2019_2020学年高中物理第二章电路第二节对电阻的进一步研究学案粤教版选修3_.pdf
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1、第二节 对电阻的进一步研究第二节 对电阻的进一步研究 学科素养与目标要求 物理观念 : 1.进一步掌握欧姆定律, 掌握导体的伏安特性曲线, 知道线性元件和非线性元件.2. 掌握串联、并联电路中的电流、电压和电阻的关系 科学思维 : 1.能根据IU图象或UI图象求导体的电阻.2.会分析串、并联电路和简单的混 联电路 一、导体的伏安特性 1伏安特性曲线:用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出IU图线 2两类元件: (1)线性元件 : 伏安特性曲线是通过坐标原点的直线, 电流与电压成正比例的线性关系的元件 (2)非线性元件:伏安特性曲线不是直线,欧姆定律不适用的元件 3二极管的单向导电性能:加正向
2、电压时,流过二极管的电流很大;加反向电压时,流过二 极管的电流很小 二、电阻的串联 1串联电路:把几个导体(用电器)依次首尾连接,接入电路的连接方式如图 1 所示 图 1 2串联电路的特点: (1)电流关系:II1I2I3In,串联电路各处的电流相等 (2)电压关系:UU1U2U3Un,串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和 (3)电阻关系:RR1R2R3Rn,串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和 (4)电压分配规律: ,串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比 U R U1 R1 U2 R2 Un Rn 三、电阻的并联 1并联电路 : 把几个导体(用电器)并列地连接起来,再将两端接
3、入电路的连接方式如图 2 所示 图 2 2并联电路的特点: (1)电流关系:II1I2I3In,并联电路的总电流等于各支路电流之和 (2)电压关系:UU1U2U3Un,并联电路的总电压与各支路电压相等 (3)电阻关系 : ,并联电路的总电阻的倒数等于各部分电路电阻的倒数 1 R 1 R1 1 R2 1 R3 1 Rn 之和 (4)电流分配规律关系:IRI1R1I2R2InRnU,并联电路中通过各个电阻的电流跟它 的阻值成反比 1判断下列说法的正误 (1)对于确定的导体,其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值() (2)电阻的IU图象和UI图象为直线时,两种图象的斜率均表示电阻的倒数()
4、 (3)串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和() (4)串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和() (5)并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流大() (6)电路中电阻的个数越多,电路的总电阻越大() 26 与 3 的两电阻R1、R2并联,通过电路的总电流为 9A,则通过R1、R2的电流分别为 _A、_A. 答案 3 6 一、部分电路的欧姆定律 导体的伏安特性曲线 1欧姆定律 (1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比 (2)表达式:I . U R (3)适用范围:适用于金属导电、电解质溶液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电 路),而对气体导电
5、、半导体导电不适用 2.线性元件和非线性元件的伏安特性曲线 (1)线性元件 线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的直线,其斜率表示导体电阻的倒数,即k , I U 1 R 图线的斜率越大,电阻越小,如图 3 所示,RARB. 图 3 欧姆定律适用于线性元件,如金属、电解液导体 (2)非线性元件 非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线,欧姆定律不适用如气态导体(日光灯、霓虹灯管中 的气体)和半导体元件 3IU图象与UI图象的区别(图线为过原点的直线时) (1)坐标轴的意义不同 (2)图线斜率的意义不同 :IU图象中,斜率表示电阻的倒数,UI图象中,斜率表示电阻, 如图 4 所示,在图甲中R2R1,图乙
