2017-2018學年高中物理 第2章 直流電路 第1節(jié) 歐姆定律練習 教科版選修3-1.doc

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第1節(jié)　歐姆定律 1．要在導體中形成電流必須具有以下兩個條件：①有____________．其中金屬中的自由電荷是________，電解質溶液中的自由電荷是可自由運動的____________．②導體內存在________．自由電荷受電場力作用形成定向運動． 2．電流的方向：規(guī)定________定向運動的方向為電流方向． (1)在金屬導體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向運動方向________；在電解液中，電流方向與正離子定向運動方向________，與負離子定向運動方向________． (2)恒定電流：________和________都不隨時間改變的電流． 3．設金屬導體的橫截面積為S，單位體積內的自由電子數為n，自由電子定向運動速度為v，那么在時間t內通過某一橫截面積的自由電子數為________；若電子的電荷量為e，那么在時間t內，通過某一橫截面積的電荷量為________；若導體中的電流為I，則電子定向運動的速率為________． 4．對給定的導體，保持不變，對不同的導體，一般不同，比值反映了導體對電流的________作用，叫做________，用____表示． 導體的電阻取決于導體本身的性質，與導體兩端的________和通過導體的________無關． 5．導體中的電流跟導體兩端的電壓成________，跟導體的電阻成________，用公式表示為____________，這個規(guī)律叫歐姆定律，其適用于金屬導體導電和__________導電． 6．在直角坐標系中，縱坐標表示________，橫坐標表示________，這樣畫出的I—U圖象叫導體的伏安特性曲線． 在溫度沒有顯著變化時，金屬導體的電阻幾乎是________的，它的伏安特性曲線是通過坐標原點的____________，具有這種伏安特性的電學元件叫做________元件． 歐姆定律對氣態(tài)導體和半導體元件并不適用，在這種情況下電流與電壓不成________，這類電學元件叫________元件，它們的伏安特性曲線不是________． 對電阻一定的導體，U—I圖和I—U圖兩種圖線都是過原點的________直線，但U—I圖象的斜率表示________． 對于電阻隨溫度變化的導體(半導體)，是過原點的曲線． 7．下列說法中正確的是(　　) A．導體中只要電荷運動就形成電流 B．在國際單位制中，電流的單位是A C．電流有方向，它是一個矢量 D．任何物體，只要其兩端電勢差不為零，就有電流存在 8．以下說法中正確的是(　　) A．只要有可以自由運動的電荷，就存在持續(xù)電流 B．金屬導體內的持續(xù)電流是自由電子在導體內的電場力作用下形成的 C．單位時間內通過導體截面的電荷量越多，導體中的電流越大 D．在金屬導體內當自由電子定向運動時，它們的熱運動就消失了 9．根據歐姆定律，下列說法中正確的是(　　) A．從關系式U＝IR可知，導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定 B．從關系式R＝U/I可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比 C．從關系式I＝U/R可知，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比 D．從關系式R＝U/I可知，對一個確定的導體來說，所加的電壓跟通過導體的電流的比值是一定值 10．下面關于歐姆定律的說法中，正確的是(　　) A．歐姆定律普遍適用于各種導體的導電情況 B．導體中的電流強度與導體兩端的電壓有關，也與導體的電阻有關 C．對某一導體來說，導體中的電流強度與其兩端的電壓成正比 D．在相同電壓的條件下，不同導體中的電流強度跟導體的電阻成反比 【概念規(guī)律練】 知識點一　電流 1．關于電流的方向，下列描述正確的是(　　) A．規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流的方向 B．