内容正文:
11.2导体的电阻
公式与的比较
(1) 的理解
①是电阻的定义式,适用于任何电阻的计算,给出了测量电阻大小的一种方法。
②是用比值求解导体电阻的一种方法,导体的电阻由导体本身的性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,不能错误地认为R与U成正比,与I成反比。
(2)公式与的比较
公式
区别
说明了电阻由导体的哪些因素决定,可以说R与l成正比,与S成反比
提供了求电阻的方法,并不能说电阻与U和I有关系
只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
适用于纯电阻元件
联系
和均能求解电阻,前者对后者补充说明了导体的电阻不取决于U和I,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积。
1.下列关于欧姆定律的说法中正确的是( )
A.由知道,一段导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
B.由知道,通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
C.欧姆定律适用于任何电路和任何元件,包括气体导电
D.比值反映了导体阻碍电流的性质,即电阻
【答案】BD
【详解】A.导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定,与电压电流无关,故A错误;
B.欧姆定律的内容为:通过导体的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,故B正确;
C.欧姆定律适用于纯电阻电路或电解质导电,不是适用于一切导电物质,故C错误;
D.由知道,比值反映了导体阻碍电流的性质,故D正确。
故选BD。
2.下列说法正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.只有自由电子的定向移动才能形成电流
C.由可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比
D.是欧姆定律的数学表达式,适用条件是线性元件
【答案】D
【详解】AB.电流是自由电荷定向移动形成,不一定是自由电子定向移动,选项AB错误;
C.由导体的电阻率只与材料有关,与横截面积和长度无关,选项C错误。
D.公式是欧姆定律的数学表达式,适用条件是纯电阻元件,即线性元件,选项D正确。
故选D。
导体的伏安特性曲线
为了研究导体电阻的变化规律,常用纵坐标表示导体的电流I、横坐标表示对应电压U,以此画出的I-U图线叫作导体的伏安特性曲线,如图甲所示。
1.线性元件
(1)伏安特性曲线是一条过原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件,如图甲中导体A1的伏安特性曲线
(2)特点:对于线性元件,伏安特性曲线的斜率等于电阻的倒数,即,斜率越大,表示电阻越小,如图乙所示.
2.非线性元件
(1)非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线,如图甲中电学元件A2的伏安特性曲线.
(2)特点;图丙是小灯泡的伏安特性曲线,由图丙可知,当该小灯泡两端的电压为Un时,其电阻为,即等于图线上点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数.不能认为其电阻等于该点切线斜率的倒数,即。
1.电阻、的伏安特性曲线如图所示,两条图线交于点P,的图像在P点的切线与纵轴的交点值为0.4A.下列说法正确的是( )
A.的电阻为0.5Ω
B.当导体两端电压为1V时,的电阻为5Ω
C.当导体两端电压为1V时,的电阻大于的电阻
D.当导体两端电压为1V时,、消耗的功率相等
【答案】D
【详解】A.由图像可知,的电阻为
故A错误;
B.当导体两端电压为1V时,的电阻为
故B错误;
C.当导体两端电压为1V时,的电阻等于的电阻,故C错误;
D.根据得,当导体两端电压为1V时,、消耗的功率相等,故D正确。
故选D。
2.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(U0,I0),其切线与纵轴交点的纵坐标为,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
C.对应A点,白炽灯的电阻可表示为 D.对应A点,白炽灯的电阻可表示为
【答案】C
【详解】A.根据
结合图像可知,随电压U增大,图线的斜率减小,说明灯泡电阻增大,故A错误;
BCD.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
故BD错误、C正确。
故选C。
1
电阻
1.根据欧姆定律,下列说法中正确的是( )
A.由关系式U=IR可知,导体两端的电压U与电阻R成正比
B.由关系式可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
C.由关系式可知,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
