(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第46課時(shí) 電阻定律、歐姆定律(雙基落實(shí)課)講義(含解析)
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1、(通用版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第46課時(shí) 電阻定律、歐姆定律(雙基落實(shí)課)講義(含解析) 考 綱 要 求 考 情 分 析 歐姆定律 Ⅱ 實(shí)驗(yàn)八:測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器) 1.命題規(guī)律 高考對(duì)該部分內(nèi)容以選擇題的形式考查電路的基本概念和規(guī)律、閉合電路的歐姆定律等知識(shí),或以填空題的形式考查電學(xué)實(shí)驗(yàn),且以考查實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用為主。 2.考查熱點(diǎn) 預(yù)計(jì)該部分命題的重點(diǎn)仍是電學(xué)實(shí)驗(yàn),要特別注意基本儀器的使用,實(shí)驗(yàn)原理的理解,實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、連接,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等知識(shí)?!? 電阻定律 Ⅰ 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) Ⅰ 實(shí)驗(yàn)九:描繪小電珠的伏安
2、特性曲線 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 Ⅱ 實(shí)驗(yàn)十:測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 閉合電路的歐姆定律 Ⅱ 實(shí)驗(yàn)十一:練習(xí)使用多用電表 電功率、焦耳定律 Ⅰ - 定義式 微觀式 決定式 公式 I= I=nqSv I= 適用 范圍 一切電路 一切電路 金屬、電解液 字母 含義 q表示在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量 n:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù) q:每個(gè)自由電荷的電荷量 S:導(dǎo)體橫截面積 v:電荷定向移動(dòng)的速率 U:導(dǎo)體兩端的電壓 R:導(dǎo)體本身的電阻 公式 含義 I與q、t無關(guān),I與的值相等 微觀量n、q、S、v決定I的
3、大小 I∝U I∝ 1.(魯科教材原題)關(guān)于電流,以下說法正確的是( ) A.在導(dǎo)體中,只要自由電荷在運(yùn)動(dòng),就一定會(huì)形成電流 B.電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向 C.電流總是從電勢(shì)高的一端流向電勢(shì)低的一端 D.導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流 解析:選D 只有電荷的定向移動(dòng)才能形成電流,A錯(cuò)誤;正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?,B錯(cuò)誤;在電源內(nèi)部,電流從電勢(shì)低的一端流向電勢(shì)高的一端,在電源外部,電流從電勢(shì)高的一端流向電勢(shì)低的一端,C錯(cuò)誤;電壓是形成電流的原因,導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流,D正確。 2.(教科教材原題)在示波管中,電子槍2 s內(nèi)發(fā)射6×1013個(gè)電子,則示波
4、管中電流大小約為( ) A.4.8×10-6 A B.3×1013 A C.9.6×10-6 A D.3×10-6 A 解析:選A 由題意知,2 s內(nèi)發(fā)射的電荷量為q=1.6×10-19×6×1013 C=9.6×10-6 C,根據(jù)電流的定義式I=,得I= A=4.8×10-6 A,A正確。 3.安培提出了著名的分子電流假說,根據(jù)這一假說,電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流。設(shè)電荷量為e的電子,以速率 v繞原子核沿順時(shí)針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),關(guān)于該環(huán)形電流的說法正確的是( ) A.電流大小為,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 B.電流大小為,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針 C.電流大小為,
