高中物理 6电阻定律导学案 新人教版选修3-1

用心 爱心 专心1 六 电阻定律六 电阻定律 要点导学 1 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 1 实验探究 由于金属丝的电阻较小 为减小误差 可采用安培表外接法 教学中要引导学生对教材图 2 6 2 中选安培表外接的原因进行分析 提高学生分析问题 的能力 理解控制变量法的物理意义 掌握控制变量法在 探究导体电阻与其影响因 素的定量关系 中的应用 2 理论探究 学习逻辑推理的一般方法 了解科学探究形式除实验探究外 还有 理论探究 调查研究等 2 电阻定律的表述 导体的电阻 R 跟它的长度成正比 跟它的横截面积 S 成反比 公式 L R S 对于一确定的导体 其电阻与加在它两端的电压 只与导体的 有关 3 电阻率 的意义 电阻率 跟导体的材料有关 是反映材料导电性能好坏的物 理量 在数值上等于用该材料制成的 1m 长 截面积为 2 1m的导体电阻值 材料的电阻率 越小 说明其导电性能越好 电阻率的单位 欧姆米 简称欧米 符号是 m 电阻率与 温度有关 金属的电阻率随温度的升高而 利用这一特性可以制成电阻温 度计 但有的合金电阻率几乎不受温度的影响 可以制成标准电阻 范例精析 例 1 一个标有 220V 100W 的白炽热灯泡 两端的电压由零逐渐增大到 220V 的 过程中 如图 12 6 1 所示的电压U与电流I关系图中 合理的是 解析 电压越高 灯丝温度也越高 灯泡的灯丝是金属导体 灯丝材料的电阻率也 随温度的升高而增大 因此灯丝的电阻随电压的升高而增大 由于电阻增大 电流随电 压增大而增加得慢 本题得正确选项是 B 拓展 灯泡的灯丝是金属导体 正常发光的情 况下可以认为电阻是不变的 其伏安特性是线性的 符合欧姆定律 但本题中由于电压是从零增加到 220V 在这个范围里 灯丝的温度变化很大 所以 灯丝的伏安特性是非线性的 另外 由于U I坐标平面上的点所代表的电阻 值应等于这一点与坐标原点连成的直线所代表的电 阻 根据这个道理 坐标平面上的曲线所代表的是 一个变化的电阻 曲线上的各点的电阻值可以用这 一点与坐标原点连线的斜率表示 由此可以判断出曲线所代表的电阻在不同电压 电流 时的阻值的变化情况 例 2 两根完全相同的金属导线A和B 现将A拉伸到原来的两倍长度 将B对折后 图 12 6 1 用心 爱心 专心2 并起来 则它们的电阻之比RA RB 解析 拉长或对折 金属导线的总体积不变 设原来金属导线的电阻R A拉长两倍 后横截面积为一半 所以它的电阻为 4R B对折后长度为一半 横截面积为两倍 其电 阻为R 4 所以本题正确答案是 16 1 拓展 解决问题时要注意关联因素之间的变化关系 本题中 导线拉长或对折 长 度发生变化的同时 其横截面积也随之发生变化 本质是导线的体积保持不变 例 3 两根同种材料制成的电阻丝a和b a的长度和横截面的直径均为b的两倍 要使两电阻丝接入电路后消耗的电功率相等 则加在它们两端的电压之比是多少 解析 由题意知 a电阻丝的长度和横截面的直径均为b的两倍 由公式 2 4ll R Sd d为电阻丝的横截面的直径 得 1 2 ab RR 又 2 U P R 且Pa Pb 则 22 ab ab UU RR 得 2 2 a a b b RU UR 即 a b 两端的电压之比为2 2 拓展 理解电阻定律公式和电功率公式的物理意义并能熟练应用 这是正确解题的 前题 解题过程中 要将R与S的关系转化为R与横截面直径d之间的关系即可 例 4 若不考虑灯丝电阻随温度变化的因素 把一只标有 220V 100W 的灯泡接 入电压为 110V 的电路中 灯泡的实际功率是多少 正常发光时的电阻是多少 如果考虑 到温度对电阻的影响 情况又如何 解析 不考虑温度对电阻的影响时 可以认为电灯的电阻不变 为额定功率下的电 阻值 即正常发光时的电阻 在此前提下利用公式进行求解 正常发光时的电阻 也就是额定功率下的电阻 由PUI U I R 得 22 220 484 100 U R P 因为电阻不变 在实际电压下有 2 U R P 即 2 U PP U 也就是说 电压如果变 为额定电压的一半 实际电功率就变为额定功率的 1 4 此时实际功率 P 25W 