資源簡介

(共47張PPT)
2　導體的電阻
核心素養點擊
物理觀念 (1)體會物理概念及規律的建立過程，理解電阻的定義。
(2)了解電阻率的物理意義及其與溫度的關系。
科學思維 體會物理學中控制變量的研究方法。
科學探究 (1)通過實驗探究，了解金屬導體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關系。
(2)引導學生觀察實驗現象，對數據進行分析思考，通過查找資料、交流討論，初步了解超導現象及其應用。
(3)設計實驗探究影響導體電阻的因素，同時學習電流表的內外接法、滑動變阻器分壓及限流接法對電路的影響。
科學態度與責任 能由伏安特性曲線分析不同導體的導電性能的區別，體會電阻率在科技、生活中的應用。
(4)導體的U I圖像
①同一導體的U I圖像是一條 的直線。
②圖像的斜率反映了導體 的大小。
過原點
電阻
(5)影響導體電阻的因素
①探究電路，如圖所示。
②探究原理
a、b、c、d是四條不同的金屬導體，串聯連接在電路中，電流大小相同，各導體兩端的電壓與電阻之比都 。
③探究思路：在長度、橫截面積和材料三個因素中，b、c、d跟a相比，分別只有一個因素不同，比較b、c、d與a的電阻關系。
④探究結果：導體的電阻與長度、橫截面積有關，與導體的材料也有關。
相等
3．想一想
在“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”實驗中，有沒有測量導體的電阻？如何確定電阻關系的？
提示：沒有測量導體的電阻，由于四段導體是串聯的，每段導體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此測量導體電阻之比就轉化為相應的電壓之比。
2．判斷
(1)導體的長度越大，電阻一定也越大。 ( )
(2)導體的電阻率由材料和溫度共同決定。 ( )
(3)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。 ( )
×
√
√
3．想一想
由影響導體電阻的因素分析為什么幾個電阻串聯，總電阻增大，幾個電阻并聯總電阻減小？
提示：幾個電阻串聯相當于增大了導體的長度，幾個電阻并聯相當于增大了導體的橫截面積。
[問題驅動]
現有兩個導體A和B，利用如圖甲所示的電路分別測量A和B的電壓和電流，測得的實驗數據見下表。
U/V 0 2.0 4.0 6.0 8.0
導體A I/A 0 0.20 0.42 0.60 0.78
導體B I/A 0 0.13 0.26 0.40 0.54
甲
(1)在坐標系中，用縱軸表示電壓U、用橫軸表示電流I，分別將A和B的數據在如圖乙所示的坐標系中描點，并作出U I圖線。
提示：U I圖線如圖所示。
乙
(2)對導體A(或導體B)來說，電流與它兩端的電壓有什么關系？U與I的比值怎樣？
提示：對導體A(或導體B)，電流與它兩端的電壓成正比，導體A(或導體B)的電壓與電流的比值是個定值，但導體A和B電壓與電流的比值不相等。
(3)對導體A、B，在電壓U相同時，誰的電流小？誰對電流的阻礙作用大？
提示：電壓相同時，B的電流小，說明B對電流的阻礙作用大。
2．白熾燈的燈絲是由鎢制成的，下列說法中正確的是 (　　)
A．由于白熾燈正常工作時的燈絲和未接入電路時的燈絲是同一個導體，故兩種情況下電阻相同
B．白熾燈正常工作時燈絲電阻大于未接入電路時燈絲電阻
C．白熾燈正常工作時燈絲電阻小于未接入電路時燈絲電阻
D．條件不足，不能確定
解析：白熾燈的燈絲為金屬，所以電阻率隨溫度的升高而增大，正常工作時溫度高于不工作時的溫度，所以工作時的電阻大于不工作時的電阻，B對。
答案：B　
[遷移·發散]
上例中，若將變化后的A、B兩個導線串聯在同一電路中，則它兩端的電壓之比為多少？
