11.2 导体的电阻(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

=It=273xt10*t20C=5.46t$ 过探究点3 设电子的数目为N,则 类型一 典题3:D 根据数学知识可知,通过电阻的电流与两端电压成 61.6×10*C 正比,该电阻为线性元件,欧姆定律适用,该电阻阻值为K= 第2节 导体的电阻 探究点1 坐标的标度不同,故不能直接根据图像的斜率的倒数求电阻 基础梳理 故C错误。 1.电压 电流 跟踪训练3:B 由图可知,当电压为5V时,电流为0.2A.则可 3.阻碍 4.导体电阻的大小 5.(1)0(2)k0 M0(3)10 10* 意,B错误,符合题意:根据欧姆定律可知,当导体电压为10 类型 典题1:A 导体的电阻由导体本身的性质决定,导体电阻由长 题意;当导体中的电流为01A时,导体两端电压为V=/R 度、横献面积和材料决定,跟导体两端的电压及流过导体的电 0.1x25V=2.5V.故D正确.不符合题意。 流的大小无关,故A错误,B正确;由R=-可知,对确定的导 类型二 典题4:B 7-V/图线上某点与坐标原点的连线的斜率的倒数表 体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值,故C 示小灯泡的电阻,所以斜率A。的倒数为0.9V时小灯泡的电 正确;根据(V-IR可知,一定的电流流过导体,电阻越大,其电 压越大,故D正确。 阻,故C、D错误;随着电流增加,图线上的点与坐标原点的连 跟踪训练1:C 图线上的点与原点0连线的斜率的倒数表示电 线的斜率逐渐减小.所以斜率的倒数增大,即小灯泡的电阻增 大,故A错误,B正确。 阻值,由图可知随着所加电压的增大,图线斜率减小.故小灯 点,小灯泡的电阻为R= 线的斜率减小,说明灯泡电阻增大,故A错误;对应A点,若电 压和电流均为国际单位V和A.则白炽灯的电阻可表示为 合题意;对应P点,小灯泡的功率为P=V.1.与题图中P0OM 所围的面积相等,D正确,不符合题意。故选C 探究点2 课堂效果反情 基础梳理 1.D 由电阻定律R->,常温下,若将金属丝均匀拉长为原 一、横截面积 控制变量 二、1.(1)长度1横截面积S 材料 来的10倍,横截面也减小,故电阻大于10R,故选项A错误; 2.(1)导电(2)材料 温度(3)小 大0 常温下,若将金属丝从中点对折起来,长度变成原来的一半 3.0 横截面积为原来的两倍,故电阻变为原来的四分之一,故选项 [判断正误] B错误;给金属续加上的电压逐渐从零增大到V.金属丝的温 (1)×(2)x(3)x(4)V(5)V(6)V 度将发生变化,故电阻率也会改变,电阻也会改变,故-的值 类型 典题2:BD 此公式是电阻的定义式,R跟导体两端的电压无 也会发生变化,故选项C错误;常温下,若将金属丝对折后再 关、跟导体中的电流无关,故A错误;此公式是电阻的决定式 对折,长度变成原来的四分之一,横截面积为原来的四倍,故 R决定于导体的材料、长度和横截面积,故B正确;标准电阻 电阻为原来的十六分之一,故选项D正确。故选D 应选用电阻率对温度变化不敏感的材料制成,故C错误;纯金 属的电阻率较小,合金的电阻率较大,绝缘体的电阻率最大. 同、厚度相同,所以R.三R.。故选A。 故D正确。故选BD 3.D 当两个电阻R.、R.的两端都加1V的电压时,由图像可知 通过的电流相同,根据欧姆定律可知R。的电阻等于R.的电 阻,故A错误;根据欧姆定律结合图像可知R.的电阻为R.= R。的电阻增大,故C错误。故选D 用欧姆定律计算导体在某状态的电阻,故A错误;当V=5V -239一 0-50.故B正确;所加电压为12V时.根据电阻的定义式R 即电路中的78、9之间出现了断路。 (3)由于电流表内阻约0.3D.可将电流表改为内接;多次测 量求平均值,可以让测量误差更小;或者用V-/图像的斜率 根据电阻的定义可知导体的电阻不断增大,故D错误。故 求出电阻。 选B。 类型三 第3节 实验:导体电阻率的测量 典题3:(1)5.240 2.149(2.148~2.150均可) (2)C 见解 析(3): 实验要点梳理 二2.毫米刻度尺 嫂旋测微器 解析:(1)游标卡尺的固定刻度读数为52mm,游标尺读数为 三、游标卡尺 毫米刻度尺 滑动变阻器 0.05x8mm=0.40mm,所以最终读数等于固定尺加上游标 四3.毫米刻度尺 尺的读数之和为52mm+0.40mm=52.40mm=5.240 cm. 4.最大 旋测微器的固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为0.01x 五、1.平均值 14.9mm=0.149mm.所以最终读数等于固定尺加上可动尺 2斜率 的读数之和为2mm+0149mm=2.149mm(2.148~2.150 经典题型剖析 均可)。 类型一 典题1:(1)0.05 0.955 (2)0.01 4.470(4.469~4.471) =0.6A.因此选择A.。