2018-2019版學(xué)案導(dǎo)學(xué)高中物理選修3-1教科版配套文檔：第二章 直流電路2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2電阻定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1。通過對決定導(dǎo)體電阻因素的探究過程體會控制變量法。2。掌握電阻定律，能用電阻定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.3.理解電阻率的概念，了解電阻率與溫度的關(guān)系。4。了解導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體．一、探究決定導(dǎo)體電阻的因素1．探究方法：控制變量法，例如探究導(dǎo)體的電阻與長度之間的關(guān)系時，需要保持其他條件不變，而只改變導(dǎo)體的長度，進(jìn)而探究兩者之間的關(guān)系．2．探究結(jié)果：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積及構(gòu)成它的材料有關(guān)．二、電阻定律1．內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)．2．公式：R＝ρeq\f（l，S），式中ρ是比例系數(shù),ρ叫做材料的電阻率．三、電阻率導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體1．概念：電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,是材料本身的屬性，與材料的形狀、大小無關(guān)．2．單位是歐姆·米，符號為Ω·m。3．影響電阻率的兩個因素是材料和溫度．4．導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)電性能好差介于導(dǎo)體和絕緣體之間電阻率(Ω·m）約10－8～10－6約108～101810－5~106實(shí)例各種金屬、電解質(zhì)溶液等陶瓷、塑料、橡膠等鍺、硅、砷化鎵、銻化銦等應(yīng)用導(dǎo)線等固定導(dǎo)線的絕緣子、導(dǎo)線保護(hù)層、用電器外殼等熱敏電阻、光敏電阻、自動控制設(shè)備等[即學(xué)即用]1．判斷下列說法的正誤．（1）由R＝eq\f（U,I)可知,導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比．（×）（2)由R＝ρeq\f（l，S）知，材料相同的兩段導(dǎo)體，長度大的導(dǎo)體的電阻一定比長度小的導(dǎo)體的電阻大．（×)(3)把一根長導(dǎo)線截成等長的三段，則每段的電阻率都是原來的eq\f(1，3).（×)（4）電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量,電阻率越大的導(dǎo)體導(dǎo)電性能越差．（√）2．一根阻值為R的均勻電阻絲，均勻拉長至原來的2倍，電阻變?yōu)開_______．答案4R一、探究決定導(dǎo)體電阻的因素電阻定律[導(dǎo)學(xué)探究]1．導(dǎo)體電阻與其影響因素的定性關(guān)系:移動滑動變阻器的滑片可以改變它的電阻，這說明導(dǎo)體電阻跟它的________有關(guān)；同是220V的燈泡，燈絲越粗燈泡越亮,說明導(dǎo)體電阻跟它的________________有關(guān)；電線常用銅絲制造而不用鐵絲，說明導(dǎo)體電阻跟它的________有關(guān)．答案長度橫截面積材料2．導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系:圖1如圖1所示，BC為待測導(dǎo)線(用電阻符號表示),通過測量導(dǎo)線兩端的電壓和電流,由R＝eq\f（U,I)可以測定導(dǎo)線的電阻．(1）在材料、橫截面積相同的條件下，在B、C間分別接入不同長度的導(dǎo)線，則電阻大小與長度有什么關(guān)系？(2）在長度、材料相同的條件下，在B、C間分別并聯(lián)接入不同根數(shù)的導(dǎo)線，則電阻大小與根數(shù)（橫截面積)有什么關(guān)系?（3）在長度、橫截面積相同的條件下，在B、C間分別接入不同材料的導(dǎo)線，材料不同，電阻相同嗎?答案（1)在材料、橫截面積相同的條件下，導(dǎo)線的電阻與長度成正比(2）在長度、材料相同的條件下，導(dǎo)線的電阻與橫截面積成反比(3)材料不同，導(dǎo)線的電阻不同[知識深化］1．電阻定律表達(dá)式R＝ρeq\f（l，S)中各符號的含義(1)ρ表示導(dǎo)體材料的電阻率，與材料和溫度有關(guān)．反映了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，ρ越大，說明導(dǎo)電性能越差;ρ越小,說明導(dǎo)電性能越好．(2）l表示沿電流方向?qū)w的長度．