D.由关系式可知,导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
【答案】B
【详解】A.由关系式U=IR可知,当电流一定时,导体两端的电压U才与电阻R成正比,不能够简单认为导体两端的电压U与电阻R成正比,故A错误;
B.关系式是电流的宏观决定式,可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,故B正确;
C.关系式是电阻的比值定义式,电阻与电压、电流没有本质上的决定关系,可知,不能够认为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,故C错误;
D.关系式是电阻的比值定义式,电阻与电压、电流没有本质上的决定关系,可知,导体两端电压为零时,导体的电阻不为零,故D错误。
故选B。
2.自然科学中很多物理量的表达式都有不止一个,通常都有其定义式和决定式,它们反应人们对自然界认识的不同层次。定义式侧重描述客观世界,决定式侧重对因果关系的解释。下列表达式中,侧重解释因果关系的是( )
A.电阻 B.电容 C.电容 D.电场强度
【答案】C
【详解】ABD.电阻,电容,电场强度都是定义式,电阻和电压、电流无关;电容和电荷量、电压无关;场强和力、电荷量无关,都是侧重描述客观世界,故ABD错误;
C.电容,说明电容与介电常数、正对面积成正比,与板间距离成反比,是决定式,侧重解释因果关系,故C正确。
故选C。
3.当通过一个金属电阻的电流增大时,下列说法正确的是( )
A.电阻内自由移动电荷热运动速度增大 B.电阻内自由移动电荷定向移动速度增大
C.电阻的电阻率减小 D.电阻内部的电场变弱
【答案】B
【详解】AB.根据电流微观表达式
可知,电流增大时,自由电荷定向移动的速度增大,而热运动的速度不变,故A错误,B正确;
C.电阻率的大小与电流无关,当电流增大时,电阻率不变,故C错误;
D.当电流增大时,金属电阻的大小不变,根据欧姆定律
可知,金属电阻两端的电压
增大,结合电场强度与电势差的关系
故导体内部的场强增大,故D错误。
故选B。
4.根据欧姆定律,下列说法不正确的是( )
A.由关系式可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定
B.由关系式R=可知,导体的电阻可以由导体两端的电压和导体中的电流计算,但是并不是由电压U和电流I决定的
C.由关系式I=可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
【答案】A
【详解】AC.和的意义不同,可以说I由U和R共同决定,但不能说U由I和R共同决定,因为电流产生的条件是导体两端存在电势差,故A错误,C正确;
BD.可以利用计算导体的电阻,但R与U和I无关,BD正确。
本题选错误的,故选A。
2
影响电阻的因素
5.如图所示,一块均匀的方形样品,长、宽均为、厚为,若沿着方向测得的电阻为,下列说法正确的是( )
A.沿方向的电阻大于 B.该样品的电阻率为
C.沿方向的电阻为 D.增加,不改变,沿方向的电阻变小
【答案】C
【详解】AB.设样品的电阻率为,根据电阻定律得出样品沿方向的电阻为
沿方向的电阻为
综合解得,,故AB错误;
C.沿方向的电阻为
结合
解得,故C正确;
D.样品沿方向的电阻与无关,当增加,不改变,沿方向的电阻不变,故D错误。
故选C。
6.某同学发现1、2两根材质相同的导线,长度,横截面积,则两根导线的阻值之比为( )
A.3∶1 B.3∶2 C.9∶2 D.9∶4
【答案】C
【详解】根据电阻定律
可得两根导线的阻值之比为
故选C。
7.某金属导线的电阻为R,现将它均匀拉长到原来长度的2倍,则该导线的电阻变为( )
A.9R B. C. D.4R
【答案】D
【详解】根据电阻定律,电阻公式为,其中为电阻率,为导线长度,为横截面积。当导线被均匀拉长到原长度的2倍时,体积保持不变。拉长后长度变为,则新的横截面积。
代入电阻公式,拉长后的电阻为
因此电阻变为原来的4倍。
故选D。
8.一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )
A.该金属导线的电阻变为原来的2倍
B.该金属导线的电阻率变为原来4倍
C.自由电子定向移动的平均速率为
D.通过金属导线的电流为
【答案】C
【详解】A.导线拉长后长度为原来的2倍,横截面积变为原来的,根据电阻公式,电阻变为原来的4倍,故A错误;
B.电阻率是材料属性,与导线形状无关,故B错误;
D.电阻变为4倍,电压U不变,由可知电流变为,故D错误。
C.电流微观表达式
拉长后,
代入得
解得,故C正确;
故选C。
9.两个截面不同,长度相等的均匀铜棒接在电路中,如图所示,两端的电压为,下列说法正确的是( )
A.通过两棒的电流强度
B.两棒的自由电子定向移动的平均速率相等
C.两棒内的电场强度大小相等
D.相同时间内通过两棒的电荷量相等
【答案】D
【详解】A.因两棒串联,则通过两棒的电流一定相等,故A错误;
B.由电流的微观表达式,两棒的电流相同,单位体积内的电子数相同,电子的电荷量相同,因截面积不相同,故自由电子的定向移动平均速率不同,细棒中电子定向移动的平均速率大,故B错误;
C.由电阻定律,两棒长度相等,可知细棒的电阻较大;两棒的电流相同,由欧姆定律可知,细棒两端的电压较大,则有