規(guī)定自由電荷定向運動的方向為電流的方向 C．在金屬導體中，自由電子定向運動的方向為電流的反方向 D．在電解液中，由于正、負離子的電荷量相等，定向運動的方向相反，故無電流 2．某電解池中，若在2 s內各有1.01019個二價正離子和2.01019個一價負離子通過某橫截面，那么通過這個截面的電流是(　　) A．0 B．0.8 A C．1.6 AD．3.2 A 知識點二　歐姆定律 3．由歐姆定律I＝導出U＝IR和R＝，下列敘述中正確的是(　　) A．導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比 B．導體的電阻由導體本身的性質決定，跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關 C．對確定的導體，其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值 D．一定的電流流過導體，電阻越大，其電壓降越大 4．某電壓表的量程是0～15 V，一導體兩端電壓為1.6 V時，通過的電流為2 mA.現在若給此導體通以20 mA電流，能否用這個電壓表去測量導體兩端的電壓？ 知識點三　導體的伏安特性曲線 5.如圖1所示的圖象所對應的兩個導體： 圖1 (1)電阻關系R1∶R2為____________； (2)若兩個導體中的電流相等(不為零)時，電壓之比U1∶U2為______； (3)若兩個導體的電壓相等(不為零)時，電流之比I1∶I2為________． 6.某導體中的電流隨其兩端電壓的變化，如圖2所示，則下列說法中正確的是(　　) 圖2 A．加5 V電壓時，導體的電阻約是5 Ω B．加11 V電壓時，導體的電阻約是1.4 Ω C．由圖可知，隨著電壓的增大，導體的電阻不斷減小 D．由圖可知，隨著電壓的減小，導體的電阻不斷減小 【方法技巧練】 一、用等效法求解電流 7．半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉動，則由環(huán)產生的等效電流判斷正確的是(　　) A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍 B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍 C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變大 D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變小 8．電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流，設氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多大？ 二、歐姆定律的應用技巧 9．若加在某導體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?/5時，導體中的電流減小了0.4 A．如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則導體中的電流多大？ 三、小燈泡的伏安特性曲線的描繪方法 10．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，使用的小燈泡的規(guī)格為“6 V　3 W”，其他供選擇的器材有： A．電壓表(量程6V，內阻20kΩ) B．電壓表(量程20V，內阻60kΩ) C．電流表(量程3A，內阻0.2Ω) D．電流表(量程0.6A，內阻1Ω) E．滑動變阻器R1(0～1 000 Ω，0.5 A) F．滑動變阻器R2(0～20 Ω，2 A) G．學生電源E(6～8 V) H．開關S及導線若干 實驗中要求電壓表示數在0～6 V范圍內變化，讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對應的電流值I，以便繪出伏安特性曲線．在上述器材中，電壓表應選用________，電流表應選用__________，變阻器應選用__________，并畫出實驗原理圖． 1．