提示：兩電阻串聯時，電壓之比等于電阻之比，故電壓之比為16∶1。
答案：D　
[問題驅動]
研究導體中的電流與導體兩端的電壓之間的關系，可以用公式法，可以用列表法，還可以用圖像法。分析圖中甲、乙兩電學元件的I -U圖像，我們可以得出兩元件的電流和電壓有怎樣的關系？
提示：甲為非線性關系；乙為線性關系，電流與電壓成正比。　　　　
【重難釋解】
1．I -U圖線
以電流為縱軸、電壓為橫軸畫出導體上的電流隨電壓變化的曲線，如圖甲、圖乙所示。
【素養訓練】
5. (多選)如圖是某一種電阻元件的伏安特性曲線，下列判斷正確的是 (　　)
A．該元件是非線性元件
B．圖線的斜率代表元件電阻
C．圖線斜率的倒數代表元件的電阻
D．隨電壓的增大它的電阻逐漸變大
解析：I -U圖線為過原點的直線是線性元件，所以該元件是非線性元件，A正確；在I - U圖線中，圖線上某點與原點連線的斜率代表電阻的倒數，圖線的斜率不代表元件電阻，隨電壓的增大，圖像上的點與原點連線的斜率越來越小，則電阻逐漸增大，B、C錯誤，D正確。
答案：AD　
6.(多選)如圖所示是電阻R的U -I圖像，圖中α＝45°，由此得出
(　　)
A．通過電阻的電流與兩端電壓成正比
B．電阻R＝0.5 Ω
C．電阻R＝2.0 Ω
D．在R兩端加上6.0 V的電壓時，通過電阻的電流為12 mA
一、培養創新意識和創新思維
1．在“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”實驗中，某實驗小組提出了如下猜想：
猜想一：導體電阻跟導體長度有關；
猜想二：導體電阻跟導體粗細有關；
猜想三：導體電阻跟導體材料有關。
同學們想利用如圖所示的電路和表中的導體特征驗證上述猜想。
導體代號 長度/m 橫截面積/mm2 材料
A 1.0 0.2 錳銅
B 1.0 0.4 錳銅
C 1.0 0.6 錳銅
D 0.5 0.4 錳銅
E 1.5 0.4 錳銅
F 1.0 0.6 鎳鉻合金
G 1.0 0.6 鐵
(1)請將猜想一的實驗設計思路補充完整。選取________和________相同、________不同的導體，分別將其接入如圖電路中，通過比較電路中________的大小，判斷導體電阻的大小。
(2)驗證猜想三時，若需對比三個實驗數據，則應從上表中選取導體________(填寫導體代號)來進行實驗。
解析：(1)為了研究導體電阻與導體長度的關系，則需使導體的材料和橫截面積相同，長度不同，應選用的三種導體是B、D、E，分別將其接入題圖電路中。通過比較電路中電流的大小，判斷導體電阻的大小。
(2)為了研究導體電阻與導體材料的關系，則需使導體的長度和橫截面積相同，材料不同，應選用的三種導體是C、F、G，分別將其接入題圖所示的電路中。通過比較電路中電流的大小，判斷導體電阻的大小。
答案：(1)材料　橫截面積　長度　電流　(2)C、F、G
2．“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”的實驗電路如圖甲所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲，現有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如下表所示。
甲
編號 材料 長度/m 橫截面積/mm2
A 鎳鉻合金 0.8 0.8
B 鎳鉻合金 0.5 0.5
C 鎳鉻合金 0.3 0.5
D 鎳鉻合金 0.3 1.0
E 康銅合金 0.3 0.5
F 康銅合金 0.8 0.8
(1)電路圖中四條金屬絲應分別選上表中的________(用編號表示)；