可得,故C错误;
D.根据,由于电流相等,故相同时间内通过两棒的电荷量相等,故D正确。
故选D。
10.关于电阻率,以下说法正确的是( )
A.所有导体的电阻率随着温度的升高均增大
B.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
C.超导体的电阻率为零,所以对电流的阻碍作用为零
D.电阻率的大小只随温度的变化而变化,与材料本身无关
【答案】BC
【详解】A.金属导体的电阻率随着温度的升高而增大,半导体的电阻率随温度的升高而减小,合金的电阻率随温度的升高不变,故A错误;
B.电阻率跟导体的材料有关,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,故B正确;
C.超导体的电阻率为零,电阻为零,所以对电流的阻碍作用为零,故C正确;
D.电阻率的大小与材料本身有关,故D错误。
故选BC。
11.如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c,电流沿AB方向时测得该样品电阻为R,则下列说法正确的是( )
A.该材料的电阻率为
B.温度不变,减小沿AB方向的电流时,该材料的电阻率变大
C.若电流沿CD方向时,该样品的电阻为R
D.若电流沿CD方向时,该样品的电阻为R
【答案】AC
【详解】A.电流沿AB方向时测得该样品电阻为R,长度为a,横截面积为S=bc,根据电阻定律得
解得该材料的电阻率为
故A正确;
B.导体电阻率与材料本身有关,与温度有关,与流过的电流无关,所以温度不变,减小沿AB方向的电流时,该材料的电阻率不变,故B错误;
CD.当电流沿CD方向时,长度为c,横截面积S′=ab,根据电阻定律得
故C正确,D错误。
故选AC。
12.关于材料的电阻、电阻率,下列表述正确的是( )
A.由可知,R跟导体两端的电压成正比、跟导体中的电流强度成反比
B.由可知,R决定于导体的材料、长度和横截面积
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
【答案】BD
【详解】A.此公式是电阻的定义式,R跟导体两端的电压成正比、跟导体中的电流强度无关,故A错误;
B.此公式是电阻的决定式,R决定于导体的材料、长度和横截面积,故B正确;
C.标准电阻应选用电阻率对温度变化不敏感的材料制成,故C错误;
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,故D正确。
故选BD。
13.下列关于电阻率的说法中正确的是( )
A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B.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
C.由ρ=可知,ρ∝R,ρ∝
D.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
【答案】BD
【详解】ABC.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,与导体的长度和横截面积无关,所以也不能够说电阻率与电阻大小成正比,与导体的长度成反比,AC错误,B正确;
D.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,D正确。
故选BD。
14.如图,一个长方体金属块,棱长,当与之间接入的电压为时,通过金属片的电流为。当与之间接入的电压为时,下列说法正确的是( )
A.通过金属片的电阻为
B.通过金属片的电流为
C.、之间接入电路时与、之间接入电路时,矩形金属片的电阻率之比为
D.、之间接入电路时与、之间接入电路时,矩形金属片的电阻率之比为
【答案】AB
【详解】A.与之间接入时的电阻
当与之间接入的电阻
联立解得
故A正确;
B.通过金属片的电流为
故B正确;
CD.电阻率是导体材料的属性,与接入电路的情况无关,电阻率相同,故CD错误。
故选AB。
15.我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关。进一步研究表明,在温度不变时,导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,这个规律叫作电阻定律,用公式表示为,其中R、l、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积。而是反映材料导电性能的物理量,我们把它叫作材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么有关?小红提出如下猜想:
猜想1:电阻率与材料的长度有关;
猜想2:电阻率与材料的横截面积有关;
猜想3:电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量,实验数据见表:
实验序号
材料
长度l/m
横截面积S/m2
电阻R/Ω
电阻率ρ
1
铜
1.0
0.17
2
铜
2.0
0.34
3
铜
1.0
0.34
4
铁
1.0
1.0
5
镍铬合金
1.0
10.0
(1)你认为下面哪一个是电阻率的单位 。