滑动变阻 解析:(1)由图1可知,游标卡尺的游标总格数为20格,虽然 游标尺的总长度是39mm,但原理与20个分度、游标尺的总 器阻值较小,用分压式接法,待测 长度是19mm的游标卡尺是相同的,故其精度为0.05mm,游 标卡尺的主尺读数为9mm,游标尺上第11个刻度和主尺上 某一刻度对齐,所以游标读数为11x0.05mm=0.55mm,所 以最终读数为:9 mm+0. 55 mm=9. 55 mm=0. 955 cm。 图所示。 (2)蝶旋测微器的精度为0.01mm;蝶旋测微器的固定刻度为 (3)根据电阻定律R-o1 1,解得“D。 4mm.可动刻度为47.0x0.01mm=0.470mm,所以最终读数 4。 _ 为4mm+0.470mm=4.470mm,由于需要估读,最后的结果 可以在4.469~4.471之间。 (2)f 跟踪训练3:(1)1.170 4 (3)D F(4)(5)4.5 跟踪训练1:50.15 4. 702/4.701/4.703 解析:(1)由图示课旋测微器可知,其示数为1mm+17.0× 解析:20分度游标卡尺的精确信为0.05mm,由图甲可知,游 0.01 mm=1.170 mm。 标卡尺的读数为50mm+3x0.05mm=50.15mm。旋测微 器的精确值为0.01mm,由图乙可知,旋测微器的读数为 #() 4. 5 mm+20.2x0. 01 mm=4. 702 mm。 类型二 典题2:(1)0.P(2)I 50.5(3)50.0 解析:(1)当用电流表内接法时,测量值为R.=R.+R.>R (3)电路最大电流约为/- 便实验操作滑动变阻器应选择F 斜率较小,应为使用电流表外接法测量的结果,即电压表跨接 (4)由题图可知,滑动变阻器采用分压接法,为保护电路闭合 开关前滑片应置于b墙。 在0P间测量得到的。 (2)由图线可得R.约为50.0O.可知R/R.R。,所以用电 流表内接法测量的结果误差较小,即由图线I得到的结果更 1(R+R),得-R。+R。 接近待测电阻的真实值,测量结果R。AV-50.50。 A/ 的斜率,解得R=4.5D。 (3)因为R =R.+R,所以R.=R -R.=50.0 创新实验提升 跟踪训练2:(1)B 0.410(2)7.89 断路 (3)电流表改为 典题4:(1)见解析图甲 (2)见解析图乙 (3)1717(1650~ 内接;测量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。(或测 1750均可)不达标 量多组电流和电压值,用图像法求电阻值) 解析:(1)读数前先旋紧B.示数为0.01mmx41.0= 0.410mm。 200×0.2x0.1=40000.所以电流表应用内接法,由于滑 0.4 (2)电压表的示数接近电源的电动势,电流表的示数很小,说 明电压表串联在电路中,由此推新:合金丝没有接入电路中, 动变阻器的总阻值为20O,为了方便调节,所以滑动变阻器 -240一080 3.导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为4.如果导线中的电流为1mA,那么1s内通过导 1、横截面积为S,单位体积内自由电荷数为m 体横截面的自由电子数是多少？若“220V, 的均匀导体两端加上电压，导体中出现一个 60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA, 匀强电场，导体内的自由电子(-e)受匀强电 则20s内通过灯丝的横截面的电子数目是多 场的电场力作用而加速，同时由于与阳离子碰 少个？ 撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动， 可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移 动的平均速率u成正比，即可以表示为知(k 是常数)，当电子所受电场力与阻力大小相等 时，导体中形成了恒定电流，则电流的大小为 A.ne'SU B.ne'll kl kS C.ne'lst D.teSt 夯基提能作业 请同学认真完成练案[11] 第2节导体的电阻 核心素养 学习重点 (1)理解电阻的定义，电阻率的物理意义。 物理观念 (2)初步了解超导现象及其应用。 (1)了解金属导体的电阻率与材料、长度和横截面积的定量关系，体 会物理学中控制变量的研究方法。 科学思维 电阻的定义及 (2)引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，了解电阻率与温 电阻的决定 度的关系。 因素。 科学探究 设计实验探究影响导体电阻的因素。 科学态度 体会电阻率在科技、生活中的应用。 与责任 探究点1电阻 [提示] (1)对导体A(或导体 B),电流与它两端的 ●新知导学 电压成正比，导体A 情境：如图所示为金属导体A、B的U-1图像。 或导体B的电压与电 探究：(1)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压 流的比值是定值，但 两者的比值不相等。 