關于電流的說法中正確的是(　　) A．根據I＝q/t，可知I與q成正比 B．如果在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量相等，則導體中的電流是恒定電流 C．電流有方向，電流是矢量 D．電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位 2．關于電流的方向，下列說法中正確的是(　　) A．電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端 B．電源內部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端 C．電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相同 D．電容器充電時，電流從負極板流出，流入正極板 3．關于電流，下列說法中正確的是(　　) A．通過導體截面的電荷量越多，電流越大 B．電子運動速率越大，電流越大 C．單位時間內通過導線橫截面的電荷量越多，導體中的電流就越大 D．因為電流有方向，所以電流是矢量 4．示波管中，2 s內有61013個電子通過截面大小不知的電子槍，則示波管中電流大小為(　　) A．4.810－6 AB．310－13 A C．9.610－16 AD．無法確定 5．有甲、乙兩導體，甲的電阻是乙的一半，而單位時間內通過導體乙橫截面的電荷量是甲的兩倍，則以下說法中正確的是(　　) A．甲、乙兩導體中的電流相同 B．乙導體中的電流是甲導體的2倍 C．甲、乙兩導體兩端的電壓相同 D．乙導體兩端的電壓是甲的2倍 6.一個阻值為R的電阻兩端加上電壓U后，通過導體截面的電荷量q與通電時間t的圖象如圖3所示．此圖線的斜率(即tan θ)等于(　　) 圖3 A．U B．RC.D. 7.如圖4所示是某導體的伏安特性曲線，由圖可知，下列說法正確的是(　　) 圖4 A．導體的電阻是25 Ω B．導體的電阻是0.04 Ω C．當導體兩端的電壓是10 V時，通過導體的電流是0.4 A D．當通過導體的電流是0.1 A時，導體兩端的電壓是2.5 V 8.如圖5是電阻R的I—U圖線，圖中α＝45，由此得出(　　) 圖5 A．通過電阻的電流與兩端電壓成正比 B．電阻R＝0.5 Ω C．因I—U圖線的斜率表示電阻的倒數，故R＝cot α＝1.0 Ω D．在R兩端加6.0 V電壓時，每秒通過電阻橫截面的電荷量是3.0 C 題　號 1 2 3 4 5 6 7 8 答　案 9.電路中有一段導體，給它加上3 V的電壓時，通過它的電流為2 mA，可知這段導體的電阻為________ Ω；如果給它兩端加2 V的電壓，則通過它的電流為________ mA；如果在它兩端不加電壓，它的電阻為________ Ω. 10．在某次閃電中，持續(xù)時間為0.5 s，所形成的平均電流為6.0104 A，若閃電過程中電荷以0.5 A的電流通過電燈，試求該次閃電產生的電流可供電燈照明時間為多少？ 11．某同學在做測定小燈泡功率的實驗中得到如下表所示的幾組U和I的數據： 編號 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 (1)在圖6中畫出I—U圖象． (2)從圖象上可以看出，當功率逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況是________________． (3)這表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而________． 圖6 12．用圖7中所給的實驗器材測量一個“12 V　5 W”的小燈泡在不同電壓下的功率，其中電流表有3 A、0.6 A兩擋，內阻可忽略，電壓表有15 V、3 V兩擋，內阻很大，對電路無影響．測量時要求加在燈泡兩端的電壓可持續(xù)地從0 V調到12 V. 圖7 圖8 (1)按要求在實物圖上連線(其中部分線路已經連好)． (2)某次測量時電流表的指針位置如圖8所示，其讀數為________ A. 答案部分 第二章　直流電路 第1節(jié)　歐姆定律 課前預習練 1．①自由電荷　自由電子　正負離子?、陔妶? 2．正電荷　(1)相反　相同　相反　(2)方向　強弱 3．