初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義版塊16 歐姆定律及電阻定律 專題16-2 電阻定律 （學(xué)生版）

頁專題16-2電阻定律知識(shí)·解讀一、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成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。2、公式：R＝ρeq\f(l,S)。3、符號(hào)意義：l表示導(dǎo)體沿電流方向的長度，S表示垂直電流方向的橫截面積，ρ是電阻率，表征材料的導(dǎo)電性能。4、材料特性應(yīng)用(1)連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的金屬制作。(2)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用來制作電阻溫度計(jì)，精密的電阻溫度計(jì)用鉑制作。(3)有些合金的電阻率較大，且電阻率幾乎不受溫度的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。二、對(duì)電阻定律的理解1、公式R＝ρeq\f(l,S)是導(dǎo)體電阻的決定式，圖2－6－1中所示為一塊長方體鐵塊，若通過電流I1，則R1＝ρeq\f(a,bc)；若通過電流I2，則R2＝ρeq\f(c,ab)。導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，是由導(dǎo)體本身性質(zhì)決定的。2、適用條件：溫度一定，粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液。圖2－6－13、電阻定律是通過大量實(shí)驗(yàn)得出的規(guī)律。三、R＝ρeq\f(l,S)與R＝eq\f(U,I)的比較公式比較內(nèi)容R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)區(qū)別意義電阻定律的表達(dá)式，也是電阻的決定式電阻的定義式，R與U、I無關(guān)作用提供了測定電阻率的一種方法——ρ＝Req\f(S,l)提供了測定電阻的一種方法——伏安法適用范圍適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體純電阻元件聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)對(duì)R＝eq\f(U,I)補(bǔ)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、長度和橫截面積典例·解讀類型一、影響電阻大小因素例1、下列有關(guān)電阻的說法正確的是()A、導(dǎo)體的電阻越大，表明導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越強(qiáng)B、導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比C、導(dǎo)體中的電流為零時(shí)電阻也為零D、導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積等因素有關(guān)【【答案】D.【解析】本題考查對(duì)電阻的理解和影響電阻大小的因素。導(dǎo)體的電阻越大，說明導(dǎo)體的導(dǎo)電能力越差，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積等因素有關(guān)，與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流大小及有無都無關(guān)，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，D正確。類型二、滑動(dòng)變阻器例2、如圖為旋轉(zhuǎn)式變阻器的結(jié)構(gòu)圖，a、b、c為變阻器的三個(gè)接線柱，d為旋鈕觸片。將該變阻器接入電路中調(diào)節(jié)燈泡的亮度，當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕觸片時(shí)，燈泡變亮，則應(yīng)連接接線柱______(選填“a、b”“b、c”或“a、c”)和燈泡______聯(lián)后接入電路中?！尽敬鸢浮縝、c；串.【解析】本題考查旋轉(zhuǎn)式變阻器的使用。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕觸片時(shí)，要使燈泡變亮，則應(yīng)使電路中電阻變小，所以應(yīng)連接接線柱b、c與燈泡串聯(lián)后接入電路。類型三、電阻定律與歐姆定律辨析例3、（多選）下列說法中正確的是()A、據(jù)R＝U/I可知，當(dāng)通過導(dǎo)體的電流不變，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時(shí)，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?