（3）S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積．2．R＝eq\f（U,I)與R＝ρeq\f(l，S）的區(qū)別與聯(lián)系兩個公式區(qū)別與聯(lián)系R＝eq\f(U,I)R＝ρeq\f(l,S）區(qū)別適用于純電阻元件適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體聯(lián)系R＝ρeq\f（l，S）是對R＝eq\f(U，I）的進(jìn)一步說明，即導(dǎo)體的電阻與U和I無關(guān),而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積例1“探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積、材料的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路如圖2所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲．現(xiàn)有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲,其規(guī)格如下表所示．圖2編號材料長度(m)橫截面積(mm2)A鎳鉻合金0.80。8B鎳鉻合金0.50。5C鎳鉻合金0.30。5D鎳鉻合金0。31.0E康銅絲0.30.5F康銅絲0。80.8（1)電路圖中四條金屬絲應(yīng)分別選上表中的__________(用編號表示);（2)在相互交流時，有位同學(xué)提出用如圖3所示的電路，只要將圖中P端分別和觸點(diǎn)1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，也能探究出導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，你認(rèn)為上述方法是否正確，并說出理由_____________________________________________________________________________________________________________________。圖3答案(1）BCDE（2）不正確，因?yàn)镻端分別和觸點(diǎn)1、2、3、4相接時，電阻兩端的電壓不一定相同，只有電壓不變時，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，才能探究出導(dǎo)體的電阻與其影響因素的定量關(guān)系．解析（1)用控制變量法研究，選電阻絲時要注意盡量選擇有相同參數(shù)（材料、長度、橫截面積)的;從上述材料可以看出，B、C、E橫截面積相同，B、C、D材料相同,C、D、E長度相同；（2）接不同的電阻時,電流不同，故電阻分得的電壓不同，電流與電阻成反比的前提是導(dǎo)體兩端的電壓一定．例2如圖4甲所示為一測量電解液電阻率的玻璃容器,P、Q為電極，設(shè)a＝1m，b＝0。2m，c＝0。1m,當(dāng)里面注滿某電解液（濃度均勻），且P、Q間加上電壓后，其U－I圖線如圖乙所示，當(dāng)U＝10V時，電解液的電阻率ρ是多少？圖4答案40Ω·m解析由題圖乙可求得U＝10V時,電解液的電阻為R＝eq\f(U,I)＝eq\f（10,5×10－3）Ω＝2000Ω由題圖甲可知電解液長為l＝a＝1m，橫截面積為S＝bc＝0。02m2，結(jié)合電阻定律R＝ρeq\f(l，S)得ρ＝eq\f(RS，l）＝eq\f（2000×0.02，1)Ω·m＝40Ω·m。針對訓(xùn)練1如圖5所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab＝2bc。當(dāng)將A與B接入電路或?qū)與D接入電路中時電阻之比RAB∶RCD為()圖5A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1答案D解析設(shè)沿AB方向的橫截面積為S1,沿CD方向的橫截面積為S2，則有eq\f(S1,S2)＝eq\f(lbc,lab)＝eq\f(1,2),A、B接入電路時電阻為RAB,C、D接入電路時電阻為RCD，則有eq\f（RAB，RCD)＝eq\f(ρ\f（lab，S1)，ρ\f(lbc,S2））＝eq\f（lab，lbc)·eq\f(S2,S1)＝eq\f（4，1)，D選項(xiàng)正確．二、電阻率[導(dǎo)學(xué)探究]（1）導(dǎo)體的電阻率的大小與什么因素有關(guān)?（2）電阻率大,導(dǎo)體的電阻一定大嗎？導(dǎo)體的電阻大，電阻率一定大嗎？答案（1)電阻率與導(dǎo)體的材料、溫度有關(guān)．(2）導(dǎo)體的電阻率大，導(dǎo)體的電阻不一定大,由R＝ρeq\f（l,S）知，導(dǎo)體的電阻還與導(dǎo)體沿電流方向的長度和垂直電流方向的橫截面積有關(guān)；導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的材料、溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的電阻無關(guān)，所以電阻大，電阻率不一定大．