如果考虑到温度对电阻的影响 在实际电压为额定电压一半的情况下 通过电灯的 电流较小 灯丝的焦耳热功率明显减小 灯丝的温度比正常发光时的温度低得多 所以 1 25 4 RR PPW 拓展 本题考查对电功率的正确理解和计算 在开始学习电学内容时 这种计算是 基本训练 熟练之后可以正确地利用比例关系 很快地得出结论 对于白炽灯 如果题 中假设不考虑温度变化对灯丝电阻的影响 可以作为电阻值不变来处理 如果题中没有 用心 爱心 专心3 特别说明 这要看具体情况 1 问题涉及金属电阻率的有关概念 就必须要考虑灯丝 电阻随温度变化 2 实际电压的变化量对额定电压来说较大 需要考虑灯丝电阻随温 度变化 实际电压的变化量对额定电压来说较小 可以认为灯丝电阻不变 能力训练 1 关于电阻率的说法 正确的是 A 电阻率 与导体的长度L和横截面积S有关 B 电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱 由导体材料决定 与温度有关 C 电阻率 越大的导体 电阻也越大 D 超导材料的电阻率一定为零 2 一段粗细均匀的电阻丝 横截面直径为d 电阻为R 现把它拉成横截面直径为 d 10 的均匀细丝 它的电阻变为 A 100R B 1000R C 10000R D R 10000 3 如图 12 6 2 所示为滑动变阻器的示意图 为使变阻器的滑动触点P向右滑动 时 接入电路的电阻增大 下列连接正确的是 A a和b接入电路 B a和c接入电路 C c和b接入电路 D c和d接入电路 4 一只 220V 100W 的灯泡正常工作时电阻为 484 拿一只这种灯泡来测量它 不工作时的电阻 应是 A 等于 484 B 大于 484 C 小于 484 D 无法确定 5 一根粗细均匀的导线中 通过 5A 的恒定电流 经过一段时间后 若导线散热损 失不计 则导线升高的温度应与 A 导线长度成正比 B 导线长度的平方成正比 C 导线的横截面积成反比 D 导线的横截面积的平方成反比 6 如图 12 6 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 测出它的电阻为 R 然后将它再按图乙方式接在电极 C D 之间 这时它的电 阻应为 A R B R 2 C R 4 D 4R 7 关于金属材料的电阻率有以下特点 一般而言 纯金属的电阻率小 合金的电阻率 大 金属的电阻率随温度的升高而增大 有的金属电阻率随温度变化而显著变化 有的合金 电阻率几乎不受温度的影响 根据以上信息 判断下列说法中正确的是 A 连接电路用的导线一般用合金来制作 B 电炉 电阻器的电阻丝一般用合金来制作 C 电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作 图 12 6 2 图 12 6 3 用心 爱心 专心4 D 标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制成 8 甲 乙两根粗细相同的不同导线 电阻率之比为 1 2 长度之比为 4 1 那么 两根导线加相同的电压时 其电功率之比 P甲 P乙 如果通过两根导线的电流 强度相同 则其电功率之比 P 甲 P 乙 9 一个电动机的线圈 由直径是 0 29mm 的铜导线绕成 估计每匝线圈的平均长度 为 12cm 经测量这个线圈的总电阻为 10 5 试计算这个线圈的匝数 已知铜的电阻 率 铜 1 8 10 8 m 10 A B两地相距 11km A地用两根完全相同的平行导线向B地送电 若两地间某处 的树倒了 压在两根导线上而发生故障 为了找出故障所在处 在A地给两根导线上加 上 12V 电压时 B地测得电压为 10V 若在B地给两根导线上加上 12V 电压时 A地测得 电压为 4V 求故障发生在何处 素质提高 11 变电站用铜导线 铜 1 8 10 8 m 向 1km 外的用户供电 变电站输出电压 238V 若 输电线中的电流是 5A 为使用户获得的电压不低于 220V 应选用横截面积最小为多大的 导线 12 在横截面积为S的粗细均匀的铜导线中流过恒定电流I 铜的电阻率为 电 子电量为e 则电子在铜导线中受到的电场力多大 13 如图 12 6 4 所示是两根电阻丝