倍B、據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，通過導(dǎo)體的電流改變時(shí)，加在電阻兩端的電壓也改變，但導(dǎo)體的電阻不變C、據(jù)ρ＝Req\f(S,l)可知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導(dǎo)體的長度l成反比D、導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R均無關(guān)【【答案】BD.【解析】導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)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(xiàng)A是不對(duì)的，選項(xiàng)B是正確的；而而ρ＝RS/l僅是導(dǎo)體電阻率的定義式，電阻率與式中各物理量無關(guān)。所以選項(xiàng)C是不對(duì)的，選項(xiàng)D是正確的。類型四、電阻值計(jì)算例4、一段均勻?qū)Ь€對(duì)折兩次后并聯(lián)在一起，測得其電阻為0.5Ω，導(dǎo)線原來的電阻是多大？若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為原來的三倍，另一半不變，其電阻是原來的多少倍？【【答案】8Ω；5倍.【解析】一段導(dǎo)線對(duì)折兩次后，變成四段相同的導(dǎo)線，并聯(lián)后的總電阻為0.5Ω，設(shè)每段導(dǎo)線的電阻為R，則eq\f(R,4)＝0.5Ω，R＝2Ω，所以導(dǎo)線原來的電阻為4R＝8Ω。若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為原來的3倍，則電阻變?yōu)?Ω×9＝36Ω，另一半的電阻為4Ω，所以拉長后的總電阻為40Ω，是原來的5倍。類型五、電阻定律與歐姆定律結(jié)合運(yùn)用例5、如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長lab＝2lbc。當(dāng)將A與B接入電壓為U(V)的電路中時(shí)，電流為I；若將C與D接入電壓為U(V)的電路中，電流為()A、4IB、2IC、eq\f(1,2)ID、eq\f(1,4)I【【答案】A.【解析】利用電阻定律求出兩種連接情況下的電阻關(guān)系，再利用歐姆定律判斷電流關(guān)系。設(shè)沿AB方向的橫截面積為S1，沿CD方向的橫截面積為S2，則有eq\f(S1,S2)＝eq\f(1,2)。AB接入電路時(shí)電阻為R1，CD接入電路時(shí)電阻為R2，則有eq\f(R1,R2)＝eq\f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq\f(4,1)，電流之比eq\f(I1,I2)＝eq\f(R2,R1)＝eq\f(1,4)，I2＝4I1＝4I。例6、有一電纜長L＝50km。某處因電纜外表絕緣皮損壞而漏電，此處相當(dāng)于接一個(gè)漏電電阻R0，如圖2－6－5所示?，F(xiàn)用下述方法測出漏電位置：在電纜的A端兩輸電線間接電壓U1＝200V，在另一端B處用一理想電壓表測得兩端電壓為UBB′＝40V。在電纜的B端兩輸電線間接電壓U2＝380V，在A端用理想電壓表測得兩端電壓也為40V，即UAA′＝40V，求漏電處距A端多遠(yuǎn)？【【答案】16km.【解析】對(duì)同一根輸電線，電阻率和橫截面積處處相同，由電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，R與l成正比。設(shè)電纜線單位長度的電阻為r0，漏電處C距A為x，則AC段電阻RAC＝xr0，BC段電阻為RBC＝(L－x)r0。(1)AA′端接電壓U1時(shí)，在BB′端所接的電壓表實(shí)際上測量的是R0上的電壓，由歐姆定律則有eq\eq\f(UBB′,R0)＝eq\f(U1－UBB′,2RAC)①(2)在BB′接電壓U2時(shí)，在AA′端所接的電壓表實(shí)際上測量的也是R0上的電壓，由歐姆定律有eq\f(UAA′,R0)＝eq\f(U2－UAA′,2RBC)②又知UBB′＝40V，UAA′＝40V，解①②得x＝16km。