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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專(zhuān)題19 歐姆定律 電阻定律
教學(xué)目標(biāo):1.理解電流的概念
2.掌握部分電路歐姆定律,理解導(dǎo)體的伏安特性曲線
3.理解電阻和電阻定律
4.知道電阻率與溫度的關(guān)系
本講重點(diǎn):1.歐姆定律
2.電阻定律
本講難點(diǎn):歐姆定律和電阻定律的應(yīng)用
考點(diǎn)點(diǎn)撥:1.電流
2.歐姆定律
3.電阻定律
4.導(dǎo)體的伏安特性曲線
第一課時(shí)
(二)重難點(diǎn)闡釋
1.電流
對(duì)于金屬導(dǎo)體有I=nqvS(n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù),S為導(dǎo)線的橫截面積,v為自由電子的定向移動(dòng)速率,約10 -5m/s,遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s,更小于電場(chǎng)的傳
2、播速率3×108m/s),這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體,千萬(wàn)不要到處套用。
注意:在電解液導(dǎo)電時(shí),是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流,在用公式I=q/t計(jì)算電流強(qiáng)度時(shí)應(yīng)引起注意。
2.歐姆定律
I
O U O I
U
1 2 1 2
R1R2
(適用于金屬導(dǎo)體和電解液,不適用于氣體導(dǎo)電)。
電阻的伏安特性曲線:注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意:當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí),電阻的伏安特性曲線不再是過(guò)原點(diǎn)的直線。
3.電阻定律
導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比,跟它的橫截面積S成反比。
(
3、1)ρ是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,叫材料的電阻率(反映該材料的性質(zhì),不是每根具體的導(dǎo)線的性質(zhì))。單位是Ω?m。
(2)純金屬的電阻率小,合金的電阻率大。
二、高考要點(diǎn)精析
(一)電流
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
注意電流的微觀解釋。對(duì)于金屬導(dǎo)體有I=nqvS(n為單位體積內(nèi)的自由電子個(gè)數(shù),S為導(dǎo)線的橫截面積,v為自由電子的定向移動(dòng)速率,約10 -5m/s,遠(yuǎn)小于電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率105m/s,更小于電場(chǎng)的傳播速率3×108m/s),這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體,千萬(wàn)不要到處套用。
注意:在電解液導(dǎo)電時(shí),是正負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流,在用公式I=q/t計(jì)算電流強(qiáng)度時(shí)應(yīng)引起注意。
【例1】來(lái)自
4、質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)一加速電壓為800kV的直線加速器加速,形成電流強(qiáng)度為1mA的細(xì)柱形質(zhì)子流。已知質(zhì)子電荷e=1.60×10-19C。這束質(zhì)子流每秒打到靶上的質(zhì)子數(shù)為_(kāi)________。假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的,在質(zhì)子束中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處,各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流,其中的質(zhì)子數(shù)分別為n1和n2,則n1∶n2=_______。
解析:L
4L
質(zhì)子源
v1 v2
按定義,
由于各處電流相同,設(shè)這段長(zhǎng)度為L(zhǎng),其中的質(zhì)子數(shù)為n個(gè),
則由。而
☆考點(diǎn)精煉
1.某電解質(zhì)溶液,如果在1 s內(nèi)共有5.0×
5、1018個(gè)二價(jià)正離子和1.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某橫截面,那么通過(guò)電解質(zhì)溶液的電流強(qiáng)度是多大?
(二)歐姆定律
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
第二課時(shí)
(三)電阻定律
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比,跟它的橫截面積S成反比。
要注意ρ和R的區(qū)別。前者描述材料的導(dǎo)電性能,后者描述導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。材料的電阻率與溫度有關(guān)系,金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小。
【例3】一段均勻?qū)Ь€對(duì)折兩次后并聯(lián)在一起,測(cè)得其電阻為0.5 Ω,導(dǎo)線原來(lái)的電阻多大?若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為三倍,另一半不變,其電阻是原來(lái)的多少倍?
