高中物理 第二章 第6節(jié) 導(dǎo)體的電阻課時作業(yè) 新人教版選修3-1

第6節(jié)導(dǎo)體的電阻1．本節(jié)探究導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積、材料之間的關(guān)系時，采用控制變量的實驗方法．測長度所用儀器是直尺，要測橫截面積，需先測量其直徑，用螺旋測微器進行測量，也可用纏繞法進行測定．2．電阻率ρ是一個反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān)，它的單位是：歐姆·米，國際符號Ω·m.而電阻R反映的是導(dǎo)體的屬性，與導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度有關(guān)．3．電阻率的計算公式為ρ＝Req\f(S,l)，各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長度為1_m，橫截面積為1_m2的導(dǎo)體的電阻．4．兩種材料不同的電阻絲，長度之比為1∶5，截面積之比為2∶3，電阻之比為2∶5，則材料的電阻率之比為4∶3.5．一粗細(xì)均勻的鎳鉻絲，截面直徑為d，電阻為R.把它拉制成直徑為d/10的均勻細(xì)絲后，它的電阻變?yōu)?)A．R/1000B．R/100C．100R答案D解析由R＝ρeq\f(l,S)，V＝lS，得R′＝10000R.【概念規(guī)律練】知識點一電阻和電阻率的理解1．關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說法中，正確的是()A．由R＝ρeq\f(l,S)知，導(dǎo)體的電阻與長度l、電阻率ρ成正比，與橫截面積S成反比B．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C．將一根導(dǎo)線一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D．某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會突然減小為零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象．發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象時，溫度不為絕對零度答案AD解析導(dǎo)體的電阻率由材料本身的性質(zhì)決定，并隨溫度的變化而變化，導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積有關(guān)，與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流無關(guān)，A對，B、C錯．電阻率反映材料的導(dǎo)電性能，電阻率常與溫度有關(guān)，并存在超導(dǎo)現(xiàn)象．絕對零度只能接近，不可能達到，D對．2．下列關(guān)于電阻率的敘述，正確的是()A．金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大B．常用的導(dǎo)線是用電阻率較小的鋁、銅材料做成的C．材料的電阻率取決于導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長度D．半導(dǎo)體和絕緣體材料的電阻率隨溫度的升高而減小答案ABD知識點二電阻定律R＝ρeq\f(l,S)的應(yīng)用3．一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，當(dāng)其兩端電壓為U時，通過的電流是I，若將此導(dǎo)線均勻拉長到原來的2倍時，電流仍為I，導(dǎo)線兩端所加的電壓變?yōu)?)A．U/2B．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，拉長后為U′＝IR′＝4IR＝4U.4．一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線，若把它均勻拉長為原來的3倍，電阻變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦?？若將它截成等長的三段再絞合成一根，它的電阻變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲?設(shè)拉長與絞合時溫度不變)答案9eq\f(1,9)解析金屬原來的電阻為R＝eq\f(ρl,S)，拉長后長度變?yōu)?l，因體積V＝Sl不變，所以導(dǎo)線橫截面積變?yōu)樵瓉淼?/3，即S/3，故拉長為原來的3倍后，電阻R′＝eq\f(ρ3l,S/3)＝9eq\f(ρl,S)＝9R.同理，三段絞合后，長度為l/3，橫截面積為3S，電阻R″＝ρeq\f(l/3,3S)＝eq\f(ρl,9S)＝eq\f(1,9)R.