2015年秋高中物理 第2章 第6节 第1课时 影响导体电阻的因素 导体的电阻课件 新人教版选修3-1

U 解析： 公式 R＝ I 是导体电阻的定义式， 导体的电阻与 它两端的电压和通过它的电流无关，A 选项错误；根据电 RS 阻定律得 ρ＝ l ，该公式是电阻率的定义式，电阻率的大 小与导线的横截面积和长度无关，与温度以及导体的材料 有关，B 选项错误；导体的电阻率比绝缘体的电阻率小．C 选项错误；金属的电阻率随温度降低而减小，D 选项正确．
2．探究导体电阻与其影响因素的关系 (1)实验探究
项目 内容 实验目的 探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系 实验电路 控制变量法：在长度、横截面积、材料三个因 实验方法 素，b、c、d 与 a 分别有一个因素不同 串联的 a、b、c、d 电流相同，电压与导体的 实验原理 电阻成正比，测量出它们的电压就可知道电阻 比，从而分析出影响导体电阻大小的有关因素
变式训练 3-1
(2014·大庆三模)如图所示，P
是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为 L，直径为D，镀膜材料的电阻率为ρ，膜的厚度为D．管
两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得M、N
两端电压为U，通过它的电流为I.则金属膜的电阻率的值 为( )
U A． I πUDd C． IL
πUD2 B． 4IL πUD2 D． IL
解析：把镀膜材料展开，厚度为 d，长度为 L，宽度为 L 陶瓷管的周长 Dπ，根据电阻定律得 R＝ρ ，根据欧姆 d· Dπ U UdDπ 定律得电阻 R＝ I ，联立解得，ρ＝ IL ，C 选项正确．
答案：C
1．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材 料的导体，下列表述正确的是( ) A．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比
正确的是( ) A．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻 率越大，其导电性能越好 B．各种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻 率随温度升高而减小
C．所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的 某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大
D．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通
常都用它们制作标准电阻 【解析】 电阻率是表征材料导电性能好坏的物理
用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电
阻． ①不能根据 ρ ＝ RS/l 错误地认为电阻率跟导体的横截 面积S成正比，跟导体长度l成反比．
②某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍作 用一定大．这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一 个小电阻，这完全可由电阻的l、S决定． ③各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的电
(2)逻辑推理探究 ①导体电阻与长度的关系：一条导线可看成有相同长 度的多段导线串联，由串联电路的性质可分析出导体的电 阻 R∝l. ②导体电阻与横截面积的关系：多条长度、材料、横 截面积都相同的导体紧紧束在一起，由并联电路的性质分 1 析出导体的电阻 R∝S. ③导体电阻与材料的关系：由实验探究得到长度、横 截面积相同而材料不同的导体电阻不同．
x 设故障地点离 A 处 x km，则由电阻定律得 RA＝ρS， 11－x RA x 1 RB＝ρ S ，两式相比R ＝ ＝ ，解得 x＝1 km. 11－x 10 B
【答案】
1 km
【方法总结】 电阻定律与欧姆定律相结合的问题在生产、生活、科 技实践中有着广泛的应用．解决此类问题，首先要明确 R l ＝ρS中各量的含义和电路中电流、电压的关系；其次，要 根据题意建立起相应的物理模型，再运用有关的规律进行 求解．
4.应用实例——滑动变阻器 (1)原理： 利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻． (2)在电路中的使用方法 结构简图如图所示，要使滑动变阻器 起限流作用， 正确的连接是接 A 与 D 或 C， B 与 C 或 D，即“一上一下”；要使滑动 变阻器起到分压作用，要将 AB 全部接入电路，另外再选 择 A 与 C 或 D 及 B 与 C 或 D 与负载相连，当滑片 P 移动 时，负载将与 AP 间或 BP 间的不同长度的电阻丝并联，从 而得到不同的电压．
