新教材2024年高中物理第3章恒定電流第2節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素教師用書(shū)粵教版必修第三冊(cè)

其次節(jié)確定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)習(xí)任務(wù)1．知道影響導(dǎo)體電阻的因素，了解電阻定律，知道電阻率的概念及與溫度的關(guān)系。2．駕馭電阻定律并能進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，能夠分析電阻率與溫度的關(guān)系，解決實(shí)際問(wèn)題。3．能用限制變量法探究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積和材料的關(guān)系，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)電路，提高試驗(yàn)實(shí)力。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一電阻定律1．內(nèi)容：在肯定溫度下，勻稱導(dǎo)體的電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比。2．公式：R＝ρeq\f(l,S)。3．ρ為比例常量，反映材料對(duì)導(dǎo)體電阻的影響。學(xué)問(wèn)點(diǎn)二電阻率1．物理意義：反映了材料導(dǎo)電性能的好壞。當(dāng)l、S肯定時(shí)，電阻率越小，表示這種材料的導(dǎo)電性能越好。2．確定因素：導(dǎo)體的材料和溫度。3．單位：Ω·m。4．金屬的電阻率：隨溫度的上升而增大。當(dāng)溫度降低到特殊低時(shí)，金屬的電阻降到0，這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象。思索辨析(正確的畫(huà)“√”，錯(cuò)誤的畫(huà)“×”)(1)導(dǎo)體的長(zhǎng)度越大，電阻越大。 (×)(2)金屬的電阻率隨溫度的上升而增大，可以制成金屬電阻溫度計(jì)。 (√)(3)有些材料的電阻率幾乎不隨溫度變更而變更，可制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。 (√)如圖所示，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)體的電流沿I1和I2方向時(shí)，導(dǎo)體的電阻之比是多少？[提示]當(dāng)電流沿I1方向時(shí)R1＝ρeq\f(a,bc)；當(dāng)電流沿I2方向時(shí)R2＝ρeq\f(c,ab)，解得R1∶R2＝a2∶c2?？键c(diǎn)1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)分電阻的定義式電阻的確定式供應(yīng)了一種測(cè)電阻R的方法供應(yīng)了一種測(cè)導(dǎo)體電阻率ρ的方法適用于任何導(dǎo)體適用于金屬導(dǎo)體兩個(gè)公式R＝eq\f(U,I)R＝ρeq\f(l,S)區(qū)分類比：E＝eq\f(F,q)，C＝eq\f(Q,U)類比：E＝keq\f(Q,r2)，C＝eq\f(εrS,4πkd)聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)是對(duì)R＝eq\f(U,I)的進(jìn)一步說(shuō)明，即導(dǎo)體的電阻與U和I無(wú)關(guān)，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長(zhǎng)度和橫截面積【典例1】一根勻稱導(dǎo)線，現(xiàn)將它勻稱拉長(zhǎng)，使導(dǎo)線的直徑減小為原來(lái)的一半，此時(shí)它的阻值為64Ω，則導(dǎo)線原來(lái)的電阻值為()A．128ΩB．32ΩC．4ΩD．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[一根勻稱導(dǎo)線，現(xiàn)將它勻稱拉長(zhǎng)，使導(dǎo)線的直徑減小為原來(lái)的一半，則橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,4)，因?yàn)閷?dǎo)線的體積不變，則長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，可知電阻變?yōu)樵瓉?lái)的16倍，所以導(dǎo)線原來(lái)的電阻為4Ω，選項(xiàng)C正確。]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)肯定形態(tài)的幾何導(dǎo)體，當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積發(fā)生變更時(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。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．一根阻值為R的勻稱電阻絲，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些狀況下其電阻值仍為R()A．當(dāng)L不變、S增大一倍時(shí)B．當(dāng)S不變、L增大一倍時(shí)C．當(dāng)L和S都縮為原來(lái)的eq\f(1,2)時(shí)D．當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時(shí)C[由R＝ρeq\f(L,S)得：L不變、S增大一倍時(shí)，R變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，A錯(cuò)誤；S不變、L增大一倍時(shí)，R變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，B錯(cuò)誤；L、S都縮為原來(lái)的eq\f(1,2)時(shí)，R不變，C正確；L和橫截面的半徑都增大一倍時(shí)，R變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(1,2)，D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)2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)體的形態(tài)、大小無(wú)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)電性能越差確定因素由材料、溫度和導(dǎo)體形態(tài)確定由材料、溫度確定，與導(dǎo)體形態(tài)無(wú)關(guān)單位歐姆(Ω)歐姆米(Ω·m)區(qū)分ρ大，R不肯定大，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不肯定大；R大，ρ不肯定大，導(dǎo)電性能不肯定差【典例2】下列關(guān)于電阻及電阻率的說(shuō)法中，正確的是()A．