2 第二节 决定导体电阻大小的因素-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（粤教版2019）

第二节　决定导体电阻大小的因素 　　　　 第三章 恒定电流 1.知道影响导体电阻的因素，掌握电阻定律。 2.知道电阻率的概念，知道常见金属导体电阻率的大小排序。 3.知道导体的电阻率和温度有关。 素养目标 知识点一　电阻定律 1 知识点二　电阻率 2 课时测评 4 随堂达标演练 3 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 知识点一　　电阻定律 返回 自主学习 情境导学　如图所示，鸟儿站在很粗的铜质电线上，两爪间距离很近，两爪间电线的电阻几乎为零，小鸟被短路使其不触电；若鸟儿站在很细的铁质电线上，且两爪间的距离较大，那它就危险了，据此思考电线的电阻可能与哪些因素有关？ 提示：导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。 教材梳理 (阅读教材P60－P61完成下列填空) 1．实验：探究导体电阻大小与其影响因素的定量关系 (1)实验目的：在温度不变的情况下，探究导体电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的定量关系。 (2)实验方法：控制变量法。 (3)实验原理：用电压表测出导体两端的电压，用电流表测出通过导体的电 流，利用公式R＝ 求出导体的电阻。 (5)实验结论 对于同种材料的导体，在 横截面积保持______时， 导体的电阻与导体的长度 成______；在长度保持______时，导体的电阻与导体的横截面积成______。对于不同材料的导体，在导体的长度和__________保持不变时，导体的电阻与材料有关。 (4)实验电路：如图所示。 不变 正比 不变 反比 横截面积 2．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______，与它的横截面积S成______。 (2)公式：R＝____。 正比 反比 合作探究 角度1　影响导体电阻的因素 在探究导体电阻与其影响因素的定量关系时，某同学按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，电压表示数越大 C．a与c相比，导体越粗，电压表示数越大 D．a与d相比，电压表示数越大，表明该种材料的导电性能越好 例1 √ 由R＝ 可得U＝IR，电阻串联时电流相等，故电压与电阻成正比，根 据电压表示数，可得出各导体电阻间的定量关系，不需要电流表，A错误；a与b相比，导体越长，电阻越大，电压表示数越大，B正确；a与c相比，导体越粗，电阻越小，电压表示数越小，C错误；a与d相比，电压表示数越大，电阻越大，表明该种材料的导电性能越差，D错误。 角度2　电阻定律的理解与应用 (2024·广东广州高二上期中)如图所示，一段长为a、宽为b、高为 c(a＞b＞c)的导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为R，则最小的电阻为 √ 例2 变式拓展.(2024·广东广州高二上期中)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度，目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度，现查询资料获知某薄膜金属材料的电阻率ρ，取一块厚度均匀、边长为L的该材料制成的正方形金属薄膜，在薄膜两端施加恒定电压U。通过薄膜的电流方向如图所示，测出流过薄膜的电流I，即可推导出薄膜厚度d，则 A．电流I越大，则薄膜厚度d越小 B．电流I越大，则薄膜厚度d越大 C．正方形边长L越大，所测定的电阻值越大 D．正方形边长L越大，所测定的电阻值越小 √ 根据电阻定律可得薄膜电阻为R＝ρ ＝ ，可知所测定的电阻值R与正方形边长L无关，故C、D错误；根据欧姆定律得I＝ ，结合薄膜电阻为R＝ ，可得薄膜厚度为d＝ ，可知d与I成正比，电流I越大，则薄膜厚度d越大，故B正确，A错误。故选B。 针对练1.将如图所示的滑动变阻器A、C接线柱连入电路中，当P由A向B移动时，接入电路的电阻值 A．由小变大 B．由大变小 C．不发生变化 D．先增大后减小 √ 当A和C接线柱接入电路中时，变阻器上的PA部分电阻丝被接入电路，当滑片P由A向B移动时，接入电路中的电阻丝长度变长，根据电阻定律可知变阻器接入电路中的电阻变大，故A正确，B、C、D错误。 针对练2.(多选)(2024·广东东莞高二上段考)小华在综合实践课上制作了一个长方体的均匀金属块，长、宽、高如图所示。为研究金属块的电阻，他将A与B接入电压为U的电路中时，电阻为R，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电阻R′和电流I′分别为 A．