5、電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 D.電流大小為,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 解析:選C 電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=,由I=得I=,電流的方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反,故電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針,C正確。 [融會(huì)貫通] (1)電子流、帶電粒子流都可以等效為電流,導(dǎo)體中自由電荷的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)不能形成電流。 (2)電流的方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同,與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。 點(diǎn)點(diǎn)通(二) 電阻定律 1.電阻定律 同種材料的導(dǎo)體,其電阻與它的長(zhǎng)度成正比,與它的橫截面積成反比;導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。 表達(dá)式為:R=ρ。 2.電阻率 (1)物理意義:反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性。 (2)電阻
6、率與溫度的關(guān)系:金屬的電阻率隨溫度升高而增大;半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小。 [小題練通] 1.下列說法中正確的是( ) A.由R=可知,電阻與電壓、電流都有關(guān)系 B.由R=ρ可知,電阻只與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)系 C.各種材料的電阻率都與溫度有關(guān),金屬的電阻率隨溫度的升高而減小 D.所謂超導(dǎo)現(xiàn)象,就是當(dāng)溫度降低到接近絕對(duì)零度的某個(gè)臨界溫度時(shí),導(dǎo)體的電阻率突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象 解析:選D R=是電阻的定義式,R與電壓和電流無關(guān),故A錯(cuò)誤;R=ρ是電阻的決定式,即電阻與ρ、l、S都有關(guān)系,故B錯(cuò)誤;電阻率一般與溫度有關(guān),金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,故C錯(cuò)誤;當(dāng)溫度降低到接近
7、絕對(duì)零度的某個(gè)臨界溫度時(shí),導(dǎo)體的電阻率突然變?yōu)榱愕默F(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象,故D正確。 2.(教科教材原題)兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線,如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來的2倍,把另一根對(duì)折,然后給它們加上相同的電壓,則在同一時(shí)間內(nèi),通過它們橫截面的電荷量之比為( ) A.1∶4 B.1∶8 C.1∶16 D.16∶1 解析:選C 根據(jù)電阻定律R=ρ,R1=ρ=4ρ,R2=ρ·=ρ,再根據(jù)I=,Q=It,解得Q1∶Q2=1∶16,C正確。 3.(粵教教材原題)工業(yè)上用一種稱為“電導(dǎo)儀”的儀器測(cè)定液體的電阻率。儀器中的一個(gè)部件如圖所示,A、B是兩片面積為1 cm2的正方形鉑片,間距d=1 cm,
8、把它們浸沒在待測(cè)液體中。若通過兩根引線加上電壓U=6 V時(shí),測(cè)出電流I=1 μA,這種液體的電阻率為多少? 解析:根據(jù)電阻定律R=ρ及歐姆定律I=,解得ρ== Ω·m=6×104 Ω·m。 答案:6×104 Ω·m [融會(huì)貫通] (1)當(dāng)導(dǎo)線被拉長(zhǎng)或?qū)φ蹠r(shí),長(zhǎng)度、橫截面積都會(huì)發(fā)生變化,但總體積是不變的。 (2)電阻定律和歐姆定律相結(jié)合,可以求解與之相關(guān)的多個(gè)物理量。 點(diǎn)點(diǎn)通(三) 部分電路歐姆定律 1.內(nèi)容: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。 2.表達(dá)式:I=。 適用范圍:金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電,不適用于氣體導(dǎo)電或半導(dǎo)體元件。 3.導(dǎo)體的伏安特性曲線
9、 (1)定義:用縱坐標(biāo)表示電流I、橫坐標(biāo)表示電壓U,畫出的I-U圖像,如圖所示。圖線的斜率k=tan θ==,圖中R1>R2(選填“>”“<”或“=”)。 (2)線性元件:伏安特性曲線是過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件,適用于歐姆定律。 (3)非線性元件:伏安特性曲線不是過原點(diǎn)的直線的電學(xué)元件,不適用于歐姆定律。 [小題練通] 1.(粵教教材原題)如圖是兩個(gè)電阻R1、R2的伏安特性曲線,由圖可知兩電阻的大小之比R1∶R2等于( ) A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1 解析:選A 導(dǎo)體的電阻等于I-U圖像斜率的倒數(shù),由題圖可得R1∶R2=tan 30°∶tan
