内容正文:
第17章第2节 欧姆定律
※※模块一:学列思维导图 构建知识体系————————
※※模块二:梳理基础知识 明晰识记要点————————
■知识点一:欧姆定律
1.定律内容:
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
定律包含两个关系:
(1)即R不变,则I与U 成正比。
(2)即U不变,则I 与R成反比。
2.定律表达式:
I=U/R。
3.单位:
电流--安培(A);电压--伏特(V);电阻--欧姆(Ω)。
4.定律适用范围:
纯电阻电路(即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能)。
5.定律的总结:
欧姆定律是德国的科学家欧姆通过大量实验总结归纳出来的。
■知识点二:欧姆定律的应用
1.定律的应用:
(1)分析电路中电流、电压和电阻之间的变化关系。
(2)求电流:I=U/R
(3)求电压:U=IR
(4)求电阻:R=U/I
2.定律的应用注意事项:
(1)同一性:是指I、U、R必须为同一用电器或同一电路中的三个量,且一一对应。
(2)同时性:由于开关开合、滑片移动,会引起电路中I、U、R的变化,所以公式中的3个量,必须是同一时间的。
(3)统一性:指I、U、R的单位必须为国际单位( A 、V 、Ω)。
3.酒精浓度检测仪:
酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R1(相当于随酒精气体浓度变化的变阻器)、一个定值电阻R2及一个电流表和电压表串联组成。
酒精气体传感器的电阻值R1随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么传感器的电阻值R1越小,根据欧姆定律I=U/R可知,电路中的电流越大,则定值电阻R2两端的电压U2=IR2越大,即测试仪的示数越大。
4.车重显示器:
如图:R2为滑动变阻器。若车重表是由电流表改装而成,现将它串联在图中位置,则当车越重时,变阻器的滑片向下滑,连入电路的阻值变小,电路中的电流变大,即车重表的示数将变大。
※※模块三:精准考点演练 突破重点难点————————
一.欧姆定律(共4小题)
1.在研究欧姆定律的实验中,我们先保持 不变,得出导体中的电流跟这段导体两端电压的关系;然后保持 不变,得出导体中的电流跟这段导体电阻的关系。这种探究方法叫做 。
2.电流、电压和电阻,是电路学习中三个重要的物理量,如图所示情境粗略却形象地反映了这三者之间的关系。
①图中丙与甲的关系反映了 的关系,丙与乙的关系反映了 的关系。
②图中信息还反映出导体的电阻与导体的 有关,它们的关系可归纳为:相同条件下, 。
3. 对于欧姆定律公式I= U/R的理解,以下说法中错误的是( )
A.导体中的电流与导体的电阻及其两端的电压有关
B.对某一导体来说,导体中的电流与其两端电压成正比
C.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与导体的电阻成反比
D.由 I=U/R可推出R=U/I,说明R与U成正比,与I成反比
4.定值电阻R的U-I关系图像如图所示,当该电阻两端电压为3V时,通过它的电流( )
A.1A B.2A C.3A D.4A
二.欧姆定律的应用(共7小题)
5.如图是某同学为汽车设计的油量表(实际上就是电流表)原理示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,则向油箱里正常加油时,油量表的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);油箱加油过满时,电路 (选填“会”、“不会”)被短路。若换用电压表改装成油量表,要求油面升高时电压表示数变大,电压表应并联在图中 (选填“R”、“R0”)两端。
6.如图所示是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向左移动时,电流表A的示数将 ,电压表V的示数将 (均选填“变小”、“不变”或“变大”)。
7.如图甲是导体a、b、c的图像,现把它们分别接入图乙中MN之间,电源电压恒为7V,则闭合开关后电流表示数最小的是( )
A.导体a B.导体b C.导体c D.一样大
8.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法中错误的是( )
A.电流表和电压表的示数都逐渐变大
B.电压表和电流表的示数的比值变大
C.通过滑动变阻器的电流变小,其两端的电压不变
D.通过小灯泡的电流及其两端的电压都保持不变
9.某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R1为定值电阻。R2为光敏电阻,当有光照射时, R2电阻变小,激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次 (计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R2的阻值变小
B.通过R2的电流变大
C.R2两端的电压变大
D.R1两端的电压与通过R1的电流之比变小
10. 如图甲所示,电源由n节新干电池串联而成且不变,滑动变阻器R上标有“20Ω 2A”字样,闭合电键,小李同学将滑片P滑到变阻器的中点附近时(变阻器接入电阻约为10Ω),电流表的指针如图乙所示,求:
①电源中的新干电池节数n,电源总电压U。
②在不损坏电路元件的前提下,该变阻器在本电路中能改变的电流范围及对应的变阻器接入电路的电阻范围。
11.如图所示R1的电阻为6Ω,电流表A1的示数为0.4A,A2的示数如图所示,求:
(1)干路中的电流为多少?
