2018-2019学年物理人教版选修3-1学案：第二章第6节-导体的电阻.doc

第6节导体的电阻1知道影响导体电阻的因素，并掌握科学的探究方法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实验结论(1)导体长度越长，电阻越大；(2)导体横截面积越大，电阻越小；(3)导体的电阻还与导体的材料有关2逻辑推理(1)导体的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)导体的电阻与它的横截面积的关系：有n条导体，它们的长度相同，横截面积都为S1，电阻同为R1把他们紧紧地束在一起，组成一横截面积为S、电阻为R的导体则R，SnS1，所以二、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)公式：R，式中是比例系数，它与导体的材料有关，是表征材料性质的一个重要的物理量，叫做这种材料的电阻率2电阻率(1)单位：欧姆·米，符号：·m(2)变化规律：电阻率往往随温度的变化而变化金属的电阻率随温度的升高而增大(3)应用：电阻温度计、标准电阻等 判一判(1)探究导体电阻与其影响因素的关系所采用的实验方法为控制变量法()(2)电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻反映了导体对电流的阻碍作用()(3)电阻率往往随温度的变化而变化，半导体的电阻率随温度的升高而增大，可制作热敏电阻()(4)一只白炽灯泡，正常发光时灯丝的电阻为121 ，当这只灯泡停止发光一段时间后灯丝的电阻大于121 ()提示：(1)(2)(3)×(4)× 想一想由影响导体电阻的因素分析，为什么几个电阻串联起来，总电阻增大；几个电阻并联起来，总电阻减小？提示：几个电阻串联相当于增大了导体的长度，几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积 做一做关于导体的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，只有导体有电流通过时，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、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象叫超导现象，发生超导现象时，温度不为绝对零度提示：选D导体的电阻率由材料本身的性质决定，并随温度而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、B、C错；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D对对电阻率的理解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：，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；单位：欧·米(·m)3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)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)当温度降到绝对零度时，某些导体变成超导体【题组过关】1关于材料的电阻率，下列说法中正确的是()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减小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：选C电阻率是材料本身的一种电学特征，与导体的长度、横截面积无关，A选项错金属材料的电阻率随温度升高而增大，半导体材料则相反，B选项错合金的电阻率比纯金属的电阻率大，C选项对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，而电阻还跟导体的长度、横截面积等因素有关，D选项错2(2018·福建漳州一中高二检测)关于电阻和电阻率，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，与R、S成正比，与l成反比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，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错误若导体温度升高时，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正确对电阻定律的理解和应用1表达式：R2适用条件：温度一定，粗细均匀的导体或浓度均匀的电解质溶液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3R与R的区别RR意义决定式定义式理解说明导体的电阻由、l、S决定，且与l成正比，与S成反比提供了一种测电阻的方法伏安法不能认为R与U成正比，与I成反比适用范围金属导体、电解质溶液任何导体联系R对R补充说明了导体的电阻不取决于U和I，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 命题视角1对电阻定律的理解(多选)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据R可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变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皆无关思路点拨 (1)R是电阻的定义式，提供了计算电阻的一种方法，其大小与U、I无关(2)R是电阻的决定式，与、l、S有关解析导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为R，而R为电阻的定义式，选项A错误，选项B正确而仅是导体电阻率的定义式，电阻率与式中的各物理量都无关，选项C错误，选项D正确答案BD 命题视角2电阻定律的应用一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为05 ，导线原来的电阻多大？若把这根导线的一半均匀拉长为原来的3倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？思路点拨 (1)导线对折后长度减半，横截面积加倍(2)导线均匀拉长的同时，横截面积变小，而体积不变解析一段导线对折两次后，变成四段相同的导线，并联后的总电阻为05 ，设每段导线的电阻为R，则05 ，R2 ，所以导线原来的电阻为4R8 若把这根导线的一半均匀拉长为原来的3倍，则横截面积变为原来的，长度为原来的3倍，所以这一半的电阻变为4 ×936 ，另一半的电阻为4 ，所以拉长后的总电阻为40 ，是原来的5倍答案8 5 命题视角3电阻定律与欧姆定律的综合应用如图所示，相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 ，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10 V，电流表示数为40 mA求发生短路处相距A有多远？解析A、B间距离l40 km，导线总长2l，总电阻R800 设A与短路处距离x，导线总长2x，总电阻Rx由欧姆定律得Rx 250 由电阻定律得R，Rx，所以xl×40 km125 km即短路处距A有125 km答案125 km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是垂直于电流方向的横截面积(2)一定几何形状的导体，电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R求电阻时，要注意导体长度和横截面积的确定(3)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，这是解决此类电阻问题的关键 【题组突破】1两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根A均匀拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为()A11B41C81 D161解析：选D设金属导线原来的电阻为R，则R拉长后：l2l，体积VlS不变，故S，R44R；对折后：l，S2S，故R·则RR161，故选项D正确2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，镶膜的厚度为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，则膜的电阻为多少？镶膜材料电阻率为多少？