人教版2019高中物理必修三第2节导体的电阻

第2节导体的电阻学习目标.通过对决定导体电阻的因素的探究，体会控制变量法和逻辑思维法..加深对导体电阻的理解，并能进行有关计算..理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系..理解伏安特性曲线的意义，知道线性元件和非线性元件.电阻电阻率r解我性元料-

与郭她性元件核心素养形成脉络物理学簟科恩号律的电阻」科学意度L9或吃电阻的因京电的率，温度的关系了解出身现象在杵技中的应用析理知识+势买基砒基础梳理、电阻.定义：导体两端的电压与通过导体的电流之比.…，、U2,定义式：R=「.物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小..U-I图像中表示电阻：在导体的U-I图像中，斜率反映了导体电阻的大小.二、影响导体电阻的因素导体的电阻与长度、横截面积有定量关系,而且当导体的长度和横截面积确定后，导体的电阻因材料不同而不同.三、导体的电阻率.电阻的大小因素：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；导体电阻还与构成它的材料3..电阻公式：R=吆..电阻率：影响电阻率的两个因素是材料和温咫一.电阻率与温度的关系(1)金属钳的电阻率随温度的升高而增尢一利用金属钳的这一特点可用于制造钳电限温度―it.

(2)有些合金如镒铜合金、馍铜合金的电阻率受温度的影响很小，常用来制作标准电阻(3)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0,这种现象叫作超导现象.四、伏安特性曲线.伏安特性曲线：用横坐标表示电压U,纵坐标表示电流I,这样画出的导体的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线..线性元件和非线性元件(1)线性元件：伏安特性曲线是一条直线』姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液.(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲丝虫流与电压不成正比，欧姆定律不适用的元件.如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件.MMvn思维辨析TOC\o"1-5"\h\z(1)导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定.()(2)一根阻值为R的均匀电阻线，均匀拉长为原来的2倍，电阻变为4R()(3)由R=早可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比.()(4)金属电阻随温度变化的原因是热胀冷缩导致金属电阻的长短和横截面积发生变化，所以金属的电阻随温度变化的幅度不大.()(5)温度变化导致金属电阻变化的原因是金属的电阻率随温度变化.()提示：(1)X(2)，(3)X(4)X⑸，在“研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系”实验中，有没有测量导体的电阻？如何确定电阻关系的？提示：没有测量导体的电阻，由于四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，研究导体电阻之比就转化为相应的电压之比.荽维课堂-荽维课堂-探究1对电阻的理解问题导引现有两个导体A和B,利用如图所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实

