2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 6 導(dǎo)體的電阻學(xué)案 新人教版必修2

1、6導(dǎo)體的電阻學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求物理觀念：1.掌握電阻定律.2.理解電阻率的概念及決定因素.科學(xué)探究：1.掌握探究影響導(dǎo)體電阻因素的方法，會(huì)設(shè)計(jì)測(cè)量電阻的電路.2.經(jīng)過合作探究，綜合信息得出導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系.科學(xué)思維：能用控制變量法探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積和材料的關(guān)系.(2)公式：R，式中是比例系數(shù)，叫做這種材料的電阻率.(1)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.()3一、影響導(dǎo)體電阻的因素1.導(dǎo)體電阻與其影響因素的定性關(guān)系移動(dòng)滑動(dòng)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(zhǎng)度有關(guān)；同是220V的燈泡，燈絲越粗用起來越亮，說明導(dǎo)體電阻跟它的

2、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.探究思路：為探究導(dǎo)體電阻是否與導(dǎo)體橫截面積、長(zhǎng)度和材料有關(guān)，我們采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究.3.探究方案：(1)實(shí)驗(yàn)探究；(2)邏輯推理探究.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(zhǎng)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).lS2.電阻率(1)概念：電阻率是反映導(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(wú)關(guān).(2)單位是歐姆米，符號(hào)為m.(3)影響電阻率的兩個(gè)因素是材料和溫度.1.判斷下列說法的正誤.UI1(2)把一根長(zhǎng)導(dǎo)線截成等長(zhǎng)的三段，則每段的

3、電阻率都是原來的.()-1-(3)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)體導(dǎo)電性能越差.()2.一根阻值為R的均勻電阻絲，均勻拉長(zhǎng)至原來的2倍，電阻變?yōu)?答案4R一、電阻定律探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系(1)探究方案一實(shí)驗(yàn)探究法如圖1所示，a、b、c、d是四條不同的金屬導(dǎo)體.在長(zhǎng)度、橫截面積、材料三個(gè)因素方面，分別只有一個(gè)因素不同.圖1如下表所示為四個(gè)串聯(lián)導(dǎo)體的各方面因素關(guān)系及導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系.三個(gè)因素及電壓不同導(dǎo)體長(zhǎng)度橫截面積材料電壓abcl2llSS2S鐵鐵鐵U2UU2dl鎳銅合金S5U與l1的數(shù)量關(guān)系為n，由串聯(lián)電路的性質(zhì)知R與R1的數(shù)量關(guān)系是什么？你有什么發(fā)現(xiàn)？l

4、四段導(dǎo)體串聯(lián)接入電路，每個(gè)導(dǎo)體兩端的電壓與電阻有什么關(guān)系？對(duì)比導(dǎo)體a和b說明什么？對(duì)比導(dǎo)體a和c說明什么？對(duì)比導(dǎo)體a和d說明什么？(2)探究方案二邏輯推理法分析導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度的關(guān)系一條長(zhǎng)度為l，電阻為R的導(dǎo)體，可以看成是由n段長(zhǎng)度同為l1、電阻同為R1的導(dǎo)體串聯(lián)而成.ll1-2-S1R1R1l11n，1，即導(dǎo)體的電阻與橫截面積成反比.RS11.電阻定律表達(dá)式R中各符號(hào)的含義2.R與R的區(qū)別與聯(lián)系研究導(dǎo)體的電阻與它的橫截面積的關(guān)系有n條導(dǎo)體，它們的長(zhǎng)度相同，橫截面積都為S1，電阻同為R1.把他們緊緊地束在一起，組成S一橫截面積為S、電阻為R的導(dǎo)體.S與S1的數(shù)量關(guān)系為n，由并聯(lián)電路的性質(zhì)知

5、R與R1的數(shù)量關(guān)系是什么？你有什么發(fā)現(xiàn)？答案(1)正比導(dǎo)體電阻和長(zhǎng)度成正比導(dǎo)體電阻和橫截面積成反比導(dǎo)體電阻和材料有關(guān)RRl(2)n，即導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度成正比.RRSRlS(1)表示導(dǎo)體材料的電阻率，與材料和溫度有關(guān).反映了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能.(2)l表示沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度.(3)S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積.UlISR兩個(gè)公式區(qū)別與聯(lián)系UIRlS區(qū)別適用于純電阻元件適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液、等離子體R是對(duì)R的進(jìn)一步說明，即導(dǎo)體的電阻與U和I無(wú)關(guān)，而聯(lián)系lUSI是取決于導(dǎo)體本身的材料、長(zhǎng)度和橫截面積例1如圖2甲為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a1m，b0

