關係
範例解說
1.請寫出下列三電路的電壓與電流關係:
電路圖
電流 關係
電壓 關係
2.下列三電路中的燈泡都相同,則請排列燈泡亮度大小:
電路圖
亮度 關係
課程結束….
V
1V
1V
1V
2V
3V
2V
3V V V
V
4V
2V
3I
2I
1I I
3I
I
3I
2I
1I I
3I
1I
2I
4甲 甲 甲
乙
丙
丁 乙 乙
丙 丙
121
單元主題:電阻與歐姆定律 【第 4-3 節】
電阻 Resistance 1.電阻的成因與影響因素:
(1)電阻的成因: 流動時,與導體中的原子發生碰撞 所受到的阻礙就是「電阻」,常以符號 表示。
電阻大的導線,流經的電流 ,燈泡亮度 。 說明例: A 線路的電阻 B 線路的電阻。
(2)電阻的影響因素:
材料種類:金屬的電阻比非金屬小
導線溫度:導線的溫度愈 ,電阻愈小。
導線截面積 :導線的截面積愈 ,電阻愈小。
導線長度:導線的長度愈 ,電阻愈小。
導線 、愈 、愈 ,電阻愈小 (3)電阻與長度、截面積關係:
範例解說
1.將鎳鉻合金線均勻拉長四倍,則:
鎳鉻合金的電阻? (A)不變 (B)變小 (C)可能變大也可能變小 (D)變大。
承上,鎳鉻合金的電阻是原來的多少倍呢? 倍。
2.有一段鎳鉻絲長 2 公尺,截面積 2 cm2,其電阻為 R,若將鎳鉻絲拉長變細成長 4 公尺,
截面積 1 cm2,問此導線的電阻為多少? 。 導線截面積
導線長度
A
R L
3.( )娜娜製作一簡單燈泡電路,發現燈泡太亮,為了讓燈泡變暗些,她用一條均質、長 型、伸展性佳的甲金屬串接在電路中,如右圖所示,但燈泡卻變得太暗。若將甲金 屬作各種處理後,再沿其長軸接回原處,則下列哪一種處理方法可使燈泡的亮度介 於甲加入前後兩者之間?
(A)將甲金屬長度剪去一半 (B)將甲金屬長度拉長一倍 (C)將甲金屬厚度剖切掉一半
(D)將甲金屬長度剪去一半,再將厚度剖切掉一半。
4.( )四支相同材質的實心銅棒,截面分別為正三角形及正方形,銅棒各邊的邊長如附圖 所示。已知正三角形的面積小於正方形的面積。若分別將這四支遵守歐姆定律的銅 棒前後兩端接通電流,則下列各棒所測得的電阻值何者正確?
(A)甲棒的電阻最大,乙棒的電阻最小 (B)甲棒的電阻最大,丁棒的電阻最小 (C)丙棒的電阻最大,乙棒的電阻最小 (D)丙棒的電阻最大,丁棒的電阻最小。
歐姆定律 1.歐姆定律:
(1)電阻的操作型定義:
關係式: 將導體兩端的 與 的比值,定為電阻。
電阻單位: ,單位符號 。
電阻電路符號:
一般電阻 可變電阻
歐姆 Georg Simon Ohm 德國人 西元1787-1854
I
R V
電流 電阻 電壓
R I V IR
V
1 伏特 安培 1 歐姆 1安培
1伏特 I
R V
123
可變電阻示意圖:若滑鍵向右時:電阻長度 ,電阻 。
(2)歐姆定律:
內容:
在定溫下,金屬線導電時,導線的電阻為 。不隨電壓或電流改變而改變。
V-I 圖討論:
圖形為通過原點的直線 。比值= 。 若不是正比圖形,則該導線電阻非定值。如: 。
非歐姆式導體:二極體
(3)歐姆定律驗證實驗:
實驗裝置及數據表:
項目 電池 數
伏特計 讀數
(V)
安培計 讀數 (mA)
計算 電阻
Ω
甲 電 阻
無 0 0
1 1.4 70
2 2.8 140
3 4.2 210
乙 電 阻
無 0 0
1 1.4 140
2 2.8 280
3 4.2 420
圖(一)
I R V
安培 而漸小 ,
增加 隨 V
R V
1V
2I
1I
2V
I
V
1V
2I
1I
2V
I V
I
V
1V
2I
1I
2V
I
V
1V
2I
1I
2V
I V
I
V
1V
2I
1I
2V
I
V
1V
2I
1I
2V
I V
I
V
1V
2I
1I
2V
I
V
1V
2I
1I
2V
I V
I
R
V
V1
I
I1
V2
I2
R
R
1R
24V
1V
1A 1A
1A
3V
V I
V
V
1I
1I R
R
1 結論:
甲、乙電阻線之電阻均不隨電壓改變而改變 甲電阻 Ω;乙電阻 Ω。