有什么关系？U与I的比值怎样？ (2)电压相同时，A (2)对导体A、B,在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流 的电流小，说明A对 的阻碍作用大？ ●[提示] 电流的阻碍作用大。 081 ●基础梳理 电阻 1.定义：导体两端 与通过导体的 之比。 2公式R= 3.物理意义：反映了导体对电流的 作用。 4.在导体的U-1图像中，斜率反映了 5.单位 (1)国际单位是欧姆，符号为 (2)常用单位：千欧，符号 ;兆欧，符号 (3)单位换算：1kD= 2:1Mn= ●重难解读 1.R=号是电阻的定义式，反映了导体对电流的阻爵作用，其大小由导体本身的性质决定，与导 体两端是否加电压，导体中是否有电流无关。 2.1=·是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流1与电压U成正比，与电阻R成反比， R 适用条件是金属或电解质溶液导电（纯电阻电路）。 类型对电阻的理解 典题1：由欧姆定律1=只导出U=R和R=只，下列叙述中不正确的是 (）[思维点拨] A.导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 导体的电阻由导体本 B.导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电 身的性质决定。 流的大小无关 C.对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值 D.一定的电流流过导体，电阻越大，其电压越大 ●[思维点拔] 跟踪训练1：小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所： 示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂 N 线，则下列说法中错误的是 ( A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 Q U B.对应P点，小灯泡的电阻为R= U C对应P点，小灯泡的电阻为R=,-1 D.对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM所围的面积 082 探究点2电阻定律 电阻率 ●新知导学 情境：(1)根据图猜想导体电阻大小与哪些因素有关？ 装果 可现收变灯 )电阳与 的 比我 220Y01W 220V100W (2)探究多个变量之间关系的方法是什么？ (3)实验探究：如图所示，a、b、c、d是四条不 [提示] 同的金属导体。导体b、c、d在长度、横截面积 (1)导体的电阻与导 材料三个因素方面，分别只有一个因素与导体α 体的长度、横截面 积、材料有关。 不同。 (2)控制变量法。 下表所示为四个串联导体的各方面因素关系及导体两端的电压关系。 (3）①导体电阻知 三个因素及电压 长度成正比。 长度 横截面积 材料 电压 不同导体 ②导体电阻和横截面 积成反比。 铁 U ©导体电阻和材科有 b 21 铁 2U 关。 28 铁 U d 镍铜合金 50 ①对比导体a和b说明什么？②对比导体a和c说明什么？③对比导体 a和d说明什么？ [提示] ●基础梳理 一、影响导体电阻的因素 为探究导体电阻是否与导体长度、 和材料有关，我们采用 法进行实 验探究。 二、导体的电阻率 1.电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的 成正比，与它的 成反比：导 体电阻还与构成它的 有关。 (2)公式：R=pS,式中p是比例系数，叫作这种材料的电阻率。 2.电阻率 (1)电阻率是反映导体 性能好坏的物理量。 (2)影响电阻率的两个因素是 和 083 (3)纯金属电阻率较 ,合金的电阻率较 由于用电器的电阻通常远大于导线 电阻，一般情况下，可认为导线电阻为 3.超导现象 一些金属在温度特别低时电阻可以降到 这种现象叫作超导现象。 [判断正误] (1)由ρ=空知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。 ( (2)电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。 ( (3)材料的电阻率随温度的升高而增大。 ( ) (4)合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率。 ( (5)电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关。 ( (6)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻。 ( ●重难解读 1.