A.Ω·m B.Ω/m
C.Ω/m2 D.Ω
(2)分析比较实验序号1、2的数据,可以初步确定猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的。
(3)分析比较实验序号 的数据,可以初步确定猜想2是错误的。
(4)分析比较实验序号1、4、5的数据,可得到的初步结论是 。
(5)根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,电阻丝的材料应选用 ,这是因为相同规格的这种材料做成的电阻阻值较 (选填“大”或“小”),可以调节的阻值范围较大。
(6)根据表中的数据求出一段长10 m、横截面积为2 mm2的铁导线的电阻是 Ω。
(7)我们知道导体的电阻还与温度有关,有些导体的电阻随温度升高而增大,有些导体的电阻随温度升高而减小。你认为导体的电阻随温度变化是因为 。
A.不成立 B.发生变化 C.l发生变化 D.S发生变化
【答案】 A 错误 1、3/3、1 电阻率与材料的种类有关 镍铬合金 大 0.5 B
【详解】(1)[1]已知R的单位是Ω、l的单位是m、S的单位是m2,由电阻定律公式R=ρ,根据等式两边的单位相同,可知ρ的单位是Ω·m,故选A。
(2)[2]分析比较实验序号1、2的数据,其他条件相同、长度不同时,电阻率相同,故猜想1是错误的。
(3)[3]分析比较实验序号1、3的数据,其他条件相同、横截面积不同时,电阻率相同,可以确定猜想2是错误的,故答案为1、3。
(4)[4]分析比较实验序号1、4、5的数据,长度、横截面积相同,而材料不同时,电阻率不同,可得到的初步结论是电阻率与材料的种类有关。
(5)[5]根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,电阻丝的材料应选用镍铬合金,这是因为这种材料的电阻率大,相同规格的这种材料做成的电阻阻值较大。
(6)[6]根据表中的数据可求得此铁导线的电阻
R=ρ=1.0×10-7 Ω·m×=0.5 Ω
(7)[7]导体材料、长度和横截面积都确定的情况下,温度变化,电阻值发生变化,原因是此时的电阻率发生变化。
3
导体的伏安特性曲线
16.导体A、B的伏安特性曲线如图所示,请问导体A、B的电阻大小之比等于( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由图像可知,两电阻通过相同电流时电压之比为
根据
可知
故选D。
17.如图为电阻、的图像,把、并联接入电路中,通过它们的电流大小分别为、,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】图像的斜率表示电阻的倒数,所以。因为两电阻并联,故电阻两端的电压相等,根据,可得,故选D。
18.如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A.甲为非线型元件
B.元件乙的电阻随电压的增大而减小
C.当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D.若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
【答案】D
【详解】A.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,元件甲的电阻恒定,则为线性元件,故A错误;
B.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,则元件乙的电阻随电压的增大而增大,故B错误;
C.当元件两端电压为时,两者电流相同,根据P=UI,甲消耗的电功率与乙相同,故C错误;
D.将甲、乙两元件并联接到5V的电源两端时,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以两元件两端的电压均为5V,由图像可知通过两元件的电流分别为I乙=1.0A,I甲=0.625A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以总电流I=1.625A,根据电荷量定义可知,通过干路某一横截面的电荷量为,故D正确。
故选D。
19.如图所示,为A、B两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描述正确的是( )
A.电阻A的电阻随电流的增大而增大,电阻B阻值不变
B.在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻B
C.在两图线交点处,电阻A的阻值等于电阻B
D.在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B
【答案】AC
【详解】A.由图可知,电阻A的图线的斜率越来越大,故A的电阻随电流的增大而增大,电阻B阻值不变,故A正确;
BCD.两图线的交点处,电流和电压均相同,则由欧姆定律可知,两电阻的阻值大小相等,故C正确,BD错误。
故选AC。
20.如图所示为三种不同材料制成的电阻a、b、c的伏安特性曲线,其中电阻b的伏安特性曲线为曲线。它们的电阻值分别用Ra、Rb、Rc表示。由图分析可知下列正确的是( )
A.