6、中R2R1. 图 4 (3)IU图象是曲线时,导体某状态的电阻RP,即电阻等于图线上点P(UP,IP)与坐标原 UP IP 点连线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数,如图 5 所示 图 5 例 1 (多选)(2018龙岩市高二检测)已知两个导体的电阻之比R1R221,那么( ) A若两导体两端电压相等,则I1I221 B若两导体两端电压相等,则I1I212 C若导体中电流相等,则U1U221 D若导体中电流相等,则U1U212 答案 BC 解析 当电压相等时,由I 得I1I2R2R112,B 正确,A 错误;当电流相等时, U R 由UIR得,U1U2R1R221,C 正确,D 错误 例
7、2 (多选)(2018济南一中高二上期中)如图6所示是某导体的IU图线, 图中45, 下列说法正确的是( ) 图 6 A通过该导体的电流与其两端的电压成正比 B此导体的电阻R随电压的增大而增大 CIU图线的斜率表示电阻的倒数,所以电阻R1 1 tan45 D在该导体的两端加 6V 的电压时,导体的电阻为 2 答案 AD 解析 由题图可知,通过该导体的电流随着导体两端的电压的增大而增大,通过该导体的电 流与导体两端的电压成正比,选项 A 正确;由R 可知,IU图线的斜率表示电阻的倒数, U I 则导体的电阻R不变,且R2,选项 B、C 错误,选项 D 正确 例 3 (多选)如图 7 所示,为某一
8、金属导体的伏安特性曲线,由图象可知( ) 图 7 A该导体的电阻随电压的升高而增大 B该导体的电阻随电压的升高而减小 C导体两端电压为 2V 时,电阻为 0.5 D导体两端电压为 2V 时,电阻为 1 答案 AD 解析 该导体的伏安特性曲线为曲线,但根据R 知,某点与原点连线的斜率的倒数表示电 U I 阻,故可知U2V 时,R 1,且导体电阻随电压升高而增大,故 A、D 正确 2 2 二、串联电路和并联电路 1如图所示,三个电阻组成串联电路 (1)若R1R2R3R,则此串联电路的总电阻R总为多少? (2)若R1R2R3,每个电阻两端的电压由小到大如何排序? 答案 (1)由于串联电路的总电阻等于
9、各部分电阻之和,则R总R1R2R33R. (2)由串联电路各处电流相等得 U1 R1 U2 R2 U3 R3 又由于R1R2R3,则U1U2U3. 2如图所示,三个电阻构成并联电路 (1)若R1R2R3R,则此并联电路的总电阻R总为多少? (2)若R1R2R3,流过每个电阻的电流由小到大如何排序? 答案 (1)由并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和得 , 1 R总 1 R1 1 R2 1 R3 3 R 解得R总 . R 3 (2)由并联电路各支路两端电压相等得 I1R1I2R2I3R3 又由于R1R2R3,则I3I2I1. 1关于电压和电流的分配关系: (1)串联电路中各电阻两端的电压
10、跟它们的阻值成正比,即I. U1 R1 U2 R2 Un Rn U R总 (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比,即I1R1I2R2InRnI总R 总U. 2串、并联电路总电阻的比较: 串联电路的总电阻R总并联电路的总电阻R总 n个相同电阻R串联,总电阻R总nR n个相同电阻R并联,总电 阻R总R n R总大于任一电阻阻值R总小于任一电阻阻值 不同点 一个大电阻和一个小电阻串联时, 总电阻接 近大电阻 一个大电阻和一个小电阻 并联时, 总电阻接近小电阻 相同点 多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之 增大或减小 例 4 由四个电阻连接成的电路如图 8 所
11、示R18,R24,R36,R43. 图 8 (1)求a、d之间的总电阻; (2)如果把 42V 的电压加在a、d两端,则通过每个电阻的电流是多少? 答案 见解析 解析 (1)由题图可知Rcd2. R3R4 R3R4 6 3 63 故RadR1R2Rcd84214. (2)由欧姆定律知IA3A, 即为通过R1、R2的电流 设通过R3、R4的电流分别为I3、I4, U Rad 42 14 则由并联电路电压相等,得I3R3I4R4,又I3I43A,解得I31A,I42A. 针对训练 (2018菏泽市期末)在如图 9 所示电路中,电源输出电压恒定,定值电阻r的阻 值为 5,电阻R16,滑动变阻器的最大
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