2020-2021學(xué)年高中物理-第三章-恒定電流-第二節(jié)-決定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)案-粵教版必修3

2020-2021學(xué)年高中物理第三章恒定電流第二節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)案粵教版必修32020-2021學(xué)年高中物理第三章恒定電流第二節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)案粵教版必修3PAGE8-2020-2021學(xué)年高中物理第三章恒定電流第二節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)案粵教版必修32020-2021學(xué)年高中物理第三章恒定電流第二節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素學(xué)案粵教版必修3年級(jí)：姓名：第二節(jié)決定導(dǎo)體電阻大小的因素必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)一、電阻定律電阻定律:(1)內(nèi)容:在一定溫度下,均勻?qū)w的電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比,與它的橫截面積S成反比。(2)公式:R=ρ。(3)ρ為比例常量,反映材料對(duì)導(dǎo)體電阻的影響。二、電阻率1.物理意義:反映了材料導(dǎo)電性能的好壞,電阻率越小,表示這種材料的導(dǎo)電性能越好。2.決定因素:導(dǎo)體的材料和溫度。3.單位:Ω、m。4.金屬的電阻率:隨溫度的升高而增大。(1)根據(jù)R=知,導(dǎo)體的電阻由U和I共同決定。 (×)(2)電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān)。 (×)(3)電阻率表征了材料的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,由導(dǎo)體的材料決定,且與溫度有關(guān)。(√)(4)電阻率大的導(dǎo)體,電阻一定很大。 (×)(5)有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,可用來(lái)制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。 (√)關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)一電阻決定式R=ρ的應(yīng)用1.R=ρ中ρ、l、S的含義:(1)ρ表示導(dǎo)體材料的電阻率,與材料和溫度有關(guān)。(2)l表示沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度。(3)S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積。2.電阻定義式R=和決定式R=ρ的區(qū)別與聯(lián)系:R=R=ρ區(qū)別是電阻的定義式,電阻本身與電壓、電流無(wú)關(guān)是電阻的決定式,電阻的大小由導(dǎo)體的電阻率、橫截面積、長(zhǎng)度共同決定提供了一種測(cè)R的方法:只要測(cè)出U、I就可求出R提供了一種測(cè)導(dǎo)體的電阻率ρ的方法:只要測(cè)出R、l、S就可求出ρ適用于純電阻元件適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體聯(lián)系R=ρ是對(duì)R=的進(jìn)一步說(shuō)明,即導(dǎo)體的電阻與U和I無(wú)關(guān),而是取決于導(dǎo)體本身的電阻率、長(zhǎng)度和橫截面積如圖為一塊長(zhǎng)方體鐵塊,若通過(guò)的電流為I1,則鐵塊的電阻R1多大?若通過(guò)的電流為I2,則鐵塊的電阻R2又是多大?提示:R1=ρ;R2=ρ【典例】在邊長(zhǎng)為a、厚度為h的導(dǎo)體中,通以圖示方向的電流,導(dǎo)體的電阻為R1,現(xiàn)將其四等分,取其中之一通以圖示方向的電流,其電阻為R2,則R1∶R2為()A.4∶1B.1∶1C.1∶2D.2∶1【解析】選B。電阻R1=ρ=;電阻R2=ρ=,則R1∶R2=1∶1,故選項(xiàng)B正確。應(yīng)用R=ρ解題的技巧(1)明確導(dǎo)體的形狀改變后,電阻率不會(huì)發(fā)生變化。(2)導(dǎo)體的形狀改變后,體積不變,由V=l1S1=l2S2確定l2與l1、S2與S1的關(guān)系。(3)由R=ρ確定電阻關(guān)系。1.有甲、乙兩根材料不同、長(zhǎng)度和橫截面積都相同的金屬絲,在溫度一定的情況下,甲金屬絲的電阻率是乙金屬絲電阻率的2倍。以下有關(guān)它們電阻值的說(shuō)法正確的是 ()A.甲、乙兩根金屬絲的電阻值相等B.甲金屬絲的電阻值是乙金屬絲電阻值的2倍C.乙金屬絲的電阻值是甲金屬絲電阻值的2倍D.甲金屬絲的電阻值是乙金屬絲電阻值的4倍【解析】選B。