【-學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理(人教版-選修3-1)第2章-第3節(jié)-課時(shí)作業(yè)

第3節(jié)歐姆定律1．對(duì)給定的導(dǎo)體，eq\f(U,I)保持不變，對(duì)不同的導(dǎo)體，eq\f(U,I)一般不同，比值eq\f(U,I)反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，叫做電阻，用R表示．導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體本身的性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)．2．導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，用公式表示為I＝eq\f(U,R)，這個(gè)規(guī)律叫歐姆定律，其適用于金屬導(dǎo)體導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電．3．在直角坐標(biāo)系中，縱坐標(biāo)表示電流，橫坐標(biāo)表示電壓，這樣畫(huà)出的I—U圖象叫導(dǎo)體的伏安特性曲線．在溫度沒(méi)有顯著變化時(shí)，金屬導(dǎo)體的電阻幾乎是恒定的，它的伏安特性曲線是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件．歐姆定律對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件并不適用，在這種狀況下電流與電壓不成正比，這類電學(xué)元件叫非線性元件，它們的伏安特性曲線不是直線．對(duì)電阻確定的導(dǎo)體，U—I圖和I—U圖兩種圖線都是過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，但U—I圖象的斜率表示電阻．對(duì)于電阻隨溫度變化的導(dǎo)體(半導(dǎo)體)，是過(guò)原點(diǎn)的曲線．4．依據(jù)歐姆定律，下列說(shuō)法中正確的是()A．從關(guān)系式U＝IR可知，導(dǎo)體兩端的電壓U由通過(guò)它的電流I和它的電阻R共同打算B．從關(guān)系式R＝U/I可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C．從關(guān)系式I＝U/R可知，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比D．從關(guān)系式R＝U/I可知，對(duì)一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，所加的電壓跟通過(guò)導(dǎo)體的電流的比值是確定值答案CD解析U＝IR和I＝eq\f(U,R)的意義不同，可以說(shuō)I由U和R共同打算，但不能說(shuō)U由I和R共同打算，由于電流產(chǎn)生的條件是導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差，故A錯(cuò)，C對(duì)；可以利用R＝eq\f(U,I)計(jì)算導(dǎo)體的電阻，但R與U和I無(wú)關(guān)．故B錯(cuò)，D對(duì)．正確選項(xiàng)為C、D.5.甲、乙兩個(gè)電阻，它們的伏安特性曲線畫(huà)在一個(gè)坐標(biāo)系中如圖1所示，則()圖1A．甲的電阻是乙的電阻的1/3B．把兩個(gè)電阻兩端加上相同的電壓，通過(guò)甲的電流是通過(guò)乙的兩倍C．欲使有相同的電流通過(guò)兩個(gè)電阻，加在乙兩端的電壓是加在甲兩端電壓的3倍D．甲的電阻是乙的電阻的2倍答案AC【概念規(guī)律練】學(xué)問(wèn)點(diǎn)一歐姆定律1．由歐姆定律I＝eq\f(U,R)導(dǎo)出U＝IR和R＝eq\f(U,I)，下列敘述中正確的是()A．導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比B．導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)打算，跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過(guò)導(dǎo)體的電流的大小無(wú)關(guān)C．對(duì)確定的導(dǎo)體，其兩端電壓和流過(guò)它的電流的比值就是它的電阻值D．