高中物理 第3章 恒定电流 第2节 电阻教学案 鲁科版选修3-1

第2节 电_阻1.导体的电阻R跟导体的长度l成正比，跟导体的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关。2电阻率是反映材料导电性能的物理量。3金属材料的电阻率一般会随着温度的升高而变大，随着温度的降低而变小。4绝缘体和半导体的电阻率随温度的升高而减小。一、探究影响导线电阻的因素1电阻导线对电流的阻碍作用。2电阻的测量伏安法(1)原理：用电压表测出导线两端的电压U，用电流表测出导线中通过的电流I，代入公式R求出导线的电阻。(2)电路图：图3213探究影响导线电阻的因素(1)合理猜想：影响导线电阻R的因素有导线的长度l、横截面积S和材料。(2)探究方法：控制变量法。(3)探究过程保持材料和S不变，探究R与l的关系，结论是：两者成正比。保持材料和l不变，探究R与S的关系，结论是：两者成反比。保持l和S不变，探究R与材料的关系，结论是：不同的材料电阻不同。二、电阻定律1电阻定律(1)内容：导体的电阻R跟导体的长度l成正比，跟导体的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关。(2)公式：R。2电阻率(1)意义：反映材料导电性能强弱的物理量。(2)公式：。(3)单位：欧姆米，符号：m。(4)决定因素：电阻率与导线材料和温度有关。(5)变化规律：金属材料的电阻率一般会随温度的升高而变大，但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而变小。三、身边的电阻1电位器一种阻值可变的电阻，通过改变电阻的大小调节电压或电流。2标准电阻阻值几乎不受温度变化的影响，常用合金材料(如锰铜合金)制作。3电阻温度计阻值随温度变化较大，常用金属(如铜或铂)制作。1自主思考判一判(1)导线越长，其电阻一定越大。()(2)导线越细，其电阻一定越大。()(3)长度、粗细相同的两根导线，电阻一定相等。()(4)电阻率越大，则电阻一定越大。()(5)一种材料的电阻率是固定不变的。()2合作探究议一议(1)你能否从电阻定律说明几个电阻串联总电阻增大，几个电阻并联总电阻减小？提示电阻串联相当于增大了导体长度，电阻并联相当于增大了导体的横截面积。(2)公式R与R有什么区别？提示R是电阻的定义式，提供了一种测电阻的方法，但R与U、I无关；R是电阻的决定式，R与、l、S有关。(3)金属导体的电阻随温度的升高会增大，它的伏安特性曲线是向上弯曲还是向下弯曲？提示金属导体电阻随温度升高而增大，所以它的电阻增大，根据IU图像上各点与原点连线的斜率可以反映出电阻的倒数，所以图线向下弯曲。电阻定律R与R的区别与联系RR区别定义电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻的定义式，R与U、I无关作用提供了测定电阻率的一种方法R提供了测定电阻的一种方法伏安法适用范围适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体纯电阻元件联系R对R补充说明了导体的电阻不是取决于U和I，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积典例两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根导线A均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线B对折绞合起来，则它们的电阻之比为_。思路点拨A均匀拉长时体积不变，B对折后体积也不变，但二者的长度和横截面积都发生了变化，可由电阻定律进行分析比较。解析金属导线原来的电阻为R拉长后l14l，因为体积VlS保持不变，所以横截面积S1故R116R对折后l2，横截面积S22S所以R2则后来两根导线的电阻之比R1R2641。答案641公式R的应用策略(1)公式R中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积。(2)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由VSl可知l和S成反比，当长度拉伸为原来n倍，横截面积S是原来的倍，电阻是原来的n2倍。当长度压缩为原来的倍，横截面积S是原来的n倍，电阻是原来的倍。1关于公式R和公式R，下列说法中正确的是()A两公式对一切情况都适用BR仅适用于金属导体，R适用于任何导体C导体的电阻R与U成正比，与I成反比D在温度一定时，金属导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积成反比解析：选DR适用于一切导体，R适用于金属导体和电解质溶液，A、B错；导体电阻在温度一定时，与导体长度成正比，与横截面积成反比，长度、横截面积不变时，电阻阻值不变，与导体两端电压、通过导体的电流大小无关，C错、D对。2.如图322所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab2bc，当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比RABRCD为()图322A14B12C21 D41解析：选D设沿AB方向横截面积为S1，沿CD方向横截面积为S2，则有，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有，所以D正确。3某用电器离供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为，该输电线的横截面积最小值是()A. B.C. D.