培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、關(guān)于電阻和電阻率的說法中，正確的是()A、導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫做導(dǎo)體的電阻，因此只有導(dǎo)體有電流通過時(shí)才有電阻B、由R＝eq\f(U,I)可知導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C、某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度的降低會(huì)突然減小為零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象時(shí)，溫度不為絕對(duì)零度D、將一根導(dǎo)線等分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一2、（多選）對(duì)于一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說法中正確的是()A、電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好B、某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用它制作標(biāo)準(zhǔn)電阻C、給金屬絲加上的電壓逐漸從零增大到U0，則任一狀態(tài)下的eq\f(U,I)比值不變D、把金屬絲溫度降低到絕對(duì)零度附近，電阻率會(huì)突然變?yōu)榱?、（多選）關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是()A、電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大B、金屬的電阻率隨溫度的升高而增大C、銀材料的電阻率較錳銅合金的電阻率小D、金屬絲拉長為原來的兩倍，電阻率變?yōu)樵瓉淼?倍4、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(shí)的燈絲和未接入電路時(shí)的燈絲是同一個(gè)導(dǎo)體，故兩種情況下電阻相同B、白熾燈正常工作時(shí)燈絲電阻大于未接入電路時(shí)燈絲電阻C、白熾燈正常工作時(shí)燈絲電阻小于未接入電路時(shí)燈絲電阻D、條件不足，不能確定5、（多選）溫度能明顯地影響金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，如圖1所示圖線分別為某金屬導(dǎo)體和某半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線，則()A、圖線1反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化關(guān)系B、圖線2反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化關(guān)系C、圖線1反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化關(guān)系D、圖線2反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化關(guān)系6、現(xiàn)有半球形導(dǎo)體材料，接成如圖2所示甲、乙兩種形式，則兩種接法的電阻之比R甲∶R乙為()A、1∶1B、1∶2C、2∶1D、1∶47、在電源電壓不變的情況下，為使電阻率不變的電阻絲在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的總熱量減少一半，下列措施可行的是()A、剪去一半的電阻絲B、并聯(lián)一根相同的電阻絲C、將電阻絲長度拉伸一倍D、串聯(lián)一根相同的電阻絲8、當(dāng)電路中的電流超過熔絲的熔斷電流時(shí)，熔絲就要熔斷。由于種種原因，熔絲的橫截面積略有差別。那么熔絲熔斷的可能性較大的是()A、橫截面積大的地方B、橫截面積小的地方C、同時(shí)熔斷D、可能是橫截面積大的地方，也可能是橫截面積小的地方9、根據(jù)電阻定律，電阻率ρ=RSL對(duì)于溫度一定的某種金屬來說，它的電阻率(A、跟導(dǎo)線的電阻成正比B、跟導(dǎo)線的橫截面積成正比C、跟導(dǎo)線的長度成反比D、由所用金屬材料的本身特性決定10、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、將金屬絲拉長至4LC、將金屬絲對(duì)折后擰成一股 D、將金屬絲兩端的電壓提高到原來的4倍11、一段粗細(xì)均勻的鎳鉻合金絲，橫截面的直徑為d，電阻為R，如果把它拉成直徑為d4A、R16B、16RC、256RD、R12、將截面均勻、長為l、電阻為R的金屬導(dǎo)線截去l/n，再拉長至l，則導(dǎo)線電阻變?yōu)?)A、eq\f(n－1,n)RB、eq\f(1,n)RC、eq\f(n,n－1)RD、nR13、為維護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，我市某技術(shù)監(jiān)督部門對(duì)市場上的電線產(chǎn)品進(jìn)行抽査，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)品牌的銅芯電線不符合規(guī)格：電線直徑明顯比說明書上標(biāo)有的直徑要小。