高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用2 导体的电阻完整版ppt课件
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第十一章 电路及其应用
1.理解电阻的定义,进一步体会比值定义法.2.会利用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系.3.掌握电阻定律,知道影响电阻率大小的因素.4.能根据I-U图像或U-I图像求导体的电阻.
SHULIJIAOCAI HANGSHIJICHU
一、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-I图像中,斜率反映了 .二、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.
三、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= ,式中ρ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 .
(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.
1.判断下列说法的正误.(1)由R= 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.( )(2)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流的大小无关.( )(3)由R= 知,材料相同的两段导体,长度大的导体的电阻一定比长度小的导体的电阻大.( )(4)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体导电性能越差.( )
2.一根阻值为R的均匀电阻丝,均匀拉长至原来的2倍,电阻变为_____.
TANJIUZHONGDIAN TISHENGSUYANG
如图1所示的图像为金属导体A、B的U-I图像,思考:(1)对导体A(或导体B)来说,电流与它两端的电压有什么关系?U与I的比值怎样?
答案 对导体A(或导体B),电流与它两端的电压成正比,导体A或导体B的电压与电流的比值是定值,但两者的比值不相等.
(2)对导体A、B,在电压U相同时,谁的电流小?谁对电流的阻碍作用大?
答案 电压相同时,A的电流小,说明A对电流的阻碍作用大.
1.R= 是电阻的定义式,反映了导体对电流的阻碍作用,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.I= 是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比,适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路).
例1 电路中有一段导体,给它两端加上4 V的电压时,通过它的电流为10 mA,可知这段导体的电阻为_____ Ω;如果给它两端加上10 V的电压,在单位时间内通过某一横截面的电荷量为__________ C;如果要让导体的电流为15 mA,则需要在其两端加上___ V的电压.
由q=I2t可得q=0.025×1 C=2.5×10-2 C,由U3=I3R可得U3=1.5×10-2×400 V=6 V.
例2 (2020·山东淄博一中高一期中)由欧姆定律I= 导出U=IR和R= ,下列叙述中不正确的是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
解析 导体的电阻由导体本身的性质决定,导体电阻由长度、横截面积和材料决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关,故A错误,B正确;由R= 可知,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,故C正确;根据U=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.
1.根据图2猜想导体电阻大小与哪些因素有关?
答案 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关.
2.探究多个变量之间关系的方法是什么?
3.实验探究:如图3所示,a、b、c、d是四条不同的金属导体.导体b、c、d在长度、横截面积、材料三个因素方面,分别只有一个因素与导体a不同.
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.
①对比导体a和b说明什么?
答案 导体电阻和长度成正比
②对比导体a和c说明什么?
答案 导体电阻和横截面积成反比
③对比导体a和d说明什么?
答案 导体电阻和材料有关
1.导体电阻的决定式R=ρl是导体的长度,S是导体的横截面积,ρ是比例系数,与导体材料有关,叫作电阻率.2.电阻率(1)电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关.
(2)电阻率与温度的关系及应用①金属的电阻率随温度的升高而增大,可用于制作电阻温度计.②大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻.③有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻.④一些导体在温度特别低时电阻率可以降到零,这个现象叫作超导现象.
例3 关于材料的电阻率,下列说法中正确的是A.把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的三分之一B.材料的电阻率随温度的升高而增大C.合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流 的阻碍作用越大
解析 电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,A错误;金属材料的电阻率随温度的升高而增大,大部分半导体材料则相反,B错误;合金的电阻率比任一组分的纯金属的电阻率大,C正确;电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻还跟导体的长度、横截面积等因素有关,D错误.
例4 如图4所示为一块长方体铜块,使电流分别沿如图I1、I2两个方向通过该铜块,电阻之比为
1.伏安特性曲线:用纵坐标表示电流I,用横坐标表示电压U,这样画出的导体的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线.2.线性元件和非线性元件(1)线性元件:伏安特性曲线是一条过原点的直线,欧姆定律适用的元件,如金属导体、电解质溶液.(2)非线性元件:伏安特性曲线是一条曲线,欧姆定律不适用的元件.如气态导体和半导体元件.
