高中物理 第二章 恒定電流 第7講 導(dǎo)體的電阻學(xué)案 新人教版選修3-1

1、導(dǎo)體的電阻目標(biāo)定位1.知道電阻與哪些因素有關(guān)，能夠探究電阻與各因素的關(guān)系.2.掌握電阻定律，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算3理解電阻率的概念、意義及決定因素一、影響導(dǎo)體電阻的因素1探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定性關(guān)系移動滑動變阻器的滑片可以改變它的電阻，這說明導(dǎo)體電阻跟它的長度有關(guān)；同樣是220V的燈泡，燈絲越粗用起來越亮，說明導(dǎo)體電阻跟橫截面積有關(guān)；電線常用銅絲制造而不用鐵絲，說明導(dǎo)體電阻跟它的材料有關(guān)2探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系探究方案一控制變量法如圖1所示，a、b、c、d是四條不同的金屬導(dǎo)體在長度、橫截面積、材料三個(gè)因素方面，我們采用控制變量法研究影響電阻的因素，即b、c、d跟a相比，分別只有一

2、個(gè)因素不同：b與a長度不同；c與a橫截面積不同；d與a材料不同圖1圖中四段導(dǎo)體是串聯(lián)的，每段導(dǎo)體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此，用電壓表分別測量a、b、c、d兩端的電壓，就能知道它們的電阻之比探究方案二邏輯推理法(1)分析導(dǎo)體電阻與它的長度的關(guān)系一條長度為l、電阻為R的導(dǎo)體，可以看成是由n段長度同為l1、電阻同為R1的導(dǎo)體串聯(lián)而成因lnl1，RnR1，所以.(2)研究導(dǎo)體電阻與它的橫截面積的關(guān)系有n條導(dǎo)體，它們的長度相同，材料相同，橫截面積同為S1，電阻同為R1.把它們緊緊地束在一起，組成一根橫截面積為S、電阻為R的導(dǎo)體則R，SnS1，所以.例1“探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積、材料的關(guān)

3、系”的實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲現(xiàn)有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示圖2編號材料長度(m)橫截面積(mm2)A鎳鉻合金0.80.8B鎳鉻合金0.50.5C鎳鉻合金0.30.5D鎳鉻合金0.31.0E康銅絲0.30.5F康銅絲0.80.8(1)電路圖2中四條金屬絲應(yīng)分別選上表中的_(用編號表示)；(2)在相互交流時(shí)，有位同學(xué)提出用如圖3所示的電路，只要將圖中P端分別和觸點(diǎn)1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，也能探究出導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，你認(rèn)為上述方法是否正確，如正確請說出理由；若不正確，請說出原因圖3解析(1)用控制變量法研

4、究，選電阻絲時(shí)要注意盡量選擇有相同參數(shù)(材料、長度、橫截面積)的；從上述材料看以看出，B、C、E橫截面積相同，B、C、D材料相同，C、D、E長度相同；(2)接不同的電阻時(shí)，電流不同，故電阻分得的電壓不同，電流與電阻成反比的前提是導(dǎo)體兩端的電壓一定答案(1)BCDE(2)不正確，因?yàn)镻端分別和觸點(diǎn)1、2、3、4相接時(shí)，電阻兩端的電壓不一定相同，只有電壓不變時(shí)，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，才能探究出導(dǎo)體的電阻與其影響因素的定量關(guān)系二、導(dǎo)體的電阻1電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)(2)表達(dá)式：R.表示導(dǎo)體材料的電阻率

5、，l是沿電流方向?qū)w的長度，S是垂直于電流方向的橫截面積2電阻率電阻率是表征材料性質(zhì)的一個(gè)重要的物理量在長度、橫截面積一定的條件下，越大，導(dǎo)體的電阻越大純凈金屬的電阻率較小，且隨溫度的升高而增大；合金的電阻率較大，一般不隨溫度的變化而變化深度思考公式R與公式R有什么區(qū)別？答案公式R是電阻的定義式，但電阻R與U、I無關(guān)；公式R是電阻的決定式，電阻大小與長度l、橫截面積S和導(dǎo)體材料(電阻率)有關(guān)例2如圖4所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab2bc，當(dāng)將A與B接入電路或?qū)與D接入電路中時(shí)電阻之比RABRCD為()圖4A14B12C21D41解析設(shè)沿AB方向橫截面積為S1，沿CD方向橫截面積為S2，

6、則有.根據(jù)電阻定律有，D選項(xiàng)正確答案D(1)電阻定律反映了導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體自身決定，只與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)(2)電阻定律適用于溫度一定，粗細(xì)均勻的導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液例3關(guān)于電阻率的說法中正確的是()A電阻率與導(dǎo)體的長度l和橫截面積S有關(guān)B電阻率反映材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度有關(guān)C電阻率大的導(dǎo)體，電阻一定很大D有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制成電阻溫度計(jì)解析電阻率反映材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，只與材料及溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的長度l和橫截面積S無關(guān)，故A錯(cuò)，B對；由R知大，R不一定大，故C錯(cuò)；有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用

