11.2 導(dǎo)體的電阻 【幫課堂】2024-2025學(xué)年高二物理 同步學(xué)與練（ 人教版2019必修第三冊）（原卷版）

11.2導(dǎo)體的電阻學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)3.2.1觀察并能識別常見的電路元器件，了解它們在電路中的作用。3.2.2通過實驗，探究并了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關(guān)系。物理觀念：理解電阻的定義。了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關(guān)系。了解電阻率的物理意義及其與溫度的關(guān)系。初步了解超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用。科學(xué)思維：體會物理學(xué)中控制變量的研究方法。能由伏安特性曲線分析不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的區(qū)別。科學(xué)探究：體會物理概念及規(guī)律的建立過程。通過實驗探究，了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關(guān)系。引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析思考，了解電阻率的物理意義及其與溫度的關(guān)系。通過查找資料、交流討論，初步了解超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用。設(shè)計實驗探究影響導(dǎo)體電阻的因素，同時學(xué)習(xí)電流表的內(nèi)外接、滑動變阻器分壓及限流接法對電路的影響?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：體會電阻率在科技、生活中的應(yīng)用。002思維導(dǎo)圖電阻的決定式和定義式的區(qū)別公式R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別電阻的決定式電阻的定義式說明了電阻的決定因素提供了一種測電阻的方法，并不說明電阻與U和I有關(guān)只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解質(zhì)溶液適用于任何純電阻導(dǎo)體公式R＝eq\f(U,I)、I＝eq\f(U,R)和U＝IR的對比公式物理意義適用條件R＝eq\f(U,I)導(dǎo)體電阻的定義式，反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用R由導(dǎo)體本身決定，與U、I無關(guān)，適用于所有導(dǎo)體I＝eq\f(U,R)某段導(dǎo)體中電流與兩端電壓和電阻的關(guān)系適用于純電阻電路U＝IR沿電流方向電勢逐漸降低(外電路)，電壓等于I和R的乘積適用于金屬導(dǎo)體、電解液003知識梳理課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識：一、電阻1．部分電路歐姆定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的成正比，跟導(dǎo)體的成反比．(2)表達(dá)式：I＝eq\f(U,R).(3)適用范圍：導(dǎo)電和導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件．2.定義式：R＝eq\f(U,I)3.SI：4．物理意義：二、影響導(dǎo)體電阻的因素1．實驗探究2.定量結(jié)論3.表達(dá)式：電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成，與它的橫截面積S成；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的有關(guān)．(2)公式：R＝ρeq\f(l,S).其中l(wèi)是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積．ρ是導(dǎo)體的，其國際單位是，符號為.三、導(dǎo)體的電阻率1．物理意義：反映導(dǎo)體的，是導(dǎo)體材料本身的屬性．2.電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而；負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而；超導(dǎo)體：一些金屬和合金在溫度低到臨界溫度時，電阻可以降到0.四、伏安特性曲線1．圖線a、e、d、f表示線性元件，b、c表示非線性元件．2．圖線b的電阻不斷變??；圖線c的電阻不斷變?。?．圖中RaRe，RdRf.(選填“>”“<”或“＝”)4．對于非線性元件，應(yīng)根據(jù)R＝eq\f(U,I)計算某點的電阻，而不是該點切線的斜率(或斜率的倒數(shù))．004題型精講【題型一】線性元件和非線性元件【典型例題1】電阻R1、R2的I－U圖像如圖所示，則下列說法正確的是()A．R1∶R2＝3∶1B．將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則電壓比U1∶U2＝1∶3C．將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流比I1∶I2＝1∶3D．將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則功率比P1∶P2＝1∶3【典型例題2】某一導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖中AB段(曲線)所示，以下關(guān)于導(dǎo)體的電阻說法正確的是()A．