第５講 歐姆定律專題復(fù)習

本知識板塊的重點包括通過實驗探究電流、電壓和電阻的關(guān)系，理解歐姆定律并能進行簡單的計算，會應(yīng)用歐姆定律測電阻，了解半導(dǎo)體和超導(dǎo)體的一些特點及它們的發(fā)展對社會的影響.

中招試題往往要考查帶有電路變化特點的歐姆定律的簡單應(yīng)用，半導(dǎo)體的光敏、熱敏特性及超導(dǎo)體的應(yīng)用對社會的影響.“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”及“用伏安法測電阻”這兩個電學實驗幾乎在每個中考卷上都能找到.

第1節(jié) 歐姆定律公式應(yīng)用的對應(yīng)性和同時性

[重點考點]

歐姆定律是電學中重要的基本規(guī)律，是全章的核心，反映了電流、電壓和電阻三者的數(shù)量關(guān)系.掌握這一規(guī)律的應(yīng)用一定要注意I、U、R的同一性和同時性，即必須將同一個導(dǎo)體或同一段電路的電流、電壓、電阻代入公式進行計算，在解題中，習慣上同一個導(dǎo)體的各個物理量符號的角標用同一數(shù)字表示.另外，在同一部分電路中，由于開關(guān)的閉合或斷開以及滑動變阻器滑片的移動，都將引起電路的變化，從而導(dǎo)致電路中的電流、電壓、電阻的變化，因而公式中的三個量必須是同一時刻（同一狀態(tài)）的值.

[中考常見題型]

例1 （2007年濟寧）在圖1所示的電路中，電源電壓保持不變，當開關(guān)S閉合后，電流表的示數(shù)變化了0.1 A，電阻R=___Ω.

思路分析：當開關(guān)斷開時，電路中只有電燈L，電流表測的是通過電燈的電流；當開關(guān)閉合后，電燈和電阻并聯(lián)，電流表測的是二者的總電流，所以電流表的示數(shù)變大.另外，不管開關(guān)是斷開還是閉合，流過電燈的電流不變，所以電流表示數(shù)變大的0.1 A即為流過電阻R的電流值.電阻R兩端的電壓和電源電壓6 V相等，由歐姆定律可以算出電阻R的阻值為60 Ω.

點評：本題的難點是找出通過電阻R的電流值.由于歐姆定律在電學中的重要地位，近幾年中招題的填空題中，都會出現(xiàn)關(guān)于歐姆定律公式的一個純粹的理論計算題，雖占分數(shù)不多，但由于它是學習電功和電功率的重要基礎(chǔ)，所以還需要特別關(guān)注.

第2節(jié) 比值問題

[重點考點]

在串聯(lián)電路中，電壓的分配和電阻成正比，且串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和；在并聯(lián)電路中，電流的分配和電阻成反比，且總電流等于各支路電流之和.

[中考常見題型]

例2 如圖2所示電路中，當開關(guān)S閉合，甲、乙兩表是電壓表時，示數(shù)之比U甲∶U乙=3∶2；當開關(guān)S斷開，甲、乙兩表是電流表時，兩表的示數(shù)之比I甲∶I乙為（）.

A． 2∶1 B． 3∶1 C. 2∶3 D． 1∶3

思路分析：當開關(guān)閉合，兩表都是電壓表時，兩電阻串聯(lián)，甲表測兩電阻的總電壓，乙表測的是電阻R2兩端的電壓，它們的示數(shù)比是3∶2，可以認為總電壓為3份，電阻R2占2份，那么，R1兩端的電壓占1份，它們的電壓比U1∶U2=1∶2，故電阻比R1∶R2=1∶2.

當開關(guān)斷開，兩表都是電流表時，兩電阻并聯(lián)，甲表測的是通過電阻R2支路的電流，乙表測的是并聯(lián)后的總電流.由于兩電阻并聯(lián)且R1∶R2=1∶2，則它們的電流比是2∶1，也就是乙表總電流占3份，甲表電流應(yīng)占1份，故甲、乙兩表的電流比I甲∶I乙=1∶3.選D.