7、來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，故D錯(cuò)答案B(1)電阻率是一個(gè)反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān).(2)電阻率與溫度的關(guān)系及應(yīng)用金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計(jì).半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的變化較大，可用于制作熱敏電阻.有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻.當(dāng)溫度降到絕對零度時(shí)，某些導(dǎo)體變成超導(dǎo)體.例4滑動變阻器的原理如圖5所示，則下列說法中正確的是()圖5A若將a、c兩端連在電路中，則當(dāng)滑片OP向右滑動時(shí)，變阻器接入電路中的阻值增大B若將a、d兩端連在電路中，則當(dāng)滑片OP向右滑動時(shí)，變阻器接入電路中的阻

8、值減小C將滑動變阻器以限流式接法接入電路時(shí)，必須連入三個(gè)接線柱D將滑動變阻器以分壓式接法接入電路時(shí)，必須連入三個(gè)接線柱解析若將a、c兩端連在電路中，aP部分連入電路，則當(dāng)滑片OP向右滑動時(shí)，該部分的導(dǎo)線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，A正確若將a、d兩端連在電路中，也是將aP部分連入電路，則當(dāng)滑片OP向右滑動時(shí)，該部分的導(dǎo)線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，B錯(cuò)誤A、B兩個(gè)選項(xiàng)中均為限流式接法，可見在限流式接法中，a、b兩個(gè)接線柱中任意選一個(gè)，c、d兩個(gè)接線柱中任意選一個(gè)，接入電路即可，C錯(cuò)誤在滑動變阻器的分壓式接法中，a、b兩個(gè)接線柱必須接入電路，c、d兩個(gè)接線柱中任意選一個(gè)，

9、接入電路即可，D正確答案AD滑動變阻器的原理及使用(1)原理：利用改變連入電路的電阻絲的長度改變電阻(2)在電路中的使用方法圖6結(jié)構(gòu)簡圖如圖6甲所示，要使滑動變阻器起限流作用(如圖乙)，正確的連接是接A與D或C，B與C或D，即“一上一下”；要使滑動變阻器起分壓作用(如圖丙)，要將A、B全部接入電路，另外再選擇C或D與負(fù)載相連，即“一上兩下”，當(dāng)滑片P移動時(shí)，負(fù)載將與AP間或BP間的不同長度的電阻絲并聯(lián)，從而得到不同的電壓1(影響導(dǎo)體電阻的因素)在“探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組提出了如下猜想：猜想一：導(dǎo)體電阻跟導(dǎo)體長度有關(guān)；猜想二：導(dǎo)體電阻跟導(dǎo)體粗細(xì)有關(guān)；猜想三；導(dǎo)體電阻跟導(dǎo)體

10、材料有關(guān)同學(xué)們想利用如圖7的電路和表中的導(dǎo)體特征驗(yàn)證上述猜想圖7導(dǎo)體代號長度/m橫截面積/mm2材料A1.00.2錳銅B1.00.4錳銅C1.00.6錳銅D0.50.4錳銅E1.50.4錳銅F1.00.6鎳鉻合金G1.00.6鐵(1)請將猜想一的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路補(bǔ)充完整選取_和_相同、_不同的導(dǎo)體，分別將其接入如圖電路中，通過比較電路中_的大小，判斷導(dǎo)體電阻的大小(2)驗(yàn)證猜想三時(shí)，若需對比三個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，則應(yīng)從上表中選取導(dǎo)體_(填寫導(dǎo)體代號來進(jìn)行實(shí)驗(yàn))答案(1)材料橫截面積長度電流(2)C、F、G解析(1)為了研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度的關(guān)系，則需使導(dǎo)體的材料和橫截面積相同，長度不同，應(yīng)選用的三種導(dǎo)體

11、是B、D、E，分別將其接入如題圖電路中通過比較電路中電流的大小，判斷導(dǎo)體電阻的大小；(2)為了研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系，則需使導(dǎo)體的長度和橫截面積相同，材料不同，應(yīng)選用的三種導(dǎo)體是C、F、G，分別將其接入如題圖電路中通過比較電路中電流的大小，判斷導(dǎo)體電阻的大小2(對電阻率的理解)關(guān)于下列電阻和電阻率的說法正確的是()A把一根均勻?qū)Ь€分成等長的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话隑由可知，與R、S成正比，與l成反比C所有材料的電阻率隨溫度的升高而增大D對某一確定的導(dǎo)體，當(dāng)溫度升高時(shí)，若不計(jì)導(dǎo)體的體積和形狀變化，發(fā)現(xiàn)它電阻增大，說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大答案D解析導(dǎo)體的電

12、阻率由材料本身決定，并隨溫度的變化而變化，但并不都是隨溫度的升高而增大，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小，選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤；若導(dǎo)體溫度升高時(shí)，電阻增大，又不考慮導(dǎo)體的體積和形狀變化，其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產(chǎn)生的，選項(xiàng)D正確3(電阻定律的理解和應(yīng)用)(多選)某根標(biāo)準(zhǔn)電阻絲的電阻為R，接入電壓恒定的電路中，要使接入電路的電阻變?yōu)镽，可采取的措施是()A剪其一半的電阻絲接入B并聯(lián)相同的電阻絲接入C串聯(lián)相同的電阻絲接入D對折原電阻絲后再接入答案AB解析由電阻定律R可知，剪去一半的電阻絲，長度變?yōu)樵瓉淼?，電阻減小為R，選項(xiàng)A正確；并聯(lián)相同的電阻絲后，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，電阻減小為R，選項(xiàng)