B.电阻两端的电压越高,其阻值越大
C.若将电阻、、串联接在的电源两端时总电流为
D.若将电阻、、串联接在的电源两端时
【答案】CD
【详解】A.根据电阻的定义,相同电压时,电阻a的电流大于电阻c的电流,则电阻a的阻值小于电阻c的阻值,A错误;
B.图像上一点与原点连线的斜率表示电阻的倒数,即
由题图分析可知,电阻b两端的电压越高,其电阻阻值越小,B错误;
CD.如果将电阻a、b、c串联接在6V的电源两端,则流过三个电阻的电流相等,且三个电阻两端的电压之和等于6V,由题图可知,当电路中的电流为1A时,电阻a、b、c两端的电压分别为1V、2V、3V,总电压为6 V,此时,CD正确。
故选CD。
21.研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器,X、Y为电极,边长,,,当里面注满待测电解液,在X、Y间加上不同电压后,其U—I图线如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电压增大时,电解液的电阻率减小
B.电压时,通过电解液的电流为
C.电压时,电解液的电阻是1000Ω
D.电压时,电解液的电阻率是
【答案】AD
【详解】A.图像中,图线上某点与坐标原点连线的斜率表示电阻,根据图乙可知,电压增大时,电解液的电阻减小,即电压增大时,电解液的电阻率减小,故A正确;
B.根据图乙可知,电压时,通过电解液的电流为,故B错误;
C.结合上述可知,电压时,电解液的电阻
故C错误;
D.根据
结合上述与题中所给数据解得
故D正确。
故选AD。
22.a、b两电学元件的伏安特性曲线如图甲所示,图线的交点已在图中标出。若把元件a、b串联,并在其两端加上电压U0,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.此时元件a的电阻大于
B.此时元件a两端的电压小于
C.此时流过元件b的电流小于
D.此时流过元件b的电流比流过元件a的电流大
【答案】AC
【详解】A.根据伏安特性曲线可知,当a、b两电学元件两端的电压均为U0时,两者的电阻均为,当a、b两端的电压小于U0时,b的阻值不变,a的阻值变大,故A正确;
B.由于此时a的阻值大于b的阻值,此时元件a两端的电压大于,故B错误;
C.根据欧姆定律可知,此时电路中的电流
故C正确;
D.根据串联电路的特点可知,流过元件b的电流等于流过元件a的电流,故D错误。
故选AC。
23.如图所示为三种元件1、2、3的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.元件1可能是白炽灯
B.元件2是线性元件,其阻值等于图像的斜率
C.将三个元件串联,当电路中电流小于I0时,随着电流增大,元件1、3的电阻差减小
D.将三个元件并联,当电路两端电压小于U0时,电压从零开始逐渐增大,元件1、2的电流差先增大后减小
【答案】CD
【详解】A.表示元件1的曲线反应的特征是,随着电压、电流的增大,电阻逐渐减小,说明该元件是半导体元件。故A错误;
B.元件2是线性元件,其阻值等于I-U图像中图线斜率的倒数。故B错误;
C.根据I-U图像中图线上某点与原点连线斜率的倒数表示电阻,可知将三个元件串联,通过它们的电流相等,当电路中电流小于I0时,有
随着电流增大,元件1的阻值减小、元件3的阻值增大,二者电阻差
减小。故C正确;
D.将三个元件并联,三个元件的电压相等,当电路两端电压小于U0时,电压从零开始逐渐增大,由图可知,
元件1、2的电流差先增大,当表示元件1、2的图线与原点连线斜率相等时,达到最大,然后减小。故D正确。
故选CD。
4
半导体与超导体
24.下列说法中正确的是( )
A.把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
B.金属在温度特别高时电阻可以降到0,这种现象叫作超导现象
C.某手机的说明书标明电池容量为,其中为能量单位
D.处于静电平衡状态的导体,其表面没有电荷
【答案】A
【详解】A.电流方向的定义是正电荷定向移动的方向,无论实际导电粒子是正还是负,故A正确;
B.超导现象发生在极低温度(临界温度以下),而非高温,故B错误;
C.是电荷量单位(),能量需结合电压计算(如),故C错误;
D.静电平衡时,导体内部无净电荷,但电荷分布在表面,故D错误。
故选A。
25.1911年,科学家发现金属汞在4.2K()时电阻可以降到零,这种现象叫作超导现象。1987年,国外科学家以及中国科学家相继研制出钇-钡-铜-氧系材料,超导转变温度提高到90K(),2023年7月,室温超导“LK-99”名噪一时。中科院物理所发表了一篇评论,历史上声称室温超导(接近或高于300K)的次数不少于7次,目前实验验证的临界温度最高的超氢化物,它可以在165万个大气压下实现大约252K()超导,结合所学知识及上述材料,分析下列说法,其中正确的是( )
