2019-2020學(xué)年高中物理 第2章 電路 第1節(jié) 探究決定導(dǎo)線電阻的因素學(xué)案 粵教版選修3-1

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1、第一節(jié)　探究決定導(dǎo)線電阻的因素 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道影響導(dǎo)體電阻的因素．　2.掌握電阻定律，并能進(jìn)行有關(guān)計算．　3.理解電阻率的概念、意義及決定因素．　4.體會控制變量的科學(xué)探究方法． 一、電阻定律的實驗探究 1．電阻的定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用． 2．伏安法測電阻 (1)原理：用電壓表測出導(dǎo)體兩端的電壓，用電流表測出導(dǎo)體中的電流，利用公式R＝求出導(dǎo)體的電阻． (2)電路圖：(如圖所示)． 3．探究實驗 (1)合理猜想：影響電阻的因素有導(dǎo)線的材料、長度和橫截面積． (2)探究方法：控制變量法． 4．電阻定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻R跟它的長度成正比，跟它的橫

2、截面積成反比，且還與導(dǎo)體的材料有關(guān)． (2)公式：R＝ρ，式中ρ稱為材料的電阻率． 二、電阻率 1．電阻率的計算：ρ＝． 2．電阻率的單位：歐姆·米，符號Ω·m． 1．正誤判斷 (1)由公式R＝知，R與U成正比，R與I成反比． (×) (2)在探究電阻與材料間關(guān)系時，應(yīng)控制導(dǎo)體長度及橫截面積相同． (√) (3)導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體的長度和橫截面積兩個因素決定． (×) (4)電阻率是反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，由材料和溫度決定． (√) (5)一根阻值為R的均勻電阻線，其半徑變?yōu)樵瓉淼臅r，阻值變?yōu)?R.(×) 2．關(guān)于電阻率，下列說法中正確的是(　　) A．電阻率是

3、表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好 B．金屬的電阻率隨溫度升高而減小 C．材料的電阻率取決于導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長度 D．某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻 D　[電阻率越大，其導(dǎo)電性能越差，A錯誤；電阻率一般都隨著溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大，B錯誤；電阻率是材料本身的屬性，與導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長度無關(guān)，C錯誤；某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，D正確．] 3．一根阻值為R的均勻電阻絲長為L，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些情況下其電阻值仍為R(　　) A．當(dāng)L不變，S

4、增大一倍時 B．當(dāng)S不變，L增大一倍時 C．當(dāng)L和S都縮為原來的一半時 D．當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時 C　[由電阻定律R＝ρ可知，當(dāng)L不變S加倍時，電阻減半，故A錯誤；當(dāng)S不變L加倍時，電阻加倍，故B錯誤；當(dāng)L和S都減半時，電阻不變，故C正確；當(dāng)L和橫截面半徑都加倍時，電阻將減半，故D錯誤．] 電阻率的理解 1.電阻率大小與溫度的關(guān)系 (1)金屬的電阻率隨溫度升高而增大． (2)絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小，并且變化不是線性的． (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，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻． (4)當(dāng)溫度降到－273 ℃附近時，有

5、些材料的電阻率突然減小到零成為超導(dǎo)體． 2．電阻率與電阻的比較 電阻率ρ 電阻R 描述的對象 材料 導(dǎo)體 意義 反映材料導(dǎo)電性能的好壞 反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用的大小 決定因素 由材料和溫度決定 由材料、溫度、導(dǎo)體的長度和橫截面積共同決定 單位 歐·米(Ω·m) 歐(Ω) 聯(lián)系 ρ大，R不一定大，導(dǎo)體對電流阻礙作用不一定大；R大，ρ不一定大，導(dǎo)電性能不一定差 【例1】　關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說法中，正確的是(　　) A．導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫作導(dǎo)體的電阻，因此，只有導(dǎo)體有電流通過時，才具有電阻 B．由R＝可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正

