高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册电阻示范课课件ppt

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知识点二　导体的伏安特性曲线
知识点一　导体电阻与相关因素的定量关系、电阻 的应用
知识点一　导体电阻与相关因素的定量关系、电阻的应用
(1)由以上案例分析，电阻本身的哪些因素影响电阻的大小？(2)影响因素这么多，那应该怎样研究影响电阻的因素？
提示　(1)题图甲中，可以看出电阻大小与横截面积有关；题图乙中，可以看出电阻大小与长度有关；题图丙中，可以看出电阻大小与材料有关。(2)控制变量法。
1.电阻：导线对电流的______作用。
(2)电路图如图所示。
3.探究电阻与相关因素的关系(1)把两根相同的导线串联，接入电路中的A、B两点，读出电压表和电流表的示数，算出两根导线串联时的电阻。再串联第三根、第四根……算出相应的电阻。(2)将若干长度和材料都相同、横截面积不同的导线，分别接入图中A、B两点进行测量。(3)若只改变导线的材料，得到什么结论？
4.实验结论(1)保持材料和S不变，导线的电阻R跟导线的长度l成______。(2)保持材料和l不变，导线的电阻R跟导线的横截面积S成______。(3)保持l和S不变，不同的材料的电阻______。
5.电阻定律(1)内容：导体的电阻R与其长度l成______，与其横截面积S成______，还与导体的______有关。
6.电阻率(1)意义：反映材料__________的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越强。(2)单位：________，符号：Ω·m。(3)决定因素：由导体的______决定。(4)影响因素：金属材料的电阻率一般会随温度的升高而______；但绝缘体和半导体的电阻率大多会随温度的升高而______。
7.电阻的应用(1)电阻的分类①固定电阻：电阻阻值不变的电阻器。②可变电阻：电阻值的大小可以人为调节的电阻。(2)电阻的应用：可变电阻，高压绝缘子，人体电阻等。(3)滑动变阻器
①结构：滑动变阻器的结构如图所示。金属电阻丝绕在绝缘筒上，A、B是其两个接线柱，C、D是金属杆的两个接线柱，可在杆上滑动的金属滑片P把金属杆与电阻丝(绝缘漆已被刮去)连接起来。
②原理：移动金属滑片P，会改变接入电路的电阻丝的长度，由电阻定律知，相应的接入电路中的电阻也会改变。③若滑动变阻器串联在电路中，为了保护电路，在电路接通前，通常要移动滑动变阻器的滑片使接入电路的阻值最大。
【思考】 一种材料的电阻率较大，那么该材料所制成的导体的电阻一定大吗？
角度1　对电阻定律的理解
例1 (2024·贵州安顺市高二期中)如图所示，材质均匀的某种长方体金属材料样品，长为a，宽为b，厚为c。恒定电流I沿AB方向通过时，样品AB两端电压大小为U；恒定电流I沿CD方向通过时，样品CD两端电压大小为(　　)
例2 (2024·福建省仙游高二期末)有一根粗细均匀的电阻丝，当两端加上2 V电压时通过其中的电流为4 A，现将电阻丝均匀地拉长，然后两端加上2 V电压，这时通过它的电流变为0.25 A。由此可知，这根电阻丝已被均匀地拉长为原长的(　　)
A.2倍B.4倍 C.8倍D.16倍
角度2　对电阻率的理解
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；合金的电阻率比构成该合金的任一纯金属的电阻率大，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、横截面积有关，D错误。
训练1 (多选)下列说法中正确的是(　　)
1.伏安特性曲线在实际应用中，常用横坐标表示________，用纵坐标表示________，这样画出的导体的I－U图像，叫做导体的伏安特性曲线，如图所示。
2.线性元件导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压为成______的线性关系，具有这样特点的电学元件称为线性元件，如金属导体、电解质溶液等。
3.非线性元件伏安特性曲线不是__________，即电流与电压不成正比的电学元件，称为非线性元件，如气态导体、半导体等。
4.I－U与U－I图线的比较
【思考】 I－U图像是曲线时，导体在P状态下的电阻的倒数是该点的切线的斜率还是OP直线的斜率？
例4 某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，图线上过A点的切线交I轴于C点， 则下列说法中正确的是(　　)
A.加5 V电压时，导体的电阻约是0.2 ΩB.加12 V电压时，导体的电阻约是24 ΩC.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断增大D.由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
训练2 如图，某圆柱形金属导线，长为L，横截面积为S，它的I－U图像如图所示，则下面说法正确的是(　　)
1.(电阻、电阻定律、电阻率的理解)(2024·湖北襄阳五中高二月考)下列说法正确的是(　　)
