2021-2022高中物理3-1學(xué)案：第3章第2節(jié)電阻

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE16-版權(quán)所有@高考資源網(wǎng)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2節(jié)電阻［學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道電阻定律，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。(科學(xué)思維）2．理解電阻率的概念。(物理觀念)3．了解身邊的電阻，知道滑動(dòng)變阻器的原理及其在電路中的應(yīng)用。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）一、探究影響導(dǎo)線電阻的因素1．電阻的意義：導(dǎo)線對(duì)電流的阻礙作用.2．電阻的測(cè)量－－伏安法(1）原理：用電壓表測(cè)出導(dǎo)線兩端的電壓U，用電流表測(cè)出導(dǎo)線中通過的電流I，代入公式R＝eq\f(U，I)求出導(dǎo)線的電阻。（2)電路圖(如圖所示)3．探究影響導(dǎo)線電阻的因素(1）合理猜想：影響導(dǎo)線電阻R的因素有導(dǎo)線的長(zhǎng)度l、橫截面積S和材料.(2）探究方法：控制變量法。(3）探究過程①保持材料和S不變,探究R與l的關(guān)系,結(jié)論:電阻大小與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比.②保持材料和l不變，探究R與S的關(guān)系,結(jié)論：電阻大小與導(dǎo)體的橫截面積成反比。③保持l和S不變，探究R與材料的關(guān)系，結(jié)論：不同的材料電阻不同。二、電阻定律1．內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成正比，與導(dǎo)體的橫截面積S成反比，還與導(dǎo)體的材料有關(guān)。2．公式：R＝ρeq\f（l，S)，式中ρ稱為材料的電阻率。3．電阻率（1)意義：反映材料導(dǎo)電性能的物理量，電阻率越小，材料的導(dǎo)電性能越強(qiáng)。(2)單位：歐姆·米，符號(hào)：Ω·m。(3)決定因素：由導(dǎo)體的材料決定。(4）影響因素：金屬材料的電阻率一般會(huì)隨溫度的升高而增大；但絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率卻隨溫度的升高而減小。三、身邊的電阻1．有些合金材料(如錳銅合金）的溫度系數(shù)很小，表明電阻幾乎不受溫度的影響，這種材料可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。2．某些金屬材料（如銅)其電阻隨溫度的變化相對(duì)大一些，可用來制作電阻溫度計(jì)。3．半導(dǎo)體材料用來作熱敏電阻、光敏電阻、用于自動(dòng)控制。4．電阻的種類：固定電阻、可調(diào)電阻（滑動(dòng)變阻器、電位器等)、敏感電阻等.1．思考判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×"）(1)導(dǎo)線越長(zhǎng)，其電阻一定越大。 (×）[提示]由R＝ρeq\f（l,S)可知，導(dǎo)體電阻取決于ρ、l、S三個(gè)因素.(2）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)體其電阻越大。 (×)[提示]同（1）.(3）任何導(dǎo)電材料的電阻率都是隨溫度的升高而增大. （×)［提示］半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小。(4)用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻的錳銅和鎳銅合金的電阻率幾乎不隨溫度的變化而變化。 （√）2．(多選）下列敘述正確的是()A．導(dǎo)體的電阻和導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比B．導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的物理性質(zhì)決定，和導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流大小無關(guān)C．對(duì)于確定的導(dǎo)體，其兩端的電壓和通過它的電流的比值等于它的電阻值D．一定的電流流過導(dǎo)體,電阻越大，其電壓降越大BCD［導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的，與其兩端的電壓和通過它的電流無關(guān)。對(duì)于確定的導(dǎo)體，其兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流成正比，即U＝IR.]3．下列關(guān)于電阻率的說法正確的是（)A．電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān)B．電阻率表征了材料的導(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)B［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)度和橫截面積無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確；由R＝ρeq\f（l，S）知，ρ大，R不一定大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，而不能制成電阻溫度計(jì)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]對(duì)電阻定律的理解公式R＝eq\f(U,I)和R＝ρeq\f（l,S）的比較兩個(gè)公式R＝eq\f(U，I)R＝ρeq\f(l,S)區(qū)別電阻的定義式電阻的決定式提供了一種測(cè)R的方法提供了一種測(cè)導(dǎo)體電阻率ρ的方法適用任何導(dǎo)體適用金屬導(dǎo)體聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)是對(duì)R＝eq\f(U,I）的進(jìn)一步說明，即導(dǎo)體的電阻與U和I無關(guān)，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長(zhǎng)度和橫截面積【例1】一根均勻?qū)Ь€，現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)，使導(dǎo)線的直徑減小為原來的一半,此時(shí)它的阻值為64Ω，則導(dǎo)線原來的電阻值為（）A．