導(dǎo)體的電阻教案及試題

物理備課組教師陳海飛班級(jí)學(xué)生日期：上課時(shí)間:主課題：導(dǎo)體的電阻教學(xué)目標(biāo)：1．體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理都是重要的科學(xué)研究方法。2．掌握電阻定律，并能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。3．理解電阻率的物理意義。教學(xué)重難點(diǎn)：1、電阻定律及利用電阻定律分析、解決有關(guān)實(shí)際問(wèn)題2、利用實(shí)驗(yàn)抽象概括出電阻定律是本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容知識(shí)回顧一、實(shí)驗(yàn)探究電阻與L、S、材料的關(guān)系1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄繉?dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、材料之間的關(guān)系。2、實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：長(zhǎng)度l、橫截面積S、電阻R的測(cè)量及方法：長(zhǎng)度l：用mm刻度尺測(cè).橫截面積S：用累積法測(cè)直徑.電阻R：伏安法.4、實(shí)驗(yàn)方案：同種材料，S一定，改變L，探究R與L的關(guān)系。同種材料，L一定，改變S，探究R與的S關(guān)系不同材料，L一定，S一定，探究R與材料的關(guān)系分壓式5、實(shí)驗(yàn)原理圖：分壓式探究方案一：a和b：長(zhǎng)度l不同a和c：橫截面積S不同a和d：材料不同實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1.同種材料,S一定,電阻R與L成正比2.同種材料,L一定,電阻與S成反比3.不同種材料,R不同二、理論探究決定導(dǎo)體電阻的因素三、導(dǎo)體的電阻—電阻定律1.內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長(zhǎng)度L成正比,與它的橫截面積S成反比;導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān).2.表達(dá)式：（決定式）3.電阻率r：與導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量。r越大R越大，導(dǎo)體的導(dǎo)電性能就越差.單位：歐姆·米Ω·m4.幾種導(dǎo)體的電阻率：純凈金屬電阻率較小，合金電阻率較大5.電阻率與溫度的關(guān)系：a.金屬電阻率隨溫度升高而增大。應(yīng)用：電阻溫度計(jì)。b.部分合金如錳銅、鎳銅電阻率幾乎不受溫度的影響。應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)電阻。c.半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小。應(yīng)用：熱敏電阻，光敏電阻。d.超導(dǎo)體：某些材料當(dāng)溫度降低到一定溫度時(shí)，電阻率為零。題型1 導(dǎo)體電阻、電阻率的理解【例1】下列關(guān)于電阻率的說(shuō)法正確的是()A．電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)B．電阻率與導(dǎo)體的材料有關(guān)C．電阻率與導(dǎo)體的形狀有關(guān)D．電阻率與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)【變式】關(guān)于電阻率的正確說(shuō)法是A.電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān)B.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)C.電阻率大的導(dǎo)體，電阻一定很大D.有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來(lái)制成電阻溫度計(jì)題型2 電阻公式的基本運(yùn)用【例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d/10的均勻細(xì)絲后，它的電阻變成()A．R/10000 B．R/100C．100R D．10000R【變式】某金屬導(dǎo)線的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長(zhǎng)到直徑為原來(lái)的一半，那么該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A．4ρ和4R B．ρ和4RC．16ρ和16R D．ρ和16R題型三電阻與溫度的關(guān)系【例3】一只“220V,100W”的燈泡，測(cè)量它不工作時(shí)的電阻應(yīng)為()A．等于484Ω B．大于484ΩC．小于484Ω D．無(wú)法確定 【變式】一只白熾燈泡，正常發(fā)光時(shí)的電阻為121Ω，當(dāng)這只燈泡停止發(fā)光一段時(shí)間后的電阻應(yīng)是（）A．大于121Ω B．小于121Ω C．