答案：D
3．(2015·宁波市效实中学高二期中)如图所示，电阻 R1＝6 kΩ，R2＝4 kΩ，两内阻不同的电压表V1和V2接在 电路中的读数都是35 V，如果将它们的位置对调，其中V1
答案：A
题型
3
电阻定律和欧姆定律的综合应用 相距11 km的A、B两地用两根导线连接，由
于受到暴风雨的影响，在某处一根树枝压在两根导线上造
成故障．为查明故障地点，先在A处加12 V的电压，在B 处测得为 10 V；再在 B处加上 12 V电压，在 A 处测得为 4
V，问导线中的故障离A处多远？
【解析】
两个公式 区别联系 2 区 别 3
联系
U l R＝ I R＝ρS 提供了一种测 R 提供了一种测导体的电 的方法： 只要测出 阻率 ρ 的方法：只要测 U、I 就可求出 R 出 R、l、S 就可求出 ρ 适用于粗细均匀的金属 适用于纯 导体或浓度均匀的电解 电阻元件 液、等离子体 l U R＝ρS是对 R＝ I 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
材料决定，且与温度有关 C．电阻率大的导体，电阻一定很大 D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可 用来制成电阻温度计
解析：电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及 温度有关，与导线的长度 l 和横截面积无关，故 A 错，B l 对；由 R＝ρS知 ρ 大，R 不一定大，故 C 错；有些合金的 电阻率几乎不受温度变化的影响，用来制作标准电阻，故 D 错．
要点二
导体的电阻
1．电阻定律
(1) 内容：同种材料的导体其电阻 R 与它的长度 l 成正 比，与它的横截面积S成反比；导体电阻与构成它的材料 有关．这就是电阻定律． (2)公式：R＝ρl/S. (3)单位：R：Ω，l：m，S：m2，ρ：Ω·m.
(4)适用条件：温度一定，粗细均匀 (S为定值 ) 的导线 或浓度均匀的电解液． ①电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只 与导体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有 关，与其他因素无关．
答案：B
题型
2
电阻定律的应用 两根完全相同的金属裸导线，如果把其中
的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞
合起来，则它们的电阻之比为多少？
【解析】
ρl 金属线原来的电阻为 R＝ S ，拉长后：l′
l′ S l ＝ 2l ， 因为体积 V＝lS 不变． 所以 S′＝ ， R′＝ρ ＝4ρS 2 S′ l l″ 2 l ＝4R，对折后 l″＝ ，S″＝2S，所以 R″＝ρ ＝ρ· ＝ 2 2S S″ R ，则 R′∶R″＝16∶1. 4
②表达式中的 l 是沿电流方向导体的长度，横截面积
是垂直电流方向的横截面．如图所示，一块长方形铜块， 若通以电流 I1 ，则长度为 a ，横截面积为 bc ；若通以电流 I2，则长度为b，横截面积为aC．
2．电阻率 (1)物理意义：电阻率ρ是一个反映导体导电性能的物 理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无 关． (2)大小： ρ＝ RS/l，各种材料的电阻率在数值上等于
要点一
影响导体电阻的因素
1．与导体电阻有关因素的测量方法
(1)电阻丝横截面积的测量 把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上(例如铅笔)，用 刻度尺测出多匝的宽度，然后除以圈数，得到电阻丝的 直径，进而计算出电阻丝的横截面积；或用螺旋测微器
测出电阻丝的直径，进而得到电阻丝的横截面积．
(2)电阻丝长度的测量 把电阻丝拉直，用刻度尺量出它的长度． (3)电阻的测量 连接适当的电路，测量电阻丝两端的电压 U 和通过电 U 阻丝的电流 I，由 R＝ I 计算得到电阻．
量，电阻率越大，说明其导电性能越差，A选项错误；各
种材料的电阻率大都与温度有关，金属的电阻率随温度升 高而增大，B选项错误；
所谓超导体，是当其温度降低到接近绝对零度的某 个临界温度时，它的电阻率突然变为零，C选项错误；某
些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常都用它们
制作标准电阻，D选项正确． 【答案】 D
第6节
第1课时
导体的电阻
影响导体电阻的因素 导体的电阻