128Ω B．32ΩC．4Ω D．2Ω思路點(diǎn)撥：①電阻計(jì)算要用R＝ρeq\f(l，S)。②一根導(dǎo)線總體積V＝l·S不變。C［一根均勻?qū)Ь€，現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)，使導(dǎo)線的直徑減小為原來的一半，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1，4），因?yàn)閷?dǎo)線的體積不變,則長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼?倍,根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f（l,S)，可知電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍，所以導(dǎo)線原來的電阻為4Ω,選項(xiàng)C正確。］上例中若原有導(dǎo)線的電阻為R，將其對(duì)折后,其電阻變?yōu)槎嗌?［解析］由于導(dǎo)線體積不變,對(duì)折后長(zhǎng)度l′＝eq\f(l，2)，橫截面積S′＝2S由公式R＝ρeq\f（l，S)可知,R′＝ρeq\f（l′，S′)＝eq\f(ρl，4S)＝eq\f（1,4）R。［答案]eq\f(1,4）R公式R＝ρeq\f(l，S)的應(yīng)用策略（1）公式R＝ρeq\f(l，S）中的l是沿電流方向的導(dǎo)體長(zhǎng)度,S是垂直電流方向的橫截面積。（2）一定形狀的幾何導(dǎo)體,當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比,①當(dāng)長(zhǎng)度拉伸為原來n倍，橫截面積S是原來的eq\f(1,n），電阻是原來的n2倍。②當(dāng)長(zhǎng)度壓縮為原來的eq\f(1，n),橫截面積S是原來的n倍，電阻是原來的eq\f（1,n2）。[跟進(jìn)訓(xùn)練］1．如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab＝2bc，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RAB∶RCD為（)A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1D[設(shè)沿AB方向橫截面積為S1，沿CD方向橫截面積為S2，則有eq\f(S1，S2）＝eq\f（lbc,lab）＝eq\f(1，2),AB接入電路時(shí)電阻為R1＝ρeq\f(lab，S1)，CD接入電路時(shí)電阻為R2＝ρeq\f(lbc,S2)，則有eq\f（R1，R2）＝eq\f（S2,S1)·eq\f（lab,lbc)＝eq\f(4，1)，所以D正確。]電阻和電阻率的比較1．電阻率是一個(gè)反映導(dǎo)體材料導(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R與電阻率ρ的比較物理量電阻R電阻率ρ物理意義反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大反映材料導(dǎo)電性能的好壞，ρ越大，導(dǎo)電性能越差決定因素由材料、溫度和導(dǎo)體形狀決定由材料、溫度決定，與導(dǎo)體形狀無關(guān)單位歐姆(Ω）歐姆·米(Ω·m)區(qū)別ρ大，R不一定大，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不一定大；R大,ρ不一定大,導(dǎo)電性能不一定差【例2】下列關(guān)于電阻及電阻率的說法中，正確的是（)A．導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫作導(dǎo)體的電阻，因此,只有導(dǎo)體中有電流通過時(shí)導(dǎo)體才具有電阻B．由R＝eq\f(U，I）可知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與流過導(dǎo)體的電流成反比C．將一根導(dǎo)線從中間一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D．某些金屬、合金的電阻率隨溫度降低會(huì)突然減小為零,這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象D[導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫作導(dǎo)體的電阻，它只與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)，與導(dǎo)體中是否有電流通過及電流的大小均無關(guān)；電阻率的大小和導(dǎo)體的幾何形狀無關(guān)，只與材料的性質(zhì)和溫度有關(guān),選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。一般金屬、合金的電阻率隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小，當(dāng)溫度降低到某一溫度（大于0K)時(shí)，某些金屬、合金的電阻率會(huì)突然減小為零，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確。]電阻與電阻率的兩個(gè)“不一定"(1）電阻率越大，材料的導(dǎo)電性能越差,但用這種材料制成的電阻不一定大,決定電阻大小的因素和決定電阻率大小的因素是不同的。