2019_2020学年高中物理第二章电路第一节探究决定导线电阻的因素学案粤教版.docx

第一节探究决定导线电阻的因素学科素养与目标要求物理观念：1.知道影响导体电阻的因素，掌握电阻定律.2.知道电阻率概念，知道常见金属导体电阻率的大小排序.3.知道导体的电阻率和温度有关科学探究：1.掌握探究影响导体电阻因素的方法，会设计测量电阻的电路.2.经过合作探究，综合信息得出导体电阻与长度、横截面积的关系科学思维：能用控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系一、电阻定律的实验探究1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，用电流表测出通过导线的电流I，代入公式R求出导线的电阻(2)电路图(如图1所示)图12探究方法：控制变量法，例如探究导体的电阻与长度之间的关系时，需要保持横截面积和材料不变，而只改变导体的长度3探究过程：(1)保持材料和横截面积不变，探究导体的电阻与长度的关系，结论：电阻大小跟导体的长度成正比(2)保持材料和长度不变，探究导体电阻与横截面积的关系，结论：电阻大小跟导体的横截面积成反比(3)保持长度和横截面积不变，探究电阻与材料的关系，结论：不同材料的电阻不同4实验结论电阻定律：(1)内容：均匀导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关(2)公式：R，式中的是比例常量，反映材料对导体电阻的影响，叫电阻率二、电阻率1物理意义：反映了材料导电性能的好坏，电阻率越小，表示这种材料的导电性能越好2决定因素：影响电阻率的因素有两个：一是导体的材料，二是温度3与温度的关系：(1)金属铂的电阻率随温度的升高而增大利用金属铂的这一特点可用于制造铂电阻温度计(2)有些合金如锰铜合金、镍铜合金的电阻率受温度的影响很小，常用来制作标准电阻1判断下列说法的正误(1)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()(2)由R知，材料相同的两段导体，长度大的导体的电阻一定比长度小的导体的电阻大()(3)把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都变成原来的.()(4)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体导电性能越差()2一根阻值为R的均匀电阻丝，均匀拉长至原来的2倍，电阻变为_答案4R一、电阻定律1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_有关；同是220V的灯泡，灯丝越粗灯泡越亮，说明导体电阻跟它的_有关；电线常用铜丝制造而不用铁丝，说明导体电阻跟它的_有关答案长度横截面积材料2导体电阻与其影响因素的定量关系：如图所示，B、C间接待测导线，通过测量导线两端的电压和电流，由R可以测定导线的电阻(1)在材料、横截面积相同的条件下，在B、C间分别接入不同长度的导线，可以得出电阻大小与长度有什么关系？(2)在长度、材料相同的条件下，在B、C间分别并联接入两根截面积为S、2S的导线，可以得出电阻大小与横截面积有什么关系？(3)在长度、横截面积相同的条件下，在B、C间分别接入不同材料的导线，材料不同，电阻相同吗？答案(1)在材料、横截面积相同的条件下，导线的电阻与长度成正比(2)在长度、材料相同的条件下，导线的电阻与横截面积成反比(3)材料不同，导线的电阻不同1导体电阻的决定式Rl是导体的长度，S是导体的横截面积，是比例常量，与导体材料有关，叫做电阻率2R与R的区别与联系两个公式区别与联系RR区别是导体电阻的定义式，适用于纯电阻元件某段导体电阻的决定式，适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R是对R的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积例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，并说出理由_.图3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；从题述材料可以看出，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例2如图4甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a1m，b0.2m，c0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q间加上电压后，其UI图线如图乙所示，当U10V时，求电解液的电阻率是多少？图4答案40m解析由题图乙可求得U10V时，电解液的电阻为R2000由题图甲可知电解液长为la1m，横截面积为Sbc0.02m2，结合电阻定律R得m40m.学科素养本题通过测量电解液电阻率，让电阻定律在学生头脑中得到提炼和升华，让学生对电阻、电阻率、横截面积、长度等物理量相互关系的理解更加深刻在这个过程中，提高了学生获取和处理信息的能力，体现了“物理观念”、“科学思维”等学科素养要求针对训练(2017东营三校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且abc.电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是()答案A解析长方体的体积VSl不变，根据电阻定律R，电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的，由于abc，故A符合题意二、电阻率1导体的电阻率的大小与什么因素有关？答案电阻率与导体的材料、温度有关2电阻率大，导体的电阻一定大吗？导体的电阻大，电阻率一定大吗？