V-I 圖為正比 甲、乙屬於「歐姆式導體」
愈接近 V 軸的直線,該導體電阻愈 。
電路中的 VIR 關係 1.電路中的 VIR 關係:
(1)電路中的 VIR 關係: 。
單一電路: V 關係: 。 I 關係: 。 R 關係: 。
串聯電路: 串聯 V ;I ;R 。
V 關係: 。 燈泡相同(電阻相同)時,V 等分。
I 關係: 。
R 關係: 。 電阻連接時, 聯時其總電阻最大 n 個相同電燈電阻 R 串聯,其電路上的總電阻為 。
2A 3V
2A 3V
n n
I V I
V I
R V
..2 2 1 1
I R V
安培
125
V
V1
I
I1
V2 I2 R
R1
R2
6V 5A
2A 6V 3A
6V 並聯電路: 並聯 V ;I ;R 。 V 關係: 。
I 關係: 。 燈泡相同(電阻相同)時,I 等分。
R 關係: 。 電阻連接時, 聯時其總電阻最小 n 個相同電燈電阻 R 並聯,其電路上的總電阻為 。
複合電路: 將電路分區域來觀察,並逐次簡化之 串聯:V 相加、I 相等、R 相加
並聯:V 相等、I 相加、R 倒數
當電燈相同時,串聯 V、並聯 I 有等分效果
V
V1
V2
V3
I
I1
I2
I3 R1 R
R3
R2
3 2 1
3 2 3 1
2 1
3 2 1
1 1
1 1 : R
2 1
:
V V
1 : V
R R R R
I I I I I
I I I
V V
關係 關係
關係
V
V1
I
I1
V2
I2
R
R
1R
225V
2Ω 3Ω
V
V1
I
I1
V2 I2 R
R1
R2
12A
2Ω
1Ω
電阻對電路中的比例效果 1.電阻對串聯電路的電壓比例:
(1)燈泡相同(電阻相同)時,V 等分
(2)燈泡不相同(電阻不相同)時,V 按 關係可得之
2.電阻對並聯電路的電流比例:
(1)燈泡相同(電阻相同)時,I 等分
(2)燈泡不相同(電阻不相同)時,I 按 關係可得之
範例解說
1. 如圖表示甲、乙、丙三個不同電阻之電壓 V 和電流 I 關係圖,若三電阻之材質及長度皆相 同,則:
甲、乙、丙電阻大小: 。 甲、乙、丙截面積大小: 。
若將甲、丙二電阻串聯,其總電阻圖形會位於 區。
若將甲、丙二電阻並聯,其總電阻圖形會位於 區。
127
V
1 6
3 V
23 V 3
V
1 6
3 V
23 V 3
V
42.求下列各電路的總電阻 R?(若每個燈泡電阻 2Ω)
3.如圖的電路,求出各電路元件的電壓、電流與電阻:
4.如圖的的電路。則求出總電壓 V= 伏特及各元件之 V、I、R。
5.如右上圖所示的電路中,流經 6 歐姆、3 歐姆、3 歐姆電阻器的電流分別為 I1、I2、I3, 二端電壓分別為 V1、V2、V3,總電壓為 V4,則:
I1:I2:I3= 。 V1:V2:V3:V4= 。 10V
2Ω 3Ω
2Ω
3Ω 12V
6.甲、乙、丙、丁四個相同的燈泡和一個電池與導線組成如圖的電路,若 A 安培計的讀數為 0.2 安培,則:
C 安培計的讀數 安培。 B 安培計的讀數 安培。
7. 如圖所示,電源為 20V,電阻比 RA:RB:RC:RD=1:2:3:4,則:
流經四電阻 A、B、C、D 的電流比? 。
四電阻 A、B、C、D 兩端的電壓比? 。
四電阻 A、B、C、D 兩端的電壓分別為 伏特。
若把四個電阻並聯時,流經四電阻的電流比? 。
8. ( )同時把 3 支都是 12Ω的電阻串聯、並聯、或串並聯混合,都不可能獲得的電阻值 為何?(A)8Ω (B)12Ω (C)18Ω (D)36Ω
129
9.坤舜做電學實驗,將結果驗算後,確定甲、乙及丙三條粗細相同的鎳鉻絲之電阻與其長度 成正比。三天後,坤舜撰寫報告時,發現遺漏了 X、Y 兩個數據,如表所示,則:
X= cm,Y= A。
10.兩個電阻之電阻值為 R1及 R2(R1>R2);若單獨、並聯及串聯使用,可得 3、4、12、
16 歐姆;則:
R1= Ω。
R2= Ω。
11.為了使一個 60 伏特、20 歐姆的燈泡,能在 90 伏特的直流電源上正常使用,應再加一個 電阻,試問此電阻如何連接,且其電阻為多少歐姆?