［知識深化]1．電阻率是一個反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性,與導(dǎo)體材料的形狀、大小無關(guān)．2．電阻率與溫度的關(guān)系及應(yīng)用(1)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計(jì)．（2）半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的改變變化較大，可用于制作熱敏電阻．有些半導(dǎo)體的電阻率隨光照強(qiáng)度的變化而變化，可用于制作光敏電阻．(3)有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻．（4)當(dāng)溫度降到絕對零度附近時，某些導(dǎo)體的電阻率變?yōu)榱?，變成超?dǎo)體．

3．電阻和電阻率的比較物理量比較項(xiàng)電阻R電阻率ρ物理意義反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用大小,R大，阻礙作用大反映材料導(dǎo)電性能的好壞,ρ大，導(dǎo)電性能差決定因素由材料、溫度、長度和橫截面積決定由材料、溫度決定，與導(dǎo)體形狀無關(guān)單位歐姆(Ω)歐姆·米(Ω·m)聯(lián)系ρ大，R不一定大，導(dǎo)體對電流阻礙作用不一定大；R大,ρ不一定大,導(dǎo)電性能不一定差例3（多選）下列說法中正確的是()A．據(jù)R＝eq\f（U,I）可知,若通過導(dǎo)體的電流不變，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?倍B．導(dǎo)體的電阻是其本身的屬性，通過導(dǎo)體的電流及加在導(dǎo)體兩端的電壓改變時導(dǎo)體的電阻不變C．據(jù)ρ＝eq\f（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)體的長度l成反比D．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無關(guān)答案BD解析R＝eq\f(U，I）是電阻的定義式，導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體自身性質(zhì)決定，與U、I無關(guān)．當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓U加倍時，導(dǎo)體內(nèi)的電流I也加倍,但比值R仍不變,故A錯誤,B正確；由電阻定律R＝ρeq\f（l，S）可知，導(dǎo)體電阻決定于ρ、l、S，與ρ、l成正比,與S成反比，但ρ由材料、溫度決定，與l、S、R無關(guān)，故C錯誤，D正確．針對訓(xùn)練2(多選)關(guān)于材料的電阻率，下列說法正確的是(）A．電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大B．金屬的電阻率隨溫度的升高而增大C．銀材料的電阻率比錳銅合金的電阻率小D．金屬絲拉長為原來的兩倍，電阻率變?yōu)樵瓉淼?倍答案BC解析電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性,與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，D錯誤；金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大，B正確；錳銅合金的電阻率比銀材料的電阻率大，電阻率大表明材料的導(dǎo)電性能差,不能表明導(dǎo)體對電流的阻礙作用一定大，因?yàn)殡娮璨攀欠从硨?dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量，而電阻除跟電阻率有關(guān)外還跟導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)，故A錯誤，C正確．1．(對電阻率的理解）（多選）關(guān)于電阻率的說法中正確的是()A．電阻率ρ與導(dǎo)體的長度l和橫截面積S有關(guān)B．電阻率反映材料導(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，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻答案BD解析電阻率反映材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，只與材料及溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的長度l和橫截面積S無關(guān),故A錯誤,B正確；由R＝ρeq\f（l,S)知，ρ大R不一定大，故C錯誤；有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，故D正確．