田士德
歐姆定律單元內(nèi)容是電學(xué)重點(diǎn),也是中考必考點(diǎn)。要對(duì)本單元知識(shí)達(dá)到理解應(yīng)用程度,就要學(xué)習(xí)往年中考真題的解答思路,有目的地進(jìn)行訓(xùn)練。本單元必考點(diǎn)有:(1)電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究;(2)理解歐姆定律;(3)歐姆定律的應(yīng)用;(4)會(huì)用伏安法測量電阻。歐姆定律試題題型全面,以填空題、選擇題、實(shí)驗(yàn)探究題和計(jì)算題為主,所占分值一般在6~10分。解答歐姆定律的題,首先需要正確分析電路的連接形式,也就是說要知道電路是串聯(lián)的還是并聯(lián)的,然后利用串聯(lián)和并聯(lián)電路特點(diǎn),結(jié)合歐姆定律等規(guī)律對(duì)問題進(jìn)行規(guī)范解答。下面通過對(duì)近年來歐姆定律單元中考真題的解析深化同學(xué)們對(duì)必考點(diǎn)的理解,達(dá)到快速提升歐姆定律單元復(fù)習(xí)效率的目的。
一、電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究
例1:(2014年 四川省雅安市)在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系中:
【提出問題】通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系?
【猜想】導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
【實(shí)驗(yàn)器材】電源(電壓恒為4.5 V),電流表、電壓表各一只,開關(guān)一個(gè),三個(gè)定值電阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω),三只滑動(dòng)變阻器(10 Ω 1.5 A、20 Ω 1.5 A、50 Ω 1 A),導(dǎo)線若干。
【實(shí)驗(yàn)過程】(1)在圖2虛線框內(nèi)畫出圖1所示實(shí)物圖的電路圖。
圖1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2
(2)小明按圖1正確連接電路后,閉合開關(guān)前,應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最 ? ? ?端(選填“左”或“右”),閉合開關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0,電壓表指針超過量程。你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因是 ? ? ? ? ? 。
(3)小紅在探究時(shí),先將5 Ω的電阻連入電路中,閉合開關(guān),移動(dòng)滑片,使電壓表的示數(shù)為1.5 V,并記下電流值。接著斷開開關(guān),取下5 Ω電阻,改接10 Ω的電阻(滑動(dòng)變阻器滑片位置未動(dòng)),當(dāng)他接入10 Ω電阻后,閉合開關(guān),應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向 ? ? ?端移動(dòng)(選填“左”或“右”),直至 ? ? ? ? ?,再次記下電流值。
(4)接著小紅換用15 Ω的電阻重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),得到了下表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)得出:導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
(5)小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)所選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是
。
解析:(1)從電源正極開始,依次連接開關(guān)、電流表、定值電阻、滑動(dòng)變阻器,然后回到電源負(fù)極,電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端;畫出的電路圖符合這個(gè)連接思路即可。
(2)連接電路時(shí),為防止電流過大燒壞電路元件、保護(hù)電路,開關(guān)處于斷開狀態(tài),滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處,即最右端;閉合開關(guān)后,電流表無示數(shù),說明電路中出現(xiàn)了斷路;又因?yàn)殡妷罕碇羔槼^量程,說明電壓表所并聯(lián)部分即定值電阻處斷路。