聯, 歐姆。
12.甲、乙、丙三圖中的燈泡、電池皆完全相同,則:
甲、乙、丙三圖中的燈泡,燈泡亮度順序? 。 甲、乙、丙三者電池產生的總電流比? 。
課程結束…….
131
第四章 電路 VIR 關係補充題
※ 填妥各電路元件中的電壓 V、電流 I、電阻 R(每個框中均有三個物理量 V、I、R)
第 1 題: 第 2 題:
第 3 題: 第 4 題:
第 5 題: 第 6 題:
V
6
3V
12V
6A
3
V
10A
5A
2A
1 1
2
V
12
2
A
3V
4A
2第 7 題: 第 8 題:
第 9 題: 第 10 題:
第 11 題: 第 12 題:
4
1
3
2
A
3
A
1A
15V
48
2 4
1 1
A
2A
3
A
2V
9V
2V
121
3
1 12 3 2 33 2 1
2 1
:
V V
1
: V
I I I I I
I I I
V V
關係
關係
4
6A
2V
101
3
1 12 3 2 33 2 1
2 1
:
V V
1
: V
I I I I I
I I I
V V
關係
關係
2
A
1V
3A
690~109 年會考分類試題 編授:Jim
133
90~109 年會考分類試題 編授:Jim
第 1 章 直線運動
【 90 年基測考題】
1.( )小華上街購物,所經歷的位置與時間的關係如右 圖。有關整段路程的敘述,下列何者錯誤?
(A)小華共走了 320 公尺
(B)小華的平均速度為 20 公尺/分 (C)小華共停了 2 次
(D)小華在 11 分鐘後的位置越來越靠近出發點
2.( )小彤研究擺的運動時,其實驗數據如下表。假設擺動週期與「擺長」、「擺錘質量」
及「擺角」等因素有關,根據下表資料,可證實下列何種推論?
擺長(cm) 擺錘質量(g) 擺角 ( °) 擺動 15 次所需的時間(s)
100.0 80.0 2 30.04
100.0 80.0 3 29.98
100.0 80.0 4 30.06
100.0 80.0 5 30.02
(A)擺動週期與擺長無關 (B)擺動週期與擺錘質量無關(C)擺角介於 2°~ 5°時,
擺動週期與擺角無關 (D)擺動週期與擺長、擺錘質量及擺角皆無關
◎ 根據下列所提供的資料,回答第 3 ~ 6 題:
馬蓋先受困於甲地,他發現了一個大氣球以及數個裝有氣體的鋼瓶,如下圖(一)所示。
不過氣球下面的鐵製吊籃鬆脫了,於是他運用機智,克服重重困難,使大氣球得以由地面升 起。經過一小時的飛行,馬蓋先終於降落在安全的乙地。為記錄這次冒險的歷程,馬蓋先以 大氣球離地面的垂直高度為縱座標,距甲地的水平距離為橫座標作圖,描述大氣球的位置,
所得圖形如下圖(二)所示。
圖(一) 圖(二)
3.( )當馬蓋先需要高溫的火焰,用以焊接鬆脫的鐵製吊籃,下列哪二種氣體可派上用場?
(A)氦和氮 (B)氦和氧 (C)氮和氧 (D)氫和氧 4.( ) 欲使大氣球安全飛行,充填下列何種氣體最適宜?
