第二章恒定电流第7讲导体的电阻学案.doc

导体的电阻目标定位1.知道电阻与哪些因素有关，能够探究电阻与各因素的关系.2.掌握电阻定律，并能进行有关计算3理解电阻率的概念、意义及决定因素一、影响导体电阻的因素1探究导体电阻与其影响因素的定性关系移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻，这说明导体电阻跟它的长度有关；同样是220V的灯泡，灯丝越粗用起来越亮，说明导体电阻跟横截面积有关；电线常用铜丝制造而不用铁丝，说明导体电阻跟它的材料有关2探究导体电阻与其影响因素的定量关系探究方案一控制变量法如图1所示，a、b、c、d是四条不同的金属导体在长度、横截面积、材料三个因素方面，我们采用控制变量法研究影响电阻的因素，即b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同：b与a长度不同；c与a横截面积不同；d与a材料不同图1图中四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，因此，用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压，就能知道它们的电阻之比探究方案二逻辑推理法(1)分析导体电阻与它的长度的关系一条长度为l、电阻为R的导体，可以看成是由n段长度同为l1、电阻同为R1的导体串联而成因lnl1，RnR1，所以.(2)研究导体电阻与它的横截面积的关系有n条导体，它们的长度相同，材料相同，横截面积同为S1，电阻同为R1.把它们紧紧地束在一起，组成一根横截面积为S、电阻为R的导体则R，SnS1，所以.例1“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图2所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如下表所示图2编号材料长度(m)横截面积(mm2)A镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.5D镍铬合金0.31.0E康铜丝0.30.5F康铜丝0.80.8(1)电路图2中四条金属丝应分别选上表中的_(用编号表示)；(2)在相互交流时，有位同学提出用如图3所示的电路，只要将图中P端分别和触点1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，你认为上述方法是否正确，如正确请说出理由；若不正确，请说出原因图3解析(1)用控制变量法研究，选电阻丝时要注意尽量选择有相同参数(材料、长度、横截面积)的；从上述材料看以看出，B、C、E横截面积相同，B、C、D材料相同，C、D、E长度相同；(2)接不同的电阻时，电流不同，故电阻分得的电压不同，电流与电阻成反比的前提是导体两端的电压一定答案(1)BCDE(2)不正确，因为P端分别和触点1、2、3、4相接时，电阻两端的电压不一定相同，只有电压不变时，利用电流跟电阻成反比的关系，才能探究出导体的电阻与其影响因素的定量关系二、导体的电阻1电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关(2)表达式：R.表示导体材料的电阻率，l是沿电流方向导体的长度，S是垂直于电流方向的横截面积2电阻率电阻率是表征材料性质的一个重要的物理量在长度、横截面积一定的条件下，越大，导体的电阻越大纯净金属的电阻率较小，且随温度的升高而增大；合金的电阻率较大，一般不随温度的变化而变化深度思考公式R与公式R有什么区别？答案公式R是电阻的定义式，但电阻R与U、I无关；公式R是电阻的决定式，电阻大小与长度l、横截面积S和导体材料(电阻率)有关例2如图4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4A14B12C21D41解析设沿AB方向横截面积为S1，沿CD方向横截面积为S2，则有.根据电阻定律有，D选项正确答案D(1)电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导体的材料、长度和横截面积有关，与其他因素无关(2)电阻定律适用于温度一定，粗细均匀的导体或浓度均匀的电解质溶液例3关于电阻率的说法中正确的是()A电阻率与导体的长度l和横截面积S有关B电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定很大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计解析电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度l和横截面积S无关，故A错，B对；由R知大，R不一定大，故C错；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故D错答案B(1)电阻率是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关.(2)电阻率与温度的关系及应用金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计.半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻.有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻.当温度降到绝对零度时，某些导体变成超导体.例4滑动变阻器的原理如图5所示，则下列说法中正确的是()图5A若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值减小C将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱D将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱解析若将a、c两端连在电路中，aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A正确若将a、d两端连在电路中，也是将aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确答案AD滑动变阻器的原理及使用(1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻(2)在电路中的使用方法图6结构简图如图6甲所示，要使滑动变阻器起限流作用(如图乙)，正确的连接是接A与D或C，B与C或D，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用(如图丙)，要将A、B全部接入电路，另外再选择C或D与负载相连，即“一上两下”，当滑片P移动时，负载将与AP间或BP间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压1(影响导体电阻的因素)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三；导体电阻跟导体材料有关同学们想利用如图7的电路和表中的导体特征验证上述猜想图7导体代号长度/m横截面积/mm2材料A1.00.2锰铜B1.00.4锰铜C1.00.6锰铜D0.50.4锰铜E1.50.4锰铜F1.00.6镍铬合金G1.00.6铁(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整选取_和_相同、_不同的导体，分别将其接入如图电路中，通过比较电路中_的大小，判断导体电阻的大小(2)验