(2)R2的电阻是多少?
※※模块四:中考真题再现 实战树立信心————————
1.(2025·福建)下图为电学知识部分结构图,请补充完整。( )( )
2.(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。
3.(2025·四川凉山)在如图甲所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置。则电源电压为 V,定值电阻R2的阻值为 Ω。
4.(2025·四川乐山)如图所示为、两电阻的图像,则、的电阻之比为( )
A. B. C. D.
5.(2025·长沙卷)(多选)如图是小湘设计的一款测定水箱内水量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕着O点转动,另一端固定着浮子。电源电压保持不变,当水箱内水位上升时( )
A. 水对箱底的压强变小 B. R接入电路的电阻变小
C. 电路中的电流变小 D. 电压表的示数变大
6.(2022·湖南张家界)如图所示,电源电压保持不变,电流表与电压的变化如乙图所示,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
7.(2022·湖北鄂州·统考中考真题)如图所示,科技制作小组运用电学知识设计了一个电子身高测量仪。已知定值电阻R1=5Ω,电源电压恒为4V,R2的规格为“20Ω 0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。根据以上信息,请回答下列问题。
(1)当被测身高增加时,电压表的示数_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)当R2实际接入的电阻值为5Ω时,电流表的读数是多少?
(3)为保证各元件安全,变阻器R2接入电路中的阻值范围是多少?
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第17章第2节 欧姆定律
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※※模块二:梳理基础知识 明晰识记要点————————
■知识点一:欧姆定律
1.定律内容:
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
定律包含两个关系:
(1)即R不变,则I与U 成正比。
(2)即U不变,则I 与R成反比。
2.定律表达式:
I=U/R。
3.单位:
电流--安培(A);电压--伏特(V);电阻--欧姆(Ω)。
4.定律适用范围:
纯电阻电路(即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能)。
5.定律的总结:
欧姆定律是德国的科学家欧姆通过大量实验总结归纳出来的。
■知识点二:欧姆定律的应用
1.定律的应用:
(1)分析电路中电流、电压和电阻之间的变化关系。
(2)求电流:I=U/R
(3)求电压:U=IR
(4)求电阻:R=U/I
2.定律的应用注意事项:
(1)同一性:是指I、U、R必须为同一用电器或同一电路中的三个量,且一一对应。
(2)同时性:由于开关开合、滑片移动,会引起电路中I、U、R的变化,所以公式中的3个量,必须是同一时间的。
(3)统一性:指I、U、R的单位必须为国际单位( A 、V 、Ω)。
3.酒精浓度检测仪:
酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R1(相当于随酒精气体浓度变化的变阻器)、一个定值电阻R2及一个电流表和电压表串联组成。
酒精气体传感器的电阻值R1随酒精气体浓度的增大而减小,如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大,那么传感器的电阻值R1越小,根据欧姆定律I=U/R可知,电路中的电流越大,则定值电阻R2两端的电压U2=IR2越大,即测试仪的示数越大。
4.车重显示器:
如图:R2为滑动变阻器。若车重表是由电流表改装而成,现将它串联在图中位置,则当车越重时,变阻器的滑片向下滑,连入电路的阻值变小,电路中的电流变大,即车重表的示数将变大。
※※模块三:精准考点演练 突破重点难点————————
一.欧姆定律(共4小题)
1.在研究欧姆定律的实验中,我们先保持 不变,得出导体中的电流跟这段导体两端电压的关系;然后保持 不变,得出导体中的电流跟这段导体电阻的关系。这种探究方法叫做 。
【答案】电阻;电压;控制变量法
【解析】导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻有关,实验探究时,要研究电流与电压的关系时,改变电压的同时要控制导体的电阻不变,得出导体的电流跟导体两端电压的关系;
同理,要研究电流与电阻的关系,改变电阻的同时要控制导体两端的电压不变,得出导体的电流跟导体电阻的关系。这种探究方法叫控制变量法。
故答案为:电阻;电压;控制变量法。
2.电流、电压和电阻,是电路学习中三个重要的物理量,如图所示情境粗略却形象地反映了这三者之间的关系。
①图中丙与甲的关系反映了 的关系,丙与乙的关系反映了 的关系。
②图中信息还反映出导体的电阻与导体的 有关,它们的关系可归纳为:相同条件下, 。
【答案】①电流与电压,电流与电阻;②横截面积,导体的电阻随导体横截面积的减小而增大。
【详解】①由图可知,乙阻碍丙的移动,所以乙表示电阻,甲推动丙运动,所以甲表示电压,丙在甲的推动下通过导体,所以丙表示电流。图中丙与甲的关系反映了电流与电压的关系,丙与乙的关系反映了电流与电阻的关系。
②由图可知,乙通过减小导体的横截面积来阻碍丙运动,所以图中信息还反映出导体的电阻与导体的横截面积有关。
3. 对于欧姆定律公式I= U/R的理解,以下说法中错误的是( )
A.导体中的电流与导体的电阻及其两端的电压有关
B.对某一导体来说,导体中的电流与其两端电压成正比
C.在电压相同的条件下,不同导体中的电流与导体的电阻成反比
D.由 I=U/R可推出R=U/I,说明R与U成正比,与I成反比
【答案】D
【解析】A.导体中的电流与导体的电阻及其两端的电压有关,根据I=U/R可知,A正确;
B.对某导体来说,电阻不变,根据I=U/R可知,导体中的电流与其两端电压成正比,B正确;
C.在电压相同时,根据I=U/R可知,不同导体中的电流与导体的电阻成反比,C正确;
D.电阻是导体本身的一种性质,大小只由导体本身的因素决定,而与其两端的电压与通过导体的电流大小无关,由I=U/R可推出R=U/I,说明同一导体,U/I是一个定值,所以D错误。
所以选D。
4.定值电阻R的U-I关系图像如图所示,当该电阻两端电压为3V时,通过它的电流( )
A.1A B.2A C.3A D.4A
【答案】A
【详解】由U-I关系图像可得当电压为6V时,电流为2A定值电阻R为
R===3Ω
所以当该电阻两端电压为3V时,通过它的电流为
I===1A,故选A。
二.欧姆定律的应用(共6小题)
5.如图是某同学为汽车设计的油量表(实际上就是电流表)原理示意图,R0是定值电阻,R是滑动变阻器,则向油箱里正常加油时,油量表的示数会 (选填“变大”、“变小”或“不变”);油箱加油过满时,电路 (选填“会”、“不会”)被短路。若换用电压表改装成油量表,要求油面升高时电压表示数变大,电压表应并联在图中 (选填“R”、“R0”)两端。
【答案】 变大 不会 R0
【详解】[1]向油箱里正常加油时,浮标升高,滑动变阻器的滑片下移,电阻变小,根据可知,电流变大,即油量表(电流表)的示数变大。
[2]油箱加油过满时,滑片向下移动到a端,此时电路为R0的简单电路,可以起到保护电路的作用,所以电路不会被短路。
[3]由图知,定值电阻R0与变阻器R串联,油面升高时,滑片向下移动,变阻器接入电路的电阻减小,根据串联电路的分压规律可知,滑动变阻器分得的电压变小,则定值电阻分得的电压变大,所以电压表应并联在图中R0的两端。
6.如图所示是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向左移动时,电流表A的示数将 ,电压表V的示数将 (均选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】 变大 变大