(A)氫 (B)氦 (C)氮 (D)氧
5.( )假設馬蓋先從甲地到乙地的水平移動方向維持不變,根據大氣球的位置圖,下列敘 述何者正確?(A)大氣球在距甲地 4~9 公里處,水平方向的位移為 0
(B)大氣球在距甲地 0~4 公里與 9~12 公里兩段路程中,其水平位移之方向相反 (C)從甲地到乙地,大氣球在水平方向的平均速度為 12 公里/小時
90~109 年會考分類試題 編授:Jim
135
6.( )當大氣球的位置與甲地的水平距離為 5~8 公里時,不考慮空氣阻力且方向維持不變 的情況下,有關力的描述,下列何者正確?(A)大氣球脫離地球引力的作用(B)大氣 球所受地球引力的作用小於空氣浮力的作用(C)大氣球所受地球引力的作用等於空 氣浮力的作用(D)大氣球所受地球引力的作用大於空氣浮力的作用。
【 91 年基測考題】
7.( )有一部車的速度與時間的關係如下圖,設車子向前的速度為正值,根據此圖下列敘 述何者錯誤? (A)最初 10 秒內此部車應在倒車向後退 (B)最初 10 秒內此部車在作 等加速度運動 (C)最出 10 秒內此部車的平均加速度為-1.5 公尺/秒2 (D)第 20 秒 時此部車是靜止狀態。
8.( )右圖為一物體在一直線上運動的位置與時間關係圖,其中甲、乙、丙、丁為四個相 等的時間間隔,則在哪一個時間間隔中該物體之平均速率最大?(A)甲 (B)乙 (C) 丙 (D)丁。
【 92 年基測考題】
9.( )假設由高空等速度落下的雨滴受到三個力作用,分別為重力(W)、空氣阻力(R)、
空氣浮力(B)。下列關於這三個力的敘述,何者正確?
(A)W=R+B (B)B=W+R (C)R=W+B (D)W=R=B 。
10.( )下圖為一輛汽車在筆直公路上行駛之 v-t 圖。關於汽車在 0~12 秒內的平均加速度,
下列何者正確?(A) 2.50 m/s2 (B) 1.25 m/s2 (C)-1.25 m/s2 (D)-2.50 m/s2。
11.( )右圖是小明騎腳踏車經早餐店上學的路線圖,小明家到早餐店的直線距離是 2 公里,
早餐店到學校直線距離是 1 公里。若小明騎腳踏車上學需時 20 分,則下列有關小 明上學的敘述,何者正確? (A)平均速率為 9 公里/小時 (B)總位移的大小為 3 公 里 (C)平均速度的大小為 15 公里/小時 (D)此過程有可能是等速度運動。
90~109 年會考分類試題 編授:Jim
12.( )有兩部車同時由靜止狀態自起跑線出發,若兩部車皆往同一方向 各自作直線等加速度運動,3 秒後兩車的相對位置如圖所示。下 列何者為這兩部車速度對時間的關係圖?
13.( )圖為高速鐵路的路線示意圖,路徑全長為 360 公里。假設高速火車從甲地到乙地用 掉的時間最多不超過 1.5 小時,其行駛時的平均速率為 300 公里/小時,且每停靠 一站均需費時 5 分鐘。若不考慮甲地與乙地兩站,則中途最多可停靠幾站?
(A)5 (B)4 (C)3 (D)2 站。
14.( )圖為甲、乙兩單擺的擺動次數與時間之關係圖。下列關於甲、乙兩單擺的週期之敘 述何者正確?(A)甲擺的週期是 1.0 秒,乙擺的週期是 3.0 秒 (B)甲擺的週期是 1.0 秒,乙擺的週期是 2.5 秒 (C)甲擺的週期是 2.0 秒,乙擺的週期是 0.4 秒 (D)甲擺的週期是 3.0 秒,乙擺的週期是 2.5 秒 。
15.( )以固定頻率的打點計時器紀錄小車在水平面上向右所做的直線運動,如下左圖所示。
下列有關此實驗的敘述何者正確?(A)小車運動速率漸增 (B)小車所受合力為零 (C)紙帶上相鄰兩點距離愈大,其時間間隔愈長
(D)紙帶上相鄰兩點距離愈小,小車運動速率愈大。
16.( )如右圖所示,量值分別為 4 牛頓及 6 牛頓,在同一水平直線上,方向相反的兩個力,
同時作用在原本靜止於光滑水平面,質量為 2kg 的物體上。下列關於此物體受這兩 個力作用的敘述何者正確? (A)若物體被釘子釘住不動時,此二力可視為平衡 (B)要使物體維持二力平衡,須提供向左 10 牛頓的力
(C)物體在水平線上只受此二力時,將向右做加速度運動 (D)若物體只受此二力時,物體所受的合力大小為 10 牛頓。
【 93 年基測考題】
17.( )小雄利用頻率為的 50Hz 的打點計時器對物體落下的過程做紀錄,部分紀錄如下圖 及表所示。若根據表中的數據推算,則平均加速度 X 的值為下列何者﹖
(註﹕1 Hz=1 次/秒)