點評：本題的難點是由于開關(guān)的閉合和斷開以及電表種類的變化，引起電路中電流的變化，但不管電路如何變化，不變的是R1、R2的阻值和電源電壓.所以，盡量找出電阻的關(guān)系是解決本題的突破口.還要注意，我們實驗室用的雙量程電表（不管是電流表還是電壓表），大量程的示數(shù)總是小量程示數(shù)的5倍，這個知識點也會出現(xiàn)在中招題中.

第3節(jié) 電表示數(shù)變化

[重點考點]

由于開關(guān)的開閉和滑動變阻器滑片的移動，使電路結(jié)構(gòu)或電路中的總電阻發(fā)生變化，從而引起電路中總電流及各電流和電壓的分配情況發(fā)生變化，導(dǎo)致電表的示數(shù)發(fā)生變化.這類題目涉及的知識點很多，如歐姆定律，串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的特點，電表的使用方法，電路結(jié)構(gòu)的判斷等，幾乎各地的中招卷都有這類題.解決此類問題時，首先要判斷出電路的結(jié)構(gòu)，也就是電路的連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián)（特別注意：在識別電路時，電壓表可看做斷路，電流表可看做導(dǎo)線），然后明確電流表或電壓表的位置等.

[中考常見題型]

例3 （2007年上海）在圖3所示的電路中，電源電壓保持不變.閉合開關(guān)S，當滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表A的示數(shù)將___（填“變小”、“不變”或“變大”），電壓表V與V2示數(shù)的差值跟電壓表V1示數(shù)的比值___（填“小于”、“等于”或“大于”）1.

思路分析：電路中兩電阻串聯(lián)，電流表測干路中的電流，電壓表V1測定值電阻R1兩端的電壓，V2測滑動變阻器兩端的電壓，V測兩電阻串聯(lián)后的總電壓.當滑片向右移動時，滑動變阻器連入電路的電阻值變大，電流表的示數(shù)變小；又因為在串聯(lián)電路中，電壓的分配和電阻成正比，當滑動變阻器的電阻變大時，它兩端的電壓就變大，即V2示數(shù)變大.電壓表V1和V2示數(shù)的和等于電源電壓不變，所以電壓表V與V2示數(shù)的差值就是V1的示數(shù)，比值永遠等于1.

第4節(jié) 電表的示數(shù)變化范圍

[重點考點]

為了保護用電器，電路中往往要串聯(lián)一個滑動變阻器，電表有一定的測量范圍，用電器也有自己的額定電壓和額定電流，那么，滑動變阻器連入電路中的電阻多大才安全呢？近幾年中招題也涉及這方面的考查.

[中考常見題型]

例4 如圖4所示的電路，電源電壓恒為9 V，小燈泡L上標有“8 V3.2 W”字樣，滑動變阻器的最大阻值為40 Ω，電壓表量程為0~3 V，電流表量程為0~0.6 A.為了保護電路，滑動變阻器連入電路的阻值變化范圍應(yīng)是多少？

思路分析：題中有三個隱含條件：滑動變阻器兩端的電壓不能超過3 V；電路中的電流不能超過0.6 A；小燈泡兩端的電壓不能超過8 V.如果只注意保護電表而忽視小燈泡，就會得出錯誤的結(jié)論.

參考答案：燈泡正常發(fā)光時的電流IL===0.4 A＜0.6 A.

所以電路中的最大電流應(yīng)為0.4 A.

燈泡的電阻RL== Ω=20 Ω.

此時電路中的最小總電阻R總===22.5 Ω.

所以滑動變阻器連入電路中的最小電阻為：

R最小=R總－RL=22.5 Ω－20 Ω=2.5 Ω.

為保護電壓表，應(yīng)有UR≤3 V，當UR=3 V時，UL=6 V.由分壓原理得

滑動變阻器連入電路的最大值R最大=#8226;RL=×20 Ω=10 Ω.

所以滑動變阻器的阻值變化范圍為2.5 Ω~10 Ω.

