(讲义)第3章 第2节 决定导体电阻大小的因素-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(粤教版2019)

第二节　决定导体电阻大小的因素 学习任务 1．知道影响导体电阻的因素，了解电阻定律，知道电阻率的概念及与温度的关系。 2．掌握电阻定律并能进行相关的计算，能够分析电阻率与温度的关系，解决实际问题。 3．能用控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系，学会设计电路，提高实验能力。 知识点一　电阻定律 1．内容：在一定温度下，均匀导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比。 2．公式：R＝ρ 。 3．ρ为比例常量，反映材料对导体电阻的影响。 知识点二　电阻率 1．物理意义：反映了材料导电性能的好坏。当l、S一定时，电阻率越小，表示这种材料的导电性能越好。 2．决定因素：导体的材料和温度。 3．单位：Ω·m。 4．金属的电阻率：随温度的升高而增大。 　当温度降低到特别低时，金属的电阻降到0，这种现象叫超导现象。 思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)导体的长度越大，电阻越大。 (×) (2)金属的电阻率随温度的升高而增大，可以制成金属电阻温度计。 (√) (3)有些材料的电阻率几乎不随温度变化而变化，可制成标准电阻。 (√) 如图所示，当通过导体的电流沿I1和I2方向时，导体的电阻之比是多少？ [提示]　当电流沿I1方向时R1＝ρ ；当电流沿I2方向时R2＝ρ ，解得R1∶R2＝a2∶c2。 　对电阻定律的理解 公式R＝和R＝ρ的比较 两个公式 R＝ R＝ρ 区别 电阻的定义式 电阻的决定式 提供了一种测电阻R的方法 提供了一种测导体电阻率ρ的方法 适用于任何导体 适用于金属导体 类比：E＝，C＝ 类比：E＝k ，C＝ 联系 R＝ρ 是对R＝的进一步说明，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 【典例1】　一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为64Ω，则导线原来的电阻值为(　　) A．128Ω　　B．32Ω　　C．4Ω　　D．2Ω 思路点拨：(1)电阻计算要用R＝ρ 。 (2)一根导线总体积V＝l·S不变。 C　[一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，则横截面积变为原来的，因为导线的体积不变，则长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ，可知电阻变为原来的16倍，所以导线原来的电阻为4Ω，选项C正确。] 公式R＝ρ的应用策略 (1)公式R＝ρ 中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积。 (2)一定形状的几何导体，当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V＝Sl可知l和S成反比。 [跟进训练] 1．一根阻值为R的均匀电阻丝，长度为L，横截面积为S，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值仍为R(　　) A．当L不变、S增大一倍时 B．当S不变、L增大一倍时 C．当L和S都缩为原来的时 D．当L和横截面的半径都增大一倍时 C　[由R＝ρ 得：L不变、S增大一倍时，R变为原来的，A错误；S不变、L增大一倍时，R变为原来的2倍，B错误；L、S都缩为原来的时，R不变，C正确；L和横截面的半径都增大一倍时，R变为原来的，D错误。] 　电阻和电阻率的比较 1．电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 2．电阻R与电阻率ρ的比较 物理量 电阻R 电阻率ρ 物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大 反映材料导电性能的好坏，ρ越大，导电性能越差 决定因素 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体形状无关 单位 欧姆(Ω) 欧姆米(Ω·m) 区别 ρ大，R不一定大，导体对电流的阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差 【典例2】　下列关于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称为导体的电阻，因此，只有导体中有电流通过时导体才具有电阻 B．由R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟流过导体的电流成反比 C．将一根导线从中间一分为二，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、合金的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象称为超导现象 思路点拨：(1)电阻R由导体自身因素决定，与有无电压、电流无关。 (2)材料、温度不变，一般导体的电阻率不变。 D　[导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，它只跟导体的长度、横截面积和材料有关，跟导体中是否有电流通过及电流的大小均无关；电阻率的大小和导体的几何形状无关，只跟材料的性质和温度有关，选项A、B、C错误；一般金属、合金的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而减小，当温度降低到某一温度(大于0K)时，某些金属、合金的电阻率会突然减小为零，这种现象称为超导现象，选项D正确