A.若超导回路中有了电流,电流将几乎无损耗地持续下去
B.目前已经多次通过实验得到常压室温下的超导材料
C.金属导体的电阻与温度有关,温度越高,电阻越小
D.超导转变温度与压强有关,压强越高,转变温度越低
【答案】A
【详解】A.超导体的电阻为零,电流在超导回路中流动时不会因为电阻的存在而损耗能量,因此电流可以持续下去,故A正确;
B.目前还没有在常压室温下得到超导材料,超导现象通常需要在极低的温度或高压下才能发生,故B错误;
C.金属导体的电阻与温度有关,温度越高,电阻越大,故C错误;
D.超导转变温度与压强有关,压强越高,转变温度越高,故D错误。
故选A。
26.下列关于电阻率的叙述,错误的是( )
A.当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小到零
B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的
C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度
D.材料的电阻率一般都随随温度变化而变化
【答案】C
【详解】A.超导现象:当温度降低到一定温度时某些材料的电阻率突然减小到零的现象,故A正确;
B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的,因为铝、铜的电阻率比较小,用它们做导线可以减少电路损耗,故B正确;
C.材料的电阻率只与导体的材料有关(当然还受温度影响),与导体的电阻、长度、横截面积均无关,故C错误;
D.电阻率与温度有关.金属材料的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率随温度的升高而减小,故D正确;
本题选择错误选项,故选C。
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11.2导体的电阻
公式与的比较
(1) 的理解
①是电阻的定义式,适用于任何电阻的计算,给出了测量电阻大小的一种方法。
②是用比值求解导体电阻的一种方法,导体的电阻由导体本身的性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,不能错误地认为R与U成正比,与I成反比。
(2)公式与的比较
公式
区别
说明了电阻由导体的哪些因素决定,可以说R与l成正比,与S成反比
提供了求电阻的方法,并不能说电阻与U和I有关系
只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
适用于纯电阻元件
联系
和均能求解电阻,前者对后者补充说明了导体的电阻不取决于U和I,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积。
1.下列关于欧姆定律的说法中正确的是( )
A.由知道,一段导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比
B.由知道,通过导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
C.欧姆定律适用于任何电路和任何元件,包括气体导电
D.比值反映了导体阻碍电流的性质,即电阻
2.下列说法正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.只有自由电子的定向移动才能形成电流
C.由可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比
D.是欧姆定律的数学表达式,适用条件是线性元件
导体的伏安特性曲线
为了研究导体电阻的变化规律,常用纵坐标表示导体的电流I、横坐标表示对应电压U,以此画出的I-U图线叫作导体的伏安特性曲线,如图甲所示。
1.线性元件
(1)伏安特性曲线是一条过原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件,如图甲中导体A1的伏安特性曲线
(2)特点:对于线性元件,伏安特性曲线的斜率等于电阻的倒数,即,斜率越大,表示电阻越小,如图乙所示.
2.非线性元件
(1)非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线,如图甲中电学元件A2的伏安特性曲线.
