高考物理專項複習:歐姆定律和電阻定律內容解析

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一、導體的電阻

1、定義:導體兩端的電壓與通過導體的電流的比值,叫做這段導體的電阻.

2、定義式:

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說明:①對於給定的導體, R一定,不存在R與U成正比、與I成反比的關係.

②這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法.

3、單位:電壓單位用伏特(V),電流單位用安培(A),電阻單位用歐姆,符號Ω,且1Ω=1V/A

常用單位:1kΩ=1000Ω;1MΩ=1000000Ω

4、伏安特性曲線:用縱軸表示電流I,用橫軸表示電壓U,畫出I—U圖線叫做導體的伏安特性曲線。

①同一導體的I—U圖線是過原點的直線,具有這種伏安特性的電學元件叫線性元件(如常溫下的電阻);伏安特性曲線是曲線的叫非線性元件(二極管);

②在I—U圖線中,斜率

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,在U—I圖線中,斜率

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。在甲圖中

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,在乙圖中

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電阻恆定不變的導體,它的伏安特性曲線是直線。電阻隨外界條件的變化的導體,它的伏安特性曲線是曲線,如圖所示。曲線隨電壓的增大,斜率逐漸增大,說明導體的電阻隨電壓的升高而減小。

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二、歐姆定律

1、內容:導體中電流強度跟它兩端的電壓成正比,跟它的電阻成反比。

2、表達式:I=U/R

3、注意:

①式子中的三個量R、U、I必須對應著同一個研究對象

②大量實驗表明,歐姆定律適用於純電阻電路(金屬、電解液等),對於氣體導電不適用。

三、電阻定律

1、內容:同種材料的導體的電阻R跟它的長度L成正比,跟它的橫截面積S成反比;導體電阻與構成它的材料有關。這就是電阻定律。

2、公式:R=ρ

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式中ρ是比例常數,它與導體的材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量,稱為材料的電阻率。

3、電阻率ρ:

(1)電阻率是反映材料導電性能的物理量。

(2)單位:歐·米(Ω·m)

各種材料的電阻率隨溫度而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大(應用:可製成電阻溫度計);半導體和電介質的電阻率隨溫度的升高而減小,且半導體的電阻率隨溫度變化較大(應用:可製成熱敏電阻);有些材料(如錳銅合金、鎳銅合金)的電阻率幾乎不受溫度的影響(應用:可製成標準電阻)。當溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然減小到零,成為超導體。

1實驗室用的小燈泡燈絲的I—U特性曲線可用以下哪個圖象來表示

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分析:部分電路歐姆定律的表達式為

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(適用於金屬導體和電解液,不適用於氣體導電)。對於電阻的伏安特性曲線:注意I—U曲線和U—I曲線的區別。還要注意:當考慮到電阻率隨溫度的變化時,電阻的伏安特性曲線不再是過原點的直線。

解析:燈絲在通電後一定會發熱,當溫度達到一定值時才會發出可見光,這時溫度能達到很高,因此必須考慮到燈絲的電阻將隨溫度的變化而變化。隨著電壓的升高,電流增大,燈絲的溫度升高,電阻率也將隨之增大,電阻增大。U越大,I—U曲線上對應點與原點連線的斜率必然越小。

答案:A

2一段均勻導線對摺兩次後並聯在一起,測得其電阻為0.5 Ω,導線原來的電阻多大?若把這根導線的一半均勻拉長為三倍,另一半不變,其電阻是原來的多少倍?

解析:一段導線對摺兩次後,變成四段相同的導線,並聯後的總電阻為0.5 Ω,設每段導線的電阻為R,則

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=0.5 Ω,R=2 Ω,所以導線原來的電阻為4R=8 Ω。

若把這根導線的一半均勻拉長為原來的3倍,面積只有原來的

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,則這一半的電阻變為

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=4Ω×9=36 Ω,另一半的電阻為4 Ω,所以拉長後的總電阻為40 Ω,是原來的5倍。

答案:8 Ω;5倍

3神經系統中,把神經纖維分為有髓鞘與無髓鞘兩大類。現代生物學認為,髓鞘是由多層(幾十到幾百層不等)類脂物質——髓質積累而成的,髓質具有很大的電阻。已知蛙有髓鞘神經,髓鞘的厚度約為2

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左右,而它在每平方釐米的面積上產生的電阻卻高達

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(1)若不計髓質片間的接觸電阻,計算髓質的電阻率;

(2)若有一圓柱是由髓質製成的,該圓柱的體積為32

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,當在其兩底面上加1000 V的電壓時,通過該圓柱體的電流為10

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A,求該圓柱體的圓面半徑和高。

分析:電阻定律的內容是在一定溫度下,導體的電阻跟導體的長度成正比,跟導體的橫截面積成反比,表達式為:

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。這是電阻的決定式,但導體的電阻率卻不由電阻、導體長度、橫截面積決定。

解析:(1)面積為S=1 cm2=1×10-4m2髓質的電阻為

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,由電阻定律R=ρ

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得:電阻率為

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(2)設圓柱體的圓面半徑為r、高為h,橫截面積為:

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,圓柱體的體積為

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,而電阻可表示為:

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,由歐姆定律

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,聯立以上各式得:

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半徑為r=4×10-2m=4cm

4在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線,電阻共為800 Ω,如果在A、B間的某處發生短路,這時接在A處的電壓表示數為10 V,電流表的示數為40 mA,求發生短路處距A處有多遠?如下圖所示.

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解析:

設發生短路處距離A處有x米,據題意知,A、B兩地間的距離L=40 km,電壓表的示數U=10 V,電流表的示數I=40 mA=40×10-3A,R總=800Ω。

根據歐姆定律I=

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可得:A端到短路處的兩根輸電線的電阻Rx

Rx=

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Ω=250Ω ①

根據電阻定律可知:

Rx=ρ

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A、B兩地輸電線的電阻為R總,R總=ρ

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由②/③得

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解得x=

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×40 km=12.5 km

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