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第10课时欧姆定律第三篇物质科学（物理部分）一、欧姆定律(c)1．探究电流与电压、电阻的关系①保持_________不变，改变电压研究电流随电压的变化关系。结论：在电阻一定的情况下，导体中的电流与加在导体两端的电压成正比。②保持_________不变，改变电阻研究电流随电阻的变化关系。结论：在电压一定的情况下，导体中的电流与导体的电阻成反比。2．内容：________________________________________________________________。电阻电压导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比3．公式：_________。【知识拓展】1．I、U、R对应同一导体或同一段电路，不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用。2．同一导体(即R一定时)，I与U成正比；同一电源(即U一定时)，I与R成反比，不能说成是R与I成反比。3．导体的电阻由导体本身的长度、横截面积、材料、温度等因素决定。电阻值可通过欧姆定律变形公式R＝UI计算，R与U和I的比值有关，但R与外加电压U和通过电流I等因素无关，即使电阻两端没有外加电压，内部没有电流通过，电阻依然存在。I＝UR二、伏安法测电阻(c)1．伏安法测电阻原理：_________。电路图如图所示：图10－1I＝UR2．实验步骤①连接实物电路。连接实物时先断开开关，滑动变阻器“一上一下”连接，并将其调到最大阻值处。连接电流表和电压表时注意“＋”进“－”出及选择正确的量程。②检查电路无误后，闭合开关S，三次改变滑动变阻器的阻值，分别读出电流表和电压表的示数，填入表格。③算出三次Rx的值，求出平均值。④整理器材。三、串、并联电路的特点(b)串联电路并联电路电路电流I＝I1＝I2I＝I1＋I2电压U＝U1＋U2U＝U1＝U2电阻R＝R1＋R21R＝1R1＋1R2或R＝R1R2R1＋R2分压或分流U1U2＝R1R2I1I2＝R2R1类型一探究电流与电压关系典例1[2019·温州]小明利用图甲电路研究电流与电压的关系，其中滑动变阻器最大阻值为500Ω，定值电阻R0阻值为10Ω。闭合开关，当滑片从最右端慢慢向左移动，发现最初电压表指针几乎不动，直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转，继续左移，指针偏转角度迅速变大，即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区域很小。本实验中，要使滑片每移动一段距离，都能引起电压表示数较为明显的变化，应选择怎样的滑动变阻器？小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器，利用图乙进行如下实验：①取3条长度都为100cm的粗细均匀电阻丝A、B、C，阻值分别为1Ω、20Ω、400Ω。②将电阻丝A接入图乙电路，闭合开关，滑片P从最右端移到最左端，记录电压表示数U随滑片移动长度x变化的相关数据，多次测量。③分别用电阻丝B、C代替A，重复步骤②。④处理相关数据，获得“电压表示数U随移动长度x变化的关系”如图丙。图10－2(1)图甲实验中，闭合开关，当滑动变阻器滑片处于最左端时，导线a与接线柱M处的连接意外断开，此时示数为零的电表是_________。(2)分析图丙，实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是___________________________________________________。(3)若利用图乙研究通过R0的电流与其两端电压的关系，在A、B、C三条电阻丝中，你认为选择哪一条电阻丝最合适并说明理由。______________________________________________________________________________________________________。电压表电阻丝的阻值越大，电压表示数变化范围也越大B；图乙电路中，B电阻丝上的滑片移动时，电压表示数始终能发生较明显变化，且变化范围较大跟踪训练1在“探究电流与电压的关系”的实验中，分别用R1、R2两个电阻进行了探究，并根据各自的实验数据绘制出如图所示的I－U关系图像。从图中可以看出R1、R2的大小关系为()A．R1＞R2B．R1＜R2C．R1＝R2D．不能确定A图10－3【解析】由图像可知，两电阻两端的电压相等时，通过R1的电流小于通过R2的电流，即I1＜I2，由I＝UR可知，电压一定时，电流与电阻成反比，则R1＞R2。类型二探究电流与电阻的关系典例2[2019·金华丽水]利用如图电路研究“电流与电阻的关系”，其中电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器的规格为“50Ω1A”。依次将阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入AB之间完成实验，获得数据如表。图10－4实验组别123电阻R(Ω)51020电流I(A)0.40.20.1请回答：(1)完成第一组实验，断开开关，拆下5Ω的电阻，改接10Ω的电阻。继续操作有以下四步：①闭合开关；②将滑动变阻器的滑片移到最右端；③记录电流表示数；④将滑动变阻器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑，正确的顺序是_________。(2)上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是___________________。(3)依据表中数据作出了下列图像，其中正确的是_________。(4)要完成本次实验，电源最多只能将_________节干电池串联。②①④③电压表示数为2VAB4【解析】(1)为保护电路，应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处(最右端)，再闭合开关。(2)研究电流和电阻的关系，应保证待测电阻两端的电压不变，分析表格数据可知，待测电阻两端的电压应调至5Ω×0.4A(或10Ω×0.2A，或20Ω×0.1A)＝2V的位置。(3)由表中数据可知，电压一定时，电流和电阻成反比，电流和电阻的倒数成正比。