等于121Ω D無(wú)法判斷題型四圖像題【例4】?jī)纱旨?xì)相同的同種金屬電阻絲R1、R2的電流I和電壓U的關(guān)系圖線如圖2－6－7所示，可知()圖2－6－7A．兩電阻的大小之比為R1∶R2＝3∶1B．兩電阻的大小之比為R1∶R2＝1∶3C．兩電阻絲長(zhǎng)度之比為L(zhǎng)1∶L2＝eq\r(3)∶1D．兩電阻絲長(zhǎng)度之比為L(zhǎng)1∶L2＝1∶eq\r(3)【變式】?jī)筛牧舷嗤木鶆驅(qū)Ь€x和y，x長(zhǎng)為l，y長(zhǎng)為2l，串聯(lián)在電路中時(shí)，沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)變化如圖2－6－10所示，則x、y導(dǎo)線的橫截面積之比為()圖2－6－10A．2∶3 B．1∶3C．1∶2 D．3∶1解析：選B.由圖象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，由兩導(dǎo)體串聯(lián)時(shí)電流相同，得eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Rx,Ry)，而Rx＝ρeq\f(l,Sx)，Rx＝ρeq\f(2l,Sy)，所以eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Sy,2Sx)，則eq\f(Sx,Sy)＝eq\f(Uy,2Ux)＝eq\f(4,2×6)＝eq\f(1,3).故正確答案為B.題型五關(guān)于電阻率的綜合問(wèn)題【例5】一根長(zhǎng)為l＝3.2m、橫截面積S＝1.6×10－3m2的銅棒，兩端加電壓U＝7.0×10－2V.銅的電阻率ρ＝1.75×10－8Ω·m，求：(1)通過(guò)銅棒的電流；(2)銅棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度．解析：(1)由R＝ρeq\f(l,S)和I＝eq\f(U,R)得I＝eq\f(US,ρl)＝eq\f(7.0×10－2×1.6×10－3,1.75×10－8×3.2)A＝2×103A.(2)E＝eq\f(U,d)＝eq\f(7.0×10－2,3.2)V/m＝2.2×10－2V/m.答案：(1)2×103A(2)2.2×10－2V/m【變式】A、B兩地相距11km，A地用兩根完全相同的導(dǎo)線向B地送電，若兩地間某處的樹(shù)倒了，壓在導(dǎo)線上而發(fā)生故障．為了找出故障所在處，在A地給兩根導(dǎo)線加上12V的電壓，此時(shí)在B地測(cè)得電壓是10V；在B地給兩根導(dǎo)線加上12V的電壓，此時(shí)在A地測(cè)得電壓是4V，問(wèn)：故障發(fā)生在何處？解析：作出示意圖，在兩根導(dǎo)線間的樹(shù)，相當(dāng)于阻值為R的電阻，設(shè)單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻為r，故障處離A地的距離為xkm，由電阻定律可得各段導(dǎo)線的電阻值(在圖中標(biāo)出)，當(dāng)A處加上12V電壓，B處測(cè)得的是R上兩端的電壓，有串聯(lián)分壓得eq\f(12,10)＝eq\f(2xr＋R,R)①同理：eq\f(12,4)＝eq\f(211－xr＋R,R)②由①、②得：x＝1km即故障發(fā)生在離A處1km處．答案：離A處1km處題型六探究電阻的影響因素的實(shí)驗(yàn)【例6】在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．⑴從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm；⑵為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩB．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩC．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05ΩD．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01ΩE．滑動(dòng)變阻器，0～10ΩF．滑動(dòng)變阻器，0～100Ω①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________（填序號(hào)）；②實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物連線如圖所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤錯(cuò)誤1：_____________________________錯(cuò)誤2：_____________________________⑶若測(cè)得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率ρ=________．(1)0.680mm（或0.679

mm）⑵①A C E②錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上；錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法