导体电阻的决定式R=PS 1是导体的长度，S是导体的横截面积，是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率。 2.对电阻定律公式的深入理解 物理量 p S 导体本身的属性，反映材料 表示沿电流方向导体的 表示垂直于电流方向导体的 含义 导电性能的物理量 长度 横截面积 与物体的材料和温度有关。 金属（半导体）材料的电阻 如图所示，一长方体导体若通过电流1，则长度为a,截 率随温度升高而增大（减 面积为bc:若通过电流I2,则长度为c,横截面积为ab 小)：有些合金的电阻率几乎 深入理解 不受温度变化的影响，可用 来制作标准电阻：当温度降 到-273℃附近时，有些材 料的电阻率突然减小到零成 为超导体 3.导体变形后电阻的分析方法 (1)导体的电阻率不变。 (2)导体的体积不变，即V=S=S',这是隐含条件，也是解题的关键。 (3)在p1,S都确定之后，应用电阻定律R=p了进行求解。 084 4.电阻率和电阻的比较 [思维点拨] 物理量 电阻率 电阻 R=P哈是决定式. 反映导体对电流的阻碍性 反映材料导电性能的物理量，电 [规律方法]R=号 物理意义 能的物理量，电阻大的导体 阻率小的材料导电性能好 对电流的阻碍作用大 与R=p片的区别与 电阻率由导体的材料和温度决 联系 由导体的材料、长度、横截 决定因素 定，它与导体的长度和导体的横 两个 面积共同来决定 截面积无关 公式定义式： 决定式 R:号 Re 无关性 电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小 服系 类型导体的电阻率 适用于粗 典题2：（多选）关于材料的电阻、电阻率，下列表述正确的是 细均匀的 透用于金属导体 人由R=号可知，R跟导体两端的电压成正比跟导体中的电流成反比 区别纯电团或滚度均 元件 匀的电解 B由R=p可知，R决定于导体的材料，长度和横截面积 液、等禹 于体 C.标准电阻应选用电阻率对温度变化较敏感的材料制成 D.纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大 Rn是时 [思维点拨][规律方法] 了的过一步说明， 跟踪训练2：如图所示，厚薄均匀的矩形金属片，边长ab 系 即导体的电阻与U 和1无关，而是取 =2bc,当A与B之间接入的电压为U时，电流为1A,若C与 决于导体本身的村 D间接入的电压为0时，其电流为 ( 科、长度和横截 D 面枫 A.0.25A B.2A C.0.5A D.4A 探究点3伏安特性曲线 ●重难解读 常用横坐标表示电压U,纵坐标表示电流I,这样画出的/-U图像叫作导体的伏安特性曲线。 对于金属导体，在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的（不随电流、电压改变），它的伏安特性曲 线是一条过原点的直线，也就是电流I与电压U成正比（如下图所示）。具有这种伏安特性的电学 元件叫作线性元件。当通过元器件的电流与其两端的电压不成正比，这类电学元件叫作非线性元 件（如下图晶体二极管所示）。如果纵坐标表示电压U,横坐标表示电流I,则为U-1图像（如下图 所示)。 2子电藏m 反向电压 -0 085 不同图像的比较如下表所示： [思维点拨] 图像中电祖不变则图 图像类型 I-U图 U-I图 线钟奉不变，由于 I-U图像中横纵坐标 对应的物理量不同所 图例 以标度可以不同。 [规律方法] /-了图像求电祖应注 意的问题：伏安特性 坐标轴的 横坐标表示电流， 曲线上每一点对应的 纵坐标表示电流【，横坐标表示电压U 物理量 纵坐标表示电压U 电压与电流的比值就 是该状态下导体的电 电阻的倒数为图线上 阻，即曲线上各点切 图像的 电阻的倒数为斜 点与原点连线的斜 斜率表示电阻，图中 线的斜奉的倒数不是 该状态的电阻，但伏 斜率 率，R1>R 率，元件c(d)的电阻 R1<R2 安特性曲线的斜奉变 在减小（增大） 小说明对应的电阻 变大。 类型一 线性元件的伏安特性曲线 [思维点拨] 典题3：如图所示，是某电阻R的伏安特性曲线，图中α=45°，由此得出 当通过元器件的电流 与其两端的电压不成 ( 正比时，其电阻是变 A.该电阻为非线性元件 化的。 10 B.欧姆定律适用于该电阻，阻值为0.5Ω [规律方法]非线性 元件 C.该图像的斜率表示电阻的倒数，即R= tan 45=10 1020UW (1)非线性元件的伏 安特性曲线是一条曲 D.该电阻为定值电阻，阻值为22 [思维点拨]●[规律方法] 线，如例避图中电学 跟踪训练3：如图所示是某导体的伏安特性曲线，由 元件小灯泡的伏安特 ↑A 性曲线。 图可知，下列说法不正确的是 02------ A.导体的电阻是252 B.导体的电阻是0.042 C.当导体两端的电压是10V时，通过导体的电流是0.4A D.当通过导体的电流是0.1A时，导体两端的电压是2.5V (2)特点：上图是小 类型二非线性元件的伏安特性曲线 灯泡的伏安特性曲 典题4：如图所示的是某同学绘制的小灯泡的 ↑A 找，由上图可知，当 0.30 该小灯泡两喘的电压 伏安特性曲线，曲线上A点对应的电压为02 为。