答案导体的电阻率大，导体的电阻不一定大，由R知，导体的电阻还与导体沿电流方向的长度和垂直电流方向的横截面积有关；导体的电阻率与导体的材料、温度有关，与导体的电阻无关，所以电阻大，电阻率不一定大1电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，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(1)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(2)大部分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(3)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(4)许多导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫做超导现象例3(多选)下列说法中正确的是()A据R可知，若通过导体的电流不变，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B导体的电阻是其本身的属性，同一温度下，通过导体的电流及加在导体两端的电压改变时导体的电阻不变C据可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比D导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R皆无关答案BD解析R是电阻的定义式，导体电阻由导体自身性质决定，与U、I无关当导体两端电压U加倍时，导体内的电流I也加倍，但比值R仍不变，故A错误，B正确；由电阻定律R可知，导体电阻决定于、l、S，与、l成正比，与S成反比，但由材料、温度决定，与l、S、R无关，故C错误，D正确1(对电阻率的理解)(多选)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，可用来制作标准电阻答案BD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错误，B正确；由R知，大R不一定大，故C错误；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正确2(电阻定律和电阻率的理解)(2018山师附中期末)某金属导线的电阻率为，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为()A4和4RB和4RC16和16RD和16R答案D解析导体的电阻率反映材料的导电性能，温度一定时同种材料的电阻率是不变的导线拉长后，直径变为原来的一半，则横截面积变为原来的，因总体积不变，长度变为原来的4倍，由电阻定律计算可知电阻变为原来的16倍3(电阻定律的理解与应用)(2018清华附中高二上期中)两根同种材料制成的导线，质量之比为21，长度之比为31，则它们的电阻之比为()A14B41C92D29答案C解析两根同种材料制成的导线，质量之比为21，则它们的体积之比是21，长度之比为31，则横截面积之比，根据电阻的计算公式R，得，所以C正确4(电阻定律的理解与应用)如图5所示，P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d.管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I.则金属膜的电阻为多少？镀膜材料的电阻率为多少？图5答案解析由欧姆定律可得，金属膜的电阻R，沿着L的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一电阻，其长为L，横截面积为管的底面周长与厚度d的乘积由电阻定律R可得：R，则，解得：.一、选择题考点一对电阻率的理解1(2018滨州市期末)下列说法正确的是()A电阻值大的为绝缘体，电阻值小的为导体B一般金属材料的电阻率随温度升高而减小C材料的电阻率与导体的电阻、横截面积和长度有关D当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零答案D2(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，对于大部分半导体材料，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错误考点二对电阻定律的理解与应用3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R1与R2的大小关系为()图2AR1R2BR1Ra，因长度l和电阻率相同，由R可知SaSb，选项A、C正确5(2017盐城市高二上期末)有些材料沿不同方向物理性质不同，我们称之为各向异性如图4所示，长方体材料长、宽、高分别为a、b、c，由于其电阻率各向异性，将其左右两侧接入电源时回路中的电流，与将其上下两侧接入该电源时回路中的电流相同，则该材料左右方向的电阻率与上下方向的电阻率之比为()图4A.B.C.D.答案C解析电流相等，则说明两种接法中电阻相等，根据电阻定律可得12，故可得，C正确6(2018济南市期末)两个用同种材料制成的电阻丝A、B，已知两电阻丝的直径之比为，现将电阻丝A、B并联接入电路，通过它们的电流分别为IA2A、IB6A则电阻丝A、B的长度之比为()A34B43C121D112答案A7.在如图5所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对A点的电压U为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则下列图象中正确的为()图5答案A二、非选择题8给装在均匀玻璃管内的水银柱加一电压，使通过水银柱的电流为0.1A，若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内，接在同一电压上，通过水银柱的电流为多少？(水银均充满玻璃管)答案1.6A解析设水银柱在两种情况下的电阻分别为R1、R2，对应的长度、横截面积分别为l1、l2，S1、S2，由电阻定律得R1，R2