⑶ρ=πRd2/4L【變式】在“測(cè)定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻Rx約為5Ω，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A．電壓表V1：量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩB．電壓表V2：量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩC．電流表A1：量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2ΩD．電流表A2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為11ΩE．變阻器R1：0～100Ω，0.6AF．變阻器R2：0～2000Ω，0.1AG．電池組E：電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為0.3ΩH．開(kāi)頭S，導(dǎo)線若干⑴為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有（填代號(hào)）_____________________________________；⑵為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖甲中________（填“a”或“b“）為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖乙中的實(shí)物圖用線連接起來(lái)；⑶若用毫米刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖丙所示，則金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm，電阻值為_(kāi)_______Ω．⑴ADEGH⑵b實(shí)物連接如圖所示⑶0.635 2.4小結(jié)：課后作業(yè)1．下列說(shuō)法中正確的是()A．據(jù)R＝U/I可知，當(dāng)通過(guò)導(dǎo)體的電流不變時(shí)，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．據(jù)R＝U/I可知，通過(guò)導(dǎo)體的電流改變，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＝RS/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(zhǎng)度l成反比D．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l，橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無(wú)關(guān)解析：本題主要考查了電阻的決定因素和電阻率的決定因素．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ρ＝RS/l僅是導(dǎo)體電阻率的定義式，電阻率與式中的各物理量間都無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)C是不對(duì)的，選項(xiàng)D是正確的．答案：BD2．用電器距離電源為L(zhǎng)，線路上的電流為I，為使在線路上的電壓降不超過(guò)U，已知輸電線的電阻率為ρ.那么，輸電線的橫截面積的最小值為()A．ρL/R B．2ρLI/UC．U/(ρLI) D．2UL/(Iρ)解析：輸電線的總長(zhǎng)為2L，由公式R＝eq\f(U,I)，R＝ρeq\f(L,S)得S＝eq\f(2ρLI,U)，故B正確．答案：B3．一根阻值為R的均勻電阻絲，在下列哪些情況中其阻值仍為R(設(shè)溫度不變)()A．當(dāng)長(zhǎng)度不變時(shí)，橫截面積增大一倍時(shí)B．當(dāng)橫截面積不變，長(zhǎng)度增加一倍時(shí)C．長(zhǎng)度和橫截面積都縮小一倍時(shí)D．當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積都擴(kuò)大一倍時(shí)解析：根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，只有電阻絲的長(zhǎng)度和橫截面積都擴(kuò)大或縮小一倍時(shí)，電阻絲的電阻才能保持不變，故選C、D.答案：CD4．我們做電學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)經(jīng)常用到電阻箱，關(guān)于電阻箱內(nèi)的電阻是由什么材料制成的，以下猜測(cè)可能正確的是()A．純銀 B．純銅C．石墨 D．某些金屬的合金答案：D5．神經(jīng)系統(tǒng)中，把神經(jīng)纖維分為有髓鞘和無(wú)髓鞘兩大類，現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為，髓鞘是由多層類脂物質(zhì)——髓質(zhì)累積而成，具有很大的電阻，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得髓質(zhì)的電阻率為ρ＝8×106Ω·m.某生物體中某段髓質(zhì)神經(jīng)纖維可看做高20cm、半徑為4cm的圓柱體，當(dāng)在其兩端加上電壓U＝100V時(shí)，該神經(jīng)發(fā)生反應(yīng)，則引起神經(jīng)纖維產(chǎn)生感覺(jué)的最小電流為()A．0.31μA B．0.62μAC．0.15μA D．0.43μA解析：因?yàn)镽＝ρl/S，所以R＝3.18×108Ω，所以I＝U/R＝0.31μA.答案：A6．