(2)在相互交流時，有位同學提出用如圖乙所示的電路，只要將圖乙中P端分別和觸點1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關系，也能探究出導體電阻與其影響因素的定量關系，你認為上述方法是否正確，并說出理由____________________________________________
______________________________________________________________。
解析：(1)用控制變量法研究，選電阻絲時要注意盡量選擇有相同參數(材料、長度、橫截面積)的；從題述材料可以看出，B、C、E橫截面積相同，B、C、D材料相同，C、D、E長度相同；故應選BCDE。
(2)接不同的電阻時，電流不同，故電阻分得的電壓不同，電流與電阻成反比的前提是導體兩端的電壓一定。
答案：(1)BCDE
(2)不正確，因為P端分別和觸點1、2、3、4相接時，電阻兩端的電壓不一定相同，只有電壓不變時，利用電流跟電阻成反比的關系，才能探究出導體的電阻與其影響因素的定量關系
乙
二、注重學以致用和思維建模
3．在神經系統中，神經纖維分為有髓鞘和無髓鞘兩大類。現代生物學認為，髓鞘是由多層類脂物質——髓質累積而成的，具有很大的電阻，經實驗測得髓質的電阻率ρ＝8×106 Ω·m。某生物體中某段髓質神經纖維可視為高為20 cm、半徑為4 cm的圓柱體，當在其兩端所加電壓U＝100 V時，該神經纖維發生反應，則引起神經纖維產生感覺的最小電流為 (　　)
A．0.31 μA　　　B．0.62 μA C．0.15 μA D．0.43 μA
答案：A　
4. 有一種 “電測井”技術，用鉆頭在地上鉆孔，在鉆孔中進行電特性測量，可以反映地下的有關情況。如圖所示為一鉆孔，其形狀為圓柱體，半徑為10 cm，設里面充滿濃度均勻的鹽水，其電阻率ρ＝0.314 Ω·m，在鉆孔的上表面和底部加上電壓，測得U＝100 V，I＝100 mA，則該鉆孔的深度為 (　　)
　
A．50 m B．100 m
C．1 000 m D．2 000 mPAGE
課時跟蹤檢測(十二) 導體的電阻
A組—重基礎·體現綜合
1．關于材料的電阻率，下面說法正確的是(　　)
A．一根長導線截成等長三段，每段的電阻率是原來的
B．金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增大
C．純金屬的電阻率比合金的電阻率大
D．電阻率是反映材料導電性能的物理量，材料電阻率越大，則導電性能越好
解析：選B　把一根長導線截成等長的三段，則每段的電阻都是原來的，但是電阻率是不變的，故A錯誤；金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，故B正確；純金屬的電阻率較合金的電阻率小，故C錯誤；電阻率是反映材料導電性能好壞的物理量，同等長度和截面積的導體，電阻率越大的導體對電流的阻礙作用越大，導電性能越差，故D錯誤。
2.兩根材料和長度均相同的合金絲a、b的伏安特性曲線分別如圖中A、B所示，則a、b電阻Ra、Rb以及橫截面積Sa、Sb的關系正確的是(　　)
A．Ra>Rb、Sa>Sb B．Ra>Rb、SaC．RaSb D．Ra解析：選B　根據I U圖像可知，RbSa，選項B正確。
3．電流的強弱用電流強度(簡稱電流)表示，關于電流這個物理量，下列說法正確的是(　　)
A．電流是矢量，其方向與正電荷定向運動的方向相同
B．根據I＝，電流與通過導體某橫截面的電荷量成正比，與所用的時間成反比
C．根據I＝，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，與導體的電阻成反比
D．在國際單位制中，電流的單位是安培，是導出單位
解析：選C　電流的方向為正電荷定向運動的方向，但電流的加減遵循代數加減法而非平行四邊形法則，是標量，故A錯誤；I＝采用的是比值定義法，電流的大小與通過橫截面的電荷量、通電時間無關，故B錯誤；根據歐姆定律I＝可知，電流與導體兩端的電壓成正比、與導體的電阻成反比，故C正確；在國際單位制中，電流的單位是安培，是基本單位，故D錯誤。
