内容正文:
十三 导体的电阻
(40分钟 80分)
(选择题1~10题,每小题6分,共60分)
【基础全面练】
1.下列关于导体的电阻及电阻率的说法正确的是 ( )
A.电阻率大的导体,电阻一定很大
B.温度升高时,金属导体的电阻率减小
C.由R=ρ知,导体的电阻与长度l、电阻率ρ成正比,与横截面积S成反比
D.由R=可知,导体的电阻跟导体两端的电压U成正比,跟导体中的电流I成反比
【解析】选C。由R=ρ可知导体的电阻与导体的电阻率、长度以及横截面积都有关,电阻率大的导体,电阻不一定很大,A错误;温度升高时,金属导体的电阻率变大,B错误;由R=ρ知,导体的电阻与长度l、电阻率ρ成正比,与横截面积S成反比,C正确;由欧姆定律可求得电阻,但电阻与导体两端的电压及电流无关,D错误。
2.(2025·莆田高二检测)两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为L和2L,串联在电路中时,A两端的电压为6 V,B两端的电压为4 V,则A和B导线的横截面积之比为 ( )
A.1∶3 B.2∶3 C.1∶2 D.3∶1
【解析】选A。由题知,导线A和B的电阻率ρ和通过的电流I都相同,则有R==ρ,可得S=∝,则A和B导线的横截面积之比为==,故选A。
3.(2025·重庆高二检测)人体接触高压线极其危险,小鸟站在一条通电的铝质裸露的高压线上却平安无事。小明为搞清楚其中的原因,查阅相关数据知:导线横截面积为150 mm2,导线上通过的电流为350 A,鸟两爪间的距离为5 cm,铝的电阻率为3×10-8 Ω·m。结合数据分析正确的是 ( )
A.小鸟的双脚绝缘,没有电流通过小鸟,所以小鸟不会触电
B.小鸟两脚间的输电线电阻约为1.0×10-4 Ω
C.小鸟两脚间电压约为3.5×10-3 V
D.小鸟两脚间电压约为3.5×10-4 V
【解析】选C。小鸟双脚间的电压太小,通过小鸟的电流太小,所以小鸟才不会触电的,A错误;小鸟双脚间输电线的电阻R=ρ=3×10-8× Ω=1×10-5 Ω,B错误;小鸟两脚间的电压约为U=IR=350×1×10-5 V=3.5×10-3 V,C正确、D错误。
4.(2025·酒泉高二检测)如图所示,厚薄均匀的长方体金属导体ab、bc的长度之比为3∶2,将C与D接入电压不变的电路中时,通过该导体的电流为I;若换A与B接入原电路中,则通过该导体的电流为 ( )
A.I B.I C.I D.I
【解析】选D。设导体前后厚度为d,ab=3l,bc=2l,则由R=ρ得RCD=ρ,RAB=ρ,可知=,IAB===I,故选D。
5.(2025·北京高二检测)如图所示是由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝a、b的伏安特性曲线,下列判断正确的是 ( )
A.图线表示电阻丝的阻值与电压成正比
B.a电阻丝较粗
C.a电阻丝的电阻率大于b电阻丝的电阻率
D.a电阻丝的阻值大于b电阻丝的阻值
【解析】选D。导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压无关,A错误;根据欧姆定律I=可得R=,可知伏安特性曲线的斜率是电阻的倒数,因此a的电阻较大,b的电阻较小;根据电阻定律R=ρ可知a的电阻丝较细,b的较粗,B错误、D正确;由于两段电阻丝的材料相同,故a电阻丝的电阻率等于b电阻丝的电阻率,C错误。
6.(2025·济南高二检测)将截面均匀的长L=3 m、电阻R=10 Ω的金属导线截去,再拉长至3 m,则导线的电阻变为 ( )
A.40 Ω B.2.5 Ω C.7.5 Ω D. Ω
【解析】选A。由题可知R=ρ=10 Ω,导线截去,再拉长至3 m,电阻率和长度不变,横截面积变为原来的,由电阻定律可知导线的电阻变为R'=4ρ=40 Ω。故选A。
7.(多选)(2025·广州高二检测)人体含水量约为70%,水中有钠、钾等离子存在,因此水电阻率低,脂肪电阻率高。某人体脂肪秤,根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例。其测量电阻的原理就是利用秤体表面的电极片向一只脚输入一定的安全电压,电流经过双腿后从另一只脚流出,测量流出电流,就可以测得人体电阻,电流流向如图。一般情况下 ( )
A.人体缺水时不会对测量结果有影响
B.使用脂肪秤时,不可以穿袜子和鞋子
C.对于脂肪含量相同,腿粗细相同的两个人,腿长的人比腿短的人电阻要大
D.对于两个体型相同的人,脂肪含量高的人比脂肪含量低的人电阻大
【解析】选B、C、D。
选项
选项剖析
对错
A
人体缺水时,导电能力减弱,电阻会增大
×
B
使用脂肪秤时,电流从人体流过,袜子和鞋子一般都是绝缘体,不可以穿袜子和鞋子