1．通过对决定导体电阻的因素的探究过程，体 验运用控制变量研究物理问题的思维方法．体会实 验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法．
2．深化对电阻的认识，了解电阻定律，能用电
阻定律来进行有关计算． 3．理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温 度的关系，通过对不同材料电阻率的介绍，加强学 生理论联系实际的意识和安全用电的意识．
在A处加12
V电压时，等效电路如图1所 U 2RA＋R
示．设树枝的电阻为R，A与故障点间单根导线的电阻为 RA，B与故障点间单根导线的电阻为RB，则U2＝
1 R，解得RA＝ R同理，B处加12 V电压时，等效电路如图 10 U 1 2所示．U2′＝ R，解得RB＝R，故RA＝ RB， 10 2RB＋R
【答案】
见解析
【方法总结】 电阻定律的应用技巧： 应用电阻定律解题，一般电阻率ρ不变，理解l、S的 意义是关键，若导体的长度拉伸为原来的n倍，因导体的 1 体积不变，横截面积必减为原来的 n ，然后由电阻定律知 1 电阻变为原来的n 倍；若导体压缩为原来的 n (相当于对折
2
为等长的n根)，横截面积变为原来的n倍，长度变为原来 1 1 的n，然后由电阻定律知电阻变为原来的 2倍． n
化的影响，可用来制作标准电阻． ④有些物质当温度降低到绝对零度附近时，电阻率 突然减小到零 —— 这种现象叫超导现象．能够发生超导现 象的物体叫超导体．材料由正常状态转变为超导状态的温
度叫超导材料的临界温度TC．
U l 3．R＝ I 与R＝ρS的区别与联系
两个公式 区别联系 U R＝ I 是电阻的定义式，其 区 别 电阻并不随电压、电 1 流的变化而变化，只 是可由该式算出线路 中的电阻 l R＝ρS 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
阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于组成它的任
何一种纯金属的电阻率． (3)单位：欧·米(Ω·m)．
(4)电阻率与温度的关系 ①金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电
阻温度计．
②半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小， 半导体的电阻率随温度变化较大，可用于制作热敏电阻．
③有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变
(1)导体的电阻由ρ、l、S共同决定，在同一段导体的 拉伸或压缩形变中，导体的横截面积、长度都变，但总体 积不变，电阻率不变． l (2)公式R＝ρ S 适用于温度一定、粗细均匀的金属导体 或截面积相同且浓度均匀的电解液．
题型
1
电阻和电阻率的理解
(2014· 淮阴质检 ) 关于电阻率，下列说法中
变式训练 2-1
(2015· 宁波市效实中学高二期
中 )把电阻是 1 Ω的一根金属丝截成等长的 10段，再把这 10 段金属丝并联起来，这样并联的一组金属丝的电阻是
(Fra Baidu bibliotek
)
A．0.01 Ω C．10 Ω B．0.10 Ω D．100 Ω
解析： 把电阻是 1 Ω 的一根金属丝截成等长的 10 段，每段为 0.1 Ω，再把这 10 段金属丝并联起来，横截面 1 l 积为原来的 10 倍，电阻为原来的 ，根据电阻定律 R＝ρS 10 得金属丝的总电阻为 0.01 Ω，故 A 选项正确．
【方法总结】 电阻率与电阻是两个不同的概念，电阻率与材料和温 l 度有关，而导体电阻R＝ρ S 既与材料有关，还与l、S有 关，ρ大，R不一定大，ρ小，R不一定小．
变式训练 1-1
是( )
下列关于电阻率的说法正确的
A．电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B．电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导体的
B．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比
C．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比
l 解析：根据电阻定律得 R＝ρS，可见当横截面积 S 一 定时，电阻 R 与长度 l 成正比，选项 A 正确．
答案：A
2．关于电阻和电阻率，以下说法中正确的是(
)
U A．由 R＝ I 可以得出，导体的电阻与导体两端的电压 成正比，与导体中的电流成反比 RS B．由 ρ＝ l 可以得出，在温度不变时，导体的电阻率 与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比 C．导体的电阻率比绝缘体的电阻率大 D．金属的电阻率随温度降低而减小