×1018 個(gè)正離子和 1.0 ×1018 個(gè)負(fù)離子通過溶液內(nèi)部的橫截面 M，則溶液中電流的方向如何？電流為多大？圖 2解析水溶液中導(dǎo)電的是自由移動(dòng)的正、負(fù)離子，它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下向相反方向定向移動(dòng)。電學(xué)中規(guī)定，電流的方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向，所以溶液中電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，即由A指向 B。每個(gè)離子的電荷量是e1.60 ×1019 C。該水溶液導(dǎo)電時(shí)負(fù)離子由B 向 A 運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子的定向移動(dòng)可以等效看做是正離子反方向的定向移動(dòng)。所以，一定時(shí)間內(nèi)通過橫截面 M 的電荷量應(yīng)該是正、負(fù)兩種離子電荷量的絕

8、對(duì)值之和。q|q | |q |I t 12t1.0 ×1018×1.6×10 191.0 ×1018×1.6 ×1019A2 0.16 A。答案由A指向 B0.16A對(duì)金屬來講，是自由電子的定向移動(dòng)，q 為通過橫截面的自由電子的電荷量。對(duì)電解質(zhì)溶液來講，是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)，q 為正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之和。針對(duì)訓(xùn)練 1 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是長為240 m 的近似圓形軌道，當(dāng)環(huán)中的電流為 10 mA 時(shí)，若電子的速率為光速的十分之一，則在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為 ()A.5 ×1011 個(gè)B.5

9、15;1019 個(gè)C.1.0 ×1013 個(gè)D.1.0 ×103 個(gè)第 4頁解析設(shè)在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為n，這些電子每兩次通過某一截面時(shí)間間2406qneIt3610×10 ×8×10隔為 t，則 t18s8×10s，由 I t t ，解得 n e1.6 ×101910×3.0 ×1011個(gè) 5×10個(gè)，故 A 正確。對(duì)歐姆定律的理解要點(diǎn)歸納 1.歐姆定律的適用情況歐姆定律僅適用于純電阻(將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 )電路，非純電阻 (電能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 )電路不適用。2.歐姆定律的兩性U(1)同

10、體性：表達(dá)式 I R中的三個(gè)物理量U、 I、R 對(duì)應(yīng)于同一段電路或?qū)w。(2)同時(shí)性：三個(gè)物理量U、I、 R 對(duì)應(yīng)于同一時(shí)刻。公式U和 RU的比較3.I RI比較項(xiàng)目IUURRI意義歐姆定律的表達(dá)式電阻的定義式前后物理I與 U 成正比，與 R成反R 是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，不隨U、量的關(guān)系比I 的改變而改變適用條件適用于金屬導(dǎo)體、電解液適用于計(jì)算一切導(dǎo)體的電阻等精典示例 例 2(多選 )下列說法正確的是 ()UA. 由 R I 可知，一段導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成反比第 5頁UUB.比值 I 反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，即電阻R IC.通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻越小UD.由

11、I R可知，通過同一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比U解析導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓、 通過它的電流均無關(guān)， 選項(xiàng) A 、C 錯(cuò)誤；由 IU可知，在U 一定時(shí)， I 越大， I 越小，說明導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越弱，反之IUU越小， I 越大，說明導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越強(qiáng)，故比值 I 反映了導(dǎo)體阻礙電流的UU性質(zhì)，即電阻 R I ，選項(xiàng) B 正確；由歐姆定律I R可知，通過同一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，故選項(xiàng)D 正確。答案BD例 3某金屬導(dǎo)體兩端所加電壓為8 V 時(shí)，10 s內(nèi)通過某一橫截面的電荷量為 0.16C，求導(dǎo)體的電阻及10 s 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電子數(shù)；若導(dǎo)體兩端電壓為1

12、0 V，求通過導(dǎo)體的電流。解析電壓 U18 V，10 s內(nèi)通過電荷量Q，0.16 C1 Q0.16A 0.016 A，則電流 I t 10U18電阻 R I 1 0.016 500 。10 s 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電子數(shù)為Q0.1618n e 1.6 ×10 19個(gè) 1.0 ×10個(gè)。若導(dǎo)體兩端電壓為U2 10 V，U210則電流 I2 R500 A 0.02 A。答案 500 1.0 ×1018 個(gè) 0.02 A導(dǎo)體的伏安特性曲線第 6頁要點(diǎn)歸納 1.UI 圖像與 IU 圖像(1)坐標(biāo)軸意義不同： I U 圖線為導(dǎo)體的伏安特性曲線，表示電流I 隨電壓 U 的變化規(guī)

