导体的电阻教案及试题

物理备课组教师陈海飞班级学生日期：上课时间:主课题：导体的电阻教学目标：1．体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法。2．掌握电阻定律，并能进行有关的计算。3．理解电阻率的物理意义。教学重难点：1、电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关实际问题2、利用实验抽象概括出电阻定律是本节课的教学难点教学内容知识回顾一、实验探究电阻与L、S、材料的关系1、实验目的：探究导体的电阻R与导体的长度l、横截面积S、材料之间的关系。2、实验方法：控制变量法。3、实验过程：长度l、横截面积S、电阻R的测量及方法：长度l：用mm刻度尺测.横截面积S：用累积法测直径.电阻R：伏安法.4、实验方案：同种材料，S一定，改变L，探究R与L的关系。同种材料，L一定，改变S，探究R与的S关系不同材料，L一定，S一定，探究R与材料的关系分压式5、实验原理图：分压式探究方案一：a和b：长度l不同a和c：横截面积S不同a和d：材料不同实验结论：1.同种材料,S一定,电阻R与L成正比2.同种材料,L一定,电阻与S成反比3.不同种材料,R不同二、理论探究决定导体电阻的因素三、导体的电阻—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.2.表达式：（决定式）3.电阻率r：与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能好坏的物理量。r越大R越大，导体的导电性能就越差.单位：欧姆·米Ω·m4.几种导体的电阻率：纯净金属电阻率较小，合金电阻率较大5.电阻率与温度的关系：a.金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。b.部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度的影响。应用：标准电阻。c.半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。d.超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。题型1 导体电阻、电阻率的理解【例1】下列关于电阻率的说法正确的是()A．电阻率与导体的长度有关B．电阻率与导体的材料有关C．电阻率与导体的形状有关D．电阻率与导体的横截面积有关【变式】关于电阻率的正确说法是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题型2 电阻公式的基本运用【例2】一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径是d，电阻是R，把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变成()A．R/10000 B．R/100C．100R D．10000R【变式】某金属导线的电阻率为ρ，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．4ρ和4R B．ρ和4RC．16ρ和16R D．ρ和16R题型三电阻与温度的关系【例3】一只“220V,100W”的灯泡，测量它不工作时的电阻应为()A．等于484Ω B．大于484ΩC．小于484Ω D．无法确定 【变式】一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121Ω，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是（）A．大于121Ω B．小于121Ω C．等于121Ω D无法判断题型四图像题【例4】两粗细相同的同种金属电阻丝R1、R2的电流I和电压U的关系图线如图2－6－7所示，可知()图2－6－7A．两电阻的大小之比为R1∶R2＝3∶1B．两电阻的大小之比为R1∶R2＝1∶3C．两电阻丝长度之比为L1∶L2＝eq\r(3)∶1D．两电阻丝长度之比为L1∶L2＝1∶eq\r(3)【变式】两根材料相同的均匀导线x和y，x长为l，y长为2l，串联在电路中时，沿长度方向电势变化如图2－6－10所示，则x、y导线的横截面积之比为()图2－6－10A．2∶3 B．1∶3C．1∶2 D．3∶1解析：选B.由图象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，由两导体串联时电流相同，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)，则eq\f(Sx,Sy)＝eq\f(Uy,2Ux)＝eq\f(4,2×6)＝eq\f(1,3).故正确答案为B.题型五关于电阻率的综合问题【例5】一根长为l＝3.2m、横截面积S＝1.6×10－3m2的铜棒，两端加电压U＝7.0×10－2V.铜的电阻率ρ＝1.75×10－8Ω·m，求：(1)通过铜棒的电流；(2)铜棒内的电场强度．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【变式】A、B两地相距11km，A地用两根完全相同的导线向B地送电，若两地间某处的树倒了，压在导线上而发生故障．为了找出故障所在处，在A地给两根导线加上12V的电压，此时在B地测得电压是10V；在B地给两根导线加上12V的电压，此时在A地测得电压是4V，问：故障发生在何处？解析：作出示意图，在两根导线间的树，相当于阻值为R的电阻，设单位长度导线的电阻为r，故障处离A地的距离为xkm，由电阻定律可得各段导线的电阻值(在图中标出)，当A处加上12V电压，B处测得的是R上两端的电压，有串联分压得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即故障发生在离A处1km处．答案：离A处1km处题型六探究电阻的影响因素的实验【例6】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．⑴从图中读出金属丝的直径为________mm；⑵为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A．电压表0～3V，内阻10kΩB．电压表0～15V，内阻50kΩC．电流表0～0.6A，内阻0.05ΩD．电流表0～3A，内阻0.01ΩE．滑动变阻器，0～10ΩF．滑动变阻器，0～100Ω①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________（填序号）；②实验中某同学的实物连线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误错误1：_____________________________错误2：_____________________________⑶若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ=________．(1)0.680mm（或0.679