R′＝4R　 B．R′＝R　　 C．I′＝ I D．I′＝I √ √ 返回 知识点二　电阻率 返回 自主学习 情境导学　一些常见导体材料在20 ℃时的电阻率 材料 ρ/(Ω·m) 材料 ρ/(Ω·m) 银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7 铜 1.7×10－8 锰铜合金 4.4×10－7 铝 2.9×10－8 镍铜合金 5.0×10－7 钨 5.3×10－8 镍铬合金 1.0×10－6 (1)电路中导线和滑动变阻器的电阻丝分别用什么材料制作？ 提示：在电路中的导线一般用电阻率小且造价低的铝或铜制作，滑动变阻器的电阻丝一般用镍铬合金材料制成。 自主学习 材料 ρ/(Ω·m) 材料 ρ/(Ω·m) 银 1.6×10－8 铁 1.0×10－7 铜 1.7×10－8 锰铜合金 4.4×10－7 铝 2.9×10－8 镍铜合金 5.0×10－7 钨 5.3×10－8 镍铬合金 1.0×10－6 (2)为什么给定材料的电阻率要标明温度为20 ℃，为什么不标明导体的横截面积、长度等信息？ 提示：因为电阻率与温度有关，与导体的横截面积、长度等无关。 教材梳理 (阅读教材P61－P63完成下列填空) 1．电阻率是反映材料______性能的物理量，是导体材料本身的属性，当l、S一定时，电阻率ρ越大，电阻R越____，该材料的导电性能越____。 2．国际单位制中，ρ的单位：________，简称______，符号：_______。 3．金属单质的电阻率较____，合金的电阻率较____。 4．影响电阻率的两个因素是______和______。 导电 大 差 欧姆米 欧米 Ω·m 小 大 材料 温度 合作探究 问题探究　电阻率是反映导体导电性能的物理量，思考：导体的电阻率越小，导体的导电性能越好，还是电阻率越大，导体的导电性能越好。 提示：导体的电阻率越小，其导电性能越好。 角度1　电阻率的理解 (2024·广东惠州高二上期中)关于电阻率，下列说法中正确的是 A．某材料的电阻率越大，其导电性能越差 B．导体的电阻率与其长度及粗细均有关 C．金属的电阻率随温度升高而减小，可用来作电阻温度计 D．半导体的电阻率随温度升高而减小，通常用它们制作标准电阻 例3 √ 某材料的电阻率越大，其导电性能越差，故A正确；导体的电阻率与导体的材料有关，与其长度及粗细均无关，故B错误；金属的电阻率随温度升高而增大，可用来作电阻温度计，故C错误；半导体的电阻率随温度升高而减小，不能用来制作标准电阻，故D错误。故选A。 各种材料的电阻率与温度的关系 1．一般金属的电阻率随温度的升高而增大。 2．有些半导体的电阻率随温度的升高而减小，且随温度的改变变化较大，常用于制作热敏电阻。 3．有些合金，如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻。 4．当温度降低到某一值时，某些材料的电阻率突然降低到零，成为超导体。 探究归纳 针对练．如图所示，由电源、小灯泡、金属电阻丝、开关组成的电路中，当闭合开关S后，小灯泡正常发光。若用酒精灯加热电阻丝，发现小灯泡亮度变暗，发生这一现象的主要原因是 A．电阻丝的电阻率随温度发生了变化 B．小灯泡灯丝的电阻率随温度发生了变化 C．小灯泡的电阻发生了变化 D．电源的电压随温度发生了变化 √ 导体的电阻率与温度有关，对于大多数金属导体而言，电阻率随温度的升高而增大，当用酒精灯对金属电阻丝进行加热时，金属电阻丝的温度升高，电阻率就会增大，则电阻增大，此时电路中的电流减小，灯泡的亮度就会变暗，A正确。 角度2　电阻率的计算 某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，则该导线的 A．电阻率仍为ρ B．电阻率变为4ρ C．电阻变为4R D．电阻变为 √ 例4 电阻率由材料本身决定，金属导线拉长后电阻率不变，故A正确，B错 误；根据电阻定律可知金属导线原来的电阻R＝ρ ，将金属导线均匀拉 长到直径为原来的一半时，其横截面积变为原来的四分之一，长度变为 原来的四倍，根据电阻定律可知拉长后金属导线的电阻 故C、D错误 ＝16R， 电阻率与电阻的比较   电阻率ρ 电阻R 描述对象 材料 导体 物理意义 反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差 反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大 决定因素 由材料、温度决定，与导体形状无关 由材料、温度和导体形状决定 单位 欧姆·米(Ω·m) 欧姆(Ω) 联系 R＝ρ 。ρ大，R不一定大；R大，ρ不一定大   探究归纳 针对练．