高二物理：5电路电流欧姆定律

一、电流1．定义：电荷的定向移动形成电流．注：此处的电荷指自由电子、正电荷、负电荷．电荷的无规则运动形不成电流，只有定向运动才能形成电流． 2．形成电流的条件：导体两端存在电压；存在可以自由移动的电荷．3．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．若电流是靠自由电子的定向移动形成，则电流的方向与自由电子的定向移动的方向相反．4．电流的定义式：QI t=，其中Q 是通过导体截面的电荷量．在国际单位制中电流的单位是安培．31mA 10A -=，61μA 10A -=．5．电流的微观本质：如图所示，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自由移动的速率为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 ．AD 导体中的自由电荷数：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：l t v=，导体AD 中的电流：/Q nlSqI nqSv t l v ===．考试要求第五讲电路 电流 欧姆定律知识点睛由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速度，还与导体横截面积有关．基础题【例1】 关于电流的方向，下面叙述中正确的是（ ）A ．金属导体电流的方向是自由电子定向移动的方向B ．在电解液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C ．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D ．电流的方向有时与正电荷定向移动方向相同，有时与负电荷定向移动方向相同【例2】 如果电路中每分钟有60万亿个自由电子通过导体的横截面，那么电路中的电流是（ ）A ．0.016μAB ．1.6μAC ．16μAD ．0.16μA【巩固】 如图所示的电解池接入电路后，在t 秒内有1n 个1价正离子通过液体内截面S ，有2n 个1价负离子通过内截面S ，设e 为元电荷，以下说法正确的是（ ）A ．当12n n =时电流强度为零B ．当12n n >时，电流方向从A B →，电流强度12()n n eI t -= C ．当12n n <时，电流方向从B A →，电流强度21()n n eI t-=D ．电流方向从A B →，电流强度12()n n eI t +=中档题【例3】 北京正负电子对撞机的储存环为周长240m 的圆形轨道．当环中电流为10mA 时，若电子的速度是光速的十分之一，则在整个环中运动的电子数目为多少？【例4】 一个半径为r 米的细橡胶圆环，均匀地带上Q 库仑的负电荷，当它以角速度ωrad/s 绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为（ ）A ．QB ．2πQC ．2πQ ωD ．2πQω例题精讲【巩固】 电子绕核运动可以看作为一环形电流．设氢原子中的电子以速度v 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流等于_______．【例5】 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电量为e ，质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为l ∆的电子束中的电子数是（ ）ABCD【巩固】 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流为1m A 的细柱质子流，已知质子电荷191.610C e -=⨯．这束质子流每秒打到靶上的质子数为________．假定分布在质子源到靶子之间的加速电场是均匀的，在质子束中，与质子源相距l 和4l 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为1n 和2n ，则12:n n =________．二、电阻、欧姆定律●知识点1 电阻1．定义：导体两端的电压与导体中的电流的比值叫导体的电阻．2．定义式：UR I=3．单位：欧姆，国际符号Ω注：对给定的导体，它的电阻是一定的，因此，不管导体两端有无电压，电压大小如何，电阻是一定的；不管导体内是否有电流流过，电流强弱如何，电阻是一定的，所以不能说电阻与电压成正比，与电流大小成反比．知识点睛●知识点2 部分电路欧姆定律1．内容：导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比．公式为UI R=或写成U IR =．2．适用范围：只适用于金属、电解液导体，不适用于气体导电、半导体，只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路． 3．伏安特性：线性电学元件的伏安特性在I U -图上是过原点的直线，而非线性电学元件的I U -图线不是直线．①电阻恒定不变的导体，它的伏安特性曲线是直线，如图中a b 、两直线所示，直线的斜率等于电阻的倒数，斜率大的电阻小．②电阻因外界条件变化而变化的导体，它的伏安特性曲线是曲线，如图中c 所示，曲线c 随电压的增大，曲线上的任一点与原点的连线的斜率变大，则对应的导体电阻减小．基础题【例6】 关于电流和电阻，下列说法中正确的是（ ）A ．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同B ．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大C ．