第2章 3 电阻定律 电阻率（课件PPT）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

3　电阻定律　电阻率 第二章　电路及其应用 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 目 录 预习案 01 探究案 02 知能达标训练 04 CONTENTS 提升案 03 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 预习案 必备知识·问题导学 01 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 正比 反比 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 导电性能 导电性能 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 探究案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 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负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调 (2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R 探究点一　影响导体电阻的因素 1．导体电阻的决定式R＝ρeq \f(l,S) l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率。 2．R＝eq \f(U,I)与R＝ρeq \f(l,S)的区别与联系 两个公式　 区别与联系 R＝eq \f(U,I) R＝ρeq \f(l,S) 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 联系 R＝ρeq \f(l,S)是对R＝eq \f(U,I)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 　如图所示，两个用相同材料制成的上表面均为正方形的长方体导体甲、乙，高度均为h，甲、乙上表面边长分别为a、b，则(　　) A．从图示电流方向看，甲、乙电阻之比为a∶b B．从图示电流方向看，甲、乙电阻之比为1∶1 C．若电流方向均为竖直向下，甲、乙电阻之比为a∶b D．若电流方向均为竖直向下，甲、乙电阻之比a2∶b2 [解析]　由R＝ρeq \f(L,S)可知：当电流方向如图示时R甲＝ρeq \f(a,ah)＝eq \f(ρ,h)，R乙＝ρeq \f(b,bh)＝eq \f(ρ,h)，则R甲∶R乙＝1∶1，故A错误，B正确；当电流方向均为竖直向下时R′甲＝ρeq \f(h,a2)，R′乙＝ρeq \f(h,b2)，则有R′甲∶R′乙＝b2∶a2，故CD错误。 [答案]　B 1．如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为(　　) A．4I　　 　 B．2I C.eq \f(1,2)I D.eq \f(1,4)I 解析　设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则有eq \f(S1,S2)＝eq \f(1,2)，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有eq \f(R1,R2)＝eq \f(ρ\f(lab,S1),ρ\f(lbc,S2))＝eq \f(4,1)，由欧姆定律得电流之比eq \f(I1,I2)＝eq \f(R2,R1)＝eq \f(1,4)，解得I2＝4I1＝4I，故A正确。 答案　A 答：略 探究点二　电阻率 [交流讨论] 1．电阻率大的导体，电阻是否一定大？ 答：不一定。 2．电阻大的导体，电阻率是否一定大？ 答：不一定。 3．电阻与电阻率有何区别和联系。 [归纳总结] 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．电阻率与温度的关系及应用 (1)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计。 (2)大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻。 (3)有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。 (4) 许多导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象。 　(多选)下列说法中正确的是(　　) A．据R＝eq \f(U,I)可知，若通过导体的电流不变，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．导体的电阻是其本身的属性，通过导体的电流及加在导体两端的电压改变时导体的电阻不变 C．据ρ＝eq \f(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]　R＝eq \f(U,I)是电阻的定义式，导体电阻由导体自身性质决定，与U、I无关，当导体两端电压U加倍时，导体内的电流I也加倍，但比值R仍不变，故A错误，B正确；由电阻定律R＝ρeq \f(l,S)可知，导体电阻决定于ρ、l、S，与ρ、l成正比，与S成反比，但ρ由材料、温度决定，与l、S、R无关，故C错误，D正确。 [答案]　BD 2．(多选)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V。已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则(　　) A．该大气层的等效电阻约为600 Ω B．该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 A C．