高中物理 第二章 恒定电流 第6节 导体的电阻学案 新人教版选修3-1.doc

6导体的电阻答案：（1）控制变量法（2）正比（3）反比（4）（5）长度（6）横截面积（7）导电（8）导电（9）无关（10）（11）欧姆米（12）电阻温度计（13）标准电阻（14）小（15）大1探究导体电阻与其影响因素的定量关系（1）理论探究研究导体电阻与长度的关系推导：一条长为l、电阻为r的导体，我们可以把它看成是由n段长度同为l1、电阻同为r1的导体串联而成的，这n段导体的材料、横截面积都相同。总长度l与每段长度l1的关系为l/l1n，由串联电路的性质可知rnr1，即r/r1n。对比两式可知r/r1l/l1。得出结论：在横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比。研究导体电阻与它的横截面积的关系推导：有n条导体，它们的长度、材料和横截面积均相同，横截面积都为s1、电阻都为r1，把它们紧紧地束在一起，组成一个横截面积为s、电阻为r的新导体，显然s/s1n，由并联电路的性质可知rr1/n，即r1/rn。对比两式可知r/r1s1/s。得出结论：在长度、材料相同的情况下，导体电阻和横截面积成反比。（2）实验探究【实验目的】探究导体电阻与导体的材料、长度、横截面积的关系【实验方法】控制变量法研究电阻和长度的关系时，选用横截面积和材料相同的导体；研究电阻和横截面积的关系时，选用材料和长度相同的导体；研究电阻与材料的关系时，选用长度和横截面积相同的导体；按如图所示连接电路，闭合开关，测出金属丝两端的电压和通过的电流，根据欧姆定律算出金属丝的电阻，移动滑动变阻器的触头，多测几组数据，求出电阻r的平均值。说明：l1、l2为横截面积相同、材料相同而长度不同的合金导线（镍铬丝）；l2、l3为长度相同、材料相同但横截面积不同的合金导线（镍铬丝）；l3、l4为长度相同、横截面积相同但材料不同的合金导线（l3为镍铬丝，l4为康铜丝）。【实验结论】从实验知道，电流与导线的长度成反比，表明导线的电阻与导线的长度成正比；电流与导线的横截面积成正比，表明导线的电阻与导线的横截面积成反比，电流与导线的材料有关，表明导线的电阻与材料的性质有关。（3）测量方法横截面积：如图所示，将导体密绕，然后用刻度尺测出它的宽度，除以圈数，便是导体的直径，则可以算出导体的横截面积s。测量导体的直径可直接利用更精密的长度测量仪器游标卡尺或螺旋测微器。导体长度：将导体拉直，用毫米刻度尺测量其接入电路的有效长度。导体电阻：用伏安法测导体电阻，改变滑动变阻器滑片的位置，能获得多组数据，以所测电阻的平均值作为测量值r。【例1】在做“决定电阻大小的因素”实验时，每次需挑选下表中两根合适的导线，测出通过它们的电流大小，然后进行比较，最后得出结论。导线号码abcdefg长度/m1.00.51.51.01.21.50.5横截面积/mm23.20.81.20.81.21.21.2材料锰铜钨镍铬锰铜钨锰铜镍铬（1）为了研究电阻与导体材料有关，应选用的两根导线是（填号码）_；（2）为了研究电阻与导体的长度有关，应选用的两根导线是_；（3）为了研究电阻与横截面积的关系，应选用的两根导线是_；（4）本实验所采用的方法是_。解析：（1）研究电阻与导体材料的关系，应该选长度和横截面积都相同的两根导线，即选c、f；（2）研究电阻与导体长度的关系，应该选材料和横截面积都相同的两根导线，即选c、g；（3）研究电阻与导体横截面积的关系，应该选长度和材料都相同的两根导线，即选a、d。答案：（1）cf（2）cg（3）ad（4）控制变量法2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；导体电阻与构成它的材料有关。这就是电阻定律。（2）公式：rl/s。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、导体的长度和导体的横截面积和温度有关，与其他因素无关。表达式中的l是沿电流方向导体的长度，横截面积是垂直电流方向的横截面。如图所示，一块长方形铜块，若通以电流i1，则长度为a，横截面积为bc；若通以电流i2，则长度为b，横截面积为ac。（3）单位：r：，l：m，s：m2，：m。（4）适用条件：温度一定，粗细均匀（s为定值）的导线或浓度均匀的电解液。【例2】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab10 cm，bc5 cm，当将a与b接入电压为u的电路中时，电流为1 a；若将c与d接入电压为u的电路中，则电流为（）a4 a b2 a ca da解析：设将a与b连入电路时，电阻为r1，c与d连入电路时电阻为r2，金属片厚度为h，由电阻定律r得r1，r2，所以r1r241，故后者电流i24i1，答案选a。答案：a3电阻率（1）物理意义：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）大小：rs/l，各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻。不能根据rs/l错误地认为电阻率跟导体的横截面积s成正比，跟导体长度l成反比。