4．由歐姆定律I＝導出U＝IR和R＝，下列敘述中不正確的是(　　)
A．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
B．導體的電阻由導體本身的性質決定，跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關
C．對確定的導體，其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值
D．一定的電流流過導體，電阻越大，其電壓越大
解析：選A　導體的電阻由導體本身的性質決定，導體電阻由長度、橫截面積和材料決定，跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關，故A錯誤，B正確；由R＝可知，對某一導體來說，其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值，故C正確；根據U＝IR可知，一定的電流流過導體，電阻越大，其電壓越大，故D正確。
5．一根均勻電阻絲阻值為R，在以下哪些情況下，阻值仍為R(　　)
A．長度變為一半，橫截面積增大一倍時
B．橫截面積變為一半，長度變為二倍時
C．長度和橫截面積都變為原來的2倍時
D．直徑變為一半，長度變為原來的時
解析：選C　根據電阻定律R＝＝可知，長度變為一半，橫截面積增大一倍時，阻值變為，A錯誤；橫截面積變為一半，長度變為二倍時，阻值變為4R，B錯誤；長度和橫截面積都變為原來的2倍時，阻值仍為R，C正確；直徑變為一半，長度變為原來的時，阻值變為2R，D錯誤。
6．一根粗細均勻的導線，當其兩端電壓為U時，通過的電流是I，若將此導線均勻拉長到原來的2倍時，電流仍為I，導線兩端所加的電壓變為(　　)
A. B．U
C．2U D．4U
解析：選D　根據電阻定律可得：拉長后電阻變為R′＝ρ＝ρ＝4R，所以根據歐姆定律可得：＝＝，故U′＝4U，所以D正確。
7．在做“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”實驗時，每次需挑選下表中兩根合適的導線，測出通過它們的電流大小，然后進行比較，最后得出結論。
導線號碼 A B C D E F G
長度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5
橫截面積/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2
材料 錳銅 鎢 鎳鉻 錳銅 鎢 錳銅 鎳鉻
(1)為了研究電阻與導體材料的關系，應選用的兩根導線是________(填號碼)；
(2)為了研究電阻與導體的長度的關系，應選用的兩根導線是________(填號碼)；
(3)為了研究電阻與橫截面積的關系，應選用的兩根導線是________(填號碼)；
(4)本實驗所采用的方法是______________。
解析：(1)研究電阻與導體材料的關系，應該選長度和橫截面積都相同的兩根導線，即選C、F。
(2)研究電阻與導體長度的關系，應該選材料和橫截面積都相同的兩根導線，即選C、G。
(3)研究電阻與導體橫截面積的關系，應該選長度和材料都相同的兩根導線，即選A、D。
(4)本實驗所采用的方法是控制變量法。
答案：(1)C、F　(2)C、G　(3)A、D
(4)控制變量法
組—重應用·體現創新
8.如圖所示，為A、B兩電阻的電壓與電流關系的圖線，關于兩電阻的描述正確的是(　　)
A．電阻A的電阻隨電流的增大而增大，電阻B阻值不變
B．電阻A的電阻隨電流的增大而減小，電阻B阻值不變