(3)將5 Ω電阻換成10 Ω電阻,阻值變大分得電壓變大,為控制定值電阻兩端電壓為1.5 V,應(yīng)向右滑動(dòng)變阻器的滑片,增大滑動(dòng)變阻器分得電壓。
(5)由I=并根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,定值電阻兩端電壓:UR=IR=0.1 A×15 Ω=1.5 V;因?yàn)榇?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和,所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓:
U滑=4.5 V-1.5 V=3 V,則滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值:R滑= =30 Ω。故選50 Ω ?1 A的滑動(dòng)變阻器。
答案:(1)電路圖如圖3所示;(2)右,定值電阻處斷路;(3)右,電壓表示數(shù)為1.5 V;(5)50 Ω ?1 A。
圖3
點(diǎn)撥:研究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系時(shí),怎樣調(diào)節(jié)才能保證導(dǎo)體兩端的電壓不變,是解此題的關(guān)鍵點(diǎn)。抓住這個(gè)點(diǎn)結(jié)合串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)、電流特點(diǎn)深入分析就可以得出正確的探究結(jié)果。
二、理解歐姆定律規(guī)律
例2:(2014年 黑龍江省綏化市)由歐姆定律I=,變形可得R=。下列說法正確的是( ?)。
A. 導(dǎo)體電阻跟它兩端的電壓成正比
B. 導(dǎo)體電阻跟通過它的電流成反比
C. 導(dǎo)體電壓跟通過它的電流成正比
D. 導(dǎo)體電阻跟通過的電流和它兩端電壓無關(guān)
解析:(1)電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與兩端的電壓和通過的電流無關(guān),R=是計(jì)算導(dǎo)體電阻大小的一種方法,故A、B不正確;(2)電壓是產(chǎn)生電流的原因,不能說導(dǎo)體電壓跟通過它的電流成正比,故C不正確。
答案:D。
點(diǎn)撥:本題考查了同學(xué)們對(duì)電阻計(jì)算式R=的理解,根據(jù)比值定義法定義了電阻,但是電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的,與通過它的電流及兩端的電壓是無關(guān)的,在學(xué)習(xí)中要注意體會(huì)和理解。
三、歐姆定律的應(yīng)用
例3:(2014年 貴州省遵義市)如圖4所示的電路中,電源電壓保持不變,R1=2R2,閉合S、S1,斷開S2時(shí),電壓表示數(shù)為5 V,閉合S、S2,斷開S1時(shí),電壓表示數(shù)為7 V,則R∶R2為( ? ? )。
圖4
A. 3∶2 ? ? B. 3∶3 ? ? C. 7∶5 ? ? D. 5∶7
解析:當(dāng)閉合S、S1,斷開S2時(shí),R1與R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓;由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn),結(jié)合歐姆定律有:
=................(1)
當(dāng)閉合S、S2,斷開S1時(shí),R2與R串聯(lián),電壓表測R兩端的電壓;由串聯(lián)電路電壓特點(diǎn),結(jié)合歐姆定律有:
=................(2)
題中已知條件:
R1=2R2.............................(3)
由(1)(2)(3)三個(gè)式子可得:R∶R2=3∶2。
答案:A。
點(diǎn)撥:(1)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn):串聯(lián)電路總電壓等于各導(dǎo)體兩端電壓之和,U=U1+U2。(2)串聯(lián)電路電流特點(diǎn):串聯(lián)電路總電流等于流經(jīng)各導(dǎo)體電流,I=I1=I2。(3)歐姆定律:I=。
例4:(2013年 黑龍江省哈爾濱市)如圖5所示電路,電源電壓保持不變,其中R0、R1為定值電阻,閉合開關(guān),當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑片從右端調(diào)到左端過程中,下列說法中正確的是( ? ?)。
圖5
A. 電流表A示數(shù)變小 ? B. 電壓表V1示數(shù)變小
C. 電壓表V2示數(shù)變小 ? ?D. R0兩端的電壓變小