(2)特点;图丙是小灯泡的伏安特性曲线,由图丙可知,当该小灯泡两端的电压为Un时,其电阻为,即等于图线上点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数.不能认为其电阻等于该点切线斜率的倒数,即。
1.电阻、的伏安特性曲线如图所示,两条图线交于点P,的图像在P点的切线与纵轴的交点值为0.4A.下列说法正确的是( )
A.的电阻为0.5Ω
B.当导体两端电压为1V时,的电阻为5Ω
C.当导体两端电压为1V时,的电阻大于的电阻
D.当导体两端电压为1V时,、消耗的功率相等
2.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(U0,I0),其切线与纵轴交点的纵坐标为,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
C.对应A点,白炽灯的电阻可表示为 D.对应A点,白炽灯的电阻可表示为
1
电阻
1.根据欧姆定律,下列说法中正确的是( )
A.由关系式U=IR可知,导体两端的电压U与电阻R成正比
B.由关系式可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
C.由关系式可知,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
D.由关系式可知,导体两端电压为零时,导体的电阻也为零
2.自然科学中很多物理量的表达式都有不止一个,通常都有其定义式和决定式,它们反应人们对自然界认识的不同层次。定义式侧重描述客观世界,决定式侧重对因果关系的解释。下列表达式中,侧重解释因果关系的是( )
A.电阻 B.电容 C.电容 D.电场强度
3.当通过一个金属电阻的电流增大时,下列说法正确的是( )
A.电阻内自由移动电荷热运动速度增大 B.电阻内自由移动电荷定向移动速度增大
C.电阻的电阻率减小 D.电阻内部的电场变弱
4.根据欧姆定律,下列说法不正确的是( )
A.由关系式可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定
B.由关系式R=可知,导体的电阻可以由导体两端的电压和导体中的电流计算,但是并不是由电压U和电流I决定的
C.由关系式I=可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
2
影响电阻的因素
5.如图所示,一块均匀的方形样品,长、宽均为、厚为,若沿着方向测得的电阻为,下列说法正确的是( )
A.沿方向的电阻大于 B.该样品的电阻率为
C.沿方向的电阻为 D.增加,不改变,沿方向的电阻变小
6.某同学发现1、2两根材质相同的导线,长度,横截面积,则两根导线的阻值之比为( )
A.3∶1 B.3∶2 C.9∶2 D.9∶4
7.某金属导线的电阻为R,现将它均匀拉长到原来长度的2倍,则该导线的电阻变为( )
A.9R B. C. D.4R
8.一根粗细均匀的金属导线,两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,则此时( )
A.该金属导线的电阻变为原来的2倍
B.该金属导线的电阻率变为原来4倍
C.自由电子定向移动的平均速率为
D.通过金属导线的电流为
9.两个截面不同,长度相等的均匀铜棒接在电路中,如图所示,两端的电压为,下列说法正确的是( )
A.通过两棒的电流强度
B.两棒的自由电子定向移动的平均速率相等
C.两棒内的电场强度大小相等
D.相同时间内通过两棒的电荷量相等
10.关于电阻率,以下说法正确的是( )
A.所有导体的电阻率随着温度的升高均增大
B.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
C.超导体的电阻率为零,所以对电流的阻碍作用为零
D.电阻率的大小只随温度的变化而变化,与材料本身无关
11.如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c,电流沿AB方向时测得该样品电阻为R,则下列说法正确的是( )
A.该材料的电阻率为
B.温度不变,减小沿AB方向的电流时,该材料的电阻率变大
C.若电流沿CD方向时,该样品的电阻为R
D.若电流沿CD方向时,该样品的电阻为R
12.关于材料的电阻、电阻率,下列表述正确的是( )
A.由可知,R跟导体两端的电压成正比、跟导体中的电流强度成反比
B.由可知,R决定于导体的材料、长度和横截面积
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
13.下列关于电阻率的说法中正确的是( )
A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B.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
C.由ρ=可知,ρ∝R,ρ∝
D.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
14.如图,一个长方体金属块,棱长,当与之间接入的电压为时,通过金属片的电流为。当与之间接入的电压为时,下列说法正确的是( )
A.通过金属片的电阻为
B.通过金属片的电流为
C.、之间接入电路时与、之间接入电路时,矩形金属片的电阻率之比为
D.、之间接入电路时与、之间接入电路时,矩形金属片的电阻率之比为
15.我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关。进一步研究表明,在温度不变时,导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,这个规律叫作电阻定律,用公式表示为,其中R、l、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积。而是反映材料导电性能的物理量,我们把它叫作材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么有关?小红提出如下猜想:
猜想1:电阻率与材料的长度有关;
猜想2:电阻率与材料的横截面积有关;
猜想3:电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量,实验数据见表:
实验序号
材料
长度l/m
横截面积S/m2
电阻R/Ω
电阻率ρ
1
铜
1.0
0.17
2
铜
2.0
0.34
3
铜
1.0
0.34
4
铁
1.0
1.0
5
镍铬合金
1.0
10.0
(1)你认为下面哪一个是电阻率的单位 。
A.Ω·m B.Ω/m
C.Ω/m2 D.Ω
(2)分析比较实验序号1、2的数据,可以初步确定猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的。
(3)分析比较实验序号 的数据,可以初步确定猜想2是错误的。
(4)分析比较实验序号1、4、5的数据,可得到的初步结论是 。
(5)根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,电阻丝的材料应选用 ,这是因为相同规格的这种材料做成的电阻阻值较 (选填“大”或“小”),可以调节的阻值范围较大。
(6)根据表中的数据求出一段长10 m、横截面积为2 mm2的铁导线的电阻是 Ω。
(7)我们知道导体的电阻还与温度有关,有些导体的电阻随温度升高而增大,有些导体的电阻随温度升高而减小。你认为导体的电阻随温度变化是因为 。
A.不成立 B.发生变化 C.l发生变化 D.S发生变化
3
导体的伏安特性曲线
16.导体A、B的伏安特性曲线如图所示,请问导体A、B的电阻大小之比等于( )