10、60°=1∶3,A正確。 2.(教科教材原題)一段導(dǎo)體兩端電壓是4 V,在2 min內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量是15 C,這段導(dǎo)體的電阻R=________Ω。 解析:根據(jù)公式I=,R=,解得R== Ω=32 Ω。 答案:32 3.(教科教材原題)一卷鋁導(dǎo)線,橫截面積為1 mm2。在27 ℃下,當(dāng)這卷導(dǎo)線兩端電壓為54 V時(shí),通過導(dǎo)線的電流為2 A,這卷導(dǎo)線有多長(zhǎng)?(鋁的電阻率為2.7×10-8 Ω·m) 解析:根據(jù)公式I=,R=ρ, 解得l== m=1 000 m。 答案:1 000 m [融會(huì)貫通] (1)分清I-U圖像和U-I圖像,對(duì)于線性元件,U-I圖像的斜率表示電阻
11、,而I-U圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)。 (2)歐姆定律可以和電流的定義式、電阻定律等公式相結(jié)合,求解相關(guān)聯(lián)的物理量。 點(diǎn)點(diǎn)通(四) 電阻的串聯(lián)、并聯(lián) 串聯(lián)電路 并聯(lián)電路 電流 I=I1=I2=…=In I=I1+I(xiàn)2+…+I(xiàn)n 電壓 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 電阻 R總=R1+R2+…+Rn =++…+ 分壓原 理或分 流原理 U1∶U2∶…∶Un= R1∶R2∶…∶Rn I1∶I2∶…∶In= ∶∶…∶ 功率 分配 P1∶P2∶…∶Pn= R1∶R2∶…∶Rn P1∶P2∶…∶Pn= ∶∶…∶ [小題練通]
12、 1.(教科教材原題)某種位移傳感器的工作原理如圖所示。物體M在導(dǎo)軌上平移時(shí),帶動(dòng)滑動(dòng)變阻器的金屬桿P,通過理想電壓表(內(nèi)阻非常大)顯示的數(shù)據(jù),來反映物體位移的大小x,則下列說法正確的是( ) A.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中的電流會(huì)發(fā)生變化 B.物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電壓表示數(shù)會(huì)發(fā)生變化 C.物體M不動(dòng)時(shí),電路中沒有電流 D.物體M不動(dòng)時(shí),電壓表沒有示數(shù) 解析:選B 物體M不動(dòng)時(shí),電路中有電流,電壓表有示數(shù),C、D錯(cuò)誤;物體M運(yùn)動(dòng)時(shí),電路中電流不變,電壓表示數(shù)發(fā)生變化,A錯(cuò)誤,B正確。 2.如圖是有兩個(gè)量程的電壓表,當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),量程為0~10 V,當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),量程為0
13、~100 V。已知電流表的內(nèi)阻Rg為500 Ω,滿偏電流Ig為1 mA,則電阻R1、R2的值分別為( ) A.9 500 Ω 90 000 Ω B.90 000 Ω 9 500 Ω C.9 500 Ω 9 000 Ω D.9 000 Ω 9 500 Ω 解析:選A 當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),電流表串聯(lián)R1,由串聯(lián)電路特點(diǎn)有R總=R1+Rg=,得R1=-Rg= 9 500 Ω;當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí),電流表串聯(lián)R1、R2,同理有R總′=R1+R2+Rg=,得R2=-Rg-R1=90 000 Ω。故A正確。 3.(滬科教材原題)有一金屬絲,長(zhǎng)1 m,電阻為15 Ω?,F(xiàn)將金屬絲兩端連
14、接成一閉合圓環(huán)如圖所示,在圓環(huán)上取P、Q兩點(diǎn)。已知P、Q間的短圓弧長(zhǎng)20 cm,求P、Q間的電阻值。 解析:P、Q將金屬絲分為兩部分,根據(jù)電阻定律,導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度成正比, 故短圓弧電阻為R1=R=3 Ω, 長(zhǎng)圓弧電阻為R2=R=12 Ω, R1、R2并聯(lián),根據(jù)=+, 解得P、Q間的電阻值為R總==2.4 Ω。 答案:2.4 Ω [融會(huì)貫通] (1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中的任意一個(gè)電阻,串聯(lián)電阻增多時(shí),總電阻增大。 (2)并聯(lián)電路的總電阻小于任意支路的電阻,并聯(lián)支路增多時(shí),總電阻減小。 (3)不論串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,只要某個(gè)電阻增大,總電阻就增大,反之則減小。
15、
1.電阻的決定式和定義式的比較
公式
R=ρ
R=
區(qū)別