时，其电阻为 0.9V,已知A点切线的斜率为k1,A点与坐020 标原点O连线的斜率为k2,由图线可以得出0.15 风兰期等十组的 上点(U,I)与坐标 )0.1d0 原点连线的斜幸的倒 A.电流增加时小灯泡的电阻变小 0.05 数。不能认为其电 B.电流增加时小灯泡的电阻变大 ·UV 阻等于该点切线斜奉 C.斜率k为0.9V时小灯泡的电阻 的倒数，即R。≠ 1 D.斜率k2为0.9V时小灯泡的电阻 ●[思维点拨]●[规律方法] tan 0, 086 跟踪训练4：如图所示是某白炽灯的伏安特性曲线，图中OA连线与横轴的夹 角为，A点的坐标为(U。,1),其切线与纵轴交点的纵坐标为I则 A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小 B.对应A点，白炽灯的电阻可表示为ana A点，白枳灯的电阻可表示 D.对应A点，白炽灯的电阻可表示为。-1 素养能力提升拓展整合·启智培优 公式R=只1=只和U=R的对比 公式 物理意义 适用条件 R=号 导体电阻的定义式，反映导体对电流的 R由导体本身决定，与U、I无关，适用于 阻碍作用 所有导体 某段导体中电流与两端电压和电阻的 R 适用于纯电阻电路 关系 沿电流方向电势逐渐降低（外电路），电 U=IR 适用于金属导体、电解液 压等于I和R的乘积 课堂效果反馈内化知识·对点验收 1.对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列 电流 说法中正确的是 () 习方向电流 A常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10 3方向 R2 倍，则电阻变为10R A.电阻R,=R B.电阻R,=5R2 B.常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻 C.电阻R1=25 D.电阻R2=5R 变为原来的二分之一 C.给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U,则 3.两个电阻R,、R的伏安特性曲线如图所示，由 图可知 (） 任一状态下的号的值一定不变 ∥A R D.常温下，若将金属丝对折后再对折，电阻变 为原来的十六分之一 045 2.随着集成电路的广泛应用，对集成度的要求越 2UN 来越高，集成度越高，各种电子元件越微型化， A.当U=1V时，R2的电阻小于R,的电阻 图中R,和R,是材料相同、厚度相同、表面为 B.R1的电阻R=tan45°2=12 正方形的导体。R,的边长是R2边长的5倍， 通过两导体电流方向如图，下列说法正确的是 C.R的电阻随电压的增大而减小 D.R的电阻为22 087 4.某导体中的电流随其两端电压的变化如图所 A.该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定 示，则下列说法中正确的是 律计算导体在某状态下的电阻 B.所加电压为5V时，导体的电阻是52 A C.所加电压为12V时，导体的电阻是142 2.0 15 D.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不 1.0 断减小 05 101215UUN 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[12] 第3节 实验：导体电阻率的测量 核心素养 学习重点 理解游标卡尺的原理，学会使用游标卡尺测量长度。理解螺旋测微 物理观念 器的原理，学会使用螺旋测微器测量长度。 伏安法测电阻 科学思维 理解测量电阻率的实验原理及实验方法。 的原理，能正 科学探究 通过分组实验，学会测量导体的电阻率，并能进行误差分析。 确选择电流表 的内外接法。 科学态度 通过使用游标卡尺或螺旋测微器测量长度，以及测量电阻等过程，进 与责任 步形成自觉遵守实验规程和谨慎操作的习惯。 实验要点梳理系统学习·落实新知 ●实验目的 金属丝电阻率的测量 ●实验原理 1把金属丝接人电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。 电路原理图 如图所示。 2.用 测出金属丝的有效长度(，用 测出 金属丝的直径d,算出横截面积sS-矿)。 3由电阻定律R=p,得p=空=时=，求出电阻率。 41 4 目实验器材 螺旋测微器或 电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电 池 @实验步骤 1,测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。 2.连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。