(4)电源电压不变，为保证接入AB的电阻R两端的电压为2V，R的阻值越大，根据串联电路分压规律，滑动变阻器接入电路中的阻值也需要越大，当20Ω的电阻接入电路中时，滑动变阻器接入电路中的阻值达到最大，若此时滑动变阻器的滑片恰好移到最右端，电源电压U＝I(R＋R滑)＝0.1A×(20Ω＋50Ω)＝7V，若电源电压大于7V，就会出现滑动变阻器滑片移到最右端时，电阻R两端的电压仍大于2V的状况，无法完成本实验，因此电源电压应小于等于7V，所以电源最多只能串联4节干电池(1节干电池提供的电压为1.5V)。跟踪训练2[2018·菏泽]如图所示用电流表(0～0.6A，0～3A)、电压表(0～3V，0～15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω各一个)、滑动变阻器(0～50Ω)、电源(6V)、开关和导线若干，探究电流与电阻的关系。(1)请你根据图甲所示的电路图，将图乙中的电路连接完整。图10－5(2)滑动变阻器在电路中的作用是_________________________________________。(3)小强做此实验时，在电流表使用无误的情况下，收集测量数据，记录表格如下：调整定值电阻两端的电压，使其保持不变实验次数电阻R(Ω)电流I(A)150.62100.13150.24200.155300.1小强的五次实验操作中有一次是错误的，请你对小强记录的数据进行分析。你发现第_________次测量的数据是错误的，错误的原因是____________________________________。(4)请你根据表中正确的数据，在图丙中绘制出电流随电阻变化的图像。2没有保持定值电阻两端电压不变类型三伏安法测电阻典例3[2019·湖州]科学兴趣小组的同学利用学过的知识，测量定值电阻Rx的阻值。图10－6(1)同学们利用电路甲测量Rx的阻值，测量数据和结果如表一：表一实验次数电压U(V)电流I(mA)电阻R(Ω)12.02.3087022.52.9086234.04.70851根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是________。861Ω(2)同学们发现该电阻的标定阻值为1000Ω，为什么测量值与标定值之间有较大偏差？他们查资料寻找原因，发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻。只是电压表的内阻比较大，电流表的内阻比较小，但都会对测量结果产生影响。然后，同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书，说明书显示：电压表：量程0～6V，内阻6000Ω电流表：量程0～10mA，内阻40Ω根据这些信息，可判断甲电路中由于_________(选填“电流表”或“电压表”)内阻的影响，使测量结果产生较大偏差。电压表(3)小组同学经过思考，改成电路乙进行实验，测量数据和结果如表二：表二实验次数电压U(V)电流I(mA)电阻R(Ω)12.01.92104222.52.45102034.03.751067比较两次测量结果，同学们做出了以下分析，你认为正确的是_________。A．测量该定值电阻选择电路乙更合适B．用电压表和电流表测量得到的电阻阻值都会偏大或偏小C．选择合适的电路，测得的电阻值偏差会减小，更接近真实值(4)拓展应用：根据以上的探究，如果需要测量阻值约20Ω的小阻值电阻时，选用了合适量程的电压表和电流表后，为了使测量结果更精确，应选择甲和乙中的哪一电路？并说明理由。______________________________________________________________________________________________________________。ABC甲。因为20Ω是小电阻，电压表内阻大，直接并联后电压表分流作用小，电流表测量偏差小，电阻测量值偏差小【解析】(1)测量定值电阻的阻值时，应多次测量，求平均值。(2)电压表直接并联在定值电阻两端，测量的是电阻两端的真实电压；电流表测干路中的电流，由于电压表的阻值与定值电阻阻值差不多大，造成干路电流明显大于通过定值电阻的电流，因此甲电路中由于电压表内阻的影响，使得测量结果小于真实值。跟踪训练3[2019·安吉模拟]图甲是小伟探究“导体中电流与电阻的关系”的实验电路图。图乙是他根据实验数据描绘出的I－R关系图像。由图像可知：当电压一定时，电流与电阻成_________(选填“正比”或“反比”)；他每次控制电阻的两端电压为_________V不变。若电源电压为4.5V，实验中R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，那么滑动变阻器的阻值至少为_________Ω。反比2.520图10－7类型四欧姆定律的应用典例4[2019·温州]温州地区常受台风侵袭。为测量风速，小明设计了一台简易风速仪，其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上，弹簧左端固定，右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2m2，均匀电阻丝AB长为20cm，阻值为10Ω，电源电压U0恒为6V，保护电阻R0为14Ω，电压表量程0～3V。弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示。无风时，滑片P在A处。有风时，滑块移动，稳定后读出电压表示数，计算并查阅表中数据可知风速及风级。表中风压p是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力)。测量时保证风垂直吹在挡风板上，不计一切摩擦阻力。风级一级二级三级四级五级六级风速v(m/s)0.3～1.51.6～3.33.4～5.45.5～7.98.0～10.710.8～13.8风压p(Pa)0.055～1.41.6～6.87.2～1818.9～3940～7272.9～119图10－8(1)在滑片P左移的过程中，电路的总电阻_________。(选填“变大”“不变”或“变小”)(2)当电压表示数U为2V时，风速仪所测的风为几级？(写出计算过程)不变(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速，查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比。经计算，他画出了风速v与电压表示数U的关系曲线，如图丙所示。后因保护电阻R0损坏，他将其换成了阻值为5Ω的电阻，请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速v与电压表示数U的关系曲线，并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点Q。【答案】(2)解：I＝U0R