解析：由欧姆定律可得R，沿着L的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长×厚度d由电阻定律R可得：R，则，解得：答案：随堂检测 1(多选)(2018·大丰市校级期中)关于电阻的计算式R和决定式R，下面说法正确的是()A导体的电阻与其两端的电压成正比，与电流成反比B导体的电阻仅与导体长度、横截面积和材料有关C导体的电阻随工作温度变化而变化D对一段一定的导体来说，在恒温下比值是会变的，导体电阻随U或I的变化而变化解析：选BC导体的电阻是导体本身的特性，与其两端电压和电流强度无关，故A错误；根据电阻定律R可知：导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关，故B正确；导体的电阻率随温度变化而变化，电阻也随温度而变化，故C正确；导体的电阻是导体本身的特性，对一段一定的导体来说，在恒温下比值是恒定的，导体电阻不随U或I的变化而变化，故D错误2一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流为I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为()ABUC2U D4U解析：选D导线原来的电阻为R，拉长后长度变为2l，横截面积变为，所以R4R导线原来两端的电压为UIR，拉长后为UIR4IR4U3一只“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，下列说法中正确的是()A小于484 B大于484 C等于484 D无法确定解析：选A灯泡不工作时温度低，因此阻值小于正常工作时的阻值，A正确4如图所示是两根电阻丝通电后的UI图象，由图可知，a、b的电阻分别为多大？若二者是用同种电阻丝制成的，则它们的长度之比是多少？解析：由UI图线可知Ra 10 ，Rb 667 根据R，l，所以lalbRaRb32答案：10 667 32课时作业 学生用书P139(单独成册)一、单项选择题1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：选B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2(2018·桐乡市校级联考)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，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，根据以上的信息，判断下列的说法中正确的是()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作解析：选B纯金属的电阻率小，故连接电路用的导线一般用纯金属来制作，故A错误；合金的电阻率大，故电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作，故B正确；有的金属电阻率随温度变化而显著变化，故电阻温度计一般用纯金属来制作，故C错误；有的合金的电阻率几乎不受温度的影响，故标准电阻一般用合金材料制作，故D错误3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，其中电阻阻值最小的是()解析：选A由电阻的决定式可知，A中电阻RA；B中电阻RB；C中电阻RC；D中电阻RD，故电阻最小的为A4当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别那么熔丝熔断的可能性较大的是()A横截面积大的地方B横截面积小的地方C同时熔断D可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方 解析：选B根据电阻定律，横截面积小的地方电阻较大，当电流通过时，电阻大的位置发热量大，易熔断选项B正确5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4R B和4RC16和16R D和16R解析：选D电阻率由导体的材料决定，另外还与温度有关，与其他因素无关，故拉长以后电阻率仍然为将导线拉长到直径为原来的一半，横截面积变为原来的倍，长度变为原来的4倍，由电阻定律R知该金属导线电阻变为原来的16倍综上所述，选项D正确6如图所示，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、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是()A图甲产生的热量比图乙产生的热量多B图甲产生的热量比图乙产生的热量少C图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多D因为是形状不规范的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多解析：选A将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设为r，图甲中等效为两个电阻并联，R甲，图乙中等效为两个电阻串联，R2r，又因为两端的电压是相等的，故由P知电阻小的产热多，A正确，B、C、D错误7(2018·南阳校级月考)神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为8×106 ·m，某生物体中某段髓质神经纤维可看做高20 cm、半径为4 cm的圆柱体，当在其两端加上电压U100 V时，该神经恰好发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流约为()A031 A B062 AC015 A D043 A解析：选A由电阻定义式可得：R8×106× 318×108 ，故电流为：I A031 A，故A正确，B、C、D错误二、多项选择题8(2018·陕西师大附中月考)电位器是变阻器的一种如图所示，如果把电位器与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度，下列说法正确的是()A串接A、B使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗B串接A、C使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮C串接A、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗D串接B、C使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮解析：选AD根据电位器结构和连线可知：串接A、B使滑动触头顺时针转动时回路电阻增大，回路电流减小，灯泡变暗，A正确；同理，D正确；串接A、C时，滑动触头不能改变回路电阻，灯泡亮度不变，故B、C错误9(2018·汕尾期末)两根材料相同的均匀导线A和B，其长度分别为L和2L，串联在电路中时，其电势的变化如图所示，下列说法正确的是()AA和B导线两端的电压之比为32BA和B导线两端的电压之比为12CA和B导线的横截面积之比为23DA和B导线的横截面积之比为13解析：选ADA、B两端的电势差分别为6 V、4 V，电流相等，根据欧姆定律得，串联时电流相等，则由UIR可知，电压之比为32，故A正确，B错误；根据电阻定律得，R，则S，则横截面积之比×，故D正确，C错误10(2018·深圳校级期中)一根粗细均匀的金属导线阻值为R，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则下列说法正确的是()A此时金属导线的阻值为4RB此时通过金属导线的电流为C此时自由电子定向移动的平均速率为D此时自由电子定向移动的平均速率为解析：选ABC将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的，根据电阻定律R分析得到，电阻变为原来的4倍，电压U恒定不变，根据欧姆定律I可知，电流变为原来的，即为，故A、B正确；电流的微观表达式InevS，其中n、e不变，电流I变为原来的，横截面积S变为原来的，则自由电子定向移动的平均速率为，故C正确，D错误三、非选择题11灯泡电阻为240 ，额定电压为120 V，应串联一根多长的镍铬导线在电路中，才可把灯泡接在220 V的电路中？设导线的横截面积为055 mm2，镍铬导线的电阻率10×106 ·m解析：由题知：灯泡电阻为R1240 ，额定电压为U1120 V，镍铬导线应承担的电压为U2UU1220 V120 V100 V根据得：R2 200 由R2得：l m110 m答案：110 m12如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a1 m，b02 m，c01 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其UI图线如图乙所示当U10 V时，求电解液的电阻率是多少？解析：由题图乙可求得电解液的电阻为R 2 000 由题图甲可知电解液长为la1 m横截面积为Sb·c002 m2由电阻定律R得 ·m40 ·m答案：40 ·m