2．(電阻定律的理解與應(yīng)用)兩段材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線，它們的長度之比為l1∶l2＝2∶3，則它們的電阻之比R1∶R2為（）A．2∶3 B．4∶9C．9∶4 D．3∶2答案B解析材料和質(zhì)量都相同的均勻電阻線的體積是相同的，又因長度之比l1∶l2＝2∶3，故橫截面積之比S1∶S2＝3∶2。由電阻定律得電阻之比為eq\f(R1，R2)＝eq\f（ρ\f(l1，S1），ρ\f(l2,S2)）＝eq\f(l1,l2）·eq\f（S2,S1)＝eq\f（2,3)×eq\f（2，3）＝eq\f(4，9），故B正確．3．(電阻定律的理解與應(yīng)用）一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，當(dāng)其兩端電壓為U時，通過的電流為I，若將此導(dǎo)線均勻拉長到原來的2倍時,電流仍為I，則導(dǎo)線兩端所加的電壓變?yōu)椋ǎ〢。eq\f(U，2）B．UC．2UD．4U答案D解析導(dǎo)線原來的電阻為R＝ρeq\f（l,S），拉長后長度變?yōu)?l，橫截面積變?yōu)閑q\f(S,2)，所以R′＝ρeq\f（l′，S′）＝ρeq\f(2l，\f（S，2）)＝4R.導(dǎo)線原來兩端的電壓為U＝IR，拉長后導(dǎo)線兩端的電壓為U′＝IR′＝4IR＝4U。4．（電阻定律的理解與應(yīng)用）如圖6所示，P是一個表面鑲有很薄電熱膜的長陶瓷管，其長度為L，直徑為D，鍍膜的厚度為d.管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N?，F(xiàn)把它接入電路中，測得它兩端電壓為U，通過它的電流為I.則金屬膜的電阻為多少？鍍膜材料的電阻率為多少？圖6答案eq\f(U,I）eq\f(UπDd，IL)解析由歐姆定律可得，金屬膜的電阻R＝eq\f(U,I)，沿著L的方向?qū)⒛诱归_，如圖所示，則膜層等效為一電阻，其長為L,橫截面積為管的底面周長與厚度d的乘積．由電阻定律R＝ρeq\f(l,S）可得：R＝ρeq\f（L,2π\(zhòng)f(D，2)·d）＝eq\f(ρL,πDd)，則eq\f（U,I)＝eq\f（ρL，πDd），解得：ρ＝eq\f（UπDd，IL）。一、選擇題考點(diǎn)一對電阻率的理解1．下列關(guān)于電阻和電阻率的說法正確的是（)A．把一根均勻?qū)Ь€分成等長的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话隑．由ρ＝eq\f(RS，l）可知，ρ與R、S成正比，與l成反比C．所有材料的電阻率都隨溫度的升高而增大D．對某一確定的導(dǎo)體，當(dāng)溫度升高時，若不計(jì)導(dǎo)體的體積和形狀變化，發(fā)現(xiàn)它電阻增大,說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大答案D解析導(dǎo)體的電阻率由材料本身決定,并隨溫度的變化而變化，但并不都是隨溫度的升高而增大，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小，選項(xiàng)A、B、C錯誤；若導(dǎo)體溫度升高時，電阻增大，又不考慮導(dǎo)體的體積和形狀變化，則說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大，選項(xiàng)D正確．2．（多選）下列說法正確的是(）A．把一根金屬導(dǎo)線均勻拉長為原來的4倍，電阻相應(yīng)增大為原來的16倍B．導(dǎo)體中的電流越大，導(dǎo)體的電阻越小C．所謂超導(dǎo)體，是當(dāng)其溫度降低到某個臨界溫度時，它的電阻率突然變?yōu)闊o窮大D．某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻答案AD解析金屬導(dǎo)線拉伸的過程中體積不變，故長度增加為原來的4倍,橫截面積變?yōu)樵瓉淼乃姆种唬呻娮瓒煽芍娮柙龃鬄樵瓉淼?6倍，A正確;電阻為導(dǎo)體本身的屬性，與電流大小無關(guān)，B錯誤；超導(dǎo)體是當(dāng)溫度降低到某個臨界溫度時，電阻率突然變?yōu)榱?，C錯誤；某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻,D正確．3．一只白熾燈泡,正常發(fā)光時的電阻為121Ω，當(dāng)這只燈泡停止發(fā)光一段時間后的電阻應(yīng)是（)A．大于121Ω B．小于121ΩC．等于121Ω D．無法判斷答案B解析由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故白熾燈泡正常發(fā)光時的電阻大,停止發(fā)光一段時間后，燈絲溫度降低,電阻減小，故選B.4．