這種電線不符合規(guī)格的主要原因是()A、電線的溫度引起電阻偏大B、電線的材料引起電阻偏大C、電線的長度引起電阻偏大D、電線的橫截面積引起電阻偏大14、如圖是滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和連入電路的示意圖，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的是()15、如圖所示，電源電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“10Ω1A”，小燈泡L標(biāo)有“2.5V0.5A”(燈絲電阻不變)。在保證小燈泡L不損壞前提下，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，下列說法正確的是( )①滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變化范圍是4～10Ω②電壓表示數(shù)變化范圍是0～3V③電流表示數(shù)變化范圍是0.3～0.5AA、只有①②正確B、只有②③正確C、都正確D、只有①③正確二、填空題1、A，B兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)體，如果把導(dǎo)體A均勻拉長到原來的2倍，導(dǎo)體B對(duì)折后結(jié)合起來，然后分別加上相同的電壓，則它們的電阻之比RA∶RB為________，相同時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量之比QA∶QB為________．2、閱讀下面的材料，回答．半導(dǎo)體材料是一類導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的電子材料，它的導(dǎo)電性并不好，但是通過將雜質(zhì)加入純質(zhì)半導(dǎo)體材料中的方式可增加半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力．半導(dǎo)體中有兩種載流子：電子和空穴．摻入雜質(zhì)從而增加電子數(shù)目的半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體，摻入雜質(zhì)增加空穴數(shù)目的半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體．半導(dǎo)體材料除了可以用于各種電子元器件以外，還可以用作制冷材料．如圖所示是一個(gè)半導(dǎo)體制冷單元的工作原理圖，P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的上端和銅片A連接，下端分別和銅片B連接后接到直流電源的兩端，此時(shí)電路的電流方向是從N型半導(dǎo)體經(jīng)A流向P型半導(dǎo)體，銅片A會(huì)從空氣吸收熱量，銅片B會(huì)向空氣放出熱量．反之，改變直流電源的正負(fù)極方向或N、P型半導(dǎo)體的位置，使電流方向從P型半導(dǎo)體經(jīng)A流向N型半導(dǎo)體，這時(shí)，銅片A會(huì)向空氣放出熱量，銅片B會(huì)從空氣吸收熱量．由于單個(gè)制冷單元制冷量很小，因此需要多個(gè)制冷單元同時(shí)工作才能滿足實(shí)際需要．半導(dǎo)體制冷不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源，工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音，壽命長，安裝容易，它既能制冷，又能加熱．目前我們常用的半導(dǎo)體制冷器有飲水機(jī)的制冷、半導(dǎo)體小型提包式冰箱等．由于半導(dǎo)體制冷的能效比較低，一般在0.5左右，所以在大型空調(diào)中使用還需一段較長的時(shí)間．請根據(jù)上述材料，回答下列問題：（1）P型半導(dǎo)體中的載流子是_______；（選填“電子”或“空穴”）（2）由圖可知，若要使一個(gè)電冰箱箱內(nèi)的溫度下降，銅片A應(yīng)置于電冰箱的_______；（選填“箱內(nèi)”或“箱外”）（3）若將圖圖中的P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體位置互換，其他條件不變，則銅片A將_______（選填“吸熱”或“放熱”）；（4）半導(dǎo)體制冷的優(yōu)點(diǎn)是____________________________（寫出一種即可）3、閱讀短文，回答問題：電飯鍋中的磁鋼限溫器電飯鍋是生活中常見的用電器，它是利用感溫磁鋼（軟磁體）的磁性隨溫度的變化而變化的特性來設(shè)計(jì)的，這樣可以限制煮飯過程中的最高溫度．感溫磁鋼的磁性隨著本身溫度作非線性變化，其特性曲線如圖甲所示．磁鋼限溫器結(jié)構(gòu)如圖乙所示，它主要由感溫磁鋼、永磁體和彈簧構(gòu)成．感溫磁鋼及其外套、內(nèi)鍋由彈簧支撐．感溫磁鋼與受熱面固定在一起，受熱面直接把熱量傳遞給鍋底．煮飯時(shí)用手按下按鈕開關(guān)，通過杠桿AOC使永磁體和感溫磁鋼吸合，在吸力作用下永磁體不會(huì)落下，金屬觸點(diǎn)閉合，電路接通，加熱元件開始發(fā)熱．