(多选)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，其伏安特性曲线如图所示，下列说法中正确的是 A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为100R B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为 R C．给金属丝加上的电压从零开始逐渐增大， 比值变大 D．金属材料的电阻率随温度的升高而减小 √ √ 常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，根据金属丝的体积不变，横截面积变为原来的 ，由电阻定律R＝ρ ，可得拉长后的金属丝的电阻变为100R，故A正确；常温下，若将金属丝从中点对折起来，金属丝的长度变为原来的 ，其横截面积变为原来的2倍，由电阻定律R＝ρ ，可得电阻变为 R，故B错误； 返回 I-U图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知，随着电压的增大，斜率变小，则电阻值变大，即比值变大，故C正确；根据题图可知，随着电压的增大，金属丝的温度升高，图线上的点与原点连线的斜率变小，则电阻值变大，所以金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故D错误。故选AC。 返回 随堂达标演练 返回 1.(人教版P61T6改编)如图为一块长方体铜块，使电流沿I1、I2两个方向通过该铜块，则两次铜块的电阻之比为　　 √ 2．(2023·广东江门高二上期中)一根导线的电阻为2 Ω，现将这根导线均匀拉长，使导线的长度变为原来的两倍，此时它的电阻变为 A．1 Ω　　 B．4 Ω　　 C．8 Ω D．16 Ω √ 依题意，导线的体积不变，长度变为原来的两倍，则横截面积变为原来的二分之一，由电阻定律R＝ρ 可知导线电阻变为原来的4倍，即8 Ω。故选C。 3．某兴趣小组测海水电阻率，在一根细橡胶管中灌满海水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的海水柱。将此海水柱接到恒定电压。握住海水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.5倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此海水柱 A．通过的电流增大 B．海水电阻率变小 C．阻值增大为原来的2.25倍 D．阻值增大为原来的1.5倍 √ 根据电阻定律有R＝ρ ＝ρ ，握住海水柱两端将它水平均匀拉伸到原长 的1.5倍，管内海水的总体积保持不变，海水的电阻率保持不变，则电阻的阻值与长度的平方成正比，所以阻值增大为原来的2.25倍，根据欧 姆定律有I＝ ，电压恒定时，电阻增大，电流减小，故C正确，A、B、 D错误。 4.(2024·北京顺义高二上期中)在探究导体电阻与其影响因素的定量关系时，某同学找到a、b、c、d四条不同的金属导体，在长度、横截面积、材料三个因素方面，b、c、d与a相比，分别只有一个因素不同。将a、b、c、d串联接入如图所示电路中，用一块电压表分别测量导体a、b、c、d两端的电压。若实验中保持金属导体温度不变，不计电压表内阻对电路影响，对于该实验的实验方法及实验中得到的现象，你认为合理的是 A．该实验用等效替代的方法来探究电阻 的有关影响因素 B．如果a、b的长度不同，则它们的电压 与长度成反比 C．如果a、c的横截面积不同，则它们的电压与横截面积成正比 D．改变滑动变阻器滑片的位置，a、d两条金属导体的电压之比不会随之发生 变化 √ 本实验控制一些物理量不变，研究其他物理量之间的关系，应用了控制变量法，故A错误；如果a、b的长度不同，根据R＝ 可知，电阻与长度成正比，由U＝IR可知，电压与长度成正比，故B错误；根据电阻定律R＝ 可知横 截面积不同，导线越粗，电阻越小，结合U＝IR可知电压与横截面积成反比，故C错误；由于a、d为串联关系，所以无论如何改变滑片位置，通过a、d的电流都是相等的，则由U＝IR可知，电压之比不会发生变化，故D正确。故选D。 返回 课 时 测 评 返回 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 R＝ 是电阻的定义式，可以由电压和电流来计算电阻，但并不决定导 线的电阻，故A错误；R＝ρ 为导线电阻的决定式，由此可知，导线的 电阻与导线的长度成正比，与导线的横截面积成反比，故B正确；电阻率与导线的电阻、长度和横截面积均无关，故C、D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2．(2023·广东梅州高二月考)一段粗细均匀的镍铬合金丝，横截面的直径为d，电阻为R，把合金丝拉成直径为 的均匀细丝，电阻值将变为 A．　　 