内容正文:
第十二章 欧姆定律
第四节 欧姆定律
基础知识点内容
一、欧姆定律实验-----“探究电阻一定时,电流与电压成正比。”(控制变量法)
①实验电路图:
②实验步骤:1.断开开关,然后按电路图连接好电路,滑动变阻器阻值位于最大处;
2.闭合开关,调节滑动变阻器置适当位置,读出此时定值电阻阻值R,电压表示数U,电流表示数I,记录到表格中;
3.继续调节动变阻器置另一适当位置,电压表示数U,电流表示数I,记录到表格中;
4.仿照步骤3再做4组实验,分别记录到表格中。
③实验数据记录表格
R/Ω
U/V
I/A
二、欧姆定律-----“探究电压一定时,电流与电阻成反比”。(控制变量法)
①实验电路图:
②实验步骤:
1.断开开关,然后按电路图连接好电路,滑动变阻器阻值位于最大处;
2.闭合开关,调节滑动变阻器置适当位置,读出此时电压表示数U,定值电阻阻值R,电流表示数I,记录到表格中;
3.断开开关,更换其他不同阻值的定值电阻,滑动变阻器阻值位于最大处,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表示数仍为U,读出定值电阻阻值R,电流表示数I,记录到表格中;
4.仿照步骤3再做4组实验,分别记录到表格中。
③实验数据记录表格
U/V
R/Ω
I/A
探究电流与电阻实验中会遇到的问题:
1.6组实验数据中最后几组发现完成不了,原因是:滑动变阻器的最大阻值过小,导致定值电阻两端电压在调节滑动变阻器时无法调到索要控制的电压。
2.在定值电阻阻值变大时,滑动变阻器应该也往大的调节,原因是:当定值电阻阻值变大时,若滑动变阻器不移动,定值电阻两端电压必定会超过所要控制的电压,所以将滑动变阻器的最大阻值调大时,可以实现定值电阻两端电压不变。 所以滑动变阻器的调节看定值电阻:“要大都大,要小都小。”
三、欧姆定律
1.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。
2.数学表达式: 变形:U=IR
3.注意:①公式中的三个物理量I、U、R必须对应同一时刻、同一段电路;
②欧姆定律包含两层含义:同一导体(即R不变),则 I与U成正比;同一电压(即
U不变),则 I与R成反比。
③对的理解:电阻是导体本身的一种性质,其大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定,与电压、电流的大小均无关系,所以“电阻与电压成正比,与电流成反比”这种说法是错误的。
题型练习
一.选择
1.关于电流、电压和电阻,下列说法中正确的是( )
A. 电流是电荷定向移动形成的,所以电流的方向与电荷定向移动的方向相同
B. 通过导体的电流一定与导体两端的电压成正比
C. 由欧姆定律可得,所以导体的电阻是由它两端的电压和流过的电流决定的
D. 电压是形成电流的原因,所以电路中有电流就一定有电压
2.下列说法中正确的是( )
A. 由可知,在导体电阻一定的条件下,通过导体的电流与其两端的电压成正比
B. 由可知,通过导体的电流与导体的电阻成反比
C. 由可得,表明对某一导体来说,它的电阻与它两端的电压成正比
D. 由可得,表明对某一导体来说,它的电阻与通过它的电流成反比
3.(多选)如图所示是一种测定油箱内油量的装置模型,电源电压为3V,定值电阻的阻值为10Ω,滑动变阻器R的规格为“20Ω 1A”。在保证电路安全的前提下,下列说法正确的是( )
A. 若油量表是用甲表改装的,则油面越高其示数越大
B. 加油过程中,乙表示数的最大变化量是0.2A
C. 油位越高,通过的电流越大
D. 的作用是保护电路
4.如图所示的电路中,电源两端电压保持不变,当开关S闭合时,灯L正常发光。如果将滑动变阻器的滑片P向右滑动,则下列说法中正确的是( )
A. 滑动变阻器接入电路的阻值变小
B. 电流表的示数变大,灯L变亮
C. 电压表的示数变小,灯L变暗
D. 电流表、电压表的示数都变大,灯L变亮
5.如图是两个定值电阻R1、R2的内部结构图,R1、R2所用电阻丝(涂有绝缘漆)粗细均匀、材料相同,分别缠绕在相同的圆柱形绝缘棒上,圈数分别为55圈和45圈,R1的电阻丝比R2的电阻丝细。将R1、R2串联在电路中工作,下列说法中正确的是( )
A. 通过R1的电流小于通过R2的电流
B. R1的阻值小于R2的阻值
C. R1两端的电压大于R2两端的电压
D. R1两端的电压等于电源两端的电压
6.在图所示的电路中,电源电压保持不变。若开关 S 从断开到闭合,电压表两次示数之比为 3:4,若将电 阻 R1、R2 并联在电路中,则通过 R1、R2 的电流之比为( )
A.1:3 B.3:1 C.3:4 D.4:3
7.如图所示的电路中,R2的阻值为10Ω。开关S1、S2闭合,电流表A2的示数为0.3A,电流表A1的示数为0.5A。下列说法正确的是( )