三、导体的伏安特性曲线
3.I-U图像与U-I图像
例5 (多选)如图5所示为某一金属导体的伏安特性曲线,由图像可知A.该导体的电阻随电压的升高而增大B.该导体的电阻随电压的升高而减小C.导体两端电压为2 V时,电阻为0.5 ΩD.导体两端电压为2 V时,电阻为1 Ω
例6 (多选)(2021·福建师大附中期中)两个电阻R1、R2的伏安特曲线如图6所示,由图可知A.R1为线性元件,R2为非线性元件B.R1的电阻R1=tan 45° Ω=1 ΩC.R2的电阻随电压的增大而减小D.当U=1 V时,R2的电阻等于R1的电阻
解析 由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线,故R1为线性元件,R2的伏安特性曲线为曲线,故R2是非线性元件,故A正确;R1的电阻为2 Ω,故B错误;
由题图可知,当U=1 V时,R2的电阻等于R1的电阻,都为2 Ω,故D正确;I-U图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数,由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大,故C错误.
KE SHI DUI DIAN LIAN
考点一 导体的电阻 欧姆定律1.(多选)根据欧姆定律,下列说法正确的是A.由关系式U=IR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,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成 反比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
解析 U=IR和I= 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,A错误,C正确;可以利用R= 计算导体的电阻,但R与U和I无关,B错误,D正确.
2.(多选)(2020·青岛二中期末)小强在探究定值电阻(该电阻的阻值不受温度的影响)两端电压和电流的关系,当在该电阻两端加U=20 V的电压时,通过该电阻的电流为I=5 A.下列说法正确的是A.该电阻的阻值为4 ΩB.如果仅将电压升高到30 V,则通过的电流为6 AC.如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻,则通过的电流应为2 AD.当该电阻两端不加电压时,定值电阻的阻值应为零
定值电阻的阻值是一定的,与其两端是否加电压无关,D错误.
3.(2020·陕西咸阳期中)今有甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍,甲、乙两端的电压之比为1∶2,则甲、乙两个电阻阻值之比为A.1∶2 B.1∶3C.1∶4 D.1∶5
考点二 电阻定律 电阻率4.(多选)对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝,下列说法正确的是A.常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为10RB.常温下,若将电阻丝从中点对折,电阻变为C.加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U,则在任意状态下的 的值不变D.若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,这种现象称 为超导现象
解析 常温下,若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍,则横截面积变为原来的 ,根据电阻定律R=ρ ,则电阻变为100R,故A错误;常温下,若将电阻丝从中点对折,长度为原来的一半,横截面积为原来的2倍,则电阻变为 ,故B正确;随着温度变化电阻丝阻值会发生变化,故C错误;根据超导现象知,若把温度降到绝对零度附近,电阻丝的电阻突然变为零,故D正确.
5.一根均匀的导线,现将它均匀拉长,使导体的直径减小为原来的一半,此时它的阻值为64 Ω,则导线原来的电阻值为A.128 Ω B.32 Ω C.4 Ω D.2 Ω
解析 一根均匀导线,现将它均匀拉长,使导线的直径减小为原来的一半,则横截面积变为原来的 ,因为导线的体积不变,则长度变为原来的4倍,根据电阻定律R=ρ 知电阻变为原来的16倍,所以导线原来的电阻为4 Ω,选项C正确.
6.图1中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体,但R2的尺寸远远小于R1的尺寸.通过两导体的电流方向如图所示,则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是A.R1=R2 B.R1
解析 设正方形导体表面的边长为L,厚度为d,材料的电阻率为ρ,
可见导体的电阻只与材料的电阻率及厚度有关,与导体的其他尺寸无关,即R1=R2,A正确.
考点三 导体的伏安特性曲线7.将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路,测得相应的电流、电压值如图2所示.其中阻值最接近的两个电阻是A.a和b B.b和dC.a和c D.c和d
解析 根据R= 知,定值电阻的I-U图线的斜率表示定值电阻的阻值的倒数.在I-U图中分别连接O与4个点,根据它们的倾斜度可知,a和b的阻值最接近,故A正确.
8.(多选)如图3所示,A、B、C为三个通电导体的I-U关系图像.由图可知A.三个导体的电阻关系为RA>RB>RCB.三个导体的电阻关系为RA<RB<RCC.若在导体B两端加上10 V的电压, 通过导体B的电流是2.5 AD.若在导体B两端加上10 V的电压, 通过导体B的电流是40 A
解析 在I-U图像中图线的斜率表示电阻的倒数,所以三个导体的电阻关系为RA
10.(2020·山西太原期中)两根不同材料制成的均匀电阻丝,长度之比l1∶l2=5∶2,直径之比d1∶d2=2∶1,给它们加相同的电压,通过它们的电流之比为I1∶I2=3∶2,则它们的电阻率的比值为
11.如图5所示,长方体铜柱长a=15 cm,宽b=5 cm,高c=3 cm,当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为1 A,当将C与D接入电压为U的电路中,则电流为A.9 A B.2 A C. A D. A
12.如图6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,当里面注满某种电解液,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?
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