確定的電流流過(guò)導(dǎo)體，電阻越大，其電壓降越大答案BCD解析導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體自身的性質(zhì)打算的，與所加的電壓和通過(guò)的電流無(wú)關(guān)．當(dāng)R確定時(shí)，才有I∝U，故A錯(cuò)，B、C、D正確．2．某電壓表的量程是0～15V，一導(dǎo)體兩端電壓為1.6V時(shí)，通過(guò)的電流為2mA.現(xiàn)在若給此導(dǎo)體通以20mA電流，能否用這個(gè)電壓表去測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓？答案不能解析已知：U1＝1.6V，I1＝2mA，所以R＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(1.6,2×10－3)Ω＝800Ω.當(dāng)導(dǎo)體通以電流I2＝20mA時(shí)，加在導(dǎo)體兩端的電壓U2＝I2·R＝20×10－3×800V＝16V.由計(jì)算可知，此時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓超出電壓表量程，所以不能用這個(gè)電壓表測(cè)量導(dǎo)體兩端的電壓．點(diǎn)評(píng)在應(yīng)用歐姆定律解答實(shí)際的問(wèn)題時(shí)，要特殊留意公式中三個(gè)量I、U、R，這三個(gè)量具有“同一性”和“同時(shí)性”的特性．學(xué)問(wèn)點(diǎn)二導(dǎo)體的伏安特性曲線3.如圖2所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：圖2(1)電阻關(guān)系R1∶R2為_(kāi)___________；(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_(kāi)_____；(3)若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等(不為零)時(shí)，電流之比I1∶I2為_(kāi)_______．答案(1)3∶1(2)3∶1(3)1∶3解析(1)由于在I—U圖象中，電阻等于斜率的倒數(shù)，即R＝eq\f(ΔU,ΔI)，所以R1＝eq\f(10×10－3,5×10－3)Ω＝2ΩR2＝eq\f(10×10－3,15×10－3)Ω＝eq\f(2,3)Ω，故R1∶R2＝2∶(eq\f(2,3))＝3∶1.(2)由歐姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，則U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1.(3)由歐姆定律得I1＝eq\f(U1,R1)，I2＝eq\f(U2,R2)，由于U1＝U2，則I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3.點(diǎn)評(píng)對(duì)I—U圖象或U—I圖象進(jìn)行分析比較時(shí)，要先認(rèn)真辨認(rèn)縱軸與橫軸各代表什么，以及由此對(duì)應(yīng)的圖象上任意一點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的具體意義．如下圖甲中，R2<R1；而在圖乙中R2>R1.4.某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化，如圖3所示，則下列說(shuō)法中正確的是()圖3A．加5V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是5ΩB．加11V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是1.4ΩC．由圖可知，隨著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小D．由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小答案AD解析對(duì)某些導(dǎo)電器材，其伏安特性曲線不是直線，但曲線上某一點(diǎn)的eq\f(U,I)值仍表示該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電阻值．本題中給出的導(dǎo)體在加5V電壓時(shí)，eq\f(U,I)值為5，所以此時(shí)電阻為5Ω；當(dāng)電壓增大時(shí)，eq\f(U,I)值增大，即電阻增大，綜合推斷可知B、C項(xiàng)錯(cuò)誤．【方法技巧練】一、歐姆定律的應(yīng)用技巧5．若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3/5時(shí)，導(dǎo)體中的電流減小了0.4A．