B點對應(yīng)的電阻為12ΩB．B點對應(yīng)的電阻為40ΩC．工作狀態(tài)從A變化到B時，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了1ΩD．工作狀態(tài)從A變化到B時，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響改變了9Ω【對點訓(xùn)練1】(多選)如圖所示，圖線a表示的導(dǎo)體的電阻為R1，圖線b表示的導(dǎo)體的電阻為R2，則下列說法正確的是()A．R1∶R2＝1∶3B．把R1拉長到原來的3倍長后電阻等于R2C．將R1與R2串聯(lián)后接于電源上，則功率之比P1∶P2＝1∶3D．將R1與R2并聯(lián)后接于電源上，則電流之比I1∶I2＝1∶3【對點訓(xùn)練2】如圖所示為a、b兩電阻的伏安特性曲線，圖中α＝45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A．電阻a的阻值隨電流的增大而增大B．因I－U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值R＝eq\f(1,tanα)＝1.0ΩC．在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值D．在電阻b兩端加2V電壓時，流過電阻的電流是4A【題型二】歐姆定律和電阻定律【典型例題3】（多選）離地面高度5.0×104m以下的大氣層可視為電阻率較大的漏電介質(zhì)，假設(shè)由于雷暴對大氣層的“電擊”，使得離地面高度5.0×104m處的大氣層與帶負(fù)電的地球表面之間形成穩(wěn)定的電場，其電勢差約為3×105V。已知，雷暴每秒鐘給地球充電的電荷量約為1.8×103C，地球表面積近似為5.0×1014m2，則()A．該大氣層的等效電阻約為600ΩB．該大氣層的平均漏電電流約為1.8×103AC．該大氣層的平均電阻率約為1.7×1012Ω·mD．該大氣層的平均電阻率約為1.7×108Ω·m【典型例題4】2019年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率σ就是電阻率ρ的倒數(shù)，即σ＝eq\f(1,ρ)。下列說法正確的是()A．材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能越強B．材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)C．電導(dǎo)率的單位是eq\f(1,Ω·m)D．電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)【對點訓(xùn)練3】一個內(nèi)阻可以忽略的電源，給一個絕緣圓管里的水銀供電，電流為0.1A，若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是()A．0.4AB．0.8AC．1.6AD．3.2A【對點訓(xùn)練4】電線是家庭裝修中不可或缺的基礎(chǔ)建材，電線的質(zhì)量直接關(guān)系到用電安全。某型號電線每卷長度為100m，銅絲直徑為1.6mm。為檢驗其導(dǎo)電性能，現(xiàn)給整卷電線加上1.50V恒定電壓，測得通過電線的電流為1.20A，由此可知此電線所用銅的電阻率約為()A．1.7×10－9Ω·m B．2.5×10－8Ω·mC．1.1×10－7Ω·m D．5.0×10－6Ω·m【題型三】滑動變阻器 【典型例題5】（多選）電位器是變阻器的一種．如圖所示，如果把電位器與燈泡串聯(lián)起來，利用它改變燈泡的亮度，下列說法正確的是()A．串接A、B使滑動觸頭順時針轉(zhuǎn)動，燈泡變暗B．串接A、C使滑動觸頭逆時針轉(zhuǎn)動，燈泡變亮C．串接A、C使滑動觸頭順時針轉(zhuǎn)動，燈泡變暗D．串接B、C使滑動觸頭順時針轉(zhuǎn)動，燈泡變亮【典型例題6】如圖所示，a、b、c為同種材料做成的電阻，b與a的長度相等但橫截面積是a的兩倍；c與a的橫截面積相等但長度是a的兩倍。當(dāng)開關(guān)閉合后，三個理想電壓表的示數(shù)關(guān)系是()A．V1的示數(shù)是V2的2倍B．V1的示數(shù)是V3的2倍C．V2的示數(shù)是V1的2倍D．V2的示數(shù)是V3的2倍【對點訓(xùn)練5】為了測量一電阻的阻值Rx，現(xiàn)有以下器材：蓄電池E，電流表A，電壓表V，滑動變阻器R，電阻箱RP，開關(guān)S1、S2，導(dǎo)線若干．某活動小組設(shè)計了如圖甲所示的電路．實驗的主要步驟如下：A．閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表示數(shù)合適，記下兩表示數(shù)分別為I1、U1；B．閉合S2，保持RP阻值不變，記下電流表和電壓表示數(shù)分別為I2、U2.(1)按電路圖在實物圖乙上連線．(2)寫出被測電阻的表達(dá)式Rx＝________________(用兩電表的讀數(shù)表示)．(3)由于電流表、電壓表都不是理想電表，則被測電阻的測量值__________(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值．【對點訓(xùn)練6】用如圖所示的電路可以測量電阻的阻值。圖中Rx是待測電阻，R0是定值電阻，G是靈敏度很高的電流表，MN是一段均勻的電阻絲。閉合開關(guān)，改變滑動頭P的位置，當(dāng)通過電流表G的電流為零時，測得MP＝l1，PN＝l2，則Rx的阻值為()A.eq\f(l1,l2)R0 B.eq\f(l,l1＋l2)R0C.eq\f(l2,l1)R0 D.eq\f(l2,l1＋l2)R000501強化訓(xùn)練【基礎(chǔ)強化】1．