【详解】[1]在串联电路中,当变阻器滑片P向左移动时,滑动变阻器RP 连入电路的电阻变小,电路的总电阻R总也变小,根据欧姆定律可知,电源电压U与R不变,故电路中电流I变大,即电流表A的示数变大。
[2]由U=IR知,R两端的电压即电压表V的示数变大。
7.如图甲是导体a、b、c的图像,现把它们分别接入图乙中MN之间,电源电压恒为7V,则闭合开关后电流表示数最小的是( )
A.导体a B.导体b C.导体c D.一样大
【答案】A
【详解】由图甲知在电压为2V时,导体a的电流最小,导体b的电流次之,导体c的电流最大,由知导体a的电阻最大,导体b的电阻次之,导体c的电阻最小;当电源电压恒为7V,仍然是导体a的电阻最大,导体b的电阻次之,导体c的电阻最小,所以电流表示数仍是导体a的电流最小,导体b的电流次之,导体c的电流最大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,下列说法中错误的是( )
A.电流表和电压表的示数都逐渐变大
B.电压表和电流表的示数的比值变大
C.通过滑动变阻器的电流变小,其两端的电压不变
D.通过小灯泡的电流及其两端的电压都保持不变
【答案】A
【详解】由电路图可知,小灯泡和变阻器并联,电压表测的是电源电压,电流表测的是通过变阻器的电流,根据并联电路的电压规律,小灯泡的两端电压和变阻器的两端电压相等,均等于电源电压。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,变阻器连入电路的电阻变大,变阻器的两端电压不变,根据欧姆定律可知,通过变阻器的电流变小,电流表示数变小;小灯泡的两端电压不变,通过小灯泡的电流不变;电源电压不变,所以,电压表示数不变;由于电压表和电流表的示数的比值等于变阻器连入电路的电阻,所以,电压表和电流表的示数的比值变大;故A错误,符合题意;BCD正确,不符合题意。
故选A。
9.某科技小组为快递公司设计的分拣计数装置简化电路如图所示。R1为定值电阻。R2为光敏电阻,当有光照射时, R2电阻变小,激光被遮挡一次,计数器会自动计数一次 (计数器可视为电压表)。闭合开关,激光被遮挡瞬间,下列说法正确的是 ( )
A.电阻R2的阻值变小
B.通过R2的电流变大
C.R2两端的电压变大
D.R1两端的电压与通过R1的电流之比变小
【答案】C
【详解】A.两电阻串联,计数器(电压表)测R2的电压,已知当有光照射时电阻R2的阻值变小,所以,激光被遮挡瞬间(即无光照射时),电阻R2的阻值变大,故A错误;
B.由串联电阻的规律可知,电路的总电阻变大,由欧姆定律可知,电路中的电流变小,故B错误;
C.根据U=IR可知,电流变小时,R1两端的电压变小,由于电源电压不变,由串联电路的电压规律可知,则R2两端的电压变大,即计数器两端的电压变大,故C正确;
D.由欧姆定律可知,R1两端的电压与通过R1的电流之比为R1的阻值大小,R1为定值电阻,大小不变,故D错误。
故选C。
10. 如图甲所示,电源由n节新干电池串联而成且不变,滑动变阻器R上标有“20Ω 2A”字样,闭合电键,小李同学将滑片P滑到变阻器的中点附近时(变阻器接入电阻约为10Ω),电流表的指针如图乙所示,求:
①电源中的新干电池节数n,电源总电压U。
②在不损坏电路元件的前提下,该变阻器在本电路中能改变的电流范围及对应的变阻器接入电路的电阻范围。
【解析】①电流表用0~0.6A的量程,电路中的电流为0.46A,R取10欧时,电源电压
U=IR=0.46A×10Ω=4.6V
因为一节干电池的电压1.5V,所以电池节数
n=4.6V/1.5V=3(节),电源电压为4.5V.
②最小电流为 I小=U/R大=4.5V/20Ω=0.225A,最大电流I大=2A
所以能改变的电流范围: 0.225A~2A
R小=U/I大=4.5V/2A=2.25Ω,R大=20Ω
11.如图所示R1的电阻为6Ω,电流表A1的示数为0.4A,A2的示数如图所示,求:
(1)干路中的电流为多少?
(2)R2的电阻是多少?
