内容正文:
第十一章 电路及其应用
2 导体的电阻
基础过关练
题组一 对R=的理解
1.(2026黑龙江大庆东风中学月考)关于电阻的计算式R=和决定式R=ρ,下列说法正确的是( )
A.电阻与导体两端的电压成正比,与电流成反比
B.电阻仅与导体的长度、横截面积和材料有关
C.导体的电阻不随工作温度的变化而变化
D.对一段特定的导体来说,在恒温下比值是恒定的,导体电阻不随U或I的变化而变化
题组二 实验:探究影响导体电阻大小的因素
2.某小组同学利用实验室所提供的几种规格的导体(如表),进行“影响导体电阻大小的因素”探究实验,设计了如图1所示的电路图。
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
(1)在探究“导体电阻与横截面积的关系”时,R1、R2、R3分别选用A、B、C三段导体。某次读数,电压表V1示数为1.50 V、V2示数为0.70 V,电压表V3示数如图2所示,为 V。由欧姆定律分析得出,电压表示数越大,导体电阻越 (选填“大”或“小”)。多次调节滑动变阻器重复实验,可得出结论:材料和长度相同时,横截面积越大,导体电阻越 (选填“大”或“小”)。
(2)在探究“导体电阻与长度的关系”时,选用B、 和 (填导体代号),重复上述操作,可得出结论:材料和横截面积相同时,长度越长,导体电阻越大。
(3)本实验主要运用的物理方法是 (选填“控制变量法”或“模型法”)。
题组三 电阻定律的理解和应用
3.(2025江苏无锡锡山高级中学期末)“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径为r=10 cm,设里面充满某浓度均匀的盐水,其电阻率ρ=0.314 Ω·m,现在钻孔的上表面和底部加上电压,测得U=75 V,I=50 mA,则该钻孔的深度h约为( )
A.50 m B.100 m C.120 m D.150 m
4.(2026黑龙江哈尔滨第三中学期中)如图所示,一块均匀的方形样品,长、宽均为a,厚为b,若沿着AB方向测得的电阻为R,下列说法正确的是( )
A.沿CD方向的电阻大于R
B.该样品的电阻率为
C.沿EF方向的电阻为R
D.增加a,不改变b,沿AB方向的电阻变小
5.(2026江苏南航苏州附中练习)如图所示为两个厚度相同、上下表面均为正方形、由同种材料构成的导体A、B,两个正方形的边长a∶b=2∶1,分别在A、B导体左右两侧面加上相同的电压,下列说法正确的是( )
A.导体A和B的电阻之比为2∶1
B.通过导体A和B的电流之比为1∶2
C.相等时间内通过导体A和B左右两侧面的电荷量之比为2∶1
D.导体A、B中自由电荷定向移动的速率之比为1∶2
题组四 导体的电阻率
6.(2026江苏苏州期中)砷化铌纳米带是一种具有较高电导率的材料,该材料的电导率是石墨烯的1 000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.电导率的大小一定与温度无关
B.电导率的国际单位制单位是Ω-1·m-1
C.材料的电导率与材料的形状有关
D.材料的电导率越小,其导电性能越强
7.(2026北京北师大附属实验中学模拟)将横截面积相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接为一段新导体,新导体总长度为1.00 m,接入图甲电路。闭合开关S,将滑片P从M端滑到N端,理想电压表读数U随滑片P滑动的距离x的变化关系如图乙,则导体L1、L2的电阻率之比为( )
A.2∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3
8.(2025吉林长春东师附中月考)离地面高度h(h远小于地球半径r)以下的大气层可视为电阻率较大的电解质。假设由于雷暴对大气层的“电击”,使得离地面高度h处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定电场,其电势差约为U。已知雷暴每秒给地球充电的电荷量约为Q,球面表面积公式为4πR2(R为球体半径)。下列说法正确的是( )
A.充电电流的方向由大气层指向地球表面
B.雷暴给地球充电的电流平均值约为
C.该大气层的等效电阻为
D.该大气层的等效电阻率为
题组五 导体的伏安特性曲线
9.(2026山东滨州期末)某导体的I-U图像如图所示,图中I=4 A时对应的图像切线倾角α=30°,下列说法正确的是( )
A.此导体的电阻随电压的增加逐渐减小
B.图像切线斜率的倒数表示电阻
C.I=4 A时,此导体的电阻R=1.5 Ω
D.在导体两端加3 V电压时,每秒通过导体的电荷量是2 C
10.(2026江苏扬州邗江月考)如图所示为元件甲和乙的伏安特性曲线,两图线交于A点,A点坐标为(12 V,1.5 A)。下列说法正确的是( )
A.甲为非线性元件