A. 通过R1的电流为0.3A B. 电阻R1的阻值为15Ω
C. 电源电压为5V D. 开关S2断开时,电流表A2的示数为0.5A
8.如图所示电路中,电源电压保持不变,电路中和的规格相同,三个灯丝电阻不变。同时闭合、,断开时,电压表的示数为9V,电流表示数为1.8A;同时闭合时,电流表A的示数为2.7A;用电压表替换电流表后,闭合开关,断开,电压表和的偏转角度相同。则下列说法不正确的是( )
A. 灯泡的电阻值为20Ω
B. 用电压表替换电流表后,闭合开关、,断开,灯泡两端电压为1V
C. 电流表被替换后,闭合开关,断开,两端的电压是4V
D. 电流表被替换前,开关同时闭合时,流过灯泡的电流是0.4A
9.(多选)某商场为了统计出入商场的人流量,在大门前安装计数装置,有人经过大门时计数一次,简化电路图如图甲所示。其中S为红外线发射器,R1为光敏电阻,闭合开关,有人经过大门时会挡住射向R1的红外线,R1的阻值会变大,R0为定值电阻,某一时段电压表示数随时间变化的图象如图乙所示。已知电源电压恒为3V,R0的阻值为30Ω。则下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数为2V时,计数器会计数一次
B. 有人经过大门时,R1的阻值为60Ω
C. R0两端的电压为2V时,计数器会计数一次
D. 有人经过大门和没有人经过大门时R1的阻值之比为4︰1
10.(多选)如图所示电路中,电源两端电压恒为9V,电阻R1的阻值为12Ω,电阻R2的阻值为6Ω。下列说法正确的是( )
A.只闭合开关S1与只断开开关S2时,电路中都是只有R2工作
B.只闭合开关S3时,R1和R2两端的电压之比为2:1
C.只断开开关S3与只闭合开关S3时,电压表示数之比为3:2
D.只断开开关S3与只闭合开关S3时,电流表的示数之比为9:2
11.如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变,R₁、R₂和R₃为三个定值电阻。R₁、R₂的阻值分别为20Ω、10Ω。当开关S₁、S₂ 闭合, S₃断开时, 电流表的示数为I; 当开关S₁、S₃闭合, S₂断开时,电流表的示数为1.2A,R₁两端的电压为U₁; 当开关S₃闭合,S₁、S₂断开时,电流表的示数为0.3A,R₁两端的电压为U₁'。下列判断正确的是( )
A. I =0.8A B. R₃的阻值为60Ω
D. 电源两端的电压为18V
二.实验题
1.小刚同学在探究“电流跟电阻的关系”实验中,利用如图甲所示实验器材进行实验,其中电源电压恒为4V。
(1)请根据如图甲所示的电路,在如图乙所示虚线框内画出小刚设计的实验电路图;(电阻箱的符号用表示)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于______(选填“A”或“B”)端;
(3)小刚的主要实验步骤如下,请你将其补充完整;
①调节电阻箱的阻值R为5Ω,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数U为3V,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
②断开开关,调节电阻箱的阻值R为10Ω,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片向______(选填“A”或“B”)端滑动,使电压表的示数U为______V,读取电流表的示数I,并将R、I记录在表格中;
③断开开关,______,仿照步骤②再进行四次实验,并将相应的R、I记录在表格中;
(4)小刚的实验数据表格如图所示,分析实验数据,得出实验结论是________________;
实验序号
1
2
3
4
5
6
电压R/Ω
5
10
12
15
20
30
电流I/A
0.6
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
(5)若想用该套实验器材完成探究“电流跟电压的关系”实验,则实验过程中小刚同学应保持______不变,通过______来不断改变电阻箱两端电压。
2.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、12.5Ω、15Ω、20Ω、25Ω;
(1)实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像,由图像可以得出结论:电压一定时, ___________;
(2)上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是_________,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为___________V时,读出电流表的示数。