解析：选B输电线的总长为2L，据电阻定律得R，由题意知IRU，故S。正确答案为B。电阻电阻率电阻率和电阻R的比较电阻率电阻R意义反映材料导电性能的好坏反映导体对电流的阻碍作用的大小决定因素由材料和温度决定由材料、温度、导体的长度和横截面积共同决定单位欧姆米(m)欧姆()描述的对象材料导体类比物质的密度物体的质量关系R1关于电阻率的正确说法是()A电阻率与导体的长度以及横截面积有关B电阻率由导体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制造电阻温度计解析：选B电阻率由材料本身决定，且与温度有关，B正确，A错；电阻率大的导体，电阻不一定大，C错；电阻率几乎不受温度变化影响的合金，不可用于制造电阻温度计，D错。2下列关于电阻及电阻率的说法中，正确的是()A导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此，只有导体中有电流通过时导体才具有电阻B由R可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C将一根导线从中间一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D某些金属、合金、化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象解析：选D导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，它只跟导体的几何形状和材料性质有关，跟导体中是否有电流通过及电流的大小均无关；电阻率的大小和导体的几何形状无关，只跟材料的性质和温度有关，选项A、B、C错误。一般金属、合金和化合物的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而减小，当温度降低到某一温度(大于0 K)时，某些金属、合金或化合物的电阻率会突然减小为零，这种现象称为超导现象，选项D正确。3金属铂的电阻率对温度的变化非常敏感，随着温度的升高，其电阻率将增大。如把加在一段铂丝两端的电压和流过这段铂丝的电流分别用U和I来表示，则比较客观地反映IU间的关系的图是()解析：选C金属铂的电阻率随着温度的升高而增大，一段铂丝的电阻也随着温度的升高而增大，在IU图线上，表现为随电压增加，电流增大越来越慢，也就是IU图线的斜率越来越小，因此选项C符合题意。导体的伏安特性曲线1伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的IU图像叫做导体的伏安特性曲线。2线性元件：伏安特性曲线是一条直线；欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解液导体。3非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线；欧姆定律不适用的元件，如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体等)和半导体元件。4IU曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而UI曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻。1.如图323所示为一小灯泡的伏安特性曲线，横轴和纵轴分别表示电压U和电流I。图线上点A的坐标为(U1，I1)，过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2，小灯泡两端的电压为U1时，电阻等于()图323A. B.C. D.解析：选B由电阻的定义式R可知，B正确，其他选项错误。要特别注意R。2.如图324所示的图像所对应的两个导体：图324(1)电阻关系R1R2为_；(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为_；(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为_。解析：(1)由IU图像可知，R，所以R1 2 ，R2 因此R1R2231。(2)由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2由于I1I2，则U1U2R1R231。(3)由欧姆定律得I1，I2，由于U1U2所以I1I2R2R113。答案：(1)31(2)31(3)131下列说法中不正确的是()A由R知道，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻RC由R知，对于不同的导体，当两端电压一定时，导体中的电流越大，导体的电阻越小D由I知道，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比解析：选A导体的电阻取决于导体自身，与U、I无关，故A错。比值反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，故B正确。对于不同的导体，若两端电压一定，则导体中的电流越大，导体的电阻越小，C正确。由I知，通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，故D正确。