验数据见下表.U/V02.04.06.08.0导体AI/A00.200.420.600.78导体BI/A00.130.260.400.54(1)在坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I,分别将A和B的数据在如图所示的坐标系中描点，并作出U-I图线.UN1008.06JI4.02.000.2。立联】0.6(1O.HOL000A(2)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压有什么关系？U与I的比值怎样?⑶对导体A、B,在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？［要点提示］(1)U—I图线如图所示.(2)对导体A(或导体B),电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等.(3)电压相同时，B的电流小，说明B对电流的阻碍作用大.【核心深化】R='U■是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用.对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关.I=U是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻RR成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解质溶液导电（纯电阻电路）.例［2修选）已知两个导体的电阻之比Ri：R2=2：1,那么（）A.若两导体两端电压相等，则Ii：12=2：1B.若两导体两端电压相等，则Ii：12=1：2C.若导体中电流相等，则Ui:U2=2：1D.若导体中电流相等，则U1:U2=1:2［解析］当电压相等时，由I=R导I1：I2=R2：R1=1：2,B对，A错；当电流相等时，由U=IR得，U1：U2=R1：R2=2：1,C对，D错.［答案］BC口：［跟踪调炼（多选）（2020•济南一中高二上期中）如图所示是某导体的I—U图线，图中a=45,下列说法正确的是（）A.通过该导体的电流与其两端的电压成正比B.此导体的电阻R随电压的增大而增大1C.I—U图线的斜率表示电阻的倒数，所以电阻R=；——-Q=1Qtan45D.在该导体的两端加6V的电压时，导体的电阻为2Q解析：选AD.由题图可知，通过该导体的电流随着导体两端的电压的增大而增大，通过该导体的电流与导体两端的电压成正比，选项A正确；由R=，可知，I—U图线的斜率表示电阻的倒数，则导体的电阻R不变，且R=20选项B、C错误，选项D正确.探究2实验：研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系在“研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系”实验中，某实验小组提出了如下猜想猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三：导体电阻跟导体材料有关.同学们想利用如图所示的电路和表中的导体特征验证上述猜想.导体代号长度/m横截回积/mm2材料A1.00.2镒铜B1.00.4镒铜C1.00.6镒铜D0.50.4镒铜E1.50.4镒铜F1.00.6银铭合金G1.00.6铁(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整.选取和相同、不同的导体，分别将其接入如图电路中，通过比较电路中的大小，判断导体电阻的大小.(2)验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体(填写导体代号来进行实验).解析：(1)为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E,分别将其接入如题图电路中.通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小.(2)为了研究导体电阻与导体材料的关系，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，应选用的三种导体是C、F、G,分别将其接入如题图电路中.通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小.答案：（1）材料横截面积长度电流（2）C、F、G必理更睦“研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系”的实验电路如图甲所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝.现有几根康铜合金丝和馍铭合金丝，其规格如下表所示.编P材料长度（m）横截回积（mm2）A银铭合金0.80.8B银铭合金0.50.5C银铭合金0.30.5D银铭合金0.31.0E康铜丝0.30.5F康铜丝0.80.8（1）电路图中四条金属丝应分别选上表中的（用编号表示）;（2）在相互交流时，有位同学提出用如图乙所示的电路，只要将图中P端分别和触点1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，你认为上述方法是否正确，并说出理由：.解析：（1）用控制变量法研究，选电阻丝时要注意尽量选择有相同参数（材料、长度、横截面积）的；从题述材料可以看出，B、C、E横截面积相同，B、C、D材料相同，C、D、E长度相同.（2）接不同的电阻时，电流不同，故电阻分得的电压不同，电流与电阻成反比的前提是导体两端的电压一定.答案：（1）BCDE（2）不正确，因为P端分别和触点1、2、3、4相接时，电阻两端的电压不一定相同，只有电压不变时，利用电流跟电阻成反比的关系，才能探究出导体的电阻与其影响因素的定量关系探究3对电阻公式的理解【核心深化】.公式R=（是导体电阻的决定式，图中所示为一块长方体铁块，若通过电流Ii,则导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的..适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液.3,R=看与R=+的比较lR=任r=¥意义电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻的定义式，R与U、I无关作用提供了测定电阻率的一种方法：尸RS提供了测定电阻的一种方法：伏安法适用范围适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离了体纯电阻元件联系导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是U和I例3（多选）某根标准电阻丝的电阻为R,接入电压恒定的电路中，要使接入电路的电1阻变为^R,可米取的措施是（）A.直接将剪其一半的电阻丝接入B.并联相同的电阻丝接入C.串联相同的电阻丝接入D.对折原电阻丝后再接入

