導體的電阻教案及試題

物理備課組教師陳海飛班級學生日期：上課時間:主課題：導體的電阻教學目標：1．體會實驗探究和邏輯推理都是重要的科學研究方法。2．掌握電阻定律，并能進行有關的計算。3．理解電阻率的物理意義。教學重難點：1、電阻定律及利用電阻定律分析、解決有關實際問題2、利用實驗抽象概括出電阻定律是本節(jié)課的教學難點教學內(nèi)容知識回顧一、實驗探究電阻與L、S、材料的關系1、實驗目的：探究導體的電阻R與導體的長度l、橫截面積S、材料之間的關系。2、實驗方法：控制變量法。3、實驗過程：長度l、橫截面積S、電阻R的測量及方法：長度l：用mm刻度尺測.橫截面積S：用累積法測直徑.電阻R：伏安法.4、實驗方案：同種材料，S一定，改變L，探究R與L的關系。同種材料，L一定，改變S，探究R與的S關系不同材料，L一定，S一定，探究R與材料的關系分壓式5、實驗原理圖：分壓式探究方案一：a和b：長度l不同a和c：橫截面積S不同a和d：材料不同實驗結論：1.同種材料,S一定,電阻R與L成正比2.同種材料,L一定,電阻與S成反比3.不同種材料,R不同二、理論探究決定導體電阻的因素三、導體的電阻—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;導體電阻與構成它的材料有關.2.表達式：（決定式）3.電阻率r：與導體的材料有關，是一個反映材料導電性能好壞的物理量。r越大R越大，導體的導電性能就越差.單位：歐姆·米Ω·m4.幾種導體的電阻率：純凈金屬電阻率較小，合金電阻率較大5.電阻率與溫度的關系：a.金屬電阻率隨溫度升高而增大。應用：電阻溫度計。b.部分合金如錳銅、鎳銅電阻率幾乎不受溫度的影響。應用：標準電阻。c.半導體的電阻率隨溫度的升高而減小。應用：熱敏電阻，光敏電阻。d.超導體：某些材料當溫度降低到一定溫度時，電阻率為零。題型1 導體電阻、電阻率的理解【例1】下列關于電阻率的說法正確的是()A．電阻率與導體的長度有關B．電阻率與導體的材料有關C．電阻率與導體的形狀有關D．電阻率與導體的橫截面積有關【變式】關于電阻率的正確說法是A.電阻率ρ與導體的長度l和橫截面積S有關B.電阻率表征了材料的導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與溫度有關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，可用來制成電阻溫度計題型2 電阻公式的基本運用【例2】一段粗細均勻的鎳鉻絲，橫截面的直徑是d，電阻是R，把它拉制成直徑為d/10的均勻細絲后，它的電阻變成()A．R/10000 B．R/100C．100R D．10000R【變式】某金屬導線的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半，那么該導線的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A．4ρ和4R B．ρ和4RC．16ρ和16R D．ρ和16R題型三電阻與溫度的關系【例3】一只“220V,100W”的燈泡，測量它不工作時的電阻應為()A．等于484Ω B．大于484ΩC．小于484Ω D．無法確定 【變式】一只白熾燈泡，正常發(fā)光時的電阻為121Ω，當這只燈泡停止發(fā)光一段時間后的電阻應是（）A．大于121Ω B．小于121Ω C．等于121Ω D無法判斷題型四圖像題【例4】兩粗細相同的同種金屬電阻絲R1、R2的電流I和電壓U的關系圖線如圖2－6－7所示，可知()圖2－6－7A．兩電阻的大小之比為R1∶R2＝3∶1B．兩電阻的大小之比為R1∶R2＝1∶3C．兩電阻絲長度之比為L1∶L2＝eq\r(3)∶1D．兩電阻絲長度之比為L1∶L2＝1∶eq\r(3)【變式】兩根材料相同的均勻導線x和y，x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路中時，沿長度方向電勢變化如圖2－6－10所示，則x、y導線的橫截面積之比為()圖2－6－10A．2∶3 B．1∶3C．1∶2 D．3∶1解析：選B.由圖象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，由兩導體串聯(lián)時電流相同，得eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Rx,Ry)，而Rx＝ρeq\f(l,Sx)，Rx＝ρeq\f(2l,Sy)，所以eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Sy,2Sx)，則eq\f(Sx,Sy)＝eq\f(Uy,2Ux)＝eq\f(4,2×6)＝eq\f(1,3).故正確答案為B.題型五關于電阻率的綜合問題【例5】一根長為l＝3.2m、橫截面積S＝1.6×10－3m2的銅棒，兩端加電壓U＝7.0×10－2V.銅的電阻率ρ＝1.75×10－8Ω·m，求：(1)通過銅棒的電流；(2)銅棒內(nèi)的電場強度．解析：(1)由R＝ρeq\f(l,S)和I＝eq\f(U,R)得I＝eq\f(US,ρl)＝eq\f(7.0×10－2×1.6×10－3,1.75×10－8×3.2)A＝2×103A.(2)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(7.0×10－2,3.2)V/m＝2.2×10－2V/m.答案：(1)2×103A(2)2.2×10－2V/m【變式】A、B兩地相距11km，A地用兩根完全相同的導線向B地送電，若兩地間某處的樹倒了，壓在導線上而發(fā)生故障．為了找出故障所在處，在A地給兩根導線加上12V的電壓，此時在B地測得電壓是10V；在B地給兩根導線加上12V的電壓，此時在A地測得電壓是4V，問：故障發(fā)生在何處？