由/R U I =可知，I 一定时，导体的电阻R 与U 成正比，U 一定时，R 与I 成反比D ．对给定的导体，比值/U I 是个定值，反映导体本身的一种性质【巩固】 根据欧姆定律，下列说法正确的是（ ）A ．从/R U I =可知，导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比B ．从/R U I =可知，对于某一确定的导体，通过的电流越大，说明导体两端的电压越大C ．从/I U R =可知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D ．从/R U I =可知，对于某一确定的导体，所加电压跟通过导体的电流之比是个恒量【巩固】 欧姆定律不适用于（ ）A ．金属导电B ．电解液导电C ．稀薄气体导电D ．三极管导电例题精讲【例7】 在下图中，能正确表示出线性元件的伏安特性曲线的是（ ）【巩固】 一个标有“220 V 、60W ”的白炽灯泡，加上的电压U 由零逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压（U）和电流（I ）的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是（ ）【巩固】 根据R －U 图像，可确定小灯泡耗电功率P 与外加电压U 的关系。

符合该关系的示意图是下列图中的。

【巩固】 金属铂的电阻值对温度的升降变化非常敏感，下图中有可能表示金属铂电阻的U －I 图线的是哪些？（ ）【巩固】 为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U I图象应是ＡＢＣＤ【巩固】 两电阻12R R 、的电流I 和电压U 的关系图线如图所示，可知两电阻的的大小之比12:R R 等于（ ）A ．1:3B ．3:1C ．D【巩固】 将电阻为R 的电阻接在电压为E 的电源两端，则描述其电压U 、电阻R 及流过电阻的电流I 三者关系的图线，如图所示，这些图线中哪些是正确的（ ）【例8】 人体通过50mA 的电流时，就会引起呼吸器官麻痹，如果人体的最小电阻为800Ω，求人体的安全工作电压．根据以上所给的数据说明：为什么人体触到220V 的电线时会发生危险，而接触到干电池两极时却没有危险？【巩固】 在一个电阻两端加12V 电压时，通过它的电流是240mA ，那么当通过它的电流为1.8A 时，它两端的电压是多少伏特？这个电阻的阻值是多少欧？【巩固】 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 电流时，能否用这个电压表去测量导体两端的电压？中档题【例9】 某导体的电流随电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是（ ）A ．加5V 电压时，导体的电阻约是5ΩB ．加10V 电压时，导体的电阻约是0.15ΩC ．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D ．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小【巩固】 如图所示的伏安特性图线中，（1）电阻之比12:_____R R =；（2）若两个导体中电流相等（不为零）时，电压之比12:_______U U =； （3）若两个导体的电压相等时，电流之比为_________。

【例10】 加在某段导体两端的电压变为原来的1/3时，导体中的电流就减小0.6A ，如果所加电压为原来的2倍，则导体中电流将变为多少？三、串、并联电路的特点1．串联电路的特点①各处的电流强度相等：12n I I I I ===⋅⋅⋅=②分压原理：1212n nU U UR R R ==⋅⋅⋅=③电路的总电阻：12n R R R R =++⋅⋅⋅+ ④电路两端的电压：12n U U U U =++⋅⋅⋅+ 2．并联电路的特点：①各支路电压相等：12n U U U U ===⋅⋅⋅=②分流原理:1122n n I R I R I R ==⋅⋅⋅=③电路的总电阻：121111n R R R R =++⋅⋅⋅+④电路中的总电流：12n I I I I =++⋅⋅⋅+知识点睛基础题【例11】 如图所示，若将123R R R 、、三只电阻并联起来使用，通过各电阻的电流分别是123I I I 、、，则（ ）A ．231I I I >>B ．321I I I >>C ．123I I I ==D ．123I I I >>【例12】 某实验小组用三只相同的小灯泡，连线如图所示电路研究串并联电路的特点，实验中观察到的现象是（ ） A ．2S 断开，1S 与a 连接，三只灯泡都熄灭 B ．2S 断开，1S 与b 连接，三只灯泡亮度相同 C ．2S 闭合，1S 与a 连接，三只灯泡都发光，12L L 、亮度相同D ．2S 闭合，1S 与b 连接，三只灯泡都发光，3L 亮度小于2L 的亮度【例13】 如图所示的电路中，电阻123R R R 、、均为1Ω，45R R 、的阻值都是0.5Ω，ab 端输入电压6V U =，当cd 端接伏特计时，其示数是_______V ．【例14】 如图所示，滑动变阻器1R 的最大值是200Ω，2200R =Ω,A B 、两端的电压8V U =，当开关S 断开时，移动滑动触片P ，2R 两端可获得的电压范围______V ．当S 闭合时，移动滑动触片P ，2R 两端可获得电压的范围是_____V ．例题精讲中档题【例15】 如图所示电路中，电源4V E =，内阻不计，电阻12343R R R R ====Ω，则电流表1A 的读数为__________A ，电流表2A 的读数为_________A ．