由電阻定律公式R=ρ可以知道,長(zhǎng)度和橫截面積都相同的金屬絲,電阻與電阻率成正比,因?yàn)榧捉饘俳z的電阻率是乙金屬絲電阻率的2倍,所以甲金屬絲的電阻值是乙金屬絲電阻值的2倍,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。2.一段粗細(xì)均勻的鎳鉻絲,橫截面的直徑是d,電阻是R,把它拉制成直徑為的均勻細(xì)絲后,它的電阻變?yōu)?()A.B.9RC.D.81R【解析】選D。橫截面直徑為d的鎳鉻絲拉制成直徑為的均勻細(xì)絲后,根據(jù)截面積公式:S=πd2可知,橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的,鎳鉻絲的體積不變,則長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的9倍;由R=ρ,分析可知電阻變?yōu)樵瓉?lái)的81倍,即為81R,故選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)二電阻R和電阻率ρ的比較電阻R電阻率ρ物理意義反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大小,R大,阻礙作用大反映材料導(dǎo)電性能的好壞,ρ大,導(dǎo)電性能差決定因素由導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積決定由導(dǎo)體的材料、溫度決定,與導(dǎo)體的形狀無(wú)關(guān)單位歐姆(Ω)歐姆·米(Ω·m)聯(lián)系ρ大,R不一定大,導(dǎo)體對(duì)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【典例】關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說(shuō)法中,正確的是 ()A.導(dǎo)體對(duì)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(guò)時(shí)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(lái)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(huì)突然減小為零【解析】選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(zhǎng)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(wú)關(guān),A、B、C錯(cuò);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(duì)。1.(2020·汕頭高二檢測(cè))2019年3月19日,復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)宣稱(chēng)已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料,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=。下列說(shuō)法正確的是()A.電導(dǎo)率的單位是B.材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)C.材料的電導(dǎo)率越小,其導(dǎo)電性能越強(qiáng)D.電導(dǎo)率大小與溫度無(wú)關(guān)【解析】選A。根據(jù)R=ρ,則σ==,所以電導(dǎo)率的單位是=,故A正確;材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;材料的電導(dǎo)率越小,電阻率越大,則其導(dǎo)電性能越弱,故C錯(cuò)誤;導(dǎo)體的電阻率與溫度有關(guān),則電導(dǎo)率大小與溫度有關(guān),故D錯(cuò)誤。2.(多選)關(guān)于電阻率ρ=,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成反比,與導(dǎo)體的電阻R和橫截面積S成正比B.ρ與導(dǎo)體的材料有關(guān)C.合金的電阻率較小,純金屬的電阻率較大D.溫度升高時(shí),金屬導(dǎo)體的電阻率增大【解析】選B、D。電阻率ρ反映材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱,與材料、溫度等有關(guān),溫度升高時(shí),金屬導(dǎo)體的電阻率增大,與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、導(dǎo)體的電阻、橫截面積無(wú)關(guān),故B、D正確,A錯(cuò)誤;合金的電阻率較大,純金屬的電阻率較小,C錯(cuò)誤?！就卣估}】考查內(nèi)容:電解質(zhì)溶液電阻率的測(cè)量【典例】如圖甲為一測(cè)量電解質(zhì)溶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(mǎn)某電解質(zhì)溶液時(shí),且P、Q加上電壓后,其U-I圖像如圖乙所示,當(dāng)U=10V時(shí),求電解質(zhì)溶液的電阻率ρ?！