假如所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，答案2.0解析解法一由歐姆定律得：R＝eq\f(U0,I0)＝eq\f(3U0/5,I0－0.4)，所以I0＝1.0又由于R＝eq\f(U,I)＝eq\f(2U0,I2)所以I2＝2I0＝2.0解法二由R＝eq\f(U0,I0)＝eq\f(ΔU1,ΔI1)＝eq\f(2U0/5,0.4)得I0＝1.0又R＝eq\f(U0,I0)＝eq\f(ΔU2,ΔI2)，其中ΔU2＝2U0－U0所以ΔI2＝I0I2＝2I0＝2.0解法三畫(huà)出導(dǎo)體的I—U圖象，如右圖所示，設(shè)原來(lái)導(dǎo)體兩端的電壓為U0時(shí)，導(dǎo)體中的電流為I0.當(dāng)U＝eq\f(3U0,5)時(shí)，I＝I0－0.4A當(dāng)U′＝2U0時(shí)，電流為I2由圖知eq\f(I0－0.4,\f(3,5)U0)＝eq\f(I0,U0)＝eq\f(0.4,\f(2,5)U0)＝eq\f(I2,2U0)所以I0＝1.0A，I2＝2I06．某電路兩端電壓保持不變，當(dāng)電路電阻為20Ω時(shí)，其電流強(qiáng)度為0.3A，電阻增加到30Ω時(shí)，其電路中的電流強(qiáng)度要減小多少？答案0.1A6解析電路兩端電壓不變，依據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)得eq\f(0.3,0.3－ΔI)＝eq\f(30,20)，ΔI＝0.1AU＝20×0.3V＝6V.方法總結(jié)①運(yùn)用歐姆定律，應(yīng)留意U、R和I三者是在同一段電路同一時(shí)刻的三個(gè)物理量．②由I＝eq\f(U,R)可得：eq\f(I1,I2)＝eq\f(U1,U2)，因此在電阻不變的狀況下可用比例式求解．二、小燈泡的伏安特性曲線的描繪方法7．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的試驗(yàn)中，使用的小燈泡的規(guī)格為“6V3W”，其他供選擇的器材有：A．電壓表(量程6V，內(nèi)阻20kΩ)B．電壓表(量程20V，內(nèi)阻60kΩ)C．電流表(量程3A，內(nèi)阻0.2ΩD．電流表(量程0.6A，內(nèi)阻1ΩE．滑動(dòng)變阻器R1(0～1000Ω，0.5F．滑動(dòng)變阻器R2(0～20Ω，2G．同學(xué)電源E(6～8V)H．開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干試驗(yàn)中要求電壓表示數(shù)在0～6V范圍內(nèi)變化，讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對(duì)應(yīng)的電流值I，以便繪出伏安特性曲線．在上述器材中，電壓表應(yīng)選用________，電流表應(yīng)選用__________，變阻器應(yīng)選用__________，并畫(huà)出試驗(yàn)原理圖．答案V1A2R2電路圖見(jiàn)解析圖解析小燈泡為“6V3W”，額定電壓為6V，額定電流為0.5A，即允許通過(guò)小燈泡的電流最大不超過(guò)0.5A，最大電壓不超過(guò)6V．在選擇電壓表和電流表時(shí)，本著平安、精確的原則，平安原則即量程要大于所測(cè)電流或電壓值；精確原則是量程要盡量小，量程越小測(cè)量越精確．故電流表應(yīng)選A2，電壓表應(yīng)選V1.滑動(dòng)變阻器選取時(shí)要本著平安、夠用、調(diào)整便利的原則，“平安”即流過(guò)滑動(dòng)變阻器的最大電流(I≈eq\f(E,R))應(yīng)小于允許通過(guò)的最大電流；“調(diào)整便利”即變阻器的總電阻應(yīng)接近小燈泡的電阻．本試驗(yàn)中小燈泡在正常工作時(shí)的電阻R燈＝eq\f(U2,P)＝eq\f(62,3)Ω＝12Ω，故應(yīng)選用R2.連接電路時(shí)，變阻器接受分壓式接法；電流表接受外接法．試驗(yàn)原理圖如圖所示．點(diǎn)評(píng)電學(xué)試驗(yàn)是歷年來(lái)高考考查的熱點(diǎn)之一，電學(xué)試驗(yàn)器材的選取，應(yīng)本著平安、精確、調(diào)整便利的原則．本題中敘述的選取方法很簡(jiǎn)便，且簡(jiǎn)潔理解，同學(xué)們應(yīng)留意領(lǐng)悟、把握．1．有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的電阻是乙的一半，而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體乙橫截面的電荷量是甲的兩倍，則以下說(shuō)法中正確的是()A．