電阻的決定式
電阻的定義式
說明了導(dǎo)體的電阻由哪些因素決定,R由ρ、l、S共同決定
提供了一種測(cè)電阻的方法——伏安法,R與U、I均無關(guān)
只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液
適用于任何純電阻導(dǎo)體
2.對(duì)U-I圖像和I-U圖像的理解
(1)只有圖乙I-U圖像才叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。
(2)圖線a、c、e、f表示線性元件,b、d表示非線性元件。
(3)在圖甲中,圖線a、c的斜率表示導(dǎo)體的電阻,斜率越大,電阻越大,Ra>Rc;在圖乙中,圖線e、f的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù),斜率越大,電阻越小,Re 16、f。
(4)圖線b的斜率變大,電阻變大;圖線d的斜率變小,電阻變大。
[注意] 圖線b或d上某點(diǎn)切線的斜率不是電阻或電阻的倒數(shù)。根據(jù)R=,電阻為某點(diǎn)和原點(diǎn)連線的斜率或斜率的倒數(shù)。
[課堂綜合訓(xùn)練]
1.如圖所示,a、b分別表示由相同材料制成的兩條長(zhǎng)度相同、粗細(xì)均勻電阻絲的伏安特性曲線,下列判斷中正確的是( )
A.a(chǎn)代表的電阻絲較粗
B.b代表的電阻絲較粗
C.a(chǎn)代表的電阻絲的電阻小于b代表的電阻絲的電阻
D.圖線表示的電阻絲的電阻與電壓成正比
解析:選B b圖線的斜率大,表示電阻小,由電阻定律R=ρ,可知b代表的電阻絲較粗,選項(xiàng)B正確,A、C錯(cuò)誤;電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì), 17、與電阻兩端的電壓無關(guān),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
2. (多選)如圖所示,R1和R2是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體,但R1的尺寸比R2的尺寸大。在兩導(dǎo)體上加相同的電壓,通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示,則下列說法中正確的是( )
A.R1中的電流小于R2中的電流
B.R1中的電流等于R2中的電流
C.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率大于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速率
D.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率小于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速率
解析:選BD 設(shè)正方形的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、導(dǎo)體厚度為d,則I=,R=ρ=ρ=,得I=,故R1、R2中的電流相等,A錯(cuò)誤,B正確;由I=nqSv=nqLdv得,L大則v小,C 18、錯(cuò)誤,D正確。
3.如圖所示,某用電器與供電電源距離為L(zhǎng),線路上的電流為I。若要求線路上的電壓降不超過U,已知輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ,那么該輸電導(dǎo)線的橫截面積的最小值是( )
A. B.
C. D.
解析:選B 根據(jù)電阻的定義式得R=,根據(jù)電阻定律得R=ρ,解得S=,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
4.(多選)如圖為握力器原理示意圖,握力器絕緣把手上的連桿與彈簧一起上下移動(dòng),握力的大小可通過一定的換算關(guān)系由電流表的示數(shù)獲得。當(dāng)人緊握握力器時(shí),握力越大( )
A.電路中總電阻越大 B.電路中總電阻越小
C.電路中電流越小 D.電路中電流越大
解析 19、:選BD 由題圖可知,握力越大,滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻越小,電路中總電阻越小,電流越大,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤。
5.某電路需要額定電流為20 A的保險(xiǎn)絲,但手邊只有用同種材料制成的“15 A”和“5 A”兩種型號(hào)的保險(xiǎn)絲,它們的規(guī)格如表所示,能否將這兩種保險(xiǎn)絲取等長(zhǎng)的兩段并聯(lián)后接入該電路中?說明其理由。
保險(xiǎn)絲
1
2
直徑
1 mm
2 mm
額定電流
5 A
15 A
解析:取得的兩段等長(zhǎng)的保險(xiǎn)絲橫截面積之比S1∶S2=1∶4,由電阻定律R=ρ得,電阻之比R1∶R2=S2∶S1=4∶1,并聯(lián)接入電路后保險(xiǎn)絲兩端的電壓相等,由歐姆定律得,通過的電流之比I1∶I2=R2∶R1=1∶4,即第2根保險(xiǎn)絲中的實(shí)際電流是第1根中的4倍,而其額定電流只是第1根的3倍,所以不能這樣使用。
答案:不能 理由見解析
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