TOC\o"1-5"\h\zl11［解析］由电阻定律R=n可知，男去一半的电阻丝，长度变为原来的电阻减小为-R,S221人，…A正确；并联相同的电阻丝后，横截面积变为原来的2倍，电阻减小为万R,B正确；串联一根相同的电阻丝后，长度变为原来的2倍，电阻为原来的2倍，C错误；对折原电阻丝后，1…一长度变为原来的1,横截面积变为原来的2倍，总电阻变为原来的1D错误.［答案］AB国国园再导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：⑴导体的电阻率不变;(2)导体的体积不变，由V=lS可知l与S成反比；⑶在仍1、S都确定之后，应用电阻定律R=上求解.S色跟踪调鑫如图所示，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,C.15AB.2AD.1A4解析:选A.设将时,C.15AB.2AD.1A4解析:选A.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=々得_ab-bcU,R1=武,R2=才,所以R1:R2=4：1，故由UR，得电流之比I1：|2=R2：R1,所以12=4I1=4A.探究4导体的伏安特性曲线问题导引研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系，可以用公式法，可以用列表法，还可电流为1A;若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为()以用图像法.分析图中甲、乙两电学元件的I-U以用图像法.分析图中甲、乙两电学元件的I-U图像，我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系?［要点提示］甲为非线性关系；乙为线性关系，电流与电压成正比.【核心深化】I—U图像与U—I图像的区别(图线为直线时)(1)坐标轴的意义不同：I—U图像中，横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I;U—I图像中，横坐标表示电流I,纵坐标表示电压U.(2)图线斜率的意义不同.I—U图像中，斜率表示电阻的倒数，U-I图像中，斜率表示电阻，如图所示，图甲中R2VR1,图乙中R2>R1.甲乙I-U图像是曲线时，导体某状态的电阻RP=UP，即电阻等于图线上点P(Up,IP)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图所示.I力例4】(多选)某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图像，根据图像，下列说法正确的是()A.导体甲的电阻大于导体乙的电阻B.在导体乙的两端加1V的电压时，通过导体乙的电流为0.1AC.当通过导体甲的电流为0.9A时，导体甲两端的电压为4VD.将导体乙连接到电压为5V的电源上时，通过导体的电流为0.5A［思路点拨］禾I」用伏安特性曲线很容易比较电阻的大小和变化，直观形象.［解析］i—u图像的斜率表示电阻的倒数，则R甲=¥=含0=5QR乙=02Q=10§A错误；由I=5,得当导体乙两端的电压为1V时，11=-Ul=71A=0.1A,B正确；乙连接RR乙10一一..U25到电压为5V的电源上时，12=——=—A=0.5A,D正确；由U=IR,得当通过导体甲的电R乙10流为0.9A时，导体甲两端的电压U=I'R甲=0.9X5V=4.5V,C错误.［答案］BD过事摩聪灌（多选）如图所示，为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可知（）2Vi\A.该导体的电阻随电压的升高而增大B.该导体的电阻随电压的升高而减小C.导体两端电压为2V时，电阻为0.5QD.导体两端电压为2V时，电阻为1Q解析：选AD.该导体的伏安特性为曲线，但根据R=U■知，某点与原点连线的斜率的倒..数表小电阻，故可知U=2V时，R=2Q=1Q且导体电阻随电压升高而增大，故A、D正确.■■随堂知能演练■.（对电阻率的理解）关于导体的电阻及电阻率的说法正确的是（）A.导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电B,由R=U可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C.将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零解析：选D.导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与

长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、B、C错误；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D正确..（电阻定律和电阻率的理解）某金属导线的电阻率为p,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为（）A.4P和4RB.p和4RC.16p和16RD.p和16R解析：选D.导体的电阻率反映材料的导电性能，温度一定时同种材料的电阻率是不变1的.导线拉长后，直径变为原来的一半，则横截面积变为原来的4,因总体积不变，长度变为原来的4倍，由电阻定律计算可知电阻变为原来的16倍..（对伏安特性曲线的理解）（多选）如图所示，A、B、C为三个通电导体的I—U关系图像.由图可知（）A,三个导体的电阻关系为Ra>Rb>RcB,三个导体的电阻关系为RavRbvRcC.若在导体C.若在导体B两端加上10V的电压，通过导体B的电流是2.5AD.若在导体B两端加上10V的电压，通过导体B的电流是40A解析：选BC.I-U图像中图像的斜率表示电阻的倒数，故斜率越大，电阻越小，因此C的电阻最大，A的电阻最小，故B正确，A错误；B的电阻R=140Q=4Q则力口10V电压时，电流I=R=140A=2.5A,C正确，D错误..（电阻定律的理解和应用）如图所示，a、b、c为同一种材料做成的电阻，b与a的长度相等但横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等但长度是a的两倍.当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是（）'iXXT"—I*.ab:I-~—cjjA.Vi的示数是丫2的2倍B.Vi的示数是丫3的2倍C.V2的示数是Vi的2倍D.V2的示数是V3的2倍解析：选A.由题意可知：Lc=2La=2Lb,Sb=2Sa=2Sc；设b的电阻Rb=R,由电阻定律R=会导:Ra=2Rb=2R,Rc=2Ra=4R,Rc：Ra：Rb=4：2：1.由题图电路图可知，a、b、c三个电阻串联，通过它们的电流相等，由U=IR得：Uc：Ua：Ub=4：2：1,Vi的示数是V2的2倍，故A正确，C错误；V3的示数是Vi的2倍，故B错误；V3的示数是V2的4倍，故D错误.（建议用时：30分钟）【合格考练】.当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断.由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别.那么熔丝熔断的可能性较大的是（）A.横截面积大的地方B.横截面积小的地方C.同时熔断D.可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方解析：选B.根据电阻定律，横截面积小的地方电阻较大，当电流通过时，电阻大的位置发热量大，易熔断.选项B正确..（多选）关于电阻率的说法中正确的是（）A.电阻率p与导体的长度l和横截面积S有关B.电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，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，可用来制作标准电阻解析：选BD.电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体白^长度l