A. B. C. D.
17.如图为电阻、的图像,把、并联接入电路中,通过它们的电流大小分别为、,则下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
18.如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于点,点坐标为。下列说法正确的是( )
A.甲为非线型元件
B.元件乙的电阻随电压的增大而减小
C.当元件两端电压为时,甲消耗的电功率比乙的小
D.若将甲、乙元件并联在电压为的理想电源中,则通过干路某一横截面的电荷量为
19.如图所示,为A、B两电阻的伏安特性曲线,关于两电阻的描述正确的是( )
A.电阻A的电阻随电流的增大而增大,电阻B阻值不变
B.在两图线交点处,电阻A的阻值大于电阻B
C.在两图线交点处,电阻A的阻值等于电阻B
D.在两图线交点处,电阻A的阻值小于电阻B
20.如图所示为三种不同材料制成的电阻a、b、c的伏安特性曲线,其中电阻b的伏安特性曲线为曲线。它们的电阻值分别用Ra、Rb、Rc表示。由图分析可知下列正确的是( )
A.
B.电阻两端的电压越高,其阻值越大
C.若将电阻、、串联接在的电源两端时总电流为
D.若将电阻、、串联接在的电源两端时
21.研究发现电解液导电时也满足欧姆定律。图甲为一测量电解液的电阻率的长方体玻璃容器,X、Y为电极,边长,,,当里面注满待测电解液,在X、Y间加上不同电压后,其U—I图线如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.电压增大时,电解液的电阻率减小
B.电压时,通过电解液的电流为
C.电压时,电解液的电阻是1000Ω
D.电压时,电解液的电阻率是
22.a、b两电学元件的伏安特性曲线如图甲所示,图线的交点已在图中标出。若把元件a、b串联,并在其两端加上电压U0,如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.此时元件a的电阻大于
B.此时元件a两端的电压小于
C.此时流过元件b的电流小于
D.此时流过元件b的电流比流过元件a的电流大
23.如图所示为三种元件1、2、3的伏安特性曲线,下列说法正确的是( )
A.元件1可能是白炽灯
B.元件2是线性元件,其阻值等于图像的斜率
C.将三个元件串联,当电路中电流小于I0时,随着电流增大,元件1、3的电阻差减小
D.将三个元件并联,当电路两端电压小于U0时,电压从零开始逐渐增大,元件1、2的电流差先增大后减小
4
半导体与超导体
24.下列说法中正确的是( )
A.把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
B.金属在温度特别高时电阻可以降到0,这种现象叫作超导现象
C.某手机的说明书标明电池容量为,其中为能量单位
D.处于静电平衡状态的导体,其表面没有电荷
25.1911年,科学家发现金属汞在4.2K()时电阻可以降到零,这种现象叫作超导现象。1987年,国外科学家以及中国科学家相继研制出钇-钡-铜-氧系材料,超导转变温度提高到90K(),2023年7月,室温超导“LK-99”名噪一时。中科院物理所发表了一篇评论,历史上声称室温超导(接近或高于300K)的次数不少于7次,目前实验验证的临界温度最高的超氢化物,它可以在165万个大气压下实现大约252K()超导,结合所学知识及上述材料,分析下列说法,其中正确的是( )
A.若超导回路中有了电流,电流将几乎无损耗地持续下去
B.目前已经多次通过实验得到常压室温下的超导材料
C.金属导体的电阻与温度有关,温度越高,电阻越小
D.超导转变温度与压强有关,压强越高,转变温度越低
26.下列关于电阻率的叙述,错误的是( )
A.当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小到零
B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的
C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度
D.材料的电阻率一般都随随温度变化而变化
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