一同學(xué)將變阻器與一只6V,6～8W的小燈泡L及開(kāi)關(guān)S串聯(lián)后接在6V的電源E上，當(dāng)S閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光．按右圖所示的接法，當(dāng)滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，燈泡將()A．變暗 B．變亮C．亮度不變 D．可能燒壞燈泡解析：由題圖可知，變阻器接入電路的是PB段的電阻絲，由于燈泡的額定電壓等于電源電壓，所以不可能燒壞燈泡．當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻絲變短，電阻減小，燈泡變亮，B選項(xiàng)正確．答案：B7．甲、乙兩根保險(xiǎn)絲均為同種材料制成，直徑分別是d1＝0.5mm和d2＝1mm，熔斷電流分別為2.0A和6.0A．把以上兩根保險(xiǎn)絲各取等長(zhǎng)一段并聯(lián)后再接入電路中，允許通過(guò)的最大電流是()A．6.0A B．7.5AC．10.0A D．8.0A解析：因甲、乙兩保險(xiǎn)絲等長(zhǎng)，由R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，知eq\f(R1,R2)＝4.當(dāng)R1、R2并聯(lián)時(shí)，令I(lǐng)1＝2A，則由I1R1＝I2R2得I2＝8A＞6A，故I1不能取2A；令I(lǐng)2＝6A，則由I1R1＝I2R2得I1＝1.5A＜2.0A，故兩者并聯(lián)時(shí)，整個(gè)電路允許通過(guò)的最大電流I＝I1＋I(xiàn)2＝(1.5＋6)A＝7.5A．故選項(xiàng)B正確．答案：B8．如下圖是橫截面積、長(zhǎng)度均相同的甲、乙兩根電阻絲的I－R圖象．現(xiàn)將甲、乙串聯(lián)后接入電路中，則()A．甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓小B．甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率小C．在相同時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少D．甲電阻絲消耗的電功率比乙電阻絲消耗的電功率小解析：若將兩電阻絲串聯(lián)接入電路中，由于通過(guò)兩電阻絲的電流相同，由圖象可知，此時(shí)甲的電阻大于乙的電阻，所以甲電阻絲兩端的電壓比乙電阻絲兩端的電壓大，A錯(cuò)誤；由于兩電阻絲的橫截面積、長(zhǎng)度均相同，故甲電阻絲的電阻率比乙電阻絲的電阻率大，B錯(cuò)誤；由Q＝I2Rt可知，在相同時(shí)間內(nèi)，電流通過(guò)乙電阻絲產(chǎn)生的焦耳熱少，C正確；由P＝I2R可知D錯(cuò)誤．答案：C9．兩個(gè)用同種材料制成的均勻?qū)wA、B，其質(zhì)量相同，當(dāng)它們接入電壓相同的電路時(shí)，其電流之比IA∶IB＝1∶4，則橫截面積之比SA∶SB為()A．1∶2 B．2∶1C．1∶4 D．4∶1解析：由R＝eq\f(U,I)可知，在U一定時(shí)，I與R成反比，即RA∶RB＝4∶1，又根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(\f(V,S),S)＝ρeq\f(V,S2)可知，當(dāng)ρ、V一定時(shí)，R∝eq\f(1,S2)，即有eq\f(SA2,SB2)＝eq\f(RB,RA)＝eq\f(1,4)，所以eq\f(SA,SB)＝eq\r(\f(1,4))＝eq\f(1,2).答案：A10．(2011·西南師大附中高二檢測(cè))在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出其長(zhǎng)度L、直徑d和電阻R.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí)讀數(shù)如下圖甲，則金屬絲的直徑為_(kāi)_______mm.(2)若用圖乙測(cè)金屬絲的電阻，則測(cè)量結(jié)果將比真實(shí)值__________．(填“偏大”或“偏小”)(3)用電壓表和電流表測(cè)金屬絲的電壓和電流時(shí)讀數(shù)如下圖所示，則電壓表的讀數(shù)為_(kāi)_______V，電流表的讀數(shù)為_(kāi)_______A.解析：(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm(0.696mm,0.698mm也對(duì))(2)圖乙中電流表采用外接法故測(cè)量值偏?。?3)電壓表精度為0.1V，其讀數(shù)為2.60V；電流表精度為0.02A，其讀數(shù)應(yīng)為0.52.答案：(1)0.697(0.696,0.698也對(duì))(2)偏小(3)2.600.5211.兩根材料相同的均勻?qū)Ь€x和y，x長(zhǎng)為l，y長(zhǎng)為2l，串聯(lián)在電路中時(shí)，沿長(zhǎng)度方向電勢(shì)變化如右圖所示，則x、y解析：由圖象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，因兩導(dǎo)體串聯(lián)時(shí)電流相同，則eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Rx,Ry)，而Rx＝ρeq\f(l,Sx)，Ry＝ρeq\f(2l,Sy)，所以eq\f(Ux,Uy)＝eq\f(Sy,2Sx)，則eq\f(Sx,Sy)＝