學案7導體的電阻人教版選修31

1、學案7導體的電阻學習目標定位 1.知道電阻與哪些因素有關(guān)，能夠探究電阻與各因素的關(guān)系.2.掌握電阻定律，并能進行有關(guān)計算.3.理解電阻率的概念、意義及決定因素一、影響導體電阻的因素1導體電阻與其影響因素的定性關(guān)系移動滑動變阻器的滑片可以改變它的電阻，這說明導體電阻跟它的長度有關(guān)；同是220 V的燈泡，燈絲越粗用起來越亮，說明導體電阻跟它的橫截面積有關(guān)；電線常用銅絲制造而不用鐵絲，說明導體電阻跟它的材料有關(guān)2導體電阻與其影響因素的定量關(guān)系探究方案一如圖1所示，a、b、c、d是四條不同的金屬導體在長度、橫截面積、材料三個因素方面，我們采用控制變量法研究影響電阻的因素，即b、c、d跟a相比，分別只有

2、一個因素不同：b與a長度不同；c與a橫截面積不同；d與a材料不同圖1圖中四段導體是串聯(lián)的，每段導體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此，用電壓表分別測量a、b、c、d兩端的電壓，就能知道它們的電阻之比比較a、b的電阻之比與它們的長度之比；比較a、c的電阻之比與它們的橫截面積之比；比較a、d的電阻是否相等這樣就可以得出長度、橫截面積、材料這三個因素與電阻的關(guān)系探究方案二邏輯推理法(1)分析導體的電阻與它的長度的關(guān)系一條長度為l，電阻為R的導體，可以看成是由n段長度同為l1、電阻同為R1的導體串聯(lián)而成因lnl1，RnR1，所以.(2)研究導體的電阻與它的橫截面積的關(guān)系有n條導體，它們的長度相同，橫截

3、面積都為S1，電阻同為R1.把他們緊緊地束在一起，組成一橫截面積為S、電阻為R的導體則R，SnS1，所以.二、導體的電阻1電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)(2)公式：R，式中是比例系數(shù)，它與導體的材料有關(guān)，是表征材料性質(zhì)的一個重要的物理量，叫做這種材料的電阻率2電阻率(1)單位：歐姆·米，符號：·m.(2)變化規(guī)律：電阻率往往隨溫度的變化而變化金屬的電阻率隨溫度的升高而增大(3)應(yīng)用：電阻溫度計、標準電阻等一、影響導體電阻的因素問題設(shè)計1家中的白熾燈燈絲斷了，恰好又沒有新的可換，輕輕搖晃燈泡

4、，把斷了的燈絲搭接起來，還能繼續(xù)使用這種斷絲再搭接的燈泡重新連入電路中會發(fā)現(xiàn)它比原來更亮了，這說明燈絲的電阻發(fā)生了變化，影響燈絲電阻的因素有哪些？如何測定燈絲的長度、橫截面積、電阻？請畫出測電阻的電路圖答案長度、橫截面積、材料長度可以用刻度尺測量；可以用纏繞的方法測導線的直徑進而算出橫截面積；用伏安法測電阻電路圖如圖所示2由于變量較多，實驗中需采用什么思想方法？答案控制變量法要點提煉1在橫截面積、材料相同的條件下，導體的電阻與長度成正比2在長度、材料相同的條件下，導體的電阻與橫截面積成反比二、導體的電阻問題設(shè)計1觀察課本58頁表格，回答：不同導體材料的電阻率是否相同？純凈金屬與合金哪種材料的電

5、阻率大？答案從表中可以看出，不同導體材料的電阻率不同，合金的電阻率比純凈金屬的電阻率大2將日光燈燈絲(額定功率為8 W)與演示用歐姆表(測電阻大小的儀表)連接成如圖2所示電路，觀察用酒精燈加熱燈絲前后，發(fā)現(xiàn)燈絲加熱后歐姆表示數(shù)變大了分析金屬的電阻率與溫度的關(guān)系圖2答案當溫度升高時，歐姆表的示數(shù)變大，表明金屬燈絲的電阻增大，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大要點提煉1公式R中物理量的理解(1)表示材料的電阻率，其大小與導體的形狀、大小無關(guān)，與材料和溫度有關(guān)(2)l表示沿電流方向?qū)w的長度；S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積如圖3所示，一長方體導體，若通過電流I1，則長度為a，橫截面積為bc；若通過電

6、流I2，則長度為c，橫截面積為ab.圖32公式R適用條件：溫度一定、粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液3電阻率與溫度的關(guān)系(1)金屬的電阻率隨溫度升高而增大(可用于制造電阻溫度計)(2)半導體和絕緣體的電阻率隨溫度的升高而減小(半導體的電阻率隨溫度變化較大，可用于制做熱敏電阻)(3)有些合金(如錳銅、鎳銅)的電阻率幾乎不受溫度變化的影響(可用來制做標準電阻)(4)當溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻率突然減小到零成為超導體延伸思考白熾燈的燈絲斷了，輕輕搖晃把斷了的燈絲搭接上后，再接入電路時，會發(fā)現(xiàn)比原來更亮了，怎么解釋這種現(xiàn)象？答案燈絲斷了又重新搭接上，燈絲長度變短，由R可知，l減