點評某導(dǎo)體形狀改變前后，總體積不變，電阻率不變．當(dāng)長度l和橫截面積S變化時，應(yīng)用V＝Sl來確定S和l在形變前后的關(guān)系，然后再利用電阻定律即可求出l和S變化前后的電阻關(guān)系．【方法技巧練】一、用電阻公式和歐姆定律相結(jié)合解決有關(guān)問題5．兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線，如果把其中的一根均勻拉長到原來的2倍，把另一根對折后絞合起來，然后給它們分別加相同電壓后，則在同一時間內(nèi)通過它們的電荷量之比為()A．1∶4B．1∶8C．1∶16D．16∶1答案C解析本題應(yīng)根據(jù)導(dǎo)體的電阻R＝ρl/S，歐姆定律R＝U/I和電流定義式I＝q/t求解．對于第一根導(dǎo)線，均勻拉長到原來的2倍，則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?/2，由導(dǎo)體的電阻公式可知其電阻變?yōu)樵瓉淼?倍．第二根導(dǎo)線對折后，長度變?yōu)樵瓉淼?/2，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，故其電阻變?yōu)樵瓉淼?/4.給上述變化后的裸導(dǎo)線加上相同的電壓，由歐姆定律得：I1＝eq\f(U,4R)，I2＝eq\f(U,R/4)＝4U/R由I＝q/t可知，在同一時間內(nèi)，電荷量之比q1∶q2＝I1∶I2＝1∶16故C項正確．6．如圖1所示，一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)線長1200m，在兩端點A、B間加上恒定電壓時，測得通過導(dǎo)線的電流為0.5A，若剪去BC段，在A、C兩端加同樣電壓時，通過導(dǎo)線的電流變?yōu)?.6A，則剪去的BC段多長？圖1答案200m解析設(shè)整個導(dǎo)線AB的電阻為R1，其中AC段的電阻為R2，根據(jù)歐姆定律U＝I1R1＝I2R2，則eq\f(R2,R1)＝eq\f(I1,I2)＝eq\f(0.5,0.6)＝eq\f(5,6).再由電阻定律，導(dǎo)線的電阻與其長度成正比，所以AC段導(dǎo)線長l2＝eq\f(R2,R1)l1＝eq\f(5,6)×1200m＝1000m．由此可知，剪去的導(dǎo)線BC段的長度為：l＝l1－l2＝200m.二、導(dǎo)體電阻率的測定方法7．用伏安法測量電阻R的阻值，并求出電阻率ρ.給定電壓表(內(nèi)阻約為50kΩ)、電流表(內(nèi)阻約為40Ω)、滑動變阻器、電源、電鍵、待測電阻R(約為250Ω)及導(dǎo)線若干．圖2(1)畫出測量R的電路圖．(2)圖2中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；求出的電阻值R＝________(保留3位有效數(shù)字)．(3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺測量其長度與直徑，結(jié)果分別如圖3、圖4所示，由圖可知其長度為________，直徑為________．圖3圖4(4)由以上數(shù)據(jù)可以求出ρ＝________(保留3位有效數(shù)字)．答案見解析解析(1)由于待測電阻(約250Ω)與電流表內(nèi)阻(約40Ω)相近，遠小于電壓表內(nèi)阻(50kΩ)，因此采用電流表外接法，測量誤差較?。刂拼郎y電阻電壓的線路，用滑動變阻器連接成限流式接法或分壓式接法均可，如下圖所示．(2)作U—I直線，舍去左起第2點，其余5個點在一條直線上，不在這條線上的點盡量均勻分布在直線兩側(cè)；求該直線的斜率k，則R＝k＝229Ω(221～237Ω均為正確)．(3)因為游標(biāo)為50分度，所以游標(biāo)卡尺的精確度為eq\f(1,50)mm＝0.02mm，另外游標(biāo)卡尺不能估讀，讀出待測電阻的長度為8.00×10－3m，直徑為1.98×10－3m.(4)將數(shù)據(jù)代入公式ρ＝eq\f(RS,l)＝Req\f(πd2,4l)得ρ＝8.81×10－2Ω·m.1．導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，對于同種材料的導(dǎo)體，下列表述正確的是()A．橫截面積一定，電阻與導(dǎo)體的長度成正比B．長度一定，電阻與導(dǎo)體的橫截面積成正比C．電壓一定，電阻與通過導(dǎo)體的電流成正比D．電流一定，電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成反比答案A解析根據(jù)電阻定律：R＝ρeq\f(l,S)，可見當(dāng)橫截面積S一定時，電阻R與長度l成正比，A正確．2．關(guān)于電阻的計算式R＝eq\f(U,I)和決定式R＝ρeq\f(l,S)，下面說法正確的是()A．