6、.2m，c0.1m，當(dāng)里面注滿某濃度均勻的電解液，且P、Q間加上電壓后，其UI圖線如圖乙所示，當(dāng)U10V時(shí)，求電解液的電阻率是多少？-3-R2000由題圖甲可知電解液長(zhǎng)為la1m，橫截面積為Sbc0.02m2，結(jié)合電阻定律R得l1A.據(jù)R可知，當(dāng)加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?倍C.據(jù)可知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l解析R是電阻的定義式，導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體自身性質(zhì)決定，與U、I無(wú)關(guān).當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓U加倍時(shí)，流過導(dǎo)體的電流I也加倍，但比值R不變，A錯(cuò)誤，B正確.由電阻定律R可知，圖2答案40m解析由題圖乙可求得U10V時(shí)，電解液的電

7、阻為U10I5103lSRS20000.02m40m.二、電阻和電阻率的比較1.電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，越大，說明導(dǎo)電性能越差；越小，說明導(dǎo)電性能越好.2.電阻率反映導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無(wú)關(guān)，與材料和溫度有關(guān).3.電阻率與溫度的關(guān)系及應(yīng)用(1)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).(2)有的半導(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.(3)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.(4)超導(dǎo)體：某些材料當(dāng)溫度降到足夠低時(shí)電阻突然變?yōu)榱?例2(多選)下列說法中正確的是()UIB.導(dǎo)體的電阻是其

8、本身的屬性，通過導(dǎo)體的電流及加在電阻兩端的電壓改變時(shí)(假設(shè)溫度不變)，導(dǎo)體的電阻不變RSl成反比D.導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無(wú)關(guān)答案BDUIlS導(dǎo)體電阻決定于、l、S，與、l成正比，與S成反比，但決定于材料本身，與l、S、R無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤，D正確.-4-無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤，B正確；由R知大，R不一定大，故C錯(cuò)誤；有些合金的電阻率幾1.(對(duì)電阻率的理解)(多選)關(guān)于電阻率的說法中正確的是()A.電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)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

9、來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻答案BD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(zhǎng)度l和橫截面積SlS乎不受溫度變化的影響，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，故D正確.2.(電阻定律和電阻率的理解)(2018山師附中高一下期末)某金屬導(dǎo)線的電阻率為，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)到直徑為原來的一半，那么該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A.4和4RC.16和16RB.和4RD.和16RS1lR1S224R2l2l2S1339S2答案D3.(電阻定律的理解與應(yīng)用)兩段材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線，它們的長(zhǎng)度之比為l1l223，則它們的電阻之比R1R2為()A.23B.49C.94D.32答案B解析材料和質(zhì)量都相同

10、的均勻電阻線的體積是相同的，又因長(zhǎng)度之比l1l223，故橫截l1面積之比S1S232.由電阻定律得電阻之比為12，故B正確.4.(電阻定律的理解和應(yīng)用)如圖3所示，a、b、c為同一種材料做成的電阻，b與a的長(zhǎng)度相等但橫截面積是a的兩倍；c與a的橫截面積相等但長(zhǎng)度是a的兩倍.當(dāng)開關(guān)閉合后，三個(gè)理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是()圖3A.V1的示數(shù)是V2的2倍-5-B.V1的示數(shù)是V3的2倍C.V2的示數(shù)是V1的2倍D.V2的示數(shù)是V3的2倍答案AS解析由題意可知：Lc2La2Lb，Sb2Sa2Sc；設(shè)b的電阻RbR，由電阻定律Rl得：Ra2Rb2R，Rc2Ra4R，RcRaRb421.由題圖可知，a、b、

11、c三個(gè)電阻串聯(lián)，通過它們的電流相等，由UIR得UcUaUb421，V1的示數(shù)是V2的2倍，故A正確，C錯(cuò)誤；V3的示數(shù)是V1的2倍，故B錯(cuò)誤；V3的示數(shù)是V2的4倍，故D錯(cuò)誤.B.由可知，與R、S成正比，與l成反比一、選擇題考點(diǎn)一對(duì)電阻率的理解1.下列關(guān)于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(zhǎng)的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话隦SlC.所有材料的電阻率都隨溫度的升高而增大D.對(duì)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D2.(2018山東濱州市高一下期末)下列說法正確的是()A.電阻值大的