13、B正確；串聯(lián)一根相同的電阻絲后，長度變?yōu)樵瓉淼?倍，電阻為原來的2倍，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對折原電阻絲后，長度變?yōu)樵瓉淼?，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，總電阻變?yōu)樵瓉淼?，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.題組一對電阻率的理解1(多選)關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是()A電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大B金屬的電阻率隨溫度的升高而增大C銀材料的電阻率較錳銅合金的電阻率小D金屬絲拉長為原來的兩倍，電阻率變?yōu)樵瓉淼?倍答案BC解析電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性，與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，D錯(cuò)誤；金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大，B對；合金的電阻率比純金屬的電阻率大，電阻率大表明材料的導(dǎo)電

14、性能差，不能表明對電流的阻礙作用一定大，因?yàn)殡娮璨攀欠从硨﹄娏髯璧K作用大小的物理量，而電阻除跟電阻率有關(guān)外還跟導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)，所以A錯(cuò)誤，C對2(多選)下列說法正確的是()A把一根金屬導(dǎo)線均勻拉長為原長的4倍，電阻相應(yīng)增加為原來的16倍B導(dǎo)體中的電流越大，導(dǎo)體的電阻越小C所謂超導(dǎo)體，是當(dāng)其溫度降低到某個(gè)臨界溫度時(shí)，它的電阻率突然變?yōu)闊o窮大D某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻答案AD解析拉伸的過程中體積不變，故長度增加為原來的4倍，橫截面積為原來的四分之一，由電阻定律可知電阻增加為原來的16倍，A正確；電阻為導(dǎo)體本身的屬性，與電流大小無關(guān)，B錯(cuò)誤；超導(dǎo)體是當(dāng)

15、溫度降低到某個(gè)臨界溫度時(shí)，電阻率突然變?yōu)榱?，C錯(cuò)誤；某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，D正確3一只白熾燈泡，正常發(fā)光時(shí)的電阻為121，當(dāng)這只燈泡停止發(fā)光一段時(shí)間后的電阻應(yīng)是()A大于121B小于121C等于121D無法判斷答案B解析由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故白熾燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻大，停止發(fā)光一段時(shí)間后，燈絲溫度降低，電阻減小，故選B.題組二導(dǎo)體的電阻4(多選)關(guān)于導(dǎo)體電阻，下列說法中正確的是()A由R知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度l、電阻率成正比，與橫截面積S成反比B由R可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C將一根導(dǎo)線一分為二，則半

16、根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D電阻率往往隨溫度的變化而變化答案AD解析導(dǎo)體的電阻率由材料本身的性質(zhì)決定，并隨溫度的變化而變化，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積和構(gòu)成它的材料有關(guān)，與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流無關(guān)，A對，B、C錯(cuò)電阻率反映材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱，電阻率往往隨溫度的變化而變化，D對5一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗鋼絲塞住管口管中鹽水柱長為40 cm時(shí)測得電阻為R.若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50 cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)則鹽水柱電阻變?yōu)?)A.R B.R C.R D.R答案D解析由于總體積不變，設(shè)40 cm長時(shí)的

17、橫截面積為S.所以長度變?yōu)?0 cm后，橫截面積SS，根據(jù)電阻定律R，可得RR，選項(xiàng)D正確6(多選)溫度能影響金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，在如圖1所示的圖象中分別為某金屬和某半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線，則()圖1A圖線1反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化B圖線2反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化C圖線1反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化D圖線2反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化答案CD解析金屬導(dǎo)體隨著溫度升高，電阻率變大，從而導(dǎo)致電阻增大，對于半導(dǎo)體材料，電阻隨著溫度升高而減小，因此由題圖可知，圖線1表示金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化，圖線2表示半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化故C、D正確，A、B錯(cuò)誤7

18、兩段材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線，它們的長度之比為l1l223，則它們的電阻之比R1R2為()A23B49C94D32答案B解析材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線的體積是相同的，又因長度之比l1l223，故截面積之比S1S232.由電阻定律得電阻之比為.8(多選)如圖2所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大，在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是()圖2AR1中的電流小于R2中的電流BR1中的電流等于R2中的電流CR1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率DR1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率答案BD9把兩根同種材料的電阻絲分別接在兩個(gè)電路中甲電阻絲長為l，直徑為d；乙電阻絲長為2l，直徑為2d.要使兩電阻絲通過的電流相等，加在兩電阻絲上的電壓比應(yīng)滿足()A.1B.C.D.2答案D解析根據(jù)電阻定律R得，R甲；R乙.由歐姆定律公式I，又因?yàn)镮甲I乙，可得2.故D正確，A、B、C錯(cuò)誤題組三綜合應(yīng)用10如圖3所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電極A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C