答案:8 Ω;5倍
解析:一段導(dǎo)
6、線對(duì)折兩次后,變成四段相同的導(dǎo)線,并聯(lián)后的總電阻為0.5 Ω,設(shè)每段導(dǎo)線的電阻為R,則=0.5 Ω,R=2 Ω,所以導(dǎo)線原來(lái)的電阻為4R=8 Ω。
若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的3倍,則這一半的電阻變?yōu)?Ω×9=36 Ω,另一半的電阻為4 Ω,所以拉長(zhǎng)后的總電阻為40 Ω,是原來(lái)的5倍。
【例4】在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線,電阻共為800 Ω,如果在A、B間的某處發(fā)生短路,這時(shí)接在A處的電壓表示數(shù)為10 V,電流表的示數(shù)為40 mA,求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)?如下圖所示.
☆考點(diǎn)精煉
3.如圖所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab=10 cm,bc=5 cm,當(dāng)
7、將A與B接入電壓為U的電路中時(shí),電流強(qiáng)度為1 A,若將C與D接入電壓為U的電路中,則電流為 ( )
A.4 A B.2 A
C.A D.A
4.某用電器離電源L m,線路上電流為I A,若要求線路上電壓不超過(guò)U V,輸電線電阻率為ρΩ·m,則該輸電線的橫截面積需滿足什么條件?
(四)導(dǎo)體的伏安特性曲線
I
O U O I
U
1 2 1 2
R1R2
☆考點(diǎn)點(diǎn)撥
電阻的伏安特性曲線:注意I-U曲線和U-I曲線的區(qū)別。還要注意:當(dāng)考慮到電阻率隨溫度的變化時(shí),電阻的伏安特性曲線不
8、再是過(guò)原點(diǎn)的直線。
【例5】 實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來(lái)表示:
A. B. C. D.
I I I I
o U o U o U o U
解:燈絲在通電后一定會(huì)發(fā)熱,當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)才會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光,這時(shí)溫度能達(dá)到很高,因此必須考慮到燈絲的電阻將隨溫
9、度的變化而變化。隨著電壓的升高,電流增大,燈絲的電功率將會(huì)增大,溫度升高,電阻率也將隨之增大,電阻增大,。U越大I-U曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)于原點(diǎn)連線的斜率必然越小,選A。
☆考點(diǎn)精煉
5.兩電阻R1、R2的伏安特性曲線如右圖所示,由圖可知:
(1)這兩電阻的大小之比R1∶R2為_(kāi)______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1
(2)當(dāng)這兩個(gè)電阻上分別加上相同電壓時(shí),通過(guò)的電流之比為_(kāi)______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1
解答二:
由 得 A
又,所以 A
三、考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練
1.關(guān)于電流的方向,下列敘述中正確的是 ( )
A
10、.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向
B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子,電流方向不能確定
C.不論何種導(dǎo)體,電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向
D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同,有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同
5.一個(gè)標(biāo)有“220 V、60W”的白熾燈泡,加上的電壓U由零逐漸增大到220 V,在此過(guò)程中,電壓(U)和電流(I)的關(guān)系可用圖象表示,題中給出的四個(gè)圖線中,肯定不符合實(shí)際的是 ( )
6.一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線,兩端加上電壓U時(shí),通過(guò)導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度為I,導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的平均速度為v,若導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng),使其半徑變?yōu)樵瓉?lái)的,再
11、給它兩端加上電壓U,則 ( )
A.通過(guò)導(dǎo)線的電流為 B.通過(guò)導(dǎo)線的電流為
C.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為 D.自由電子定向移動(dòng)的平均速率為
發(fā)熱板
S
B
A
×
×
紅
黃
~220V
R2
R1
12.電飯鍋的原理圖如圖所示,煮飯時(shí)開(kāi)關(guān)S是閉合的,紅色指示燈亮;飯煮熟后(當(dāng)時(shí)的溫度大約為103℃)保溫時(shí)開(kāi)關(guān)S自動(dòng)斷開(kāi),黃燈亮。(1)電阻R1的作用是保護(hù)紅色指示燈不致因電流過(guò)大而燒毀,與電飯鍋發(fā)熱板的等效電阻相比二者的大小應(yīng)有什么關(guān)系?為什么?(2)通常情況下,用這種電飯鍋燒水時(shí)它的自動(dòng)斷電功能能否起作用,這是為什么?
考點(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練參考答案
1.C(電流是有方向的,電流的方向是人為規(guī)定的。物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向一定與電流的方向相反。)
2.A
3.D 利用I=neSv及R=ρ進(jìn)行分析.
4.CD
5.ACD
6.BC
7.5 A
8.1.2 A
9.(1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3
10.64