2关于电阻和电阻率的下列说法中正确的是()A把一根均匀导线等分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B由可知，R，C材料的电阻率随温度的升高而增大D对某一确定的导体当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，发现它的电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大解析：选D导体的电阻率由材料本身决定，并随温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而增大，则A、B、C错。若导体温度升高时，电阻增大，又不考虑体积和形状的变化，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的，则D选项正确。3.如图1所示是滑动变阻器的示意图，下列说法正确的是()图1Aa和b串联接入电路中时，P向右移动电流增大Bb和d串联接入电路中时，P向右移动电流减小Cb和c串联接入电路中时，P向右移动电流减小Da和c串联接入电路中时，P向右移动电流减小解析：选D滑动变阻器有分压和限流两种接法，此题考查的是限流接法，在限流时接入的两个接线柱为上面一个，下面一个，故A错误；当下端接b时，P向右移动电阻减小，电流变大，故B、C错误；当下端接a时，滑片P向右移动，电阻变大，电流减小，故D正确。4有三根电阻丝，它们的长度、横截面积、电阻率分别如表所示：电阻电阻丝长度横截面积电阻率R1lS2R2l2SR32lS2则阻值最大的电阻丝是()AR1BR2CR3 D三根电阻丝的阻值一样大解析：选C由电阻定律R得R12，R2，R324，故C正确。5.如图2所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是()图2Aa代表的电阻丝较粗Bb代表的电阻丝较粗Ca电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比解析：选Bb图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律R，可知b的导线粗，B正确，A、C不正确。电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，D不正确。6一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径是d，电阻是R，把它拉制成直径为的均匀细丝后，它的电阻变为()A10 000RB.C100R D.解析：选A均匀镍铬丝拉制成直径d时，其横截面积减小到S，由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为l100l。根据电阻定律，拉长后的电阻为：R10 00010 000R。故A正确。7一只“220 V100 W”的灯泡工作时电阻为484 ，拿一只同样的灯泡来测量它不工作时的电阻应()A小于484 B大于484 C等于484 D无法确定解析：选A考虑电阻随温度的变化而变化。灯泡工作时，灯泡中有电流通过，灯泡发热，温度升高。由于金属的电阻率随温度升高而增大，所以灯泡工作时电阻的阻值比不工作时要大。故选项A正确。8(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化情况如图3所示，则下列说法中正确的是()图3A加5 V电压时，导体的电阻约是5 B加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 C由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小解析：选AD对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的值仍表示该点所对应的电阻值。本题中给出的导体在加5 V电压时，值为5 ，所以此时电阻为5 ；当电压增大时，值增大，即电阻增大，综合判断可知选项B、C错误，A、D正确。9一段长为a、宽为b、高为c(abc)的导体，将其中的两个对立面接入电路时，最大阻值为R，则最小阻值为()A.R B.RC.R DR解析：选A根据电阻定律，将横截面积最小、相距最远的对立面接入电路时电阻最大，由题设可知，以b、c为邻边的横截面积最小，两个对立面相邻最远，电阻为R；将横截面积最大、相距最近的对立面接入电路时电阻最小，由题设可知，以a、b为邻边的横截面积最大，两个对立面相距最近，电阻为R，两式相比可知应选A。10.两根材料相同的均匀导线x和y，x的长度为L，y的长度为2L，串联在电路中，沿电流方向电势随长度的变化如图4所示，则x、y横截面积之比为()图4A23 B14C12 D31解析：选C由图像可得两导线上的电压相等均为4 V，由公式R得两导线电阻相等，由公式R，R、相同，故横截面积S与长度l成正比，故面积比为12，选C。11.测量液体的电阻率，工业上采用一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图5所示，A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距为d1 cm，把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上一定的电压U6 V时，测出电流I1 A，则这种液体的电阻率为多少？图5解析：由R 6106 由题意知ld102 m，S104 m2由R得 m6104 m。答案：6104 m12.如图6所示，在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在A