2019-2020学年高中物理 第二章 7 第6节 导体的电阻课件 新人教版选修3-1

第6节导体的电阻第二章恒定电流1.会应用不同的方法探究影响导体电阻的因素．2.理解电阻定律并应用它来解决相关问题．(重点＋难点)3．了解电阻率与温度的关系．第二章恒定电流【基础梳理】一、影响导体电阻的因素1．实验结论(1)导体长度越长，电阻越______；(2)导体横截面积越大，电阻越______；(3)导体的电阻还与导体的_______有关．大小材料2．逻辑推理(1)导体的电阻与它的长度的关系：一条长度为l，电阻为R的导体，可以看成是由n段长度同为l1、电阻同为R1的导体串联而成．因l＝______，R＝______，所以RR1＝______．(2)导体的电阻与它的横截面积的关系：有n条导体，它们的长度相同，横截面积都为S1，电阻同为R1.把它们紧紧地束在一起，组成一横截面积为S、电阻为R的导体．则R＝______，S＝______，所以RR1＝______．nl1nR1ll1R1nnS1S1S二、导体的电阻1．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的____________成正比，与它的__________________成反比；导体电阻还与构成它的______有关．(2)公式：R＝______，式中ρ是比例系数，它与导体的______有关，是表征____________的一个重要的物理量，ρ叫做这种材料的电阻率．长度l横截面积S材料材料材料性质ρlS2．电阻率ρ(1)单位：欧姆·米，符号：____________．(2)变化规律：电阻率往往随温度的变化而变化．金属的电阻率随温度的升高而______．(3)应用：______温度计、标准电阻等．增大电阻Ω·m【自我检测】探究思考(1)物理测量中的思想方法运用教材中(测金属丝的直径)用刻度尺测金属丝的直径用到了什么思想方法？提示：“放大法”(2)阅读教材中“影响导体电阻的因素”及“探究方案一”“探究方案二”，回答下列问题．①由下列常见现象可以猜测导体的电阻与哪些因素有关？a．移动滑动变阻器可以改变它的电阻．提示：与导体长度有关b．同是额定电压为220V的灯泡，灯丝越粗的用起来越亮．提示：与导体的粗细有关c．电线常用铜丝而不用铁丝．提示：与导体的材料有关②“探究方案一”并没有直接测量电阻，而是通过什么方法来探究电阻大小的呢？提示：比较法③“探究方案二”是用实验来研究长度、横截面积对电阻的影响吗？本方案又是如何研究材料对电阻的影响的？提示：不是，采用逻辑推理．保持导体的长度、横截面积相同的条件下，材料不同、电阻不同，说明电阻与材料有关．对电阻率的理解1．电阻定律表达式R＝ρlS中各符号的含义(1)ρ表示导体材料的电阻率，与材料和温度有关．反映了导体的导电性能，ρ越大，说明导电性能越差，ρ越小，说明导电性能越好．(2)l表示沿电流方向导体的长度．(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积．如图所示，一长方体导体若通过电流I1，则长度为a，横截面积为b、c的乘积；若通过电流I2，则长度为c，横截面积为a、b的乘积．2．R＝UI与R＝ρlS的区别与联系R＝UIR＝ρlS区别是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出电路中的电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的电阻率ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρR＝UIR＝ρlS区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R＝ρlS是对R＝UI的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积(1)公式R＝ρlS适用于粗细均匀的金属导体或横截面积相同且浓度均匀的电解液．(2)R＝ρlS是电阻的决定式，表明R与ρ、l及S有关；R＝UI是电阻的计算式，不能由此得出R与U或者I有关．如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝10cm，bc＝5cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为()A．4AB．2AC．12AD．14A[思路点拨]解答本题的思路是：R＝ρlS→求出RAB∶RCD→I＝UR→求出IAB∶ICD[解析]设将A与B连入电路时，电阻为R1，C与D连入电路时，电阻为R2，金属片厚度为h.由电阻定律R＝ρlS得R1＝ρabbc·h，R2＝ρbcab·h，所以R1∶R2＝4∶1，故由I＝UR得电流之比I1∶I2＝R2∶R1，所以I2＝4I1＝4A.[答案]A公式R＝ρlS的应用策略(1)公式R＝ρlS中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直于电流方向的横截面积．(2)一定几何形状的导体，电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R＝ρlS求电阻时，要注意导体长度和横截面积的确定．(3)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V＝Sl可知l和S成反比，这是解决此类电阻问题的关键．【题组过关】1．(2019·清大附中高二期中)两根同种材料制成的导线，质量之比为2∶1，长度之比为3∶1，则它们的电阻之比为()A．1∶4B．4∶1C．9∶2D．2∶9解析：选C.