6、比，跟導(dǎo)體中的電流成反比 C．將一根導(dǎo)線一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一 D．某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會突然減小為零 D　[導(dǎo)體的電阻率由材料本身性質(zhì)決定，并隨溫度變化而變化，導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積有關(guān)，與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體中電流大小無關(guān)，A、B、C錯；電阻率反映材料的導(dǎo)電性能，電阻率常與溫度有關(guān)，存在超導(dǎo)現(xiàn)象，D對．] 電阻與電阻率辨析 (1)導(dǎo)體的電阻越大，說明導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大，不能說明導(dǎo)體的電阻率一定越大． (2)電阻率越大，材料的導(dǎo)電性能越差，但用這種材料制成的電阻不一定大，決定電阻大小的因素和決定電阻率大小的因素是不同的

7、． 1．(多選)對電阻率及其公式ρ＝的理解，正確的是(　　) A．金屬鉑電阻的電阻率隨溫度升高而增大 B．電阻率的大小與溫度有關(guān)，溫度越高電阻率越大 C．同一溫度下，電阻率跟導(dǎo)體電阻與橫截面積的乘積成正比，跟導(dǎo)體的長度成反比 D．同一溫度下，電阻率由所用導(dǎo)體材料的本身特性決定 AD　[電阻率主要由導(dǎo)體的材料決定，另外還與溫度有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，C錯，D對；純金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，A對；有些材料的電阻率隨溫度的變化不大，如錳銅合金、鎳銅合金，有些材料的電阻率隨溫度的升高會減小，如半導(dǎo)體材料，B錯．] 電阻定律的理解應(yīng)用 1.公式R＝ρ的三點注意

8、(1)R＝ρ是導(dǎo)體電阻的決定式，其中ρ為材料的電阻率，它與材料和溫度有關(guān)． (2)導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S共同決定，在同一段導(dǎo)體的拉伸或壓縮形變中，導(dǎo)體的橫截面積、長度都變，但總體積以及電阻率不變． (3)一定材料，一定幾何形狀導(dǎo)體的電阻還與其接入電路的具體方式有關(guān)． 2．電阻定律公式R＝ρ的應(yīng)用 (1)應(yīng)用電阻定律公式R＝ρ解題時，一般電阻率ρ不變，理解l、S的意義是關(guān)鍵；l是沿電流方向的導(dǎo)體長度，S是垂直于電流方向的橫截面積． (2)對于某段導(dǎo)體，由于導(dǎo)體的體積不變，若將導(dǎo)體的長度拉伸為原來的n倍，橫截面積必減為原來的.根據(jù)電阻定律R＝ρ知電阻變?yōu)樵瓉淼膎2倍． 3．R＝ρ與R＝

9、的區(qū)別 R＝ρ R＝ 意義 決定式 定義式 理解 說明導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S決定，且與l成正比，與S成反比 提供了一種測電阻的方法——伏安法．不能認(rèn)為R與U成正比，與I成反比 適用范圍 金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液 任何導(dǎo)體 聯(lián)系 R＝ρ對R＝補充說明了導(dǎo)體的電阻不取決于U和I，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積 【例2】　如圖，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長ab＝6 cm，bc ＝3 cm.當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為2 A；若將C與D接入同一電路中，則電流為(　　) A．9 A B．8 A C．4 A D．3 A 思路點撥：(1)A、B接

10、入電路時的“S”和“l(fā)”與C、D接入電路時的不同． (2)結(jié)合歐姆定律I＝求解． B　[當(dāng)AB接入電路中時，I＝＝2 A，根據(jù)電阻定律R＝ρ＝，即I＝＝U·＝2 A；當(dāng)CD接入同一電路時，R′＝ρ＝，I′＝＝U·＝4I＝8 A，故B正確．] 公式R＝ρ的應(yīng)用策略 (1)公式R＝ρ中的l是沿電流方向的導(dǎo)體長度，S是垂直于電流方向的橫截面積． (2)一定幾何形狀的導(dǎo)體，電阻的大小與接入電路的具體方式有關(guān)，在應(yīng)用公式R＝ρ求電阻時，要注意導(dǎo)體長度和橫截面積的確定． (3)一定幾何形狀的導(dǎo)體當(dāng)長度和橫截面積發(fā)生變化時，導(dǎo)體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比，這是解決此類