和横截面积S和横截面积S无关，故A错误，B正确；由R=口，P大R不一定大，故C错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故D正确..一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为1210当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是（）A.大于121QB,小于121QC.等于121QD.无法判断解析：选B.由于金属的电阻率随温度的升高而增大，故白炽灯泡正常发光时的电阻大停止发光一段时间后，灯丝温度降低，电阻减小，故选B..（多选）温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图所示的图像中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则（）OTOTA.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化解析：选CD.金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大，对于大部分半导体材料，电阻随着温度升高而减小，因此由题图可知，图线1表示金属导体的电阻随温度的变化，图线2表示半导体材料的电阻随温度的变化，故A、B错误，C、D正确..甲、乙两根保险丝均由同种材料制成，直径分别是d1=0.5mm和d2=1mm,熔断电流分别为2.0A和6.0A.把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是（）A.6.0AB,7.5AC.10.0AD,8.0A解析：选B.因甲、乙两保险丝等长，由R=上=p-餐，知詈=4.当R1、R2并联时，令S_dR2兀2

Ii=2A,则由IiRi=|2R2得12=8A>6A,故Ii不能取2A;令12=6A,则由IiRi=|2R2得IiI=Ii+l2=(1.5+6)A=7.5=1.5A<2.0A,故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流I=Ii+l2=(1.5+6)A=7.5A.故选项B正确..（2020河北邢台高二检测）有两个同种材料制成的导体，如图所示，两导体为横截面是正方形的柱体，柱体高均为h,大柱体柱截面边长为Li,小柱体柱截面边长为L2,则（）A.若图示箭头方向为电流方向，则大柱体与小柱体的电阻之比为Li：L2B.若图示箭头方向为电流方向，则大柱体与小柱体的电阻之比为i：iC.若电流方向竖直向下，则大柱体与小柱体的电阻之比为Li:L2D.若电流方向竖直向下，则大柱体与小柱体的电阻之比为L2:L2解析：选B.从图示方向看，则根据电阻定律可知，Ri=上=。R2=需1=/故两,则根据电阻定律有，Ri=电阻比值为Ri：R2=i：i,故A错误，B,则根据电阻定律有，Ri=hh[£2，R2=lj,故Ri:R2=L2:L2,故C、D错误..（2020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TOC\o"1-5"\h\z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.4R-RC.2RD.2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=上,SI拉长后R=b„由于LS=L'S',联立解得：R=4R,故B正确.S.如图，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为p,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为（）

一2mv22eLD.pvC.pnevD.pv解析：选C.由电流定义可知：|=；=卓e=neSv,由欧姆定律可得：U=IR=neSV[5^=pneL又E=UL-,故E=pne,选项C正确.【等级考练】.（2020•浙江温州学考）在探究影响导体电阻与其影响因素的定量关系时，某同学按如图所示的电路进行了实验研究，其中导体a与b只是长度不同，a与c只是粗细不同，a与dA.此电路缺少电流表，所以无法研究定量关系a与b相比，导体越长，电压表示数越大a与c相比，导体越粗，电压表示数越大a与d相比，电压示数越大，表明该种材料的导电性能越好解析：选B.此电路是串联电路，电流相等，据电压表示数，可得各导体电阻间的定量关系，故A错误；串联电路电流相等，a与b相比，导体越长，电阻越大，电压表示数越大，故B正确；串联电路电流相等，a与c相比，导体越粗，电阻越小，电压表示数越小，故C错误；串联电路电流相等，a与d相比，电压示数越大，电阻越大，表明该种材料的导电性能越差，故D错误..如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设AB、CD之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是（）

甲甲A.图甲产生的热量比图乙产