2.(电阻定律与欧姆定律的综合)一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为(　　)
3.(伏安特性曲线)(多选)两粗细相同的同种金属电阻丝R1、R2的电流I和电压U的关系图像如图所示，可知(　　)
A.两电阻的大小之比为R1∶R2＝3∶1B.两电阻的大小之比为R1∶R2＝1∶3C.两电阻丝的长度之比为L1∶L2＝3∶1D.两电阻丝的长度之比为L1∶L2＝1∶3
题组一　导体电阻与相关因素的定量关系、电阻的应用
1.如图所示，将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，闭合开关使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，下列正确的是(　　)
A.小灯泡变暗，灯丝电阻率变大B.小灯泡变暗，灯丝电阻率变小C.小灯泡变亮，灯丝电阻率变大D.小灯泡变亮，灯丝电阻率变小
2.关于金属丝的电阻及其电阻率，下列说法正确的是(　　)
3.如图所示是长、宽、高分别为3 m、2 m、1 m的长方体导体，当电流从面B流入时，导体电阻为R，则当电流从侧面C流入时，其电阻为(　　)
题组二　导体的伏安特性曲线
4.如图所示为A、B两电阻的U－I图线，下列关于两电阻的描述正确的是(　　)
A.电阻A的阻值随电流的增大而增大，电阻B的阻值不变B.电阻A的阻值随电流的增大而减小，电阻B的阻值不变C.在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻B的D.在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B的
解析　由图可知，电阻A的图线上的点与坐标原点连线的斜率越来越大，故A的阻值随电流的增大而增大，电阻B的阻值不变，A正确，B错误；两图线的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻阻值的大小相等，C、D错误。
5.(多选)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轴的垂线。下列说法正确的是(　　)
6.某导体的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.导体两端加4 V电压时，导体的电阻为7.5 ΩB.导体两端加12 V电压时，导体的电阻为24 ΩC.该导体为线性元件D.导体的电阻随着电压的升高不断减小
7.神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率ρ＝8×106 Ω·m。某生物体中某段髓质神经纤维可看作高20 cm，半径为4 cm的圆柱体，在其两端加上电压U＝50 V时，该神经恰好发生反应，则引起神经纤维产生感觉的最小电流为(　　)
解析　根据电阻定律，可得神经纤维的电阻为
8.(2024·陕西汉中高二期末)将碳均匀涂在圆柱形实心瓷棒的外侧面形成均匀的碳膜，做成碳膜电阻。已知碳的电阻率为ρ，瓷棒的长为l，瓷棒横截面的直径为D，所涂碳膜的厚度为d。将该电阻沿轴线方向接入电路时，阻值为(　　)
9.晶体二极管是一种半导体元件，在生产和生活中有着广泛的应用，某二极管的伏安特性曲线如图所示，下列说法正确的是(　　)
A.二极管是非线性元件B.加正向电压时，二极管阻值不变C.加正向电压时，二极管阻值随着电压的增大而增大D.加反向电压时，无论加多大电压，电流都很小
10.(多选)(2024·山东聊城高二期末)离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105V，已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8×103C，地球表面积近似为5.0×1014m2，则(　　)
A.该大气层的等效电阻约为600 ΩB.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 AC.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·mD.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
11.将上下表面均为正方形、高度相等、用同种材料制成的甲、乙导体分别接在电压为U的电源上，已知电流方向如图所示，甲、乙导体上下表面边长分别为a和b，高均为h，则(　　)
A.电流沿图中方向流过两导体时，甲、乙阻值之比是1∶2B.电流沿图中方向流过两导体时，甲、乙阻值之比是a∶bC.流经导体的电流之比为1∶1D.流经导体的电流之比为b∶a
12.(2024·北京海淀人大附中高一期末)如图所示，一只小鸟站在一条通电的铝质裸导线上，导线的横截面积为185 mm2，导线上通过的电流为400 A，鸟两爪间的距离为5 cm。结合表格中的有效信息，求这只小鸟的两爪间的电压。并说明在该问题解决过程中你对小鸟的电阻做了怎样的近似处理？为什么？
表　几种导体材料在20 ℃时的电阻率
答案　3.1×10－3V　见解析