7、小，R減小，根據(jù)P可知，U不變，R減小，P增大，所以燈泡變亮一、電阻定律的理解例1如圖4所示，P是一個表面鑲有很薄電熱膜的長陶瓷管，其長度為L，直徑為D，鍍膜的厚度為d，管兩端有導電金屬箍M、N.現(xiàn)把它接入電路中，測得它兩端電壓為U，通過它的電流為I，則金屬膜的電阻為多少？鍍膜材料電阻率為多少？圖4解析由歐姆定律可得R，沿著長陶瓷管的方向?qū)⒛诱归_，如圖所示，則膜層等效為一個電阻，其長為L，橫截面積為管的周長×厚度d.由電阻定律R可得：R，則，解得：.答案例2目前集成電路的集成度很高，要求里面的各種電子元件都微型化，集成度越高，電子元件越微型化、越小圖5中R1和R2是兩個材料相同、厚

8、度相同、表面為正方形的導體，但R2的尺寸遠遠小于R1的尺寸通過兩導體的電流方向如圖所示，則關(guān)于這兩個導體的電阻R1、R2關(guān)系的說法正確的是()圖5AR1R2BR1R2CR1R2D無法確定答案C解析設(shè)正方形導體表面的邊長為a，厚度為d，材料的電阻率為，根據(jù)電阻定律得R，可見正方形電阻的阻值只和材料的電阻率及厚度有關(guān)，與導體的其他尺寸無關(guān)，選項C正確二、對電阻率、電阻的理解例3關(guān)于電阻率的說法中正確的是()A電阻率與導體的長度l和橫截面積S有關(guān)B電阻率反映材料導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與溫度有關(guān)C電阻率大的導體，電阻一定很大D有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作電阻溫度計解

9、析電阻率反映材料導電能力的強弱，只與材料及溫度有關(guān)，與導體的長度l和橫截面積S無關(guān)，故A錯，B對；由R知大，R不一定大，故C錯；有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻，故D錯答案B針對訓練一只白熾燈泡，正常發(fā)光時燈絲的電阻為121 ，當這只燈泡停止發(fā)光一段時間后燈絲的電阻應(yīng)是()A大于121 B小于121 C等于121 D無法判斷答案B解析由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故白熾燈泡正常發(fā)光時燈絲的電阻大，停止發(fā)光一段時間后，燈絲溫度降低，電阻減小，故選B.1(電阻定律R的應(yīng)用)一根粗細均勻的導線，當其兩端電壓為U時，通過的電流為I，若將此導線均勻拉長到原來的2倍時，電流

10、仍為I，導線兩端所加的電壓變?yōu)?)AU/2BUC2UD4U答案D解析導線原來的電阻為R，拉長后長度變?yōu)?l，橫截面積變?yōu)?，所以R4R.導線原來兩端的電壓為UIR，拉長后為UIR4IR4U.2(電阻率的理解)根據(jù)電阻定律，電阻率，對于溫度一定的某種金屬導線來說，它的電阻率()A跟導線的電阻成正比B跟導線的橫截面積成正比C跟導線的長度成反比D由所用金屬材料本身性質(zhì)決定解析材料的電阻率與其電阻、橫截面積、長度、導體的形狀無關(guān)，與材料本身和溫度有關(guān)，故選項D正確答案D3(公式R的計算)一根粗細均勻的金屬裸導線，若把它均勻拉長為原來的3倍，電阻變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮咳魧⑺爻傻乳L的三段再絞合成一根，它的電阻

11、變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲?設(shè)拉長與絞合時溫度不變)答案9倍解析金屬裸導線原來的電阻為R，拉長后長度變?yōu)?l，因體積VSl不變，所以導線橫截面積變?yōu)樵瓉淼模?，故導線拉長為原來的3倍后，電阻R9R.同理，三段絞合后，長度為，橫截面積為3S，電阻RR.題組一電阻定律的應(yīng)用1一根阻值為R的均勻電阻絲，在下列哪些情況中其阻值仍為R(設(shè)溫度不變)()A當長度不變，橫截面積增大一倍時B當橫截面積不變，長度增加一倍時C當長度和橫截面積都縮小為原來的一半時D當長度和橫截面積都擴大一倍時答案CD解析根據(jù)電阻定律R可知，只有電阻絲的長度和橫截面積都擴大或縮小相同比例倍數(shù)時，電阻絲的電阻才能保持不變，故選C、D.2兩段材料

12、和質(zhì)量都相同的均勻電阻線，它們的長度之比為L1L223，則它們的電阻之比R1R2為()A23 B49 C94 D32答案B解析材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線的體積是相同的，又因長度之比L1L223.故橫截面積之比S1S232.由電阻定律得電阻之比為·×.3神經(jīng)系統(tǒng)中，把神經(jīng)纖維分為有髓鞘和無髓鞘兩大類，現(xiàn)代生物學認為，髓鞘是由多層類脂物質(zhì)髓質(zhì)累積而成，具有很大的電阻，經(jīng)實驗測得髓質(zhì)的電阻率為8×106 ·m.某生物體中某段髓質(zhì)神經(jīng)纖維可看做高20 cm、半徑為4 cm的圓柱體，當在其兩端加上電壓U100 V時，該神經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，則引起神經(jīng)纖維產(chǎn)生感覺的最小電