某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍作用一定大。这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的l、s决定。各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率。（3）单位：欧米（m）。（4）电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电阻温度计。半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度变化较大，可用于制作热敏电阻。有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻。有些物质当温度降低到绝对零度附近时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度tc。【例3】关于材料的电阻率，下列说法正确的是（）a把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的b材料的电阻率随温度的升高而增大c纯金属的电阻率较合金的电阻率小d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，a错误；金属材料的电阻率随温度升高而增大，而半导体材料则相反，所以b错误；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，不能表明导体对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映导体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d错误，c正确。答案：c4r和r的对比5电阻r和电阻率的比较【例41】如图所示，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_，镀膜材料电阻率的计算式为_。解析：答案：【例42】给装在玻璃管内的水银柱加一电压，使通过水银柱的电流为0.1 a，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？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在两种情况下水银的体积相同，所以有l1s1l2s2又因为s1r2，s2（2r）2所以s24s1，l14l2，代入电阻计算式得r116r2由欧姆定律得ur1i1r2i2所以i216i11.6 a。答案：1.6 a【例5】下列说法中正确的是（）a据r可知，当通过导体的电流不变时，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，通过导体的电流及加在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皆无关解析：选项正误解析ar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bc是导体电阻率的定义式，导体的电阻率由导体的材料和温度决定，与r、s、l均无关d答案：bd6滑动变阻器的原理及连接方法（1）原理：利用改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻。（2）构造：图甲是滑动变阻器的实物图，图乙是滑动变阻器的原理图，ab是一根金属杆，其电阻可视为零，cd是电阻率较大、长度较长的电阻丝，p是滑片，线圈匝与匝之间是彼此绝缘的，变阻器上有两条发光的“线”，是绝缘漆被刮掉的部分，能将ab杆与电阻丝连通。若只将cd直接接入电路中，电阻是整个电阻丝的电阻，是一个定值，滑动变阻器就起不到改变电阻的作用。（3）连接方法要使滑动变阻器起限流作用时，正确的连接方法是接a与d或b与c或a与c或b与d，即“一上一下”，如接a与d，如图丙所示，接入电路的电阻就是dp部分，当将p滑向c端时，电阻变大。要使滑动变阻器起分压作用时，要将cd全部接入电路，另外再选择a或b与负载相连后与pc或pd部分并联，如图丁所示，滑动p到不同位置，负载rx与不同长度、不同阻值的电阻并联，得到不同的电压。（4）缺点：就是不能准确知道连入电路中的电阻阻值的具体数值。而实验室中的另一常用变阻器件变阻箱却能知道电阻的值。【例6】如图为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的iu关系曲线图。（1）为了通过测量得到如图所示关系的完整曲线，在图甲和乙两个电路中应选择的是图_，简要说明理由：_。（电源电动势为9 v，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0100 ）（2）图丙电路中，电源电压恒为9 v，电流表读数为70 ma，定值电阻r1250 。由热敏电阻的iu关系曲线可知，热敏电阻