窘馕觥坑深}圖乙可求得電解質(zhì)溶液的電阻R==Ω=2000Ω,由題圖甲可知電解質(zhì)溶液長(zhǎng)l=a=1m,它的橫截面積S=bc=0.02m2,由R=ρ得ρ==Ω·m=40Ω·m。答案:40Ω·m情境·模型·素養(yǎng)電纜是生產(chǎn)生活中常用到的電路連接材料,企業(yè)如果沒(méi)有嚴(yán)格的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)出不合格電纜,容易對(duì)用戶(hù)造成巨大財(cái)產(chǎn)損失。如圖為某企業(yè)生產(chǎn)的劣質(zhì)電纜,它的銅絲直徑只有國(guó)家合格電纜的一半。探究:若長(zhǎng)度相同,則不合格電纜的電阻為合格電纜的多少倍?【解析】若長(zhǎng)度相同,劣質(zhì)電纜的銅絲直徑只有國(guó)家合格電纜的一半,根據(jù):R=ρ,可知不合格電纜的電阻為合格電纜的4倍。答案:見(jiàn)解析2019年5月23日,國(guó)之重器:時(shí)速600公里高速磁懸浮試驗(yàn)樣車(chē)在青島下線。磁懸浮列車(chē)是利用高溫超導(dǎo)技術(shù)制成的。高溫超導(dǎo)體通常是指在液氮溫度(77K)以上超導(dǎo)的材料。目前,科學(xué)家們已在250K(-23℃)溫度下實(shí)現(xiàn)了氫化鑭的超導(dǎo)性。這項(xiàng)成果使我們真正意義上接近了室溫超導(dǎo)。探究:超導(dǎo)體中一旦有了電流,還需要電源來(lái)維持嗎?【解析】由于超導(dǎo)體電阻為0,超導(dǎo)體中一旦有了電流,就不需要電源來(lái)維持了。答案:見(jiàn)解析課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.兩根同種材料制成的導(dǎo)線,質(zhì)量之比為2∶1,長(zhǎng)度之比為3∶1,則它們的電阻之比為 ()A.1∶4B.4∶1C.9∶2D.2∶9【解析】選C。兩個(gè)同種材料制成的導(dǎo)線,質(zhì)量之比為2∶1,則它們的體積之比是2∶1,長(zhǎng)度之比為3∶1,則橫截面積之比:==×=×=,根據(jù)電阻的計(jì)算公式:R=ρ,得:==×=×=,所以C正確。2.如圖所示電路中,a、b兩點(diǎn)與一個(gè)穩(wěn)壓直流電源相接,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向d端移動(dòng)一段距離時(shí),哪一個(gè)電路中的電流表讀數(shù)會(huì)變小 ()【解析】選B。選項(xiàng)A、C、D中,滑動(dòng)變阻器連入電路中的有效部分為滑片P右側(cè)部分,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向d端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器阻值減小,由歐姆定律I=可知,電路中的電流將增大,電流表讀數(shù)會(huì)變大;而選項(xiàng)B中,滑動(dòng)變阻器連入電路中的有效部分為滑片P左側(cè)部分,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向d端移動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器阻值增大,電路中的電流將會(huì)減小,電流表讀數(shù)會(huì)變小,選項(xiàng)B正確。3.有一個(gè)長(zhǎng)方體型的金屬電阻,材料分布均勻,邊長(zhǎng)分別為a、b、c,且a>b>c。電流沿以下方向流過(guò)該金屬電阻,其中電阻值最小的是 ()【解析】選A。由電阻的決定式可知,A中電阻RA=;B中電阻RB=;C中電阻RC=;D中電阻RD=,故電阻最小的為A。4.(2020·廣州高一檢測(cè))白熾燈的燈絲由鎢絲制成,當(dāng)燈絲燒斷后脫落一段,剩余燈絲剛好能搭接上使用,若燈泡完好時(shí)阻值為12Ω,觀察搭接起來(lái)的燈絲長(zhǎng)度大約為原來(lái)的,則現(xiàn)在燈泡的電阻約為 ()A.9ΩB.16ΩC.12ΩD.無(wú)法計(jì)算【解析】選A。由電阻定律知,燈絲長(zhǎng)度減為原來(lái)的,電阻變?yōu)樵瓉?lái)的,則現(xiàn)在燈泡的電阻約為9Ω,故A正確。【加固訓(xùn)練】一根粗細(xì)均勻的電阻絲截成長(zhǎng)度相等的三段,再將它們并聯(lián)起來(lái),測(cè)得阻值為3Ω,則此電阻絲原來(lái)的阻值為 ()A.9ΩB.8ΩC.27ΩD.3Ω【解析】選C。一根粗細(xì)均勻,電阻值為R的電阻絲截成長(zhǎng)度相等的三段,則長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的,再把得到的三段并聯(lián)起來(lái)使用,橫截面積變?yōu)樵瓉?lái)的3倍,根據(jù)電阻定律R=ρ,阻值變?yōu)樵瓉?lái)的,故=3Ω。解得R=27Ω,故C項(xiàng)