甲、乙兩導(dǎo)體中的電流相同B．乙導(dǎo)體中的電流是甲導(dǎo)體的2倍C．甲、乙兩導(dǎo)體兩端的電壓相同D．乙導(dǎo)體兩端的電壓是甲的2倍答案B解析由電流的定義式I＝eq\f(q,t)可知乙的電流是甲的兩倍．由I＝eq\f(U,R)得U＝IR，可知乙兩端的電壓是甲兩端電壓的4倍，所以A、C、D錯(cuò)誤．2.一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U后，通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量q與通電時(shí)間t的圖象如圖4所示．此圖線的斜率(即tanθ)等于()圖4A．UB．RC.eq\f(U,R)D.eq\f(R,U)答案C解析在q—t圖上斜率表示電流I＝eq\f(q,t)，而由歐姆定律知I＝eq\f(U,R)，故選項(xiàng)C正確．3.如圖5所示為四只電阻的伏安特性曲線，四只電阻并聯(lián)起來(lái)使用時(shí)，通過(guò)各個(gè)電阻的電流分別是I1、I2、I3、I4，則其大小挨次為()圖5A．I2>I4>I3>I1B．I4>I3>I2>I1C．I1＝I2＝I3＝I4D．I1>I2>I3>I4答案D解析由I—U圖象可知，R1<R2<R3<R4，四只電阻并聯(lián)時(shí)，U1＝U2＝U3＝U4，由I＝eq\f(U,R)得I1>I2>I3>I4.4．某同學(xué)做三種導(dǎo)電元件的導(dǎo)電性試驗(yàn)，他依據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)分別繪制了三種元件的I—U圖象，如圖6所示，則下述推斷正確的是()圖6A．只有乙圖正確B．甲、丙圖的曲線確定是偶然誤差太大C．甲、丙不遵從歐姆定律，確定不行能D．甲、乙、丙三個(gè)圖象都可能正確，并不愿定有較大誤差答案D解析由于三種導(dǎo)電元件可能是線性的，也可能是非線性的，故其I—U圖象可能是直線，也可能是曲線，故D正確．5．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(guò)A和B的電流IA和IB的關(guān)系是()A．IA＝2IBB．IA＝eq\f(IB,2)C．IA＝IBD．IA＝eq\f(IB,4)答案D解析由I＝eq\f(U,R)得：IA∶IB＝eq\f(UA,RA)∶eq\f(UB,RB)＝UARB∶UBRA＝1∶4即IA＝eq\f(1,4)IB，應(yīng)選D.6.如圖7是電阻R的I—U圖線，圖中α＝45°，由此得出()圖7A．通過(guò)電阻的電流與兩端電壓成正比B．電阻R＝0.5ΩC．因I—U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R＝cotα＝1.0ΩD．在R兩端加6.0V電壓時(shí)，每秒通過(guò)電阻橫截面的電荷量是3.0答案AD解析由于I—U圖線為始終線，所以A正確．由于R＝eq\f(U,I)所以R＝eq\f(10V,5A)＝2Ω，故B不對(duì)．由于兩坐標(biāo)單位不同，不能用公式R＝cotα＝1.0Ω來(lái)計(jì)算，故C不對(duì)．當(dāng)U＝6V時(shí)，I＝eq\f(U,R)＝3A，每秒通過(guò)電阻橫截面的電荷量由q＝It可知是3.0C，故D對(duì)．7．電路中有一段導(dǎo)體，給它加上3V的電壓時(shí)，通過(guò)它的電流為2mA，可知這段導(dǎo)體的電阻為_(kāi)_______Ω；假如給它兩端加2V的電壓，則通過(guò)它的電流為_(kāi)_____mA；假如在它兩端不加電壓，它的電阻為_(kāi)_______Ω.答案15001.331500解析由歐姆定律I＝eq\f(U,R)得R＝eq\f(U,I)＝eq\f(3,2×10－3)Ω＝1500Ω導(dǎo)體的電阻不隨所加的電壓變化，并與是否通電無(wú)關(guān)，所以當(dāng)U＝2V時(shí)，I＝eq\f(2,1500)A＝1.33×10－3A＝1.33mA，在不加電壓時(shí)，電阻仍為1500Ω.8．有兩段導(dǎo)體，其電阻分別為R1和R2，當(dāng)R1兩端的電壓是R2兩端電壓的eq\f(3,2)時(shí)，通過(guò)R1的電流是通過(guò)R2電流的3倍，求兩段導(dǎo)體的電阻之比．答案eq\f(1,2)解析設(shè)R2兩端的電壓為U，通過(guò)R2的電流為I，則R1兩端的電壓為eq\f(3,2)U，通過(guò)R1的電流為3I，由歐姆定律知R＝eq\f(U,I)，所以eq\f(R1,R2)＝eq\f(\f(3U,2×3I),\f(U,I))＝eq\f(1,2