導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為導(dǎo)體的電阻，因此，只有導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)導(dǎo)體才具有電阻B．由R＝eq\f(U,I)可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟流過(guò)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(lái)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)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象思路點(diǎn)撥：(1)電阻R由導(dǎo)體自身因素確定，與有無(wú)電壓、電流無(wú)關(guān)。(2)材料、溫度不變，一般導(dǎo)體的電阻率不變。D[導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用稱為導(dǎo)體的電阻，它只跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料有關(guān)，跟導(dǎo)體中是否有電流通過(guò)及電流的大小均無(wú)關(guān)；電阻率的大小和導(dǎo)體的幾何形態(tài)無(wú)關(guān)，只跟材料的性質(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上升而增大，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。][跟進(jìn)訓(xùn)練]2．依據(jù)電阻定律可得電阻率ρ＝eq\f(RS,l)，對(duì)于溫度肯定的某種金屬導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，它的電阻率()A．跟導(dǎo)線的電阻成正比B．跟導(dǎo)線的橫截面積成反比C．由所用金屬材料本身特性確定D．跟導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比C[導(dǎo)線的電阻率與導(dǎo)線的電阻大小、橫截面積、長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，由材料本身特性確定，故C正確。]1．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)體的電流不變，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，通過(guò)導(dǎo)體的電流變更，加在電阻兩端的電壓也變更，但導(dǎo)體的電阻不變C．據(jù)ρ＝Req\f(S,l)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)BD[導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)確定的，其確定式為R＝ρeq\f(l,S)，而R＝eq\f(U,I)為電阻的定義式，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；而ρ＝Req\f(S,l)僅是導(dǎo)體電阻率的定義式，電阻率與式中的各物理量間都無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。]2．一根粗細(xì)勻稱的導(dǎo)線，當(dāng)其兩端電壓為U時(shí)，通過(guò)的電流是I，若將此導(dǎo)線勻稱拉長(zhǎng)到原來(lái)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(lái)的電阻為R＝ρeq\f(l,S)，由V＝l·S知拉長(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(lái)兩端的電壓為U＝IR，拉長(zhǎng)后為U′＝IR′＝4IR＝4U，D正確。]3．一根粗細(xì)勻稱的細(xì)銅絲，原來(lái)的電阻為R，則()A．對(duì)折后，電阻變?yōu)閑q\f(1,2)RB．截去eq\f(1,4)，剩下部分的電阻變?yōu)閑q\f(1,4)RC．勻稱拉長(zhǎng)為原來(lái)的兩倍，電阻變?yōu)?RD．勻稱拉長(zhǎng)，使橫截面積為原來(lái)的eq\f(1,2)，電阻變?yōu)?RC[依據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，電阻對(duì)折后，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)一半，橫截面積變成原來(lái)兩倍，因此電阻變?yōu)閑q\f(1,4)R，A錯(cuò)誤；截去eq\f(1,4)，剩下部分的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的eq\f(3,4)，因此電阻變?yōu)閑q\f(3,4)R，B錯(cuò)誤；勻稱拉長(zhǎng)為原來(lái)的兩倍，由于體積不變，橫截面積變成原來(lái)的一半，因此電阻變?yōu)?R，C正確；勻稱拉長(zhǎng)，使橫截面積為原來(lái)的eq\f(1,2)，由于體積不變，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，因此電阻變?yōu)?R，D錯(cuò)誤。故選C。]4．(新情境題，以“磁懸浮列車”為背景，考查超導(dǎo)電阻)2024年5月23日，時(shí)速600公里高速磁懸浮試驗(yàn)樣車在青島下線。磁懸浮列車是利用高溫超導(dǎo)技術(shù)制成的。高溫超導(dǎo)體通常是指在液氮溫度(77K)以上超導(dǎo)的材料。目前，科學(xué)家們已在250K(－23℃)溫度下實(shí)現(xiàn)了氫化鑭的超導(dǎo)性。這項(xiàng)成果使我們真正意義上接近了室溫超導(dǎo)。問(wèn)題：超導(dǎo)體中一旦有了電流，還須要電源來(lái)維持嗎？[解析]由于超導(dǎo)體的電阻為0，超導(dǎo)體中一旦有了電流，就不須要電源來(lái)維持了。[答案]不須要回來(lái)本節(jié)學(xué)問(wèn)，自我完成以下問(wèn)題：1．試寫(xiě)出“導(dǎo)體電阻與相關(guān)因素的定量關(guān)系”