11、電阻問題的關(guān)鍵． 訓(xùn)練角度1.電阻定律的應(yīng)用 2．某金屬導(dǎo)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(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)?　　) A．4ρ和4RB B．ρ和4R C．ρ和16R D．16ρ和16R C　[電阻R＝，現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半，其材料和體積均不變，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼?，長度為原來的4倍；由于導(dǎo)體的電阻與長度成正比，與橫截面積成反比，所以此時導(dǎo)體的電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍，即16R.由于電阻率受溫度的影響，因溫度不變，所以電阻率也不變．故A、B、D錯誤，C正確．] 訓(xùn)練角度2.探究影響電阻的因素 3．如圖所示，a、b、c為同

12、一種材料做成的電阻，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 A　[由題意可知：Lc＝2La＝2Lb，Sb＝2Sa＝2Sc；設(shè)b的電阻Rb＝R，由電阻定律R＝ρ得Ra＝2Rb＝2R，Rc＝2Ra＝4R，Rc∶Ra∶Rb＝4∶2∶1.由電路圖可知，a、b、c三個電阻串聯(lián)，通過它們的電流相等，由U＝IR得Uc∶Ua∶Ub＝4∶2∶1，故UV3∶UV1∶UV2＝4∶2∶1，V1的示數(shù)是V2的2

13、倍，故A正確，C錯誤；V3的示數(shù)是V1的2倍，故B錯誤；V3的示數(shù)是V2的4倍，故D錯誤．] 課 堂 小 結(jié) 知 識 脈 絡(luò) 1.電阻是描述導(dǎo)體對電流的阻礙作用的物理量. 2.導(dǎo)體的電阻R＝ρ. 3.導(dǎo)體的電阻率由導(dǎo)體材料和導(dǎo)體溫度共同決定. 4.電阻定律適用于金屬導(dǎo)電，也適用于電解質(zhì)溶液導(dǎo)電. 1．電阻率的大小反映了導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能好壞，但一般導(dǎo)體材料的電阻率往往隨溫度的變化而發(fā)生變化，下列對半導(dǎo)體與金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的說法正確的是(　　) A．半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大 B．金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大 C．金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小

14、 D．半導(dǎo)體與金屬導(dǎo)體的電阻率都隨溫度升高而增大 B　[半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小，選項A、D錯；金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而增大，選項B對，C錯．] 2．電路中有一段金屬絲長為L，電阻為R，要使電阻變?yōu)?R，下列可行的方法是(　　) A．將金屬絲拉長至2L B．將金屬絲兩端的電壓提高到原來的4倍 C．將金屬絲對折后擰成一股 D．將金屬絲拉長至4L A　[由電阻定律R＝得：當(dāng)把金屬絲拉長至2L時，其橫截面積將變?yōu)?，電阻將變?yōu)?R，A正確，D錯誤．金屬絲電阻不受兩端所加電壓的影響，B錯誤．將金屬絲對折后，其長度變?yōu)?，橫截面積變?yōu)?S，電阻將變?yōu)?，C錯誤．] 3．如圖所示，R1

15、和R2是材料相同、厚度相同、表面均為正方形的導(dǎo)體，R1邊長為2L，R2邊長為L，若R1的阻值為8 Ω，則R2的阻值為(　　) A．4 Ω　　 B．8 Ω C．16 Ω D．64 Ω B　[設(shè)導(dǎo)體材料厚度為h，根據(jù)電阻定律R＝ρ得R1＝ρ＝＝8 Ω，R2＝ρ＝＝8 Ω，B正確．] 4.有一根細(xì)長而均勻的金屬材料，長為l，電阻率為ρ，橫截面積外方(正方形)內(nèi)圓，正方形邊長為a，如圖所示，現(xiàn)把它沿垂直紙面方向接入電路中，當(dāng)電壓為U時，電流為I，內(nèi)圓的直徑為多大？ [解析]　設(shè)直徑為d，其電阻為R＝ ① 由電阻定律R＝ρ ② 由幾何關(guān)系S＝a2－ ③ 聯(lián)立①②③得d＝2 [答案]　2 - 8 -