12、為絕緣體，電阻值小的為導(dǎo)體B.一般金屬材料的電阻率隨溫度升高而減小C.材料的電阻率與導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長(zhǎng)度有關(guān)D.當(dāng)溫度極低時(shí)，超導(dǎo)材料的電阻率會(huì)突然減小到零答案D3.一只白熾燈泡，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121C.等于121B.小于121D.無(wú)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，停止發(fā)光一段時(shí)間后，燈絲溫度降低，電阻減小，故選B.-6-4.(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()2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

13、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(duì)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.考點(diǎn)二對(duì)電阻定律的理解與應(yīng)用5.(2018山東濟(jì)寧市高一下期末)有一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻為R，把它L對(duì)折使其長(zhǎng)度為，則對(duì)折后的電阻值為()A.RB.R14C.2R12D.4R答案A6.(多選)如圖2所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方

14、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2A.R1中的電流小于R2中的電流B.R1中的電流等于R2中的電流C.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率大于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速率-7-A.RB.RC.RD.RB.常溫下，若將燈絲從中點(diǎn)對(duì)折起來，電阻變?yōu)镽C.常溫下，將燈絲剪斷一半，電阻變?yōu)镽10S2積變?yōu)樵瓉淼?倍，故電阻變?yōu)樵瓉淼模珺對(duì).將燈絲剪斷一半，電阻變?yōu)镽，C錯(cuò).加在燈絲上的電壓增大時(shí)，燈絲的溫度升高，電阻率變大，電阻變大，由R知，比值變大，D錯(cuò).DB2D.R1中自由電荷定向移動(dòng)的速率小于R2中自由電荷定向移動(dòng)的速

15、率答案BD7.一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口.管中鹽水柱長(zhǎng)為40cm時(shí)測(cè)得電阻為R.若溶液的電阻隨長(zhǎng)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(zhǎng)至50cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管).則鹽水柱電阻變?yōu)?)451625542516答案D8.(多選)額定電壓為U0的電燈，其均勻燈絲常溫下的電阻為R，下列說法中正確的是()A.常溫下，若將燈絲均勻拉長(zhǎng)為原來的10倍，則電阻變?yōu)?00R1414UD.給燈絲加上從0到U0逐漸增大的電壓，其I比值不變答案AB1l解析將燈絲均勻拉長(zhǎng)為原來的10倍，燈絲的橫截面積變?yōu)樵瓉淼?，由電阻定律R得1電阻變?yōu)樵瓉淼?00倍，A對(duì).將燈絲

16、從中點(diǎn)對(duì)折起來，相當(dāng)于燈絲長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼?，橫截面1142UUII9.(2018山東濟(jì)南市高一下期末)兩個(gè)用同種材料制成的電阻絲A、B，已知兩電阻絲的直徑D1之比為A，現(xiàn)將電阻絲A、B并聯(lián)接入電路，通過它們的電流分別為IA2A、IB6A.則電阻絲A、B的長(zhǎng)度之比為()A.34B.43C.121D.112答案A10.(多選)兩根材料相同的均勻?qū)Ь€A和B，其長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)和2L，串聯(lián)在電路中時(shí)，其電勢(shì)的變化如圖3所示，下列說法正確的是()-8-圖3A.A和B導(dǎo)線兩端的電壓之比為32B.A和B導(dǎo)線兩端的電壓之比為12C.A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為23D.A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為13答案AD11.在如圖

17、4所示電路中，電源內(nèi)阻不計(jì)，AB為粗細(xì)均勻、長(zhǎng)為L(zhǎng)的電阻絲，以A、B上各點(diǎn)相對(duì)A點(diǎn)的電壓為縱坐標(biāo)，各點(diǎn)離A點(diǎn)的距離x為橫坐標(biāo)，則U隨x變化的圖線應(yīng)為()圖4S2，由電阻定律得R1l1S1S2答案AERE解析由UIRxRLxLx，其中E、L均為定值，故U與x成正比，A項(xiàng)正確.二、非選擇題12.給裝在玻璃管內(nèi)的水銀柱加一電壓，使通過水銀柱的電流為0.1A，若將這些水銀倒入一個(gè)內(nèi)徑為前者2倍的玻璃管內(nèi)，接在同一電壓上，通過水銀柱的電流為多少？(水銀充滿玻璃管)答案1.6A解析設(shè)水銀柱在兩種情況下的電阻分別為R1、R2，對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度、橫截面積分別為l1、l2，S1、l，R22.在兩種情況下水銀的體積相同，所以有l(wèi)1S1l2S2.又因?yàn)镾1r2，S2(2r)2，所以S24S1，l14l2，