解析：作出示意圖，在兩根導線間的樹，相當于阻值為R的電阻，設單位長度導線的電阻為r，故障處離A地的距離為xkm，由電阻定律可得各段導線的電阻值(在圖中標出)，當A處加上12V電壓，B處測得的是R上兩端的電壓，有串聯(lián)分壓得eq\f(12,10)＝eq\f(2xr＋R,R)①同理：eq\f(12,4)＝eq\f(211－xr＋R,R)②由①、②得：x＝1km即故障發(fā)生在離A處1km處．答案：離A處1km處題型六探究電阻的影響因素的實驗【例6】在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．⑴從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm；⑵為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01ΩE．滑動變阻器，0～10ΩF．滑動變阻器，0～100Ω①要求較準確地測出其阻值，電壓表應選________，電流表應選________，滑動變阻器應選________（填序號）；②實驗中某同學的實物連線如圖所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤錯誤1：_____________________________錯誤2：_____________________________⑶若測得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率ρ=________．(1)0.680mm（或0.679

mm）⑵①A C E②錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上；錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法

⑶ρ=πRd2/4L【變式】在“測定金屬導體的電阻率”的實驗中，待測金屬絲的電阻Rx約為5Ω，實驗室備有下列實驗器材：A．電壓表V1：量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩB．電壓表V2：量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩC．電流表A1：量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2ΩD．電流表A2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為11ΩE．變阻器R1：0～100Ω，0.6AF．變阻器R2：0～2000Ω，0.1AG．電池組E：電動勢為3V，內(nèi)阻約為0.3ΩH．開頭S，導線若干⑴為減小實驗誤差，應選用的實驗器材有（填代號）_____________________________________；⑵為減小實驗誤差，應選用圖甲中________（填“a”或“b“）為該實驗的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖乙中的實物圖用線連接起來；⑶若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00cm，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖丙所示，則金屬絲的直徑為________mm，電阻值為________Ω．⑴ADEGH⑵b實物連接如圖所示⑶0.635 2.4小結：課后作業(yè)1．下列說法中正確的是()A．據(jù)R＝U/I可知，當通過導體的電流不變時，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，導體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?倍B．據(jù)R＝U/I可知，通過導體的電流改變，加在電阻兩端的電壓也改變，但導體的電阻不變C．據(jù)ρ＝RS/l可知，導體的電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導體的長度l成反比D．導體的電阻率與導體的長度l，橫截面積S、導體的電阻R皆無關解析：本題主要考查了電阻的決定因素和電阻率的決定因素．導體的電阻是由導體本身的性質(zhì)決定的，其決定式為R＝ρl/S，而R＝U/I為電阻的定義式，所以選項A是不對的，選項B是正確的，而ρ＝RS/l僅是導體電阻率的定義式，電阻率與式中的各物理量間都無關，所以選項C是不對的，選項D是正確的．答案：BD2．用電器距離電源為L，線路上的電流為I，為使在線路上的電壓降不超過U，已知輸電線的電阻率為ρ.那么，輸電線的橫截面積的最小值為()A．ρL/R B．2ρLI/UC．U/(ρLI) D．2UL/(Iρ)解析：輸電線的總長為2L，由公式R＝eq\f(U,I)，R＝ρeq\f(L,S)得S＝eq\f(2ρLI,U)，故B正確．答案：B3．一根阻值為R的均勻電阻絲，在下列哪些情況中其阻值仍為R(設溫度不變)()A．當長度不變時，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．長度和橫截面積都縮小一倍時D．當長度和橫截面積都擴大一倍時解析：根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，只有電阻絲的長度和橫截面積都擴大或縮小一倍時，電阻絲的電阻才能保持不變，故選C、D.答案：CD4．我們做電學實驗時經(jīng)常用到電阻箱，關于電阻箱內(nèi)的電阻是由什么材料制成的，以下猜測可能正確的是()A．純銀 B．純銅C．石墨 D．某些金屬的合金答案：D5．