两个同种材料制成的导线，质量之比2∶1，则它们的体积之比是2∶1，长度之比3∶1，则横截面积之比：S1S2＝V1L1V2L2＝V1V2×L2L1＝21×13＝23，根据电阻的计算公式：R＝ρLS，得：R1R2＝ρL1S1ρL2S2＝L1L2×S2S1＝31×32＝92，所以C正确．2．(2019·北京昌平区高二期末)某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。她拿了一段细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，并测得盐水柱的电阻为R。现握住橡胶管的两端把它均匀拉长到原长的2倍，如果溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于()A．8RB．4RC．2RD．R2解析：选B.溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，所以R＝ρLS，拉长后R′＝ρL′S′，由于LS＝L′S′，联立解得：R′＝4R，故B正确．电阻与电阻率的区别与联系电阻R电阻率ρ描述对象导体材料物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆(Ω)欧姆·米(Ω·m)电阻R电阻率ρ联系R＝ρlS，ρ大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化：金属的电阻率随温度的升高而增大；半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小．下列关于电阻和电阻率的说法正确的是()A．把一根均匀导线等分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B．由ρ＝RSl可知，ρ与R、S成正比，ρ与l成反比C．材料的电阻率随温度的升高而增大D．对某一确定的导体，当温度升高时，发现它的电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大[解析]导体的电阻率由材料本身决定，并随温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而增大，则A、B、C错误．若导体温度升高时，电阻增大，又不考虑体积和形状的变化，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的，则D正确．[答案]D电阻与电阻率辨析(1)导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，不能说明导体的电阻率一定越大．(2)电阻率越大，材料的导电性能越差，但用这种材料制成的电阻不一定大，决定电阻大小的因素和决定电阻率大小的因素是不同的．关于公式R＝UI、R＝ρlS以及变形式ρ＝RSl的理解正确的是()A．由R＝UI可知，导线的电阻与电压成正比，与电流成反比B．由R＝ρlS可知，导线的电阻与导线的长度成正比，与其横截面积成反比C．由ρ＝RSl可知，导线的电阻率与导线的横截面积成正比D．由ρ＝RSl可知，导线的电阻率与导线的长度成反比解析：选B.R＝UI是电阻的定义式，电压和电流能用来度量电阻，但并不决定导线的电阻，A错误；R＝ρlS为导线电阻的决定式，因此导线的电阻与导线的长度成正比，与其横截面积成反比，B正确；电阻率与导线的电阻、导线的长度和横截面积无关，与导线本身的性质有关，则C、D错误．1．(多选)下列关于电阻率的说法中正确的是()A．电阻率只是一个比例常数，没有单位B．电阻率反映材料导电性能的好坏，所以与材料有关C．电阻率与导体的温度有关D．电阻率在国际单位制中的单位是欧姆·米解析：选BCD.电阻率主要由导体的材料决定，另外还与温度有关，电阻率的大小反映了材料导电性能的好坏，B、C对；电阻率有单位，它的国际单位是欧姆·米，A错，D对．2．如图所示是由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝a、b的伏安特性曲线，下列判断正确的是()A．a电阻丝较粗B．b电阻丝较粗C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比解析：选B.由I－U图可知，Ra＞Rb，材料、长度都相同，由R＝ρLS知Sa＜Sb，故只有B正确．3．(2019·辽宁实验中学检测)两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，另一根对折后绞合起来．然后给它们分别加上相同电压，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为()A．4∶1B．8∶1C．1∶16D．16∶1解析：选C.设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的12，根据电阻定律，电阻R1＝4R，另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律，电阻R2＝14R，则两电阻之比为16∶1.电压相等，根据欧姆定律，电流比为1∶16，根据q＝It知相同时间内通过的电荷量之比为1∶16，故C正确，A、B、D错误．4．(2019·合肥一中高二段考)如图所示，长方体金属块边长之比a∶b∶c＝3∶1∶2，将A、B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C、D接入电压为U的电路中，则电流为()A．IB．2IC．94ID．49I解析：选C.设b长为l；根据电阻定律可知R＝ρLS，则接AB时，电阻RAB＝ρ·3l2l·l＝3ρ2l，由欧姆定律可知I＝URAB＝U3ρ2l＝2Ul3ρ；当接CD时，电阻RCD＝ρ·2l3l·l＝2ρ3l，由欧姆定律可知I′＝URCD＝3Ul2ρ＝94I，C正确．