B．16R　　 C．256R　　 D． √ 如果把合金丝拉成直径为 的均匀细丝，其横截面积变为原来的 ，长度变为原来的16倍，根据R＝ρ ，可知电阻变为原来的256倍，故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 3.(2023·清远市高二期末)如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断正确的是 A．a表示的电阻丝较粗 B．b表示的电阻丝较粗 C．a表示的电阻丝的阻值小于b表示的电阻丝的阻值 D．图线表示电阻丝的阻值与电压成正比 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 根据I＝ ，可知伏安特性曲线的斜率表示电阻的倒数，因此a表示的电阻较大，b表示的电阻较小，根据R＝ρ ，可知a表示的电阻丝较细，b 表示的电阻丝较粗，故A、C错误，B正确；一段电阻丝的电阻是由本身的因素决定的，与所加电压和通过的电流无关，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 4.(2023·广州市白云中学高二期中)如图所示，R1和R2是由同种材料制成的，厚度相同，表面为正方形而边长不同的导体，其中R1的尺寸比R2的尺寸大。在两导体上加上电压后，形成如图所示的电流，方向如图所示，则下列说法中正确的是 A．R1的电阻比R2的电阻大 B．R1的电阻比R2的电阻小 C．若流过两个电阻的电流大小 相等，则所加的电压也一定相等 D．若流过两个电阻的电流大小 相等，则所加的电压一定不相等 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 5.我国自主研发的四探针法测水的电阻率的实验仪器如图所示，能准确地测出水在不同纯度下的电阻率，若用国际单位制基本单位表示电阻率ρ的单位正确的是 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 6．(2024·广东广州高二上期中)下列说法正确的是 A．导体的电阻由导体本身决定，与温度无关 B．电阻率ρ的单位是Ω·m C．将一根均匀电阻丝拉长为原来的2倍，则电阻丝的电阻也变为原来的 2倍 D．通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 导体的电阻除了与导体本身有关，还与温度有关，故A错误；根据电阻 定律R＝ρ 可得ρ＝ ，可知电阻率的单位是Ω·m，故B正确；将一根粗细均匀的电阻丝均匀拉长为原来的2倍，则横截面积变为原来的，由电阻定律R＝ρ 可知，其电阻变为原来的4倍，故C错误；根据电流的定义式I＝ 可知单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故D错误。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 7．(2024·广东广州高二上期中)关于金属单质和合金材料的电阻率，下列说法正确的是 A．金属单质的电阻率较大 B．合金材料的电阻率较小 C．金属单质的电阻率随温度的升高而增大 D．材料的电阻率越大，导电性能就越好 √ 金属单质的电阻率较小，合金材料的电阻率较大，故A、B错误；电阻率的大小与温度和材料本身有关，与长度和横截面积无关，金属单质的电阻率随温度的升高而增大，故C正确；电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，导电性能越差，故D错误。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ √ 8．(多选)(2024·广东广州高二上期中)2019年1月18日，世界顶级学术期刊《Nature》杂志发布了“2018年度科学人物”，来自中国的22岁少年曹原位居榜首。曹原通过石墨烯的研究成功发现常温超导体。他解决了困扰世界107年的难题，也是149年以来获此殊荣的最小的杰出科学家。其中电导率是衡量材料性质的物理量。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ＝ 。关于电导率的下列说法正确的是 A．电导率的单位是 B．材料的电导率与材料的形状有关 C．材料的电导率越大，其导电性能越强 D．电导率大小与温度无关 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 故A正确； 材料的电导率与材料的形状无关，故B错误；材料的电导率越大，电阻率越小，则其导电性能越强，故C正确；电阻率与温度有关，则电导率大小与温度有关，故D错误。故选AC。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 9．