解析:閉合開關(guān)S后,三電阻串聯(lián),電壓表V1測R1兩端的電壓,電壓表V2測R1和R2串聯(lián)后兩端的電壓之和,電流表測電路中的電流;當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的滑片從右端調(diào)到左端,接入電路中的電阻變小,電路中的總電阻變小,根據(jù)歐姆定律數(shù)學(xué)表達(dá)式I=可知:電路中的電流變大,即電流表A的示數(shù)變大,故A不正確;定值電阻R0和R1兩端的電壓變大,即電壓表Vl的示數(shù)變大,故B、D不正確;因?yàn)榇?lián)電路中的總電壓等于各分電壓之和,所以,R1和R2兩端的電壓之和變小,即電壓表V2的示數(shù)變小,故C正確。
答案:C。
點(diǎn)撥:本題考查了串聯(lián)電路電壓、電流的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用,解題關(guān)鍵是電路串并聯(lián)的辨別和電路的動(dòng)態(tài)分析,電壓表V2的示數(shù)變化是用電源的電壓減去R0兩端的電壓進(jìn)行判斷的。
例5:(2014年 黑龍江省龍東地區(qū))有兩個(gè)電路元件A和B,流經(jīng)各元件的電流I與其兩端電壓U的關(guān)系如圖7所示。把A、B元件并聯(lián)后接在1 V電源兩端,并聯(lián)電路的總電流為 ? ?A,此時(shí)元件B的電阻是 ? ?Ω。
圖7
解析:當(dāng)將A和B并聯(lián)后接在電壓為1 V的電源上時(shí),由圖可知:A的電流是0.2 A,B的電流是0.1 A,A和B并聯(lián)在電路中,干路電流等于各支路的電流之和,干路電流是0.3 A。
由歐姆定律得:RB===10 Ω。
答案:0.3;10。
點(diǎn)撥:本題考查并聯(lián)電路電壓、電流的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用,關(guān)鍵是會(huì)從A、B電阻的U-I圖像上找出電壓為1 V時(shí),支路電流的對(duì)應(yīng)值。
四、伏安法測量電阻
例6:(2014年 湖北省宜昌市)小明同學(xué)要測量某未知電阻的阻值(整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中電源電壓保持不變)。
圖8
圖9
圖10
(1)按照?qǐng)D8電路圖正確連接電路后,閉合開關(guān),小明發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),但電壓表示數(shù)很大。電路中出現(xiàn)的故障原因是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。
(2)排除故障后,電流表和電壓表的示數(shù)如圖9所示,則R0= ? ? ? ? ? ? ? Ω。接下來小明調(diào)整變阻器的滑片繼續(xù)測量,這樣做的目的是 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?。
(3)小明想利用這些器材測量另一個(gè)未知電阻Rx的阻值,但發(fā)現(xiàn)電流表已經(jīng)損壞。小華幫他設(shè)計(jì)另一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案:利用圖10所示的電路,先閉合開關(guān)S、S1,記下電壓表的示數(shù)U1,再 ? ? ? ? ,記下電壓表示數(shù)U2。則Rx= ? ? ? ? ? ? ? ?(表達(dá)式用測得的量與已知量表示)。
解析:(1)電流表無示數(shù),說明電路存在斷路,電壓表示數(shù)很大,說明電壓表與電源兩極相連,電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路,則與電壓表并聯(lián)的電阻R0斷路。(2)由圖9所示可知,電流表量程為0~0.6 A,分度值為0.02 A,示數(shù)為0.4 A,電壓表量程為0~3 V,分度值為0.1 V,示數(shù)為2.4 V,電阻阻值R0===6 Ω;小明調(diào)整變阻器的滑片繼續(xù)測量的目的是:多次測量求平均值,減小實(shí)驗(yàn)誤差。(3)如圖10所示電路,先閉合開關(guān)S、S1,記下電壓表的示數(shù)U1,再斷開S1,記下電壓表示數(shù)U2,開關(guān)S閉合、S1斷開時(shí),電路電流I=,電阻RX===。
答案:(1)電阻R0斷路。(2)6;多次測量求平均值,減小實(shí)驗(yàn)誤差。(3)斷開S1;。
點(diǎn)撥:先了解考查的知識(shí)點(diǎn),再結(jié)合解決該知識(shí)點(diǎn)的辦法解答問題。本題考查電路故障分析、電流表電壓表讀數(shù)、求電阻阻值、完善實(shí)驗(yàn)步驟等,對(duì)電流表電壓表讀數(shù)時(shí),要先確定其量程與分度值,然后再讀數(shù),讀數(shù)時(shí)視線要與電流表電壓表刻度線垂直。用伏安法解決實(shí)驗(yàn)題主要抓住的知識(shí)點(diǎn)是電壓表使用、讀數(shù),電流表使用、讀數(shù)?;驹砭褪荝=。