13、流為()A0.31 AB0.62 AC0.15 AD0.43 A答案A解析由Rl/S得R3.18×108 ，所以IU/R0.31 A.4.如圖1所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab2bc.當將A與B接入電路或?qū)與D接入電路中時電阻之比RABRCD為()圖1A14B12C21D41答案D解析設(shè)沿AB方向橫截面積為S1，沿CD方向的橫截面積為S2，則有，A、B接入電路時電阻為RAB，C、D接入電路時電阻為RCD，則有.題組二電阻率的理解及計算5當電路中的電流超過熔絲的熔斷電流時，熔絲就要熔斷由于種種原因，熔絲的橫截面積略有差別那么熔絲熔斷的可能性較大的是()A橫截面積大的地方B橫截面積

14、小的地方C同時熔斷D可能是橫截面積大的地方，也可能是橫截面積小的地方答案B解析根據(jù)電阻定律，橫截面積小的地方電阻較大，當電流通過時電阻大的位置發(fā)熱量大易熔斷選項B正確6關(guān)于導體的電阻及電阻率的說法中，正確的是()A由R知，導體的電阻與長度l、電阻率成正比，與橫截面積S成反比B由R可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比C將一根導線一分為二，則半根導線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D電阻率往往隨溫度的變化而變化答案AD解析導體的電阻率由材料本身的性質(zhì)決定，并隨溫度的變化而變化，導體的電阻與長度、橫截面積有關(guān)，與導體兩端的電壓及導體中的電流無關(guān)，A對，B、C錯電阻率反映材料導

15、電性能的強弱，電阻率常隨溫度的變化而變化，D對7.兩長度和橫截面積均相同的電阻絲的伏安特性曲線如圖2所示，求兩電阻絲的電阻值之比為_，電阻率之比為_圖2答案1313解析在IU圖線中，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以R，則兩電阻絲的電阻值之比；由于兩電阻絲的長度和橫截面積均相同，所以電阻率之比.8如圖3甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a1 m，b0.2 m，c0.1 m，當里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其UI圖線如圖乙所示，當U10 V時，電解液的電阻率_·m.圖3答案40解析由題圖乙可求得電解液的電阻為R 2 000 由題圖甲可知電解液長為la1 m橫截面積為

16、Sbc0.02 m2由電阻定律R得 ·m40 ·m.題組三綜合應(yīng)用9.滑動變阻器的原理如圖4所示，則下列說法中正確的是()圖4A若將a、c兩端連在電路中，則當滑片OP向右滑動時，變阻器接入電路中的阻值增大B若將a、d兩端連在電路中，則當滑片OP向右滑動時，變阻器的阻值減小C將滑動變阻器以限流式接法接入電路時，必須連入三個接線柱D將滑動變阻器以分壓式接法接入電路時，必須連入三個接線柱答案AD解析若將a、c兩端連在電路中，aP部分將連入電路，則當滑片OP向右滑動時，該部分的導線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，A正確若將a、d兩端連在電路中，也是將aP部分連入電路，則當滑

17、片OP向右滑動時，該部分的導線長度變長，變阻器接入電路中的阻值將增大，B錯誤A、B兩個選項中均為限流式接法，可見在限流式接法中，a、b兩個接線柱中任意選一個，c、d兩個接線柱中任意選一個，接入電路即可，C錯誤在滑動變阻器的分壓式接法中，a、b兩個接線柱必須接入電路，c、d兩個接線柱中任意選一個，接入電路即可，D正確10.在如圖5所示電路中，AB為粗細均勻、長為L的電阻絲，以A、B上各點相對A點的電壓為縱坐標，各點離A點的距離x為橫坐標，則各點電勢U隨x變化的圖線應(yīng)為()圖5答案A解析由UIRx·xx，其中E、L均為定值，故U與x成正比A項正確11.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y串聯(lián)在電

18、路中，兩導線沿長度方向的電勢變化情況分別如圖6中的ab段和bc段圖線所示，則導線x和y的橫截面積之比為()圖6A21B12C61 D16答案B解析兩導線串聯(lián)，電流相等，I1I2，從兩段圖線上截取相同的電壓，U1U2，保證電阻是相等的，此時長度之比為L1L212，由電阻定律知，橫截面積之比等于長度之比，S1S212，B正確，A、C、D錯誤12如圖7所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電極A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間，設(shè)AB、CD之間的電壓是相同的，則這兩種接法相等時間內(nèi)在電阻中產(chǎn)生的熱量關(guān)系正確的是()圖7A圖甲產(chǎn)生的熱量比圖乙產(chǎn)生的熱量多B圖甲產(chǎn)生的熱量比圖乙產(chǎn)生的熱量少C圖甲產(chǎn)生的熱量和圖乙產(chǎn)生的熱量一