nSvt　enSvt　 4．阻礙　電阻　R　電壓　電流 5．正比　反比　I＝　電解液 6．電流　電壓　恒定　傾斜直線　線性　正比　非線性　直線　傾斜　電阻 7．B　[自由電荷定向運動才形成電流，故選項A錯誤．形成電流的條件是導體兩端保持有一定的電勢差，且必須是導體，故選項D錯誤．電流有方向，但它是標量，故選項C錯誤．正確選項為B.] 8．BC　[自由電子在電場力作用下才定向運動，定向運動時熱運動也同時進行．] 9．CD　[U＝IR和I＝的意義不同，可以說I由U和R共同決定，但不能說U由I和R共同決定，因為電流產生的條件是導體兩端存在電勢差，故A錯，C對；可以利用R＝計算導體的電阻，但R與U和I無關．故B錯，D對．正確選項為C、D.] 10．BCD 課堂探究練 1．AC　[規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流的方向，故A對，B錯；金屬導體中定向運動的是自由電子，電子帶負電，故電子運動的方向與電流的方向相反，C對；在電解液中，正、負離子的電荷量相等，定向運動的方向相反，但有電流，電流的大小等于正、負離子電荷量的絕對值之和與時間的比值，D錯．] 點評　(1) 導體內電荷的無規(guī)則運動與電荷的定向運動不是一回事，導體兩端存在電勢差時，導體內的電荷才會定向運動，但電荷的無規(guī)則運動是不需要條件的． (2)電流是描述電流強弱的物理量，它有方向，但是個標量． 2．D　[電荷的定向運動形成電流，但正、負電荷同時向相反方向定向運動時，通過某截面的電荷量應是兩者絕對值的和．故由題意可知，電流由正、負離子定向運動形成，則在2s內通過某橫截面的總電荷量應為 q＝1.610－1921.01019C＋1.610－1912.01019C＝6.4C 由電流的定義式知：I＝＝A＝3.2A] 點評　電流的大小等于單位時間內通過導體橫截面的電荷量，正電荷定向運動形成的電流與負電荷定向運動形成的電流是等效的，只不過負電荷定向運動形成的電流的方向與負電荷定向運動的方向相反而已． 3．BCD　[導體的電阻是由導體自身的性質決定的，與所加的電壓和通過的電流無關．當R一定時，才有I∝U，故A錯，B、C、D正確．] 4．不能 解析　已知：U1＝1.6V，I1＝2mA， 所以R＝＝Ω＝800Ω. 當導體通以電流I2＝20mA時，加在導體兩端的電壓U2＝I2R＝2010－3800V＝16V. 由計算可知，此時導體兩端的電壓超出電壓表量程，所以不能用這個電壓表測量導體兩端的電壓． 點評　在應用歐姆定律解答實際的問題時，要特別注意公式中三個量I、U、R，這三個量具有“同一性”和“同時性”的特性． 5．(1)3∶1　(2)3∶1　(3)1∶3 解析　(1)因為在I—U圖象中，電阻等于斜率的倒數，即R＝，所以 R1＝Ω＝2 Ω R2＝Ω＝Ω， 故R1∶R2＝2∶()＝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＝，I2＝， 由于U1＝U2，則I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3. 點評　對I—U圖象或U—I圖象進行分析比較時，要先仔細辨認縱軸與橫軸各代表什么，以及由此對應的圖象上任意一點與坐標原點連線的斜率的具體意義．如下圖甲中，R2R1. 6．AD　[對某些導電器材，其伏安特性曲線不是直線，但曲線上某一點的值仍表示該點所對應的電阻值．本題中給出的導體在加5V電壓時，值為5，所以此時電阻為5Ω；當電壓增大時，值增大，即電阻增大，綜合判斷可知B、C項錯誤．] 7．AB　[截取圓環(huán)的任一橫截面S，如下圖所示，在橡膠圓環(huán)運動一周的時間T內，通過這個橫截面的電荷量為Q，則有I＝＝ 又T＝，所以I＝ 由上式可知，選項A、B正確．] 8. 解析　等效電流為電子沿圓周持續(xù)運動時產生的．每經一個周期，通過圓周某點的電荷量為e.電子運動的周期T＝2πr/v，由I＝q/t得I＝e/T＝ve/(2πr)． 方法點撥　電荷的運動可以等效為電流，計算中可以選取一定時間(一般選一個周期)，此時間內通過截面的電荷量與時間的比值即為等效電流． 9．