2014高考物理 第1部分 第二章 第2节 电阻定律课件.

第二章第1节理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二知识点三考向一考向三随堂基础巩固课时跟踪训练考向二1．电荷的定向移动形成电流，电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流方向。2．欧姆定律的表达式为I＝UR，此式仅适用于纯电阻电路。3．电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为R＝UI，电阻的大小取决于导体本身，与U和I无关。4．在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线，其斜率表示电阻的倒数，非线性元件的伏安特性曲线不是直线。［自学教材］1．形成电流的条件(1)导体中要有能的电荷。(2)导体内存在。2．电流的方向规定的定向运动方向为电流方向。自由移动电场正电荷3．电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷所用时间t的，用I表示。(2)公式：I＝。(3)单位：国际单位：安培(A)，常用单位：毫安(mA)和微安(μA)。1A＝103mA＝106μA比值qt4．恒定电流(1)直流：不随时间改变的电流。(2)恒定电流：方向和都不随时间改变的电流。方向强弱[重点诠释]1．导体中电流的微观表示(1)建立模型：如图2－1－1所示，AD表示粗细均匀的一段导体l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q。图2－1－1(2)理论推导：AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS。总电荷量Q＝Nq＝nlSq。所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝lv。根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝Qt＝nlSql/v＝nqSv。2．对电流的进一步理解(1)电流虽有大小和方向，但运算遵循代数法则，是标量。(2)Q＝It是求电荷量的重要公式。而公式I＝Qt求出的是电流在时间t内的平均值，对恒定电流来说，其瞬时值与平均值相等。(3)电解液中正、负离子均发生定向移动且运动方向相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝Qt时，Q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。(4)不能说I∝Q、I∝1t，因为由I＝nqSv(决定式)，可知I与Q及t无关。3．区分三种速率(1)电子定向移动的速率：电流是自由电荷的定向移动形成的，可以证明I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素有关，一般数量级为10－5m/s。(2)电子热运动的速率：构成导体的电子在永不停息地做无规则运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。其大小与导体的温度有关，温度越高，分子热运动的速率越大，常温下其数量级为105m/s。(3)电流传导速率：闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。其大小等于光速，恒为3×108m/s。1．关于电流，下列说法中正确的是()A．通过导体截面的电荷量越多，电流越大B．电子运动速率越大，电流越大C．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大D．电流的方向就是自由电荷定向移动的方向解析：由电流的定义式I＝qt可知：单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故A错误，C正确；由电流的微观表达式I＝nqSv可知：电流的大小与电子定向移动的速率成正比，与电子运动速率无关，故B错；电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反。答案：C[自学教材]1．电阻(1)定义：加在导体两端的电压与通过它的电流的。(2)定义式：R＝。(3)物理意义：反映导体对电流的大小。(4)单位：欧姆，符号为Ω，其他的还有kΩ、MΩ。1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω。比值阻碍作用UI2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的成正比，跟导体的成反比。(2)公式：I＝。(3)适用范围：欧姆定律对金属导体导电和电解质溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用。电压电阻UR(1)R是一个跟导体本身有关的量，与导体两端电压U和通过的电流I无关，绝不能由R＝UI而错误地认为“R与U成正比，R与I成反比”。(2)欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的。使用欧姆定律时应注意：①欧姆定律并不适用于所有导电现象。除金属外，对电解液导电也是适用的，但对气体导电就不适用了。欧姆定律适用于“线性电阻”。[重点诠释]②将欧姆定律变形得R＝UI，是电阻的定义式，表明了一种量度和测量电阻的方法，并不说明“电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比”。R＝UI适用于所有导体，无论是“线性电阻”还是“非线性电阻”。(3)“I＝UR”与“I＝qt”两者是不同的，I＝qt是电流的定义式，只要导体中有电流，不管是什么导体在导电，都适用，而I＝UR是欧姆定律的表达式，只适用于特定的电阻(线性电阻)，不能将两者混淆。2．下列说法中正确的是()A．由R＝UI知道，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B．比值UI反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝UIC．导体电流越大，电阻越小D．由I＝UR知道，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比解析：导体的电阻取决于导体本身，与U、I无关，故A、C错；比值UI反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，所以B正确；由I＝UR知，通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，所以D正确。答案：BD[自学教材]1．导体的伏安特性曲线(1)定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出导体的I－U图线。(2)线性元件：导体的伏安特性曲线为的直线，即电流与电压成的线性关系的元件，如金属导体、电解液等。(3)非线性元件：伏安特性曲线不是的，即电流与电压不成正比的电学元件，如气态导体、二极管等。