√
C
脂肪含量相同,电阻率相同,腿粗细相同,横截面积相同,腿长的人相当于电阻更长,电阻更大
√
D
对于两个体型相同的人,脂肪含量高的人比脂肪含量低的人电阻率大,电阻大
√
【综合应用练】
8.(2025·广州高二检测)当家用电热水器发生漏电时,电流会经过水管中的水与人体相连从而发生意外事故。“防电墙”可以在一定程度上保护人体的安全,其装置如图1所示,其内部结构是一个螺旋状的管道,如图2所示,它实际上是将水管的水道变得更细更长,安装位置如图3所示。下列说法正确的是 ( )
A.漏电时“防电墙”变成绝缘体完全隔断水流,形成断路
B.“防电墙”是靠减小水流速度来减小电流而保护人体安全
C.“防电墙”是通过增加管道中水的电阻率来保护人体安全的
D.“防电墙”是通过增加管道中水的电阻来减小电流从而保护人体安全
【解析】选D。漏电时“防电墙”没有隔断水流,A错误;“防电墙”将水管的水道变得更细更长,水流速度增大,B错误;“防电墙”不能改变水的电阻率,C错误;根据电阻定律R=ρ,“防电墙”实际上是将水管的水道变得更细更长,水的电阻率ρ不变,S减小、L增大,管道中水的电阻增大,漏电电流减小,从而保护人体安全。故选D。
9.(2025·扬州高二检测)如图1所示,将横截面积相同、材料不同的两根金属丝a、b焊接成长直导体AB,A为金属丝a的左端点,B为金属丝b的右端点,P是金属丝上可移动的接触点。保持金属丝中电流不变,电压表示数U随AP间距离x的变化关系如图2所示。金属丝a、b的电阻和电阻率分别是Ra、Rb、ρa、ρb,则 ( )
A.Ra>Rb,ρa>ρb B.Ra<Rb,ρa<ρb
C.Ra>Rb,ρa<ρb D.Ra<Rb,ρa>ρb
【解题指南】解答本题按以下思路进行:
(1)由U=IR得R=,则电阻的大小可以根据电压的变化量大小来判断。
(2)由R=ρ可知,电阻率的大小可以根据移动单位长度电阻的变化量来判断。
【解析】选C。在金属丝上移动接触点时通过金属丝的电流保持不变,则电压表示数U与电阻成正比,由图可得a段电压大于b段电压,但是移动单位长度时a段上电压增加量小于b段电压增加量,所以Ra>Rb,ρa<ρb,故选C。
10.(2025·昆明高二检测)复旦大学修发贤团队发表了研究论文——《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》,他们利用氯化铌、砷、氢气三种物质制备了砷化铌纳米带。目前最主要的导电材料是铜,据介绍该材料的电导率是铜薄膜的100倍,电导率σ就是电阻率ρ的倒数,即σ=。下列说法正确的是 ( )
A.材料的电导率只与材料本身有关,与温度等因素无关
B.材料的电导率越大,其导电性能越弱
C.σ的单位用国际单位制中的基本单位表示为
D.σ的单位用国际单位制中的基本单位表示为
【解析】选C。材料的电阻率与材料的本身有关,也与温度等因素有关,所以电导率不仅与材料的本身有关,也与温度等因素有关,材料的电导率越大,其导电性能越强,A、B错误;由电阻定律R=整理得ρ=,又因为欧姆定律R=,电势差与电场力做功的关系U==,牛顿第二定律F=ma,电流的定义式q=It,联立整理得ρ=,电阻率ρ的单位为,又因为σ=,所以电导率的单位为,C正确、D错误。
11.(10分)如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P、Q为电极,已知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。当U=10 V时,电解液的电阻率ρ是多少?
答案:40 Ω·m
【解析】由题图乙可求得当U=10 V时,电解液的电阻为R== Ω=2 000 Ω
由题图甲可知电解液长度为l=a=1 m
横截面积为S=bc=0.02 m2
结合电阻定律R=ρ得ρ== Ω·m=40 Ω·m。
【拓展创新练】
12.(10分)给装在均匀玻璃管内的水银柱加一电压,使通过水银柱的电流为0.1 A,若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内,接在同一电压上,通过水银柱的电流为多少?(水银均充满玻璃管)
答案:1.6 A
【解析】设水银柱在两种情况下的电阻分别为R1、R2,对应的长度、横截面积分别为l1、l2、S1、S2,由电阻定律得R1=ρ,R2=ρ,在两种情况下水银的体积相同,所以有l1S1=l2S2,又因为S1=πr2,S2=π(2r)2,所以S2=4S1,l1=4l2,代入解得R1=16R2,由欧姆定律得U=R1I1=R2I2,所以I2=16I1=1.6 A。
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