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体_(填写导体代号来进行实验)答案(1)材料横截面积长度电流(2)C、F、G解析(1)为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E，分别将其接入如题图电路中通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小；(2)为了研究导体电阻与导体材料的关系，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，应选用的三种导体是C、F、G，分别将其接入如题图电路中通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小2(对电阻率的理解)关于下列电阻和电阻率的说法正确的是()A把一根均匀导线分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B由可知，与R、S成正比，与l成反比C所有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，发现它电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大答案D解析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，半导体的电阻率随温度升高而减小，选项A、B、C错误；若导体温度升高时，电阻增大，又不考虑导体的体积和形状变化，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的，选项D正确3(电阻定律的理解和应用)(多选)某根标准电阻丝的电阻为R，接入电压恒定的电路中，要使接入电路的电阻变为R，可采取的措施是()A剪其一半的电阻丝接入B并联相同的电阻丝接入C串联相同的电阻丝接入D对折原电阻丝后再接入答案AB解析由电阻定律R可知，剪去一半的电阻丝，长度变为原来的，电阻减小为R，选项A正确；并联相同的电阻丝后，横截面积变为原来的2倍，电阻减小为R，选项B正确；串联一根相同的电阻丝后，长度变为原来的2倍，电阻为原来的2倍，选项C错误；对折原电阻丝后，长度变为原来的，横截面积变为原来的2倍，总电阻变为原来的，选项D错误.题组一对电阻率的理解1(多选)关于材料的电阻率，下列说法正确的是()A电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B金属的电阻率随温度的升高而增大C银材料的电阻率较锰铜合金的电阻率小D金属丝拉长为原来的两倍，电阻率变为原来的2倍答案BC解析电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，D错误；金属材料的电阻率随温度升高而增大，B对；合金的电阻率比纯金属的电阻率大，电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关，所以A错误，C对2(多选)下列说法正确的是()A把一根金属导线均匀拉长为原长的4倍，电阻相应增加为原来的16倍B导体中的电流越大，导体的电阻越小C所谓超导体，是当其温度降低到某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大D某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻答案AD解析拉伸的过程中体积不变，故长度增加为原来的4倍，横截面积为原来的四分之一，由电阻定律可知电阻增加为原来的16倍，A正确；电阻为导体本身的属性，与电流大小无关，B错误；超导体是当温度降低到某个临界温度时，电阻率突然变为零，C错误；某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用于制作标准电阻，D正确3一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是()A大于121B小于121C等于121D无法判断答案B解析由于金属的电阻率随温度的升高而增大，故白炽灯泡正常发光时的电阻大，停止发光一段时间后，灯丝温度降低，电阻减小，故选B.题组二导体的电阻4(多选)关于导体电阻，下列说法中正确的是()A由R知，导体的电阻与导体的长度l、电阻率成正比，与横截面积S成反比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电阻率往往随温度的变化而变化答案AD解析导体的电阻率由材料本身的性质决定，并随温度的变化而变化，导体的电阻与导体的长度、横截面积和构成它的材料有关，与导体两端的电压及导体中的电流无关，A对，B、C错电阻率反映材料导电性能的强弱，电阻率往往随温度的变化而变化，D对5一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗钢丝塞住管口管中盐水柱长为40 cm时测得电阻为R.若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)则盐水柱电阻变为()A.R B.R C.R D.R答案D解析由于总体积不变，设40 cm长时的横截面积为S.所以长度变为50 cm后，横截面积SS，根据电阻定律R，可得RR，选项D正确6(多选)温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图1所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则()图1A图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B图线2反映金属导体的电阻随温度的变化C图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化答案CD解析金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大，对于半导体材料，电阻随着温度升高而减小，因此由题图可知，图线1表示金属导体的电阻随温度的变化，图线2表示半导体材料的电阻随温度的变化故C、D正确，A、B错误7两段材料和质量都相同的均匀电阻线，它们的长度之比为l1l223，则它们的电阻之比R1R2为()A23B49C94D32答案B解析材料和质量都相同的均匀电阻线的体积是相同的，又因长度之比l1l223，故截面积之比S1S232.由电阻定律得电阻之比为.8(多选)如图2所示，R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体，但R1的尺寸比R2的尺寸大，在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法中正确的是()图2AR1中的电流小于R2中的电流BR1中的电流等于R2中的电流CR1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率DR1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率答案BD9把两根同种材料的电阻丝分别接在两个电路中甲电阻丝长为l，直径为d；乙电阻丝长为2l，直径为2d.要使两电阻丝通过的电流相等，加在两电阻丝上的电压比应满足()A.1B.C.D.2答案D解析根据电阻定律R得，R甲；R乙.由欧姆定律公式I，又因为I甲I乙，可得2.故D正确，A、B、C错误题组三综合应用10如图3所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、