2-6导体的电阻.

1第二章恒定电流2第六节导体的电阻3学习目标定位4※知道电阻与哪些因素有关，能够探究电阻与各因素的关系※※掌握导体的电阻公式，并能进行有关计算※理解电阻率的概念5课堂情景切入6电阻器是利用材料对电流产生阻碍作用的特性制造的电路元件，是电器设备中应用最多的元件之一。如下图所示的滑动变阻器，它有四个接线柱A、B、C、D，为什么当滑动触头P滑动时可以改变接入电路的电阻呢？7知识自主梳理81.探究与导体电阻有关的因素(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，然后除以，得到电阻丝的直径，进而计算出电阻丝的横截面积。影响导体电阻的因素宽度匝数9(2)电阻丝长度的测量把电阻丝拉直，用量出它的长度。(3)电阻的测量连接适当的电路，测量电阻丝两端的电压U和通过电阻丝的电流I，由R＝计算得到。刻度尺UI102．用实验探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。(1)实验方法：。(2)实验原理：串联电路中电压跟电阻成。控制变量法正比11(3)实验方法：下图中a、b、c、d是四条不同的金属导体，b与a长度不同；c与a截面积不同，d与a材料不同，利用欧姆定律分别测算出它们的电阻值，探究电阻跟长度、截面积和导体材料的关系。12(4)实验结论导体的电阻与成正比，与成反比，还与导体材料有关。导体的长度导体的横截面积133．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。(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析出导体的电阻。R∝lR∝1s14(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151.电阻定律：同种材料的导体，其R与它的长度l成，与它的横截面积S成，还跟导体的有关。2．公式：R＝。公式中比例系数ρ是反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。导体的电阻正比反比材料ρlS163．电阻率(1)计算公式：ρ＝。(2)单位：(3)意义：跟导体的材料有关，是反映材料的物理量。RSlΩ·m导电性能好差17(4)电阻率与有关，而与导体的长度和横截面积。金属材料的电阻率随温度升高而，利用电阻率随温度变化明显的金属制成，利用电阻率几乎不受温度变化影响的合金制成。但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小。当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零成为。导体材料的温度无关增大电阻温度计标准电阻超导体18(4)电阻率与_______________有关，而与导体的长度和横截面积______。金属材料的电阻率随温度升高而____，利用电阻率随温度变化明显的金属制成__________，利用电阻率几乎不受温度变化影响的合金制成________。但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小。导体材料的温度无关增大电阻温度计标准电阻19知识体系构建2021重点难点突破22一、公式R＝ρlS中各物理量的意义1．ρ表示材料的电阻率，与材料和温度有关。2．l表示沿电流方向导体的长度。3．S表示垂直于电流方向导体的横截面积。23如图所示，一长方体导体若通过电流I1，则长度为a，截面积为bc；若通过电流I2，则长度为c，横截面积为ab。24二、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．构造：如图所示，A、B是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个端点，电阻丝间相互绝缘，C、D是金属杆的两个端点，电阻上能够与滑片P接触的地方，绝缘漆已被刮去，使滑片P能够把金属杆与电阻丝连接起来。253．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时，正确的连接是接A与D(或C)及B与C(或D)，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用，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。26特别提醒：(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。(2)公式R＝ρlS适用于粗细均匀的金属导体或截面积相同且浓度均匀的电解液。27名师误区点拨28误区1：对电阻率与电阻的含义不理解，区别不开。点拨：电阻率与电阻的区别物理量比较内容电阻率ρ电阻R物理意义电阻率是反映材料导电性能的物理量电阻是反映导体对电流的阻碍性能的物理量29物理量比较内容电阻率ρ电阻R决定因素由导体的材料和温度决定，它与导体的长度和导体的横截面积无关，电阻率是“材料”的电阻率由导体的材料、长度、横截面积共同来决定，一般地说，不同的导体有不同的电阻，电阻是“导体”的电阻单位欧·米(Ω·m)欧(Ω)30误区2：对R＝UI与R＝ρlS的区别与联系分不清。点拨：R＝UI与R＝ρlS的区别与联系31两个公式区别联系R＝UIR＝ρlS区别是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定32两个公式区别联系R＝UIR＝ρlS提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体33两个公式区别联系R＝UIR＝ρlS联系R＝ρlS是对R＝UI的进一步的说明，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。34考点题型设计35对电阻和电阻率的理解关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是()A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻。因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻B．由R＝UI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36C．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，这种现象叫做超导现象，发生超导现象时，温度不是热力学温度零度37解析：导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，它只与导体的几何形状和材料性质有关，与导体是否通电以及通电电流的大小均无关。电阻率的大小和导体几何形状无关，只与材料性质和温度有关。一般金属合金和化合物的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而变小，当温度降低到某一转变温度(大于0K)时，某些金属、合金、化合物的电阻率会突然减小为零，呈超导电现象。答案：D38点评：要正确理解电阻与电阻率的物理意义。39(2011·梅州高二检测)下列说法中正确的是()A．由R＝U/I可知，电阻与电压、电流都有关系B．由R＝ρL/S可知，电阻与导体的长度和横截面积都有关系C．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小40D．所谓超导体，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答案：BD41解析：R＝UI是电阻的定义式，R与电压和电流无关，故A错误；而R＝ρLS是电阻的决定式，横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，故B正确；电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，故C错误；当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象叫超导现象，此时的导体叫超导体，故D正确。42电阻定律的应用如图是一均匀实心半球形导体，球心为A，顶点为B，CD为底面直径。若按甲图的方式将其接在两个电极之间，测得它的电阻为R，若按乙图的方式接在两个电极之间，其电阻R′为多大？(电极的电阻不计)43解析：解法1：本题中的半球导体可等分成两块四分之一球形材料。将甲图作如下等效变换，如图所示，不难看出：R′＝4R。44解法2：设想将半球形导体补齐成一个球，则可以作如图所示的等效变换。得：R′＝4R。答案：4R45点评：上述两种方法，一种是化整为零的“分割法”，另一种是化零为整的“补齐法”。通过等效变换，灵活变通地应用电路串联、并联的性质，就能圆满地求得结果。通过本例题得出这样一个结论：对于一个给定的电阻物块，其电阻并不单一，具体由连接方式而定。不同的连接方式，一般将呈现不同的电阻值。46(2012·高密一中高二检测)两根完全相同的金属裸导线，如果把一根导线对折起来当一条导线(R1)使用，把另一根均匀地拉伸到原来长度的2倍(R2)使用，假如它们的密度和电阻率不发生变化，则第一条电阻R1与第二条电阻R2的比值为()A．1∶4B．1∶8C．1∶16D．1∶32答案：C47解析：根据电阻定律知：R1＝ρL/22S＝R4，R2＝ρ2LS2＝4R，所以两个电阻之比为：R1R2＝116，C正确。48变阻器的原理及使用如下图所示为滑动变阻器示意图，下列说法中正确的是()49A．a和b串联接入电路中，P向右移动时电流增大B．b和d串联接入电路中，P向右移动时电流增大C．b和c串联接入电路中，P向右移动时电流增大D．a和c串联接入电路中，P向右移动时电流增大50解析：滑动变阻器共有四个接线柱和一个滑片，金属杆上的两个接线柱(图中的c和d)与滑片P可视为同一个等电势点，因此处理滑动变阻器问题的关键在于先认清串联接入电路的电阻丝是哪一段(看与电阻线相连的两个接线柱a和b是哪一个接入电路)，然后从滑片P的移动方向判定接入电路的电阻丝是变长了还是变短了，再根据电阻定律判定电阻是变大了还是变小了。51当a和c或d接入电路且P向右移动时，串联接入电路的有效电阻丝增长，电阻增大，电流减小，因此D错。当b和c或d接入电路且P向右移动时，接入电路的有效电阻丝变短，电阻变小，电流变大，B、C都对。当a和b串联接入电路时，无论P向何方移动，接入电路的电阻丝长度不变，电阻不变，电流就不变，A错。因此，本题正确选项为B、C。答案：BC52点评：滑动变阻器的作用相当于改变了电阻丝的长度。53如图所示是插头式电阻箱的结构示意图，下列说法正确的是()54A．电阻箱的铜塞拔出的越多，接入电路中的电阻越大B．电阻箱连入时要拔出一些铜塞，以免电路短路C．此电阻箱能得到的最大阻值为10ΩD．要想使电阻箱的电阻为8Ω，应拔出的铜塞是3和5答案：AB55解析：电阻箱的工作原理实际上是金属杆与电阻丝的并联，由电阻定律R＝ρlS知，如果金属杆的横截面积比较大，其电阻很小，可忽略不计。当某个铜塞处于插入状态时，与其并联的电阻丝即被短路，当电阻箱中的铜塞全部插入时，电阻箱的电阻为零，接入电路后造成短路，因此需拔出一些铜塞，铜塞拔出越多接入电路的电阻越多，阻值越大，铜塞全部拔出时电阻箱的电阻最大，为R＝1Ω＋2Ω＋2Ω＋5Ω＋10Ω＝20Ω，当拔出铜塞3和5时，电阻丝3和5接入电路，R′＝2Ω＋10Ω＝12Ω。56易错案例剖析57易错点：对电阻率认识不深刻导致错误案例：一只“220V100W”的灯泡工作时电阻为484Ω，拿一只同样的灯泡来测量它不工作时的电阻，下列说法中正确的是()A．小于484ΩB．大于484ΩC．等于484ΩD．无法确定58[易错分析]本题易错选项及错误原因分析：C项，误认为导体的电阻是导体本身的一种性质，故电阻保持不变，实际上灯丝是金属材料，而金属材料的电阻率随温度的升高而增大。59[正确解答]灯泡工作时的电阻为高温状态下的电阻，不工作时为常温下的电阻，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故灯泡不工作时的电阻小于正常工作时的电阻，A正确。[正确答案]A