小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線在P點的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，則下列說法中錯誤的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2)C．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．對應(yīng)P點，小燈泡的功率等于圖中矩形PQOM所圍的面積2.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，其中x長為l，y長為2l，串聯(lián)在電路上時沿長度方向的電勢φ隨位置的變化規(guī)律如圖所示，那么x和y兩導(dǎo)線的電阻之比和橫截面積之比分別為()A．3∶11∶6 B．2∶31∶6C．3∶21∶5 D．3∶15∶13.如圖所示，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，則這兩種接法電阻大小關(guān)系為()A．R甲＝eq\f(1,2)R乙 B．R甲＝eq\f(1,4)R乙C．R甲＝2R乙 D．R甲＝4R乙4.在我國邊遠(yuǎn)鄉(xiāng)村的電路上常用熔斷保險絲．當(dāng)電路中有較強電流通過時，保險絲會快速熔斷，及時切斷電源，保障用電設(shè)備和人身安全．經(jīng)測量，有一段電阻為R、熔斷電流為2A的保險絲，直徑約0.5毫米．若將這段保險絲對折后絞成一根，那么保險絲的電阻和熔斷電流將變?yōu)?)A.eq\f(1,4)R、4A B.eq\f(1,2)R、4AC.eq\f(1,4)R、0.5A D.eq\f(1,2)R、1A5.在如圖所示的電路中，AB為粗細(xì)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(biāo)，各點離A點的距離x為橫坐標(biāo)，則U隨x變化的圖像應(yīng)為下圖中的()6.如圖所示，同種材料制成且厚度相等的長方體合金塊A和B，上表面為正方形，邊長之比為2∶1.A、B分別與同一電源相連，電源內(nèi)阻忽略不計，則()A．通過A、B的電流之比為2∶1B．通過A、B的電流之比為1∶2C．A、B中自由電荷定向移動速率之比為2∶1D．A、B中自由電荷定向移動速率之比為1∶2【素養(yǎng)提升】7.(多選)某種材料的圓柱形導(dǎo)體的長度為l，橫截面的直徑為d，導(dǎo)體兩端所加電壓為U，當(dāng)這三個物理量中僅有一個物理量改變時，關(guān)于導(dǎo)體中自由電子定向運動的平均速率，下列說法正確的是()A．電壓變?yōu)?U，導(dǎo)體中自由電子定向運動的平均速率變?yōu)樵瓉淼?倍B．導(dǎo)體的長度變?yōu)?l，導(dǎo)體中自由電子定向運動的平均速率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)C．導(dǎo)體橫截面的直徑變?yōu)?d，導(dǎo)體中自由電子定向運動的平均速率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)D．導(dǎo)體橫截面的直徑變?yōu)閑q\f(d,2)，導(dǎo)體中自由電子定向運動的平均速率不變8．(多選)某一熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，在一次實驗中，將該熱敏電阻與一小燈泡串聯(lián)，通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，M為兩元件的伏安特性曲線的交點，則下列說法正確的是()A．圖線a是小燈泡的伏安特性曲線，圖線b是熱敏電阻的伏安特性曲線B．圖線b是小燈泡的伏安特性曲線，圖線a是熱敏電阻的伏安特性曲線C．M點表示該狀態(tài)下，小燈泡的電阻等于熱敏電阻的阻值D．M點表示該狀態(tài)下，小燈泡的功率與熱敏電阻的功率相等9.如圖所示，圖線①、②分別表示小燈泡和電阻定值R的伏安特性曲線，P為圖線①上一點，縱坐標(biāo)為I2，橫坐標(biāo)為U1，PN為過P點的切線，交縱軸于I1且與圖線②平行。則下列說法中正確的是()A．P點對應(yīng)小燈泡的電阻與電阻R的阻值相等B．P點對應(yīng)小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2)C．P點對應(yīng)小燈泡的電阻為R＝eq\f(U1,I2－I1)D．P點對應(yīng)小燈泡的功率大小為圖線①與橫軸所圍圖形面積的數(shù)值10．用電器到發(fā)電站的距離為l，線路上的電流為I，已知輸電線的電阻率為ρ。為使線路上的電壓降不超過U，那么，輸電線橫截面積的最小值為()A.eq\f(ρlI,U) B.eq\f(2ρlI,U)C.eq\f(U,ρlI) D.eq\f(2Ul,Iρ)11．某研究性學(xué)習(xí)小組描繪了三種電學(xué)元件的伏安特性曲線，如圖所示，下列判斷中正確的是()A.圖甲反映該電學(xué)元件的導(dǎo)電性能隨電壓的增大而增強B.圖乙反映該電學(xué)元件的導(dǎo)電性能隨溫度的升高而減弱C.圖丙反映該電學(xué)元件加正向電壓和反向電壓時導(dǎo)電性能一樣D.圖丙反映該電學(xué)元件如果加上較高的反向電壓(大于40V)時，反向電流才急劇變大12.如圖甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q間加上電壓后，其U-I圖像如圖乙所示，當(dāng)U＝10V時，求電解液的電阻率ρ是多少？13.如圖所示是均勻的長薄片合金電阻板abcd，ab邊長為L1，ad邊長為L2，當(dāng)端點1、2或3、4接入電路中時，R12∶R34為()A．L1∶L2 B．L2∶L1C．1∶1 D．Leq\o\al(2,1)∶Leq\o\al(2,2)14.(多選)兩電阻R1和R2的伏安特性曲線如圖所示。