过原点正比直线2．描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、、电流表、、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。电压表滑动变阻器(2)实验电路如图2－1－2所示。(3)实验操作：①按如图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑至R的端。②闭合开关，向右移动变阻器的滑片到不同位置，并分别记下、的示数。③依据实验数据作出小灯泡的图线。(4)实验结论：小灯泡的电压、电流变大时，灯丝温度升高，电阻变大，伏安特性曲线不是直线而是曲线。最左电压表电流表I－U图2－1－2图线比较内容I－U图线(伏安特性曲线)U－I图线坐标轴U是自变量，I是因变量I——横坐标，U——纵坐标斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻[重点诠释]1．对导体伏安特性曲线的理解图线比较内容I－U图线(伏安特性曲线)U－I图线线性元件图线的形状R1R2R1R2非线性元件图线的形状电阻随U的增大而增大电阻随I的增强而减小2．描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中应注意的问题(1)由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法。(2)滑动变阻器的接法：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从零开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图见前面图2－1－2所示。(3)接线顺序为“先串后并”，即先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻组成串联电路，再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱，最后把电压表并联到小灯泡两端(4)电表量程选择的原则是在保证测量值不超过量程的情况下，指针偏转角度越大，测量值的精确度通常越高。(5)电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，通常在开始实验时，应通过调整滑动变阻器的滑动触头位置，使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流最小。3．两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图2－1－3所示，可知两电阻R1∶R2等于()A．1∶3B．3∶1C．1∶3D.3∶1图2－1－3解析：在I－U图像中直线斜率的倒数等于该导体的电阻，因此两个电阻之比等于斜率的倒数之比：R1R2＝tan30°tan60°＝13。答案：A[例1]如图2－1－4所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示。若测得2s内有1.0×1018个Na＋和同样多的Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？图2－1－4[审题指导]解答本题时应注意以下两点：(1)溶液中正、负电荷定向移动均形成电流。(2)电流的方向为正电荷的定向移动方向。[解析]NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动，因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相同，即由A指向B。Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I＝qt＝|q1|＋|q2|t＝1.0×1018＋1.0×1018×1.6×10－192A＝0.16A。[答案]由A指向B0.16A当导体中有正、负两种电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，由于这两种电荷形成的电流方向相同，所以公式I＝qt中，q应为同一时间内正、负两种电荷通过导体某横截面的电荷量的绝对值之和。在上例中若5s内到达阳极的Cl－和到达阴极的Na＋的电荷量均为5C，则溶液中的电流为多大？解析：阳极看成是导体的某个截面，据电解液导电原理得知到阳极的电荷只有负离子，即通过导体截面的电荷量为q＝5C。I＝qt＝55A＝1A。答案：1A[例2]若加在某导体两端的电压为原来的35时，导体中的电流减小了0.4A。如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？[审题指导]解答本题时应把握以下三点：(1)不特别说明认为导体的电阻不变。(2)每次改变电压后对应的U、I比值不变。(3)对应同一导体，UI＝ΔUΔI。[解析]法一：设原来的电压为U0，电流为I0；导体的电阻为R，由欧姆定律得R＝U0I0＝35U0I0－0.4A解得I0＝1.0A。电压变为2倍后，R＝U0I0＝2U0I，所以I＝2I0＝2.0A。法二：根据同一电阻电压的变化量与电流的变化量之比相等，有1－35U00.4A＝U0I－I0。又R＝U0I0＝2U0I。联立得I＝2I0＝2.0A。[答案]2.0A(1)应用公式时，应注意公式中的三个物理量I、U、R是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。(2)对R＝UI，R不变时，U与I成正比，R＝ΔUΔI。某电压表的量程是15V，一导体通以2mA电流时，两端电压是1.6V，现给此导体通以20mA电流，能否用这个电压表去测量导体两端的电压？解析：导体的电阻不变，有R＝U1I1＝U2I2，所以U2＝U1I2I1＝1.6×202V＝16V15V。故不能用这个电压表去测量导体的电压。答案：不能测量[例3]某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U图像如图2－1－5(a)(b)(c)所示，则下列判断正确的是()图2－1－5A．只有(b)正确B．(a)(c)图曲线肯定是误差太大C．(a)(c)不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D．(a)(b)(c)三图像都可能正确，并不一定有较大的误差[审题指导]解答本题时应注意以下两点：(1)区别I－U图像和U－I图像。(2)电阻与斜率的关系。[解析]本题的伏安特性曲线是I－U图像，图像中某点与原点连线的斜率倒数表示导体在该状态下的电阻。题图(a)反映元件的电阻随电压的升高而减小，是非线性元件；题图(b)反映元件的电阻不随电压的变化而变化，是线性元件；题图(c)反映元件的电阻随电压的升高而增大，说明元件类似于小灯泡。综上所述，三种图像都有可能正确，故D对。[答案]D(1)I－U图线是曲线时，导体的电阻Rn＝UnIn，即这时导体的电阻等于图线上某点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图2－1－6所示。(2)根据元件的伏安特性曲线分析它的电阻的变化情况时，一定要