點評：此題很容易只注意保護電流表而忽視燈泡正常工作的條件，誤認為電路中的最大電流為0.6 A，由此得出滑動變阻器連入電路中的電阻為0~10 Ω的錯誤答案.不少物理問題的部分條件并未明確給出，而是隱隱約約，含而不露，但他們常常又是解題的要點，因此對這類題目要注意審題，挖掘隱含條件，從題目中所敘述的物理現(xiàn)象或給出的物理情境及元件設(shè)備的參數(shù)、指標中，挖掘出解答問題所需要的隱含在其中的條件，從而找出解決問題的突破口.

第5節(jié) 電路故障問題

[重點考點]

電路故障問題跟電表的示數(shù)變化題一樣，也是中招必考的知識點，多數(shù)出現(xiàn)在實驗題中.常見的故障有兩類：斷路和短路.當電路中出現(xiàn)斷路或短路故障時，常用電壓表檢測，檢測方法是：選擇合適的量程，用電壓表與被測電路逐段并聯(lián).當電壓表有示數(shù)時，表明電壓表和電源連通；當電壓表沒有示數(shù)時，表明電壓表和電源沒有連通，或者與電壓表并聯(lián)的那段電路有短路現(xiàn)象.

[中考常見題型]

例5 （2007年蘭州）如圖5所示電路中，L1、L2是兩盞完全相同的燈泡.閉合開關(guān)S后，L1、L2均正常發(fā)光，過了一會兒兩燈突然同時熄滅，檢查時發(fā)現(xiàn)：若用一根導(dǎo)線先后連接開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端，電路均無變化，兩燈仍然不亮；若用電壓表測L2兩端b、c兩點間的電壓，電壓表的示數(shù)明顯高于L2的額定電壓.據(jù)此可以判斷（）.

A. L1的燈絲斷了B. L2的燈絲斷了

C. 開關(guān)S接觸不良D. 電阻R損壞了

思路分析：用導(dǎo)線先后連接在開關(guān)S的兩端和電阻R的兩端，電路均無變化，兩燈仍然不亮，說明開關(guān)和電阻R兩端點間沒有斷路.當用電壓表并聯(lián)在b、c兩點時，電壓表有示數(shù)，表明電壓表和電源構(gòu)成了通路，也說明了電燈L2沒有被短路.所以，只有b L2 c段斷開了.選B.

點評：用電壓表檢測故障時，最終電路常會變成圖6中的幾種情況，請注意區(qū)分：假定電源電壓為3 V，甲圖中電壓表的示數(shù)等于電源電壓3 V；乙圖中電燈不亮，在這里電燈僅起到一個“導(dǎo)線”的作用，電壓表的示數(shù)接近（可認為是）電源電壓3 V；丙圖中電源被短路了，電壓表的示數(shù)為零，但當電壓表和電源沒有接通時，它的示數(shù)也為零.

第6節(jié) 電學實驗

[重點考點]

探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，電阻的測量和測量小燈泡的額定功率，這三個實驗之一可以說是年年必考的知識點，包括實驗原理、電路圖的連接、表格設(shè)計、滑動變阻器的作用和電表示數(shù)的讀取等，但對具體的實驗步驟考查不多.近幾年在實驗題中又融入電表的示數(shù)變化和電路故障問題的考查.這類考題屬于常規(guī)型題，很少有新穎的問題出現(xiàn).所以，同學們只要注重基礎(chǔ)知識點，就可以應(yīng)付自如了.

[中考常見題型]

例6 （2007年梅州）在探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系時，同學們設(shè)計了如圖7所示的電路圖，其中R為定值電阻，R′為滑動變阻器.實驗后，數(shù)據(jù)記錄在表1和表2中.

（1） 根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)，可得出如下結(jié)論：

由表1可得：___.

由表2可得：___.

（2） 在研究電流與電阻的關(guān)系時，先用5 Ω的定值電阻進行實驗，使電壓表的示數(shù)為3 V，再換用10 Ω的定值電阻時，某同學沒有改變滑動變阻器滑片的位置，合上開關(guān)后，電壓表的示數(shù)將___（填“大于”、“小于”或“等于”）3 V，此時應(yīng)向___（填“右”或“左”）調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)仍為3 V.