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·m D．该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m 解析　该大气层的平均漏电电流约为I＝eq \f(q,t)＝eq \f(1.8×103,1)A＝1.8×103 A，该大气层的等效电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(3×105,1.8×103)Ω≈167 Ω，故A错误，B正确；根据R＝ρeq \f(L,S)可得，该大气层的平均电阻率约为ρ＝eq \f(RS,L)＝eq \f(167×5.0×1014,5.0×104)Ω·m≈1.7×1012 Ω·m，故C正确，D错误。 答案　BC 探究点三　滑动变阻器的两种接法 [交流讨论] 1．完成本节教材图2­3­4中“活动”与“讨论交流”。 2．图中的甲和乙是测量电阻Rx的两种电路，其主要区别是下半部分滑动变阻器的连接方法不同，甲称为“分压电路”，乙称为“限流电路”。 (1)要想待测电阻Rx两端电压能从零开始连续变化，应选用哪种电路？ (2)选用上面那种电路时，滑动变阻器的总电阻R与待测电阻Rx相比较，哪个的电阻应小一些？ 答：(1)甲　(2)甲 　如图所示，滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω，R2＝300 Ω，A、B两端电压UAB＝8 V。 (1)当S断开时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？ (2)当S闭合时，移动滑片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？ [解析]　(1)S断开时，滑动变阻器R1为限流式接法，R1的下部不接入电路中，当滑片P在最上端时，R1接入电路的电阻为零，因此R2获得的最大电压等于8 V；当滑片P在最下端时，R1与R2串联，此时R2两端的电压最小，UR2＝eq \f(R2,R1＋R2)UAB＝4.8 V，所以R2两端的电压变化范围为4.8～8 V。 (2)当S闭合时，滑动变阻器R1为分压式接法，当滑片在最下端时，R2两端电压为0；当滑片在最上端时，R2两端的电压最大，为8 V，所以R2两端的电压变化范围为0～8 V。 [答案]　(1)4.8～8 V　(2)0～8 V 3．如图所示，A、B间电压恒为U，当滑动变阻器的滑片P逐渐向A端移动的过程中，灯泡上的电压数值(　　) A．一直为U　　　　　 B．一直为0 C．逐渐增大到U D．逐渐增大到0 解析　滑动变阻器为分压式接法，灯泡两端的电压在0～U范围内变化，选项C正确。 答案　C 1．(对电阻R＝eq \f(U,I)的理解)(多选)下列判断正确的是(　　) A．由I＝eq \f(U,R)知，U一定时，通过一段导体的电流跟导体的电阻成反比 B．由I＝eq \f(U,R)可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 C．由R＝eq \f(U,I)可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U一定时，导体的电阻R与I成反比 D．对给定的导体，比值eq \f(U,I)是个定值，反映了导体本身的性质 答案　ABD 2．(实验探究)在探究影响导体电阻与其影响因素的定量关系时，某同学按如图所示的电路进行了实验研究，其中导体a与b只是长度不同，a与c只是粗细不同，a与d只是材料不同，关于该实验，下列说法正确的是(　　) A．此电路缺少电流表，所以无法研究定量关系 B．a与b相比，导体越长，电压表示数越小 C．a与c相比，导体越粗，电压表示数越大 D．a与d相比，电压示数越大，表明该种材料的导电性能越差 解析　此电路是串联电路，电流相等，据电压表示数，可得各导体电阻间的定量关系，故A错误；串联电路电流相等，a与b相比，导体越长，电阻越大，电压表示数越大，故B错误；串联电路电流相等，a与c相比，导体越粗，电阻越小，电压表示数越小，故C错误；串联电路电流相等，a与d相比，电压示数越大，电阻越大，表明该种材料的导电性能越差，故D正确。 答案　D 3．(公式R＝ρeq \f(l,S)的理解与应用)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c，电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是(　　) 解析　长方体的体积V＝Sl不变，根据电阻定律R＝ρeq \f(l,S)，电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的，由于a＞b＞c，故A符合题意。 答案　A 4．(分压电路的理解)如图，AB间的电压为30 V，改变滑动变阻器触头的位置，可以改变CD间的电压，则UCD的变化范围是(　　) A．0～10 V B．0～20 V C．10～20 V D．20～30 V 解析　当滑动变阻器触头置于变阻器的最上端时，UCD最大，最大值为Umax＝eq \f(2R,3R)U＝eq \f(2,3)×30 V＝20 V；当滑动变阻器触头置于变阻器的最下端时，UCD最小，最小值为Umin＝eq \f(R,3R)U＝eq \f(1,3)×30 V＝10 V，所以UCD的变化范围是10～20 V。故选C。 答案　C 5．(U­I图像与R＝ρeq \f(l,S)的综合应用)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q间加上电压后，其U­I图线如图乙所示，当U＝10 V时，电解液的电阻率ρ是多少？ 解析　由题图乙可求得U＝10 V时， 电解液的电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(10,5×10－3) Ω＝2 000 Ω。 由题图甲可知电解液长为l＝a＝1 m，横截面积为S＝bc＝0.02 m2，结合电阻定律R＝ρeq \f(l,S)得ρ＝eq \f(RS,l)＝eq \f(2 000×0.02,1) Ω·m＝40 Ω·m。 答案　40 Ω·m $$