13、律，橫軸表示U 為自變量， 縱軸表示 I 為因變量； U I 圖線的橫軸表示電流 I，縱軸表示電壓U。(2)圖像上任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的意義不同：如圖3 甲中， R1>R2；而在圖乙中 R2 >R1。圖 32.非線性元件電阻的確定Un如圖 4 所示，非線性元件的I U 圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rn In ，即電阻等于圖線上點(diǎn) (Un，I n)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)。圖 4精典示例 例 4如圖 5所示的圖像所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體為1、R2，則：R圖 5(1)電阻 R1R2 為多少？(2)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等(不為零 )時(shí)，電壓之比 U1 U2 為多少？

14、(3)若兩個(gè)導(dǎo)體中的電壓相等(不為零 )時(shí)，電流之比 I1I 2 為多少？1 U解析 (1)因?yàn)樵?IU 圖像中， Rk I ，110×103210×1032，所以 R32 ，R335×1015×10所以 1R2 2。R233 1(2)由歐姆定律得 U1I 1R1 ，U2 I2R2，由于 I1I2，則 U1U2R1R231。U1U2(3)由歐姆定律得 I1R1，I2R2，由于 U1U2，則 I1I2R2R113。第 7頁答案(1)31(2)31(3)13關(guān)于 “伏安特性曲線 ”的兩點(diǎn)注意1(1)IU 圖像中的斜率 k R，斜率 k 不能理解為 k tan

15、 (為圖線與 U 軸的夾角 )。因坐標(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為確定，同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)傾角是不同的。(2)某些電阻在電流增大時(shí)， 由于溫度升高而使電阻變化， 伏安特性曲線不是直線，但對(duì)某一狀態(tài)，歐姆定律仍然適用。針對(duì)訓(xùn)練 2 某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖6(AB 段曲線 )所示，關(guān)于導(dǎo)體的電阻，以下說法正確的是 ()圖 6A.B 點(diǎn)的電阻為 12 B.B 點(diǎn)的電阻為 40 C.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1 D.導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9 解析A 點(diǎn)電阻 RAUA330，B點(diǎn)電阻BUB6IA1RIB1.5 ×1011.0 ×1040 ，故 A 錯(cuò)誤， B 正確； R

16、RB RA10 ，故 C、D 錯(cuò)誤。答案B公式q的理解與應(yīng)用 )電路中有一電阻，通過電阻的電流為5 A。當(dāng)通電 5 分1.(I t鐘時(shí)，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A.1 500 個(gè)B.9.375 ×1019 個(gè)C.9.375 ×1021 個(gè)D.9.375 ×1020 個(gè)解析qIt ，nqIt 9.375×21個(gè)。e e10答案C2.(對(duì)歐姆定律的理解 )根據(jù)歐姆定律，下列判斷正確的是()A.導(dǎo)體兩端的電壓為零，電阻即為零第 8頁B.導(dǎo)體中的電流越大，電阻就越小C.當(dāng)電壓增大 2 倍時(shí)，電阻增大2 倍UD.由 I R可知，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的

17、電壓成正比U解析導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，公式R I 只提供了測(cè)定電阻的方法，UR 與 I 只是在數(shù)值上相等，當(dāng)我們不給導(dǎo)體兩端加電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻仍存在，因此不能說導(dǎo)體的電阻與加在它兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體中的電流成反比，A 、B、C 錯(cuò)誤， D 正確。答案D3.(歐姆定律的應(yīng)用 )取阻值分別為1 和 R2 的電阻，現(xiàn)在兩電阻兩端分別施加電壓R3R1U1、U2，已知 U12U2，此時(shí)流過 R1 的電流為流過 R2 的電流的 3 倍。則R2為()1922A.2B.2C.1D.9解析設(shè) R2 兩端的電壓為U，通過2 的電流為I，則1 兩端的電壓為3，通過RR2U3U12×3I1，

18、A 正確。R1 的電流為 3I，由歐姆定律知 R U，所以 R UIR22I答案A4.(對(duì)伏安特性曲線的理解)(多選 )某同學(xué)在探究通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的關(guān)系時(shí)，將記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過整理作出了如圖7 所示的圖像。根據(jù)圖像，下列說法正確的是 ()圖 7A.導(dǎo)體甲的電阻大于導(dǎo)體乙的電阻B.在導(dǎo)體乙的兩端加 1 V 的電壓時(shí)，通過導(dǎo)體乙的電流為0.1 AC.當(dāng)通過導(dǎo)體甲的電流為0.9 A 時(shí)，導(dǎo)體甲兩端的電壓為4 VD.將導(dǎo)體乙連接到電壓為5 V 的電源上時(shí)，通過導(dǎo)體的電流為 0.5 AU 2U2解析 I U 圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)， 則 R 甲 I 0.4 5 ，R 乙 I0.2第 9頁1