【例16】 如图所示的电路中，12344R R R R ====Ω，A B 、所加电压 2.4V U =；若在a b 、间接一理想电压表时，其示数为_______V ；在a b 、间接理想电流表时，其示数为________A ．【例17】 如图所示电路中，各电阻阻值已标出．当输入电压110VAB U =时，输出电压_____V CD U =．【例18】 由5个1Ω电阻连成的如图所示的电路，导线的电阻不计，则A B 、间的等效电阻为________Ω．【巩固】 将如图所示的电路进行等效变换（S 未接通）．【巩固】 如图所示，电路由8个不同的电阻组成，已知112R =Ω，其余电阻阻值未知，测得A B 、之间的总电阻为4Ω，今将1R 换成6Ω的电阻，则A B 、间的总电阻变为________Ω．四、电阻定律1．公式：lR Sρ=（电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压和通过的电流无关．） 2．电阻率①计算公式：RSlρ=与物体的长度l 、横截面积S 无关，由物体的材料决定，与温度有关． ②物理意义：反映了材料对电流的阻碍作用，在数值上等于用这种材料制成长1m 、截面积为21m 的导线的电阻值．③与温度的关系：有些材料（如金属）的电阻率随温度的升高而增大，有些材料（如绝缘体、半导体）的电阻率随温度升高而减小，也有些材料（如锰钢、康铜）的电阻率几乎不受温度的影响．当温度降低到绝对零度附近时，某种材料的电阻率突然减小到零，这种现象是超导材料，处于这种状态的导体叫超导体．基础题【例19】 关于电阻的计算式U R I=，lR S ρ=，下面说法正确的是（ ）A ．导体的电阻与其两端的电压成正比，与其电流成反比B ．导体的电阻仅与导体的长度、横截面积、材料和温度有关，与导体两端的电压无关C ．导体的电阻随工作温度变化而变D ．一个电阻一旦做好，其就是固定的知识点睛例题精讲【巩固】 关于电阻率的正确说法是（ ）A ．电阻率与导体的长度L 和横截面积S 有关B ．电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C ．电阻率大的导体，电阻一定很大D ．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计【巩固】 关于电阻率，下列说法中不正确的是A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们制作标准电阻【例20】 一只“220V 100W ，”的灯泡正常发光时电阻为484Ω，拿一只这种灯泡来测量它不工作时的电阻应是（ ）A ．等于484ΩB ．大于484ΩC ．小于484ΩD ．无法确定【例21】 两根材料和长度相同的导线，一根电阻14R =Ω，半径11mm r =，另一根电阻216R =Ω，则它的半径为（ ）A ．0.25mmB ．0.125mmC ．1mmD ．0.5mm中档题【例22】 现有半球形导体材料，接成如图所示（a ）（b ）两种形式，则两种接法电阻之比:________a b R R =.【巩固】 如图所示，均匀的长方形薄片合金电阻板abcd ，ab 边为1L ，ad 边为2L ，当端点Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ、Ⅳ接入电路时，R R ⅢⅢⅣ：等于（ ）A ．12:L LB ．21:L LC ．2212:L LD ．2221:L L【例23】 如图所示，两个截面不同、长度相同的均匀铜棒接在电路中，两端的电压为U ，则（ ）A ．通过两棒的电流强度不相等B ．两棒中的自由电子定向移动的平均速率不同C ．两棒内的电场强度不同，细棒内的场强1E 大于粗棒内的场强2ED ．细棒的电压1U 大于粗棒的电压2U【例24】 神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘与针髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层（几十层到几百层不等）类脂物质――髓质累积而成的，髓鞘有很大的电阻，已知蛙有髓鞘神经，髓鞘的厚度只有2μm 左右，而它在每平方厘米的面积上产生的电阻却高达51.610⨯Ω，若不计髓质片层间的接触电阻，计算髓质的电阻率．1. 在示波器的示波管中，当电子枪射出的电流达5.6μA 时，电子枪每秒发射的电子数为 ，方向为 ．2. 一根阻值为R 的均匀电阻丝，长为l ，横截面积为S ，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值仍为R（ ）A ．当l 不变，S 增大一倍时B ．当S 不变，l 增大一倍时C ．当l 和S 都减为原来的12时 D ．当l 和横截面积的半径都放大一倍时3. 如图，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L ，直径为D ，镀膜的厚度为d ，管两端有导电金属箍M N 、，再把它接入电路中，测得它两端电压为U ，通过它的电流为I ．则金属膜的电阻为___________，镀膜材料电阻率的计算式为___________ρ=．月测备选家庭作业4. 一根粗细均匀的导线，两端加上电压U 时，通过导线中的电流强度为I ，导线中自由电子定向移动的平均速度为v ，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的21，再给它两端加上电压U ，则（ ） A.通过导线的电流为4I B.通过导线的电流为16I C.自由电子定向移动的平均速率为4v D.自由电子定向移动的平均速率为6v激光器的发明物理学家在研究原子结构时发现了激光。