2.0A 解析　解法一　由歐姆定律得：R＝＝， 所以I0＝1.0A 又因為R＝＝ 所以I2＝2I0＝2.0A 解法二　由R＝＝＝ 得I0＝1.0A 又R＝＝，其中ΔU2＝2U0－U0 所以ΔI2＝I0 I2＝2I0＝2.0A 解法三　畫出導體的I—U圖象，如右圖所示，設原來導體兩端的電壓為U0時，導體中的電流為I0. 當U＝時，I＝I0－0.4A 當U′＝2U0時，電流為I2 由圖知＝＝＝ 所以I0＝1.0A，I2＝2I0＝2.0A 方法總結?、龠\用歐姆定律，應注意U、R和I三者是在同一段電路同一時刻的三個物理量． ②由I＝可得：＝，因此在電阻不變的情況下可用比例式求解． 10．V1　A2　R2　電路圖見解析圖 解析　小燈泡為“6V　3W”，額定電壓為6V，額定電流為0.5A，即允許通過小燈泡的電流最大不超過0.5A，最大電壓不超過6V．在選擇電壓表和電流表時，本著安全、精確的原則，安全原則即量程要大于所測電流或電壓值；精確原則是量程要盡量小，量程越小測量越精確．故電流表應選A2，電壓表應選V1.滑動變阻器選取時要本著安全、夠用、調節(jié)方便的原則，“安全”即流過滑動變阻器的最大電流(I≈)應小于允許通過的最大電流；“調節(jié)方便”即變阻器的總電阻應接近小燈泡的電阻．本實驗中小燈泡在正常工作時的電阻R燈＝＝Ω＝12Ω，故應選用R2. 連接電路時，變阻器采用分壓式接法；電流表采用外接法．實驗原理圖如圖所示． 點評　電學實驗是歷年來高考考查的熱點之一，電學實驗器材的選取，應本著安全、精確、調節(jié)方便的原則．本題中講述的選取方法很簡便，且容易理解，同學們應注意領悟、掌握． 課后鞏固練 1．D　[依據電流的定義式可知，電流與q、t皆無關，顯然選項A是錯誤的．雖然電流是標量，但是卻有方向，因此在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項B也是錯誤的．電流是標量，故選項C也不對．] 2．AD　[在電源的外部電路中，電流從正極流向負極，在電源的內部，電流從負極流向正極，電源正極電勢高于負極電勢，所以A正確，B錯誤．電子帶負電，電子運動形成的電流方向與電子運動的方向相反，C錯誤．電容器充電時，電子流入負極板，所以電流從負極板流出，流入正極板．] 3．C　[由I＝知q大，I不一定大，還要看t的大小，故A錯．由I＝nqSv知，電子運動的速率v大，電流不一定大，電流還與n、S有關，另外電子無規(guī)則熱運動速度很大，不能形成電流，故B錯．單位時間通過導線橫截面的電荷量越多，電流越大，C對．電流雖有方向但不是矢量，因合成遵循代數法則，故D錯．] 4．A　[I＝＝A＝4.810－6A．] 5．B　[由電流的定義式I＝可知乙的電流是甲的兩倍．由I＝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錯誤．] 6．C　[在q—t圖上斜率表示電流I＝，而由歐姆定律知I＝，故選項C正確．] 7．ACD　[由圖象可知，導體的電阻： R＝＝Ω＝25Ω， 當電壓U1＝10V時，電流I1＝＝A＝0.4A， 當電流I2＝0.1A時，電壓U2＝I2R＝0.125V＝2.5V．] 8．AD　[由于I—U圖線為一直線，所以A正確．由于R＝所以R＝＝2Ω，故B不對．由于兩坐標單位不同，不能用公式R＝cotα＝1.0Ω來計算，故C不對．當U＝6V時，I＝＝3A，每秒通過電阻橫截面的電荷量由q＝It可知是3.0C，故D對．] 9．1500　1.33　1500 解析　由歐姆定律I＝得R＝＝Ω＝1500Ω導體的電阻不隨所加的電壓變化，并與是否通電無關，所以當U＝2V時，I＝A＝1.3310－3A＝1.33mA，在不加電壓時，電阻仍為1500Ω. 10．6104s 解析　該次閃電過程中產生的電荷量為 q＝I1t1＝6.01040.5C＝3104C，若流過電燈，可供照明的時間t2＝＝s＝6104s 11．(1)I—U圖象見解析圖　(2)開始時不變，后來增大　(3)增大 解析　在圖中畫出圖象如圖所示，曲線開始呈直線狀說明開始電阻幾乎不變，后來逐漸靠近U軸說明電阻增大． 12．(1)如圖所示　(2)0.36 或 解析　對于“12V　5W”的小燈泡其額定電流大約是I＝A<0.6A，電流表的量程應選0A～0.6A，電壓表的量程應選0～15V．根據測量要求，電壓連續(xù)地從0V調到12V．應接成分壓電路，而不應接成限流電路．又因為電流表內阻可忽略，電壓表內阻很大對電路無影響，電流表內接或外接都可以．