當(dāng)飯煮熟后，溫度繼續(xù)上升，當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，永磁體落下，通過杠桿CBO使觸點(diǎn)分開，加熱元件停止發(fā)熱，同時(shí)按鈕開關(guān)跳起．（1）與銅導(dǎo)線相比，制作電飯鍋加熱元件的材料應(yīng)具備的特性是_______；A、電阻較大，熔點(diǎn)較低B、電阻較大，熔點(diǎn)較高C、電阻較小，熔點(diǎn)較低D、電阻較小，熔點(diǎn)較高（2）煮飯時(shí)用手按按鈕開關(guān)，杠桿AOC屬于_______杠桿；飯煮熟后，永磁體落下，通過杠桿CBO使觸點(diǎn)分開，杠桿CBO屬于_______杠桿；（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）；（3）在磁鋼限溫器工作過程中，感溫磁鋼的磁性急劇減弱是在_______；A、按下按鈕開關(guān)時(shí)

B、加熱升溫過程中

C、按鈕開關(guān)跳起時(shí)

D、降溫過程中（4）永磁體落下時(shí)，感溫磁鋼的溫度為_______℃；永磁體下落過程中，感溫磁鋼對(duì)永磁體_______（選填“有”或“沒有”）磁力的作用．4、歸納式探究——研究導(dǎo)體的電阻：小明學(xué)習(xí)知道：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積有關(guān)．他想進(jìn)一步研究電阻與長度和橫截面積的定量關(guān)系，于是他利用鎳鉻合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。得到數(shù)據(jù)填入表格：試驗(yàn)次數(shù)長度l/m橫截面積S/mm2電阻R/Ω111×10﹣61.1212×10﹣60.55321×10﹣62.241.53×10﹣6（1）在長度一定時(shí)，圖線_____能夠正確的表示鎳鉻合金絲的電阻與橫截面積關(guān)系．（2）由數(shù)據(jù)推斷：導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積的關(guān)系為：R=k______（k為常數(shù)），對(duì)于鎳鉻金合金絲來說，k=________________（寫上數(shù)值和單位）．5、石墨烯超導(dǎo)現(xiàn)象2018年，22歲中國科學(xué)家一曹原，因?yàn)槭┱匠蔀榱恕?018年度世界十大科學(xué)家之首“。22歲的少年曾提出問題，卻被很多的科學(xué)家無視，他的堅(jiān)持最后得到結(jié)果“兩層石墨烯，旋轉(zhuǎn)到特定的1.1°疊加之后，零阻力的材料得出來了，可以在常溫下實(shí)現(xiàn)”。世界為之震驚，世界在此領(lǐng)域最大突破，打破世界107年的魔咒。他的科在短短的九個(gè)月，形成初步的商業(yè)化，手機(jī)充電可以縮短到16分鐘，每年為全球省幾千億資金。人民日報(bào)披露一重大消息：浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊(duì)，再次有了一個(gè)更大的突破，研制出了一種新型石愚烯﹣鋁電池：它的正極是石墨烯薄膜，負(fù)極是金屬鋁。經(jīng)測試，它在25萬次充放電循環(huán)后仍能保持91%的容量；同時(shí)其倍率性能優(yōu)異，快速充電可1.1秒內(nèi)充滿電。石墨烯具有非常好的熱傳導(dǎo)性能。純的無缺陷的單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/mK，是目前為止導(dǎo)熱系數(shù)最高的碳材料。石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性，看上去幾乎是透明的。石墨烯是已知強(qiáng)度最高的材料之一，同時(shí)還具有很好的韌性，可以彎曲，石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，石墨烯內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌，當(dāng)施加外力于石墨烯時(shí)，碳原子面會(huì)彎曲變形。請根據(jù)上述材料，回答下列問題：（1）石墨烯是一種導(dǎo)體，零阻力是__________為零，這種現(xiàn)象叫做___________現(xiàn)象。（2）若這種阻力得以實(shí)現(xiàn)，它可運(yùn)用于生活中的很多方面，下列哪個(gè)不是這種零阻力的運(yùn)用______。A、輸電線路B、電熱毯C、電動(dòng)機(jī)D、電池（3）關(guān)于石墨烯材料的應(yīng)用不合適的是______.A、電腦CPU散熱片B、鏡子的反射膜C、折疊手機(jī)屏D、切割機(jī)刀片三、計(jì)算題空氣質(zhì)量指數(shù)A0?5051?100101?150151?200201?300＞300空氣質(zhì)量等級(jí)優(yōu)良輕度污染中度污染重度污染嚴(yán)重污染1.

空氣質(zhì)量指數(shù)是環(huán)境監(jiān)測的重要指標(biāo)，下表的空氣