C．在兩圖線交點處，電阻A的斜率大于電阻B的斜率，所以電阻A的阻值大于電阻B的阻值
D．在兩圖線交點處，電阻A的阻值小于電阻B的阻值
解析：選A　因U I圖像上各點到原點連線的斜率等于電阻，可知電阻A的電阻隨電流的增大而增大，電阻B阻值不變，選項A正確，B錯誤； 在兩圖線交點處，電阻A與原點連線的斜率等于電阻B的斜率，所以電阻A的阻值等于電阻B的阻值，選項C、D錯誤。
9.(多選)某導體中的電流隨其兩端電壓的變化如圖所示，則下列說法中正確的是(　　)
A．加5 V電壓時，導體的電阻約為5 Ω
B．由圖可知，隨著電壓的增大，導體的電阻不斷減小
C．加12 V電壓時，導體的電阻約為1.4 Ω
D．由圖可知，隨著電壓的減小，導體的電阻不斷減小
解析：選AD　加5 V的電壓時，電流約為1.0 A，則由歐姆定律可知R＝＝ Ω＝5 Ω，故A正確；加12 V的電壓時，電流約為1.5 A，則可得電阻為R′＝＝ Ω＝8 Ω，故C錯誤；由歐姆定律R＝可知I U圖像上的點與原點連線的斜率表示，可知隨著電壓的減小，導體的電阻不斷減小，隨著電壓的增大，導體的電阻不斷增大，故D正確，B錯誤。
10．某研究性學習小組描繪了三種電學元件的伏安特性曲線，如圖甲、乙、丙所示，下列判斷中正確的是(　　)
A．圖甲反映該電學元件的導電性能隨電壓的增大而增強
B．圖乙反映該電學元件的導電性能隨溫度的升高而增強
C．圖丙反映該電學元件加正向電壓和反向電壓時導電性能一樣
D．圖丙反映該電學元件如果加上較高的反向電壓(大于40 V)時，反向電流會急劇變大
解析：選D　由題圖甲可知隨著電壓增加圖線斜率不變，即該元件電阻阻值的倒數不變，阻值不變，導電性能不變，故A錯誤；由題圖乙可知隨著電壓增加圖線上的點與原點連線的斜率變小，該元件電阻阻值的倒數變小，阻值增加，導電性能隨電壓的增大而減弱，但不能說明和溫度的變化情況，故B錯誤； 由題圖丙可知加正向電壓和反向電壓時圖線關于原點不對稱，故導電性能不一樣，故C錯誤；根據題圖丙可知該電學元件如果加上較高的反向電壓(大于40 V)時，反向電流會急劇變大，故D正確。
11.如圖所示，某一導體的形狀為長方體，其長、寬、高之比為a∶b∶c＝5∶3∶2。在此長方體的上下、左右四個面上分別通過導線引出四個接線柱1、2、3、4。在1、2兩端加上恒定電壓，導體的電阻為R1；在3、4兩端加上恒定電壓，導體的電阻為R2，則R1∶R2為(　　)
A．1∶1 B．9∶25
C．25∶4 D．4∶25
解析：選D　根據電阻定律R＝ρ得，當在1、2兩端加上恒定電壓時，R1＝ρ，在3、4兩端加上恒定的電壓時，R2＝ρ ，所以＝＝，故D正確。
12．(2024·廣西高考)將橫截面相同、材料不同的兩段導體L1、L2無縫連接成一段導體，總長度為1.00 m，接入圖甲電路。閉合開關S，滑片P從M端滑到N端，理想電壓表讀數U隨滑片P的滑動距離x的變化關系如圖乙，則導體L1、L2的電阻率之比約為(　　)
A．2∶3 B．2∶1
C．5∶3 D．1∶3
解析：選B　根據電阻定律R＝ρ及歐姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝·，結合題圖乙可知導體L1、L2的電阻率之比＝＝。故選B。
13.工業上采用一種稱為“電導儀”的儀器測量液體的電阻率，其中一個關鍵部件如圖所示，A、B是兩片面積為1 cm2的正方形鉑片，間距為d＝1 cm，把它們浸在待測液體中，若通過兩根引線在兩鉑片上加上U＝6 V的電壓時，測出電流I＝1 μA，則這種液體的電阻率為多少？
解析：R＝＝ Ω＝6×106 Ω
由題意知：l＝d＝10－2 m，S＝10－4 m2
由R＝ρ得ρ＝＝ Ω·m
＝6×104 Ω·m。
答案：6×104 Ω·m
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