思路分析：根據(jù)表1可以看出，電阻一定時，電壓增加幾倍，電流也增加幾倍，即二者成正比.根據(jù)表2可以看出，電壓一定時，電阻是原來的幾倍，電流就是原來的幾分之一，即二者成反比.當電路中的電阻R由5 Ω換成10 Ω時，根據(jù)串聯(lián)電路分壓的原理，10 Ω電阻兩端的電壓要大于原來的3 V，為了使它變小，應(yīng)讓滑動變阻器的電阻變大，以便分去更多的電壓.

參考答案：（1） 電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比 電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比 （2） 大于

右

點評：此題有兩個易錯點，一是得出結(jié)論時，忘記條件；二是寫電流與電壓、電阻的關(guān)系時，容易顛倒，即一定要說電流與電壓成正比，不能說電壓與電流成正比，更不能說電阻與電流成反比.

例7 （2007年揚州）小紅和小明在做“用電流表和電壓表測電阻”的實驗.

（1） 請你幫助他們在實物連接圖（圖8甲）中，用筆畫線代替導(dǎo)線將所缺的導(dǎo)線補上.

（2） 小紅完成電路連接后就準備閉合開關(guān)，同伴小明提醒還有一處不妥當.你知道小明提醒的是什么嗎？答：___.

（3） 在某次測量中電流表的示數(shù)如圖8乙所示，則I＝___A.

（4） 在實驗過程中，小紅突然發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，且接近于電源電壓，則故障可能是：___.

思路分析：在使用有滑動變阻器的電路時，為了保護電路，都有“閉合開關(guān)前，把滑動變阻器的阻值調(diào)到最大”這一項.仔細觀察發(fā)現(xiàn)，此電路中滑動變阻器目前接入的電阻最小，所以不妥.

參考答案：（1） 圖略. （2） 把滑動變阻器的滑片移到最左端（阻值最大的位置） （3） 0.5 （4） 電阻R斷路

第7節(jié) 歐姆定律與實際問題的綜合

[重點考點]

中考計算題中純粹的理論計算越來越少，與實際相結(jié)合的應(yīng)用型題目所占比重越來越大，這類題目的特點是題干較長，但一般涉及的物理知識和物理過程較簡單.歐姆定律與實際相聯(lián)系的題目不多，多數(shù)是電功率與實際問題聯(lián)系的問題.

[中考常見題型]

例8 （2007年梅州）圖9是某研究性學習小組自制的電子秤原理圖，它利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量.托盤、彈簧上端和滑動變阻器的滑片固定在一起，托盤和彈簧的質(zhì)量不計，OA間有可收縮的導(dǎo)線，當盤中沒有放物體時，電壓表的示數(shù)為零.已知電阻R0=5 Ω，滑動變阻器最大阻值為15 Ω，電源電壓U=3 V，電壓表的量程為0～3 V.現(xiàn)將1 kg的物體放在托盤中，滑片剛好指在距R上端處（不計摩擦，彈簧始終在彈性限度內(nèi)），請計算回答：

（1） 將1 kg的物體放在托盤中時，電壓表的示數(shù)為多少？

（2） 該電子秤能測量的最大質(zhì)量是多少？此質(zhì)量數(shù)應(yīng)標在電壓表多少伏的位置上？

思路分析：電路是電阻R0與滑動變阻器的串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓.

參考答案：（1） 當滑片位于距R上端處時，R總=R0+=5 Ω+=10 Ω，此時電路中的電流I===0.3 A，則電壓表的示數(shù)UR=IR=0.3 A×5 Ω=1.5 V.

（2） 因為彈簧的伸長（或壓縮）與彈簧所受拉力（或壓力）成正比，又因為1 kg物體放在托盤中時，滑片指在處，故滑片指到R最下端時，就是該電子秤所能測量的最大質(zhì)量，應(yīng)為3kg.此時R′總=R0+R=5 Ω+15 Ω=20 Ω.電路中的電流I′===0.15 A.電壓表的示數(shù)U′=I′R=0.15 A×15 Ω=2.25 V.

故電子秤所測的最大質(zhì)量數(shù)3 kg應(yīng)標在電壓表示數(shù)的2.25 V處.

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文”