19、0 ，選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；由 I U，得當(dāng)導(dǎo)體乙兩端的電壓為1 V 時(shí)，I1 U11RR10乙U25A 0.1 A，選項(xiàng) B 正確；乙連接到電壓為 5 V 的電源上時(shí)， I2R乙10 A0.5 A，選項(xiàng) D 正確；由 UIR，得當(dāng)通過導(dǎo)體甲的電流為0.9 A 時(shí)，導(dǎo)體甲兩端的電壓UIR甲0.9 ×5 V4.5 V，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤。答案BD基礎(chǔ)過關(guān)1.關(guān)于電流的說法正確的是()qA.根據(jù) I t ，可知 I 與 q 成正比B.如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C.電流有方向，電流是矢量D.電流的單位 “安培 ”是國際單位制中的基本單位解析依據(jù)電流的定

20、義式可知， 電流與 q、t 皆無關(guān)，顯然選項(xiàng) A 錯(cuò)誤；雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以選項(xiàng)B 錯(cuò)誤；電流是標(biāo)量，故選項(xiàng) C 錯(cuò)誤。答案 D某電解池中， 若在2 s內(nèi)各有19個(gè)二價(jià)正離子和2.0 ×1019 個(gè)一價(jià)負(fù)離子通2.1.0 ×10過某截面，那么通過這個(gè)截面的電流是()A.0B.0.8 AC.1.6 AD.3.2 A解析電荷的定向移動(dòng)形成電流，但“”“ ”電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。在2 s 內(nèi)通過截面的總電荷量應(yīng)為q 1.60 

21、15;1019×2×1.0 ×1019 C1.60 ×1019×1×2.0 ×1019 C6.4 C。由電流的定義式q6.4知 I t 2A 3.2 A。第10 頁答案D3.(2019 吉·林長春外國語學(xué)校高二月考)已知用電器 A 的電阻是用電器B 的電阻的2 倍，加在 A 上的電壓是加在B 上的電壓的一半， 那么通過 A 和 B 的電流 I A 和 IB的關(guān)系是 ()A.IA2IBB.IA1IBC.IAIBD.IA1IB24由 IAUA、BUB及A 11解析AB、UB 得A2UB UB 1B，D正確。RIRR2R

22、UI2RI24R 4ABBB答案D4.在電阻為 4的導(dǎo)體中通以恒定電流， 5 min 內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是45 C，這時(shí)加在導(dǎo)體兩端的電壓是()A.60 VB.6 VC.0.6 VD.3.6 Vq 45解析通過導(dǎo)體的電流為I t 5×60A 0.15 A；根據(jù)歐姆定律得，加在導(dǎo)體兩端的電壓是 UIR 0.15 ×4 V0.6 V，故選項(xiàng) C 正確。答案C5.一個(gè)阻值為 R 的電阻兩端加上電壓U 后，通過電阻橫截面的電荷量q 隨時(shí)間變化的圖像如圖 1 所示，此圖像的斜率可表示為()圖 1U1A.UB.RC.RD.R解析qt 圖像的斜率表示流過電阻R 的電流，由此可知，通

23、過電阻 R 的電流不U變；由歐姆定律知， I R，故 C 正確。答案C能力提升6.將四個(gè)定值電阻a、b、c、d 分別接入電路，測(cè)得相應(yīng)的電流、電壓值如圖2 所示。其中阻值最接近的兩個(gè)電阻是()圖 2A.a 和 bB.b 和 d第11 頁C.a 和 cD.c 和 dU解析根據(jù) R I 知，定值電阻的 U I 圖線的斜率表示定值電阻的阻值。在UI 圖中分別連接 O 與 4 個(gè)點(diǎn)，根據(jù)它們的傾斜度可知， a 和 b 的阻值最接近， 故 A正確。答案A7.如圖 3 所示，圖線和圖線所表示的電阻值分別是()圖 3A.4 和2 和 0.5C.4 k 和 2 k ×10 4 和 5.0 ×10 4 解析在 UI 圖中，斜率越大，電阻越大，且斜率大小與電阻阻值大小相等，U8所以 R1 k1 I 2×103 4 k ，同理 R22 k ，選項(xiàng) C 正確。答案C8.(多選 )如圖 4 所示是某導(dǎo)體的I U 圖線，圖中 45°，下列說法正確的是 ()圖 4A.通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比B.此導(dǎo)體的電阻 R 2 圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，