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ρ＝8×106Ω·m.某生物體中某段髓質(zhì)神經(jīng)纖維可看做高20cm、半徑為4cm的圓柱體，當在其兩端加上電壓U＝100V時，該神經(jīng)發(fā)生反應，則引起神經(jīng)纖維產(chǎn)生感覺的最小電流為()A．0.31μA B．0.62μAC．0.15μA D．0.43μA解析：因為R＝ρl/S，所以R＝3.18×108Ω，所以I＝U/R＝0.31μA.答案：A6．一同學將變阻器與一只6V,6～8W的小燈泡L及開關S串聯(lián)后接在6V的電源E上，當S閉合時，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光．按右圖所示的接法，當滑片P向下滑動時，燈泡將()A．變暗 B．變亮C．亮度不變 D．可能燒壞燈泡解析：由題圖可知，變阻器接入電路的是PB段的電阻絲，由于燈泡的額定電壓等于電源電壓，所以不可能燒壞燈泡．當滑片P向右滑動時，接入電路中的電阻絲變短，電阻減小，燈泡變亮，B選項正確．答案：B7．甲、乙兩根保險絲均為同種材料制成，直徑分別是d1＝0.5mm和d2＝1mm，熔斷電流分別為2.0A和6.0A．把以上兩根保險絲各取等長一段并聯(lián)后再接入電路中，允許通過的最大電流是()A．6.0A B．7.5AC．10.0A D．8.0A解析：因甲、乙兩保險絲等長，由R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，知eq\f(R1,R2)＝4.當R1、R2并聯(lián)時，令I1＝2A，則由I1R1＝I2R2得I2＝8A＞6A，故I1不能取2A；令I2＝6A，則由I1R1＝I2R2得I1＝1.5A＜2.0A，故兩者并聯(lián)時，整個電路允許通過的最大電流I＝I1＋I2＝(1.5＋6)A＝7.5A．故選項B正確．答案：B8．如下圖是橫截面積、長度均相同的甲、乙兩根電阻絲的I－R圖象．現(xiàn)將甲、乙串聯(lián)后接入電路中，則()A．甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓小B．甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率小C．在相同時間內(nèi)，電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少D．甲電阻絲消耗的電功率比乙電阻絲消耗的電功率小解析：若將兩電阻絲串聯(lián)接入電路中，由于通過兩電阻絲的電流相同，由圖象可知，此時甲的電阻大于乙的電阻，所以甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓大，A錯誤；由于兩電阻絲的橫截面積、長度均相同，故甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大，B錯誤；由Q＝I2Rt可知，在相同時間內(nèi)，電流通過乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少，C正確；由P＝I2R可知D錯誤．答案：C9．兩個用同種材料制成的均勻導體A、B，其質(zhì)量相同，當它們接入電壓相同的電路時，其電流之比IA∶IB＝1∶4，則橫截面積之比SA∶SB為()A．1∶2 B．2∶1C．1∶4 D．4∶1解析：由R＝eq\f(U,I)可知，在U一定時，I與R成反比，即RA∶RB＝4∶1，又根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(\f(V,S),S)＝ρeq\f(V,S2)可知，當ρ、V一定時，R∝eq\f(1,S2)，即有eq\f(SA2,SB2)＝eq\f(RB,RA)＝eq\f(1,4)，所以eq\f(SA,SB)＝eq\r(\f(1,4))＝eq\f(1,2).答案：A10．(2011·西南師大附中高二檢測)在“測定金屬絲電阻率”的實驗中需要測出其長度L、直徑d和電阻R.(1)用螺旋測微器測金屬絲直徑時讀數(shù)如下圖甲，則金屬絲的直徑為________mm.(2)若用圖乙測金屬絲的電阻，則測量結果將比真實值__________．(填“偏大”或“偏小”)(3)用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時讀數(shù)如下圖所示，則電壓表的讀數(shù)為________V，電流表的讀數(shù)為________A.解析：(1)螺旋測微器的讀數(shù)為(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm(0.696mm,0.698mm也對)(2)圖乙中電流表采用外接法故測量值偏小．(3)電壓表精度為0.1V，其讀數(shù)為2.60V；電流表精度為0.02A，其讀數(shù)應為0.52.答案：(1)0.697(0.696,0.698也對)(2)偏小(3)2.600.5211.兩根材料相同的均勻導線x和y，x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路中時，沿長度方向電勢變化如右圖所示，則x、y解析：由圖象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，因兩導體串聯(lián)時電流相同，則eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Rx,Ry)，而Rx＝ρeq\f(l,Sx)，Ry＝ρeq\f(2l,Sy)，所以eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Sy,2Sx)，則eq\f(Sx,Sy)＝