B.元件乙的电阻随电压的增大而减小
C.当元件两端电压均为12 V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5 V的理想电源两端,则2 s内通过干路某一横截面的电荷量为3.25 C
答案与分层梯度式解析
第十一章 电路及其应用
2 导体的电阻
基础过关练
1.D 导体的电阻是导体本身的属性,由材料、长度、横截面积和温度决定,在恒温下,导体的电阻一定,即比值是恒定的,导体电阻不随U或I的变化而变化,故A错误,D正确;电阻的决定式为R=ρ,表明电阻的大小由材料、长度、横截面积决定,还与温度有关(因电阻率ρ随温度变化),故B、C错误。
2.答案 (1)0.50 大 小 (2)D E (3)控制变量法
解析 (1)图2中电压表所用量程为0~3 V,对应分度值为0.1 V,则电压表V3的示数为0.50 V。
由欧姆定律可推导出R=,R1、R2、R3三电阻串联,通过它们的电流相等,电压表示数越大,说明导体电阻越大;由表中数据和电压表示数可知,当材料和长度相同时,横截面积越大,导体的电阻越小。
(2)探究“导体电阻与长度的关系”时,需要保证材料和横截面积相同,长度不同,应选择代号为B、D、E的三个导体。
(3)由实验操作可知,本实验主要采用的方法是控制变量法。
3.D 根据欧姆定律可得钻孔内盐水的电阻为R== Ω=1 500 Ω,根据电阻定律有R=ρ=ρ,可得h== m=150 m,故选D。
4.C
关键点拨 公式R=ρ中的l是沿电流方向的导体长度,S是垂直于电流方向的横截面积。
设样品的电阻率为ρ,根据电阻定律可得,样品沿AB方向的电阻R=ρ=,则ρ=bR,沿CD方向的电阻为RCD=ρ==R,故A、B错误;沿EF方向的电阻为REF=ρ,结合ρ=bR,解得REF=R,C正确;样品沿AB方向的电阻R=,与a无关,可知当增加a、不改变b时,沿AB方向的电阻不变,故D错误。
5.D 设导体厚度为d,根据电阻定律R=ρ,可得==,故A错误;分别在A、B导体左右两侧面加上相同的电压,根据欧姆定律I=可知,通过导体A和B的电流之比为IA∶IB=1∶1,故B错误;相等时间内通过导体A和B左右两侧面的电荷量之比为==,故C错误;根据电流的微观表达式I=nqSv可得v=∝,则导体A、B中自由电荷定向移动的速率之比为vA∶vB=∶=1∶2,故D正确。
6.B 材料的电导率由材料本身的性质决定,与材料的形状无关,但与温度有关,当温度发生变化时,电导率的大小会发生改变,A、C错误;根据电阻定律R=ρ,可得电阻率的单位是Ω·m,则电导率的单位是Ω-1·m-1,B正确;材料的电导率越小,电阻率越大,其导电性能越差,D错误。
7.B 根据电阻定律R=ρ及欧姆定律I=,整理可得U=·L,结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比为==,故选B。
8.D 雷暴给地球充电,即大量负电荷流向地球,可知充电电流的方向由地球表面指向大气层,A错误;雷暴每秒给地球充电的电荷量约为Q,则雷暴给地球充电的电流平均值约为I==Q,B错误;该大气层的等效电阻为R==,C错误;根据电阻定律可得R=ρ,可得该大气层的等效电阻率为ρ=,D正确。
9.C
关键点拨 根据R=可知,I-U图线上各点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数(点拨:不是图线上某点切线的斜率表示电阻的倒数)。
由题图可知,随电压变大,曲线上各点与原点连线的斜率减小,则电阻变大,即该导体的电阻随电压的升高而增大,A错误。I-U图线上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻,B错误。当通过导体的电流为4 A 时,导体两端的电压为6 V,则此时导体的电阻为R==1.5 Ω,C正确。若导体电阻不变,在导体两端加3 V电压时,通过导体的电流I===2 A,则每秒通过导体的电荷量是2 C;但电阻随电压的增大而增大,在导体两端加3 V电压时,通过导体的电流大于2 A,每秒通过导体的电荷量大于2 C,D错误。
10.D 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,元件甲的电阻恒定,为线性元件,表示元件乙的I-U图线上的点与原点连线的斜率逐渐减小,则元件乙的电阻随电压的增大而增大,A、B错误;当元件两端电压均为12 V时,通过甲、乙的电流相同,根据P=UI可知,甲、乙消耗的电功率相同,C错误;将甲、乙两元件并联接到5 V的电源两端时,由题图可知,通过甲、乙的电流分别为I甲=0.625 A,I乙=1.0 A,所以干路电流I总=1.625 A,则2 s内通过干路某一横截面的电荷量为q=I总t=3.25 C,故D正确。
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