(2）導(dǎo)體的電阻越大，說明導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大，導(dǎo)體的電阻率不一定越大。［跟進(jìn)訓(xùn)練］2．關(guān)于電阻和電阻率的下列說法中正確的是(）A．把一根均勻?qū)Ь€等分成等長(zhǎng)的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话隑．由ρ＝eq\f(RS，l)可知,ρ∝R，ρ∝eq\f(1，l）C．材料的電阻率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)它的電阻增大,說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大D［導(dǎo)體的電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，則A、B、C錯(cuò).若導(dǎo)體溫度升高時(shí)，電阻增大，又不考慮體積和形狀的變化，其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產(chǎn)生的,則D選項(xiàng)正確.］導(dǎo)體的伏安特性曲線1．伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I，用橫坐標(biāo)表示電壓U,這樣畫出的導(dǎo)體的I-U圖象叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。2．線性元件:伏安特性曲線是一條直線；歐姆定律適用的元件，如金屬導(dǎo)體、電解液導(dǎo)體。3．非線性元件：伏安特性曲線是一條曲線；歐姆定律不適用的元件,如氣態(tài)導(dǎo)體(日光燈、霓虹燈管中的氣體等)和半導(dǎo)體元件。4．I。U曲線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，而U。I曲線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻。【例3】（多選)兩個(gè)電阻R1、R2的伏安特性曲線如圖所示，由圖可知（)A．R1為線性元件,R2為非線性元件B．R1的電阻R1＝tan45°＝1ΩC．R2的電阻隨電壓的增大而減小D．當(dāng)U＝1V時(shí)，R2的電阻等于R1的電阻AD［由題圖可知R1的伏安特性曲線為過原點(diǎn)的傾斜直線,故R1為線性元件，R2的伏安特性曲線為曲線，故R2是非線性元件，A正確；R1的電阻不等于tan45°,應(yīng)為U與I的比值,大小為2Ω，B錯(cuò)誤;R2為非線性元件，電阻大小仍等于某一時(shí)刻U與I的比值，D正確;由題圖可知R2的電阻隨電壓的增大而增大,故C錯(cuò)誤。］伏安特性曲線應(yīng)用技巧(1)線性元件的圖線為一條過原點(diǎn)傾斜的直線，斜率為定值k＝eq\f(1,R)。（2）非線性元件的圖線為一條曲線，在不同狀態(tài)時(shí)比值不同，但在每個(gè)電壓下仍然有R＝eq\f（U，I)，只不過隨著U、I的改變,R的值不同。(3)伏安特性曲線中，斜率k≠tanα（α為圖線的斜角).[跟進(jìn)訓(xùn)練]3．(多選）如圖所示是某導(dǎo)體的伏安特性曲線，由圖可知以下判斷正確的是（)A．導(dǎo)體的電阻是25ΩB．導(dǎo)體的電阻是0.04ΩC．當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓是10V時(shí)，通過導(dǎo)體的電流是0。4AD．當(dāng)通過導(dǎo)體的電流是0。1A時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓是2.5VACD[由題圖知:R＝eq\f(U,I）＝eq\f(5,0。2）Ω＝25Ω，A對(duì),B錯(cuò)；當(dāng)加10V電壓時(shí)，I＝eq\f（U1,R)＝eq\f（10,25）A＝0.4A，C對(duì)；當(dāng)加0。1A電流時(shí)，U2＝I2R＝0。1×25V＝2。5V，D對(duì)。］課堂小結(jié)知識(shí)脈絡(luò)2個(gè)概念－－電阻和電阻率1個(gè)公式－－R＝ρeq\f（l,S)2種方法－－伏安法和控制變量法1種曲線－－伏安特性曲線1．導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，對(duì)于同種材料的導(dǎo)體，下列表述正確的是()A．橫截面積一定，電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比B．長(zhǎng)度一定，電阻與導(dǎo)體的橫截面積成正比C．電壓一定，電阻與通過導(dǎo)體的電流成正比D．電流一定，電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成反比A［根據(jù)電阻定律：R＝ρeq\f（l，S),可見當(dāng)橫截面積S一定時(shí)，電阻R與長(zhǎng)度l成正比，A正確。]2．在如圖所示電路中，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（)ABCDA[由U＝IRx＝eq\f（E,R）·eq\f（R,L）x＝eq\f（E，L)x，其中E、L均為定值，故U與x成正比。A項(xiàng)正確。］3．一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，當(dāng)其兩端電壓為U時(shí),通過的電流是I，若將此導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)到原來的2倍時(shí)，電流仍為I，導(dǎo)線兩端所加的電壓變?yōu)?）A．eq\f(U,2)B．UC．2UD．4UD[導(dǎo)線原來的電阻為R＝ρeq\f（l,S），拉長(zhǎng)后長(zhǎng)度變?yōu)?l，橫截面積變?yōu)閑q\f（S，2)，所以R′＝ρeq\f(l′,S′）＝ρeq\f（2l,\f（S,2))＝4R.導(dǎo)線原來兩端的電壓為U＝IR，拉長(zhǎng)后為U′＝IR′＝4IR＝4U，D正確.］4．(多選）某導(dǎo)體中的電