（多選）溫度能影響金屬導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能，在如圖1所示的圖像中分別為某金屬和某半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的關(guān)系曲線，則（)圖1A．圖線1反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化B．圖線2反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化C．圖線1反映金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化D．圖線2反映半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化答案CD解析隨著溫度升高，金屬導(dǎo)體的電阻率變大,從而導(dǎo)致電阻增大，半導(dǎo)體材料的電阻隨著溫度升高而減小，因此由題圖可知，圖線1表示金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化,圖線2表示半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度的變化，故C、D正確，A、B錯誤．考點(diǎn)二對電阻定律的理解與應(yīng)用5．(多選）如圖2所示，R1和R2是同種材料、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R1的尺寸比R2的尺寸大，在兩導(dǎo)體上加相同的電壓，通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則下列說法中正確的是(）圖2A．R1中的電流小于R2中的電流B．R1中的電流等于R2中的電流C．R1中自由電荷定向移動的速率大于R2中自由電荷定向移動的速率D．R1中自由電荷定向移動的速率小于R2中自由電荷定向移動的速率答案BD6．一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口．管中鹽水柱長為40cm時測得電阻為R.若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同．現(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50cm(鹽水體積不變，仍充滿橡膠管)．則鹽水柱電阻變?yōu)?)A。eq\f(4，5)R B.eq\f（5,4）RC。eq\f(16，25)R D。eq\f(25，16）R答案D解析由于鹽水柱總體積不變，設(shè)40cm長時鹽水柱的橫截面積為S.所以長度變?yōu)?0cm后，橫截面積變?yōu)閑q\f(4,5)S，由電阻定律知，R＝ρeq\f(40，S）,R′＝ρeq\f（50，\f（4，5)S)，聯(lián)立兩式得R′＝eq\f(25,16）R，選項(xiàng)D正確．7．兩根不同材料制成的均勻電阻絲，長度之比l1∶l2＝5∶2，直徑之比d1∶d2＝2∶1，給它們加相同的電壓，通過它們的電流之比為I1∶I2＝3∶2，則它們的電阻率之比ρ1∶ρ2為()A.eq\f(4，15）B.eq\f(8，3）C。eq\f（8，5)D。eq\f(16,15)答案D解析由歐姆定律I＝eq\f(U,R)知,當(dāng)所加電壓U相同時R1∶R2＝I2∶I1＝2∶3;根據(jù)d1∶d2＝2∶1知，橫截面積之比S1∶S2＝4∶1.由導(dǎo)體的電阻R＝ρeq\f(l，S）得eq\f（ρ1，ρ2）＝eq\f（R1S1l2,R2S2l1)＝eq\f（2,3)×eq\f(4，1）×eq\f（2，5)＝eq\f(16,15）.故選D。8．把兩根同種材料的電阻絲分別接在兩個電路中．甲電阻絲長為l，直徑為d；乙電阻絲長為2l，直徑為2d.要使兩電阻絲通過的電流相等,加在兩電阻絲上的電壓比應(yīng)滿足（)A.eq\f（U甲,U乙)＝1 B.eq\f(U甲,U乙)＝eq\f(\r(2),2)C.eq\f(U甲，U乙）＝eq\r(2) D。eq\f（U甲,U乙）＝2答案D解析根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)得，R甲＝ρeq\f（l，π\(zhòng)b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f（d,2）)）2）＝ρeq\f(4l,πd2）；R乙＝ρeq\f(2l，π\(zhòng)b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f(2d，2)）)2）＝ρeq\f（2l，πd2).由歐姆定律公式I＝eq\f(U，R），又因?yàn)镮甲＝I乙,可得eq\f（U甲，U乙）＝eq\f(R甲,R乙)＝2。故D正確，A、B、C錯誤．9．（多選）兩根材料相同的均勻?qū)Ь€A和B，其長度分別為L和2L，串聯(lián)在電路中時,其電勢的變化如圖3所示，下列說法正確的是（）圖3A．A和B導(dǎo)線兩端的電壓之比為3∶2B．A和B導(dǎo)線兩端的電壓之比為1∶2C．A和B導(dǎo)線的橫截面積之比為2∶3D．A