導(dǎo)體的電阻與其兩端電壓成正比，與電流成反比B．導(dǎo)體的電阻僅與導(dǎo)體長度、橫截面積和材料有關(guān)C．導(dǎo)體的電阻隨工作溫度變化而變化D．對一段一定的導(dǎo)體來說，在恒溫下比值eq\f(U,I)是會變的，導(dǎo)體的電阻隨U或I的變化而變化答案BC3.如圖5所示，a、b、c、d是滑動變阻器的四個接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中，并要求滑片P向接線柱c移動時，電路中的電流減小，則接入電路的接線柱可能是()圖5A．a(chǎn)和bB．a(chǎn)和cC．b和cD．b和d答案CD解析向c移動，電流減小則電阻增大，可以接b和c或b和d，本質(zhì)相同．4．下列說法正確的是()A．超導(dǎo)體對電流的阻礙作用幾乎等于零B．金屬電阻率隨溫度的升高而增大C．用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻的錳銅合金和鎳銅合金的電阻率不隨溫度的變化而變化D．半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大答案AB解析超導(dǎo)現(xiàn)象是在溫度接近絕對零度時，電阻率突然減小到接近零的現(xiàn)象，故A正確；C中材料只是電阻率變化不明顯，而半導(dǎo)體材料的電阻率應(yīng)隨溫度的升高而減?。?．一根阻值為R的均勻電阻絲，長為l，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些情況下其阻值仍為R()A．當(dāng)l不變，S增大一倍時B．當(dāng)S不變，l增大一倍時C．當(dāng)l和S都減為原來的eq\f(1,2)時D．當(dāng)l和橫截面的半徑都放大一倍時答案C解析由R＝ρeq\f(l,S)和V＝Sl得：l不變、S增大一倍時，R變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)；S不變，l增大一倍時，R變?yōu)樵瓉淼亩?；l、S都減小為原來的eq\f(1,2)時，R不變；l和橫截面的半徑都增大一倍時，R變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2).6．白熾燈的燈絲由鎢絲制成，當(dāng)燈絲燒斷后脫落一段，又將剩余燈絲剛好能搭接上使用，若燈泡功率原來為60W，觀察搭接起來的燈絲長度大約為原來的eq\f(3,4)，則現(xiàn)在燈泡的功率約為()A．30WB．45WC．60WD．80W答案D解析由電阻定律知，燈絲長度減為原來的eq\f(3,4)，電阻變?yōu)樵瓉淼膃q\f(3,4)，照明電路中電壓220V不變，則由P＝eq\f(U2,R)知功率變?yōu)樵瓉淼膃q\f(4,3)倍，即80W，D選項正確．7．如圖6所示，均勻的長方形薄片合金電阻板abcd，ab邊長為L1，ad邊長為L2，當(dāng)端點1、2或3、4接入電路時，R12∶R34是()圖6A．L1∶L2B．L2∶L1C．1∶1D．Leq\o\al(2,1)∶Leq\o\al(2,2)答案D解析設(shè)薄片厚度為d，則由電阻定律，得R12＝ρeq\f(L1,L2d)，R34＝ρeq\f(L2,L1d).故R12∶R34＝Leq\o\al(2,1)∶Leq\o\al(2,2)，選項D正確．8．一只白熾燈泡，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121ΩB．小于121ΩC．等于121ΩD．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.9．兩根同種材料制成的電阻絲a和b，a的長度和橫截面的直徑均為b的兩倍，要使兩電阻絲接入電路后消耗的電功率相等，加在它們兩端的電壓之比Ua∶Ub為()A．1∶1B．2∶1C.eq\r(2)∶1D．1∶eq\r(2)答案D解析由公式R＝ρeq\f(l,S)，S＝eq\f(1,4)πD2，P＝eq\f(U2,R)得，U＝eq\r(\f(4ρlP,πD2))，解得Ua∶Ub＝1∶eq\r(2)，故D正確．10．現(xiàn)有半球形導(dǎo)體材料，接成如圖7所示(a)、(b)兩種形式，則兩種接法的電阻之比Ra∶Rb為()圖7A．1∶1B．1∶2C．2∶1答案D解析將(a)圖半球形導(dǎo)體材料看成等大的兩半部分的并聯(lián)，則(b)圖中可以看成等大的兩半部分的串聯(lián)，設(shè)每一半部分的電阻為R，則(a)圖中電阻Ra＝eq\f(R,2)，(b)圖中電阻Rb＝2R，故Ra∶Rb＝1∶4.11．甲、乙兩根粗細(xì)相同的不同導(dǎo)線，電阻率之比為1∶2，長度之比為6∶1，那么兩根導(dǎo)線加相同的電壓時，其電功率之比P甲∶P乙________；如果通過兩根導(dǎo)線的電流強度相同，則其電功率之比P甲∶P乙＝________.答案1∶33∶112.相距40km的A、B兩地架設(shè)兩條輸電線，電阻