(3)为完成整个实验,应该选取最大阻值不小于_________Ω的滑动变阻器。
(4)当滑动变阻器的最大阻值为30Ω,为完成整个实验,电源电压最大为________V
3.小圆想利用图所示电路,探究通过导体的电流与导体两端电压之间的关系。
(1)闭合开关S前,应将滑动变阻器的滑片P调到到_______(选填“左”或“右”)端。
(2)滑动变阻器在本实验中除保护电路外,另一个作用是:_____。(填写正确选项前的字母)
A.改变小灯泡L两端的电压
B.控制小灯泡L两端的电压保持不变
C.控制通过小灯泡L的电流保持不变
(3)实验过程中,闭合开关S,调节滑动变阻器,进行多次测量并记录数据。小圆分析实验数据时发现:自己的实验设计不能实现探究目的。请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因:_______。
(4)小圆更换器材,重新设计实验后,所记录的实验数据如下表所示。依据实验数据可得出实验结论:________。
U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
4.小敏想探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系,他利用干电池、电流表、电压表、多个阻值不同且已知的定值电阻、开关及导线,设计了如图23所示的电路。实验中,他将定值电阻R接入电路中,读出相应的电流表的示数并观察电压表的示数,记录实验数据。将R 换为不同阻值的另一个电阻后,小圆观察到电压表的示数增大了。小圆意识到自己的实验设计不能实现探究目的。
(1) 请你写出小圆的实验设计不能实现探究目的的原因: ;
(2) 请你画出能够实现探究目的的电路图(可以添加适当的实验器材) ;
(3) 依据你设计的电路图,针对小圆不能实现探究目的的原因,写出操作的方法 。
三.计算题
1.如图所示的电路中,电源电压不变。电阻R1的阻值为10Ω,闭合开关S,电流表A1的示数为0.4A,电流表A2的示数为0.6A,求:
(1)R1两端的电压;
(2)R2的阻值。
2.如图所示,电源两端电压为12V并保持不变,电阻R1的阻值为8Ω,当开关S闭合时,电流表示数为0.5A。求:
(1)电阻R1两端电压。
(2)电阻R2的阻值。
3.科技小组测得通过定值电阻R2的电流I与其两端电压U的数值并绘制出如图甲所示的图像。之后将定值电阻R1、R2按图乙所示的电路连接,R1的阻值为20Ω。闭合开关S后,电流表示数为2.1A。求:
(1)定值电阻R2的阻值。
(2)电源两端的电压U源。
4.图甲所示的电路中,电源两端电压为3V并保持不变。通过定值电阻R0的电流I随其两端电压U变化的图像,如图乙所示。闭合开关S,调节滑动变阻器RP,使电压表示数为2V。求:
(1)通过电阻R0的电流I;
(2)RP接入电路的阻值。
5.半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间,其电阻受温度影响较大。如图甲是某种半导体材料的电阻随温度变化的关系图像。根据这种半导体材料电阻的特性,小明和他的同学设计了一个电路,如图乙所示,该电路可以测定某一空间的温度,使用的器材如下:半导体电阻、电源、电流表(0~0.6A)、开关、定值电阻、导线若干。
(1)当环境温度为40℃时,电流表的读数为0.4A,求电源的电压U?
(2)在电流表的量程范围内,该电路所能测出的空间最高温度为多少?
答案:
一.1.D 2.A 3.BCD 4.C 5.C 6.A 7.B 8.D 9.BD 10.BCD 11.B
二.1.(1)
(2)B (3)②B 3 ③调节电阻箱至其他阻值
(4)电阻两端电压一定时,流过电阻的电流与电阻阻值成反比。
(5)电阻 调节滑动变阻器阻值
2.(1)流过定值电阻的电流与定值电阻阻值成反比
(2)断开开关 2.5 (3)35 (4)5.5
3.(1)右 (2)A (3)小灯泡不是定值电阻 (4)定值电阻阻值一定时,流过电阻的电流与定值电阻两端电压成正比
4.(1)未控制定值电阻两端电压不变
(2)
(3)调节滑动变阻器使每次更换完定值电阻后两端电压都相同
三.1.(1)
(2)
2.(1)
(2)
3.(1)
(2)
所以可得出U源=18V
4.(1)由I-U图像可得定值电阻两端电压为2V时,电流为0.4A
(2)
5.(1)
(2)由欧姆定律可知,电压一定时,电流越大,电阻越小。由甲可知电阻越小时温度越高。
由甲可知,半导体电阻R阻值为10时,温度为100℃,所以最高温度为100℃.
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