【答案】(1)0.9A;(2)4.8Ω。
【详解】(1)由电路图可知,电阻R1和R2并联,A1测R1支路的电流,A2测R2支路的电流;由图知电流表选用0~0.6A的量程,分度值为0.02A,通过R2的电流为0.5A,由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可得,干路中的电流
I=I1+I2=0.4A+0.5A=0.9A
(2)并联电路各支路两端的电压与电源电压相等,则电源电压
U=U2=U1=I1R1=0.4A×6Ω=2.4V
根据I=得,R2的阻值R2===4.8Ω
※※模块四:中考真题再现 实战树立信心————————
1.(2025·福建)下图为电学知识部分结构图,请补充完整。( )( )
【答案】电能 电流I
【解析】[1]电源是提供电能的装置,用电器是消耗电能的装置,所以该空填电能。
[2]电压是形成电流的原因,电阻对电流有阻碍作用,导线输送电流,则该空填电流I。
2.(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。
【答案】小于
【解析】由图可知,导体B的电流与电压成正比,所以导体B是定值电阻。当导体A、B两端的电压均为时,A的电流大于B的电流,根据,A的阻值小于导体B的阻值。
3.(2025·四川凉山)在如图甲所示电路中,电源电压恒定,定值电阻R1的阻值为20Ω。闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置。则电源电压为 V,定值电阻R2的阻值为 Ω。
【答案】16 80
【解析】[1]据图可知,电路是两电阻并联,电流表A1测R2支路电流,电流表A2测干路电流,闭合开关S,两电流表的指针均指在如图乙所示的位置,说明电流表A1选用小量程,分度值是0.02A,读数为0.2A;电流表A2选择的是大量程,分度值是0.1A,读数为1A,根据并联电路电流规律可得R1支路电流为
电源电压为
[2]定值电阻R2的阻值为
4.(2025·四川乐山)如图所示为、两电阻的图像,则、的电阻之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由图可知,的阻值为
的电阻为
则、的电阻之比为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
5.(2025·长沙卷)(多选)如图是小湘设计的一款测定水箱内水量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片,滑片跟滑杆相连,滑杆可以绕着O点转动,另一端固定着浮子。电源电压保持不变,当水箱内水位上升时( )
A. 水对箱底的压强变小 B. R接入电路的电阻变小
C. 电路中的电流变小 D. 电压表的示数变大
【答案】BD
【解析】
【详解】A.当水箱内水位上升时,由p=ρgh可知水对箱底的压强变大,故A不符合题意;
BCD.由图可知,变阻器和电阻R0串联,电压表测量电阻R0两端的电压,当水箱内水位上升时,滑动变阻器的滑片下移,变阻器接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,由可知电路中的电流变大,由U=IR可知电阻R0两端的电压变大,即电压表的示数变大,故BD符合题意,C不符合题意。
故选BD。
6.(2022·湖南张家界)如图所示,电源电压保持不变,电流表与电压的变化如乙图所示,R1=10Ω,当闭合开关S,滑动变阻器滑片P从a端移到b端,则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
【答案】A
【详解】甲图中,变阻器与R1串联,电压表测变阻器的电压,电流表测电路的电流。当滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,由分压原理,电压表示数最大,由图乙可知,此时电压表的示数为4V,对应的电流为0.2A,根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大值为
R滑大===20Ω
当滑片P在b端时,滑动变阻器接入的电阻为0,电路的电流最大,此时电压表的示数为0,电流表示数为0.6A,由欧姆定律可知电源电压
U=I2R1=0.6A×10Ω=6V
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
7.(2022·湖北鄂州·统考中考真题)如图所示,科技制作小组运用电学知识设计了一个电子身高测量仪。已知定值电阻R1=5Ω,电源电压恒为4V,R2的规格为“20Ω 0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A。根据以上信息,请回答下列问题。
(1)当被测身高增加时,电压表的示数_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)当R2实际接入的电阻值为5Ω时,电流表的读数是多少?
(3)为保证各元件安全,变阻器R2接入电路中的阻值范围是多少?
【答案】(1)变大;(2)0.4A;(3)3Ω~15Ω.
【详解】(1)由电路图可知,该电路是串联电路、电压表测滑动变阻器两端电压,电流表测电路中的电流,被测身高增加时,滑动变阻器电阻棒接入电路的长度增加,滑动变阻器接入电路的阻值变大,此时电路电流变小,R1两端电压变小,总电路电压不变,所以滑动变阻器两端的电压变大,即电压表的示数变大。
(2)当开关闭合时,R1和R2串联,根据欧姆定律可知电流表的示数
IA===0.4A
(4)R2的规格为“20Ω 0.5A”,电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,为了保证电路中各元件安全工作,电路中的最大电流为0.5A,此时的总电阻
R总===8Ω
滑动变阻器接入电路的最小电阻R2小= R总- R1=8Ω-5Ω=3Ω
滑动变阻器接入电路的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大,最大电压为3V,定值电阻R1两端电压
U1=U-U2=4V-3V=1V
串联电路各处电流都相等
解得此时R2=15Ω,所以变阻器接入电路的阻值范围是3Ω-15Ω。
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