(多选)一根粗细均匀的细钢丝，原来的电阻为R，则 A．截去 ，剩下部分的电阻变为 R B．均匀拉长为原来的2倍，电阻变为2R C．对折后，电阻变为 R D．均匀拉长，使横截面积为原来的 ，电阻变为4R √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 √ 10.(2024·广东深圳高二上期中)如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则下列表述正确的是 A．相同时间内通过两导体的电荷量不相等 B．细导体内自由电子定向移动的平均速率大于粗导体内自由电子定向移动的平均速率 C．细导体两端的电压U1小于粗导体两端的电压 U2 D．细导体内单位体积的电子个数多于粗导体内单位体积的电子个数 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 两个导体串联，电流相同，根据Q＝It可知相同时间内通过两棒的电荷量相等，故A错误；因两段材料相同，所以细导体内单位体积的电子个数等于粗导体内单位体积的电子个数，即n相同，故D错误；电流的微 观表达式I＝nevS，由题知n、e、I相同，可知S越大，则自由电子定向 移动的平均速率越小，故B正确；根据电阻定律R＝ρ 可知，细导体的 电阻大于粗导体的电阻，由欧姆定律得知，I相同，则细导体两端的电压大于粗导体两端的电压，故C错误。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 11．(10分)在做“决定导体电阻大小的因素”实验时，每次需先挑选下表中两根合适的导线，测出相同电压下通过它们的电流大小，然后进行比较，最后得出结论。 导线号码 A B C D E F G 长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬 (1)为了研究电阻与导体材料的关系，应选用的两根导线是________(选填导线号码，下同)； CF 研究电阻与导体材料的关系，应该选长度和横截面积都相同而材料不同的两根导线，即选C、F。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 导线号码 A B C D E F G 长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬 (2)为了研究电阻与导体长度的关系，应选用的两根导线是________； CG 研究电阻与导体长度的关系，应该选材料和横截面积都相同而长度不同的两根导线，即选C、G。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 导线号码 A B C D E F G 长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬 (3)为了研究电阻与导体横截面积的关系，应选用的两根导线是________； AD 研究电阻与导体横截面积的关系，应该选长度和材料都相同而横截面积不同的两根导线，即选A、D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 导线号码 A B C D E F G 长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬 (4)本实验所采用的方法是________________。 控制变量法 本实验所采用的方法是控制变量法。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 12．(10分)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U-I图线如图乙所示。求： (1)当U＝10 V时，电解液的电阻R； 答案：2 000 Ω 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 由题图乙可得，当U＝10 V时，电解液的电阻为 Ω＝ 2 000 Ω。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 (2)当U＝10 V时，电解液的电阻率ρ。 答案：40 Ω·m 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 谢 谢 观 看 ！ 第三章 恒定电流 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ρ 问题探究　类比电容的定义式C＝＝与电容的决定式C＝，思考电阻R的定义式和决定式。 提示：R＝＝是电阻的定义式，R＝ρ是电阻的决定式。 R′＝＝ R＝＝ $$