mm）⑵①A C E②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上；错误2：采用了电流表内接法

⑶ρ=πRd2/4L【变式】在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5Ω，实验室备有下列实验器材：A．电压表V1：量程0～3V，内阻约为15kΩB．电压表V2：量程0～15V，内阻约为75kΩC．电流表A1：量程0～3A，内阻约为0.2ΩD．电流表A2：量程0～0.6A，内阻约为11ΩE．变阻器R1：0～100Ω，0.6AF．变阻器R2：0～2000Ω，0.1AG．电池组E：电动势为3V，内阻约为0.3ΩH．开头S，导线若干⑴为减小实验误差，应选用的实验器材有（填代号）_____________________________________；⑵为减小实验误差，应选用图甲中________（填“a”或“b“）为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图乙中的实物图用线连接起来；⑶若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图丙所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω．⑴ADEGH⑵b实物连接如图所示⑶0.635 2.4小结：课后作业1．下列说法中正确的是()A．据R＝U/I可知，当通过导体的电流不变时，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B．据R＝U/I可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变C．据ρ＝RS/l可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度l成反比D．导体的电阻率与导体的长度l，横截面积S、导体的电阻R皆无关解析：本题主要考查了电阻的决定因素和电阻率的决定因素．导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为R＝ρl/S，而R＝U/I为电阻的定义式，所以选项A是不对的，选项B是正确的，而ρ＝RS/l仅是导体电阻率的定义式，电阻率与式中的各物理量间都无关，所以选项C是不对的，选项D是正确的．答案：BD2．用电器距离电源为L，线路上的电流为I，为使在线路上的电压降不超过U，已知输电线的电阻率为ρ.那么，输电线的横截面积的最小值为()A．ρL/R B．2ρLI/UC．U/(ρLI) D．2UL/(Iρ)解析：输电线的总长为2L，由公式R＝eq\f(U,I)，R＝ρeq\f(L,S)得S＝eq\f(2ρLI,U)，故B正确．答案：B3．一根阻值为R的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为R(设温度不变)()A．当长度不变时，横截面积增大一倍时B．当横截面积不变，长度增加一倍时C．长度和横截面积都缩小一倍时D．当长度和横截面积都扩大一倍时解析：根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，只有电阻丝的长度和横截面积都扩大或缩小一倍时，电阻丝的电阻才能保持不变，故选C、D.答案：CD4．我们做电学实验时经常用到电阻箱，关于电阻箱内的电阻是由什么材料制成的，以下猜测可能正确的是()A．纯银 B．纯铜C．石墨 D．某些金属的合金答案：D5．神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ＝8×106Ω·m.某生物体中某段髓质神经纤维可看做高20cm、半径为4cm的圆柱体，当在其两端加上电压U＝100V时，该神经发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为()A．0.31μA B．0.62μAC．0.15μA D．0.43μA解析：因为R＝ρl/S，所以R＝3.18×108Ω，所以I＝U/R＝0.31μA.答案：A6．一同学将变阻器与一只6V,6～8W的小灯泡L及开关S串联后接在6V的电源E上，当S闭合时，发现灯泡发光．按右图所示的接法，当滑片P向下滑动时，灯泡将()A．变暗 B．变亮C．亮度不变 D．可能烧坏灯泡解析：由题图可知，变阻器接入电路的是PB段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡．当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，B选项正确．答案：B7．甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，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．6.0A B．7.5AC．10.0A D．8.0A解析：因甲、乙两保险丝等长，由R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(l,π\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2)，知eq\f(R1,R2)＝4.当R1、R2并联时，令I1＝2A，则由I1R1＝I2R2得I2＝8A＞6A，故I1不能取2A；令I2＝6A，则由I1R1＝I2R2得I1＝1.5A＜2.0A，故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流I＝I1＋I2＝(1.5＋6)A＝7.5A．故选项B正确．答案：B8．如下图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I－R图象．现将甲、乙串联后接入电路中，则()A．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小B．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小C．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少D．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小解析：若将两电阻丝串联接入电路中，由于通过两电阻丝的电流相同，由图象可知，此时甲的电阻大于乙的电阻，所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大，A错误；由于两电阻丝的横截面积、长度均相同，故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，B错误；由Q＝I2Rt可知，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，C正确；由P＝I2R可知D错误．答案：C9．两个用同种材料制成的均匀导体A、B，其质量相同，当它们接入电压相同的电路时，其电流之比IA∶IB＝1∶4，则横截面积之比SA∶SB为()A．1∶2 B．2∶1C．1∶4 D．4∶1解析：由R＝eq\f(U,I)可知，在U一定时，I与R成反比，即RA∶RB＝4∶1，又根据电阻定律R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(\f(V,S),S)＝ρeq\f(V,S2)可知，当ρ、V一定时，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·西南师大附中高二检测)在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R.(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如下图甲，则金属丝的直径为________mm.(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值__________．(填“偏大”或“偏小”)(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如下图所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A.解析：(1)螺旋测微器的读数为(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm(0.696mm,0.698mm也对)(2)图乙中电流表采用外接法故测量值偏小．(3)电压表精度为0.1V，其读数为2.60V；电流表精度为0.02A，其读数应为0.52.答案：(1)0.697(0.696,0.698也对)(2)偏小(3)2.600.5211.两根材料相同的均匀导线x和y，x长为l，y长为2l，串联在电路中时，沿长度方向电势变化如右图所示，则x、y解析：由图象可知，Ux＝6V，Uy＝4V，因两导体串联时电流相同，则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)，则eq\f(Sx,Sy)＝