17-18版：3.2 电阻.doc

第第 2 讲讲 电电 阻阻[目标定位] 1.理解导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比，比例系数与导体的材料有关.2.理解金属导体的电阻由自由电子与金属离子碰撞而产生，金属材料的电阻率随温度的升高而增大．一、探究影响导线电阻的因素1．电阻：导线对电流的阻碍作用就是我们通常所说的电阻．2．电阻定律的实验探究如图 1 所示，我们采用控制变量法研究影响电阻的因素，即分别只有一个因素不同：长度不同；横截面积不同；材料不同的情况下测量导体的电阻．图 1(1)在材料相同、粗细相同的情况下，导体的电阻与导体的长度成正比．(2)在材料相同、长度相同的情况下，导体的电阻与导体的横截面积成反比．(3)对于同种导体，材料电阻率相同，对不同种导体，材料电阻率不同，说明导体的电阻与材料有关．3．电阻定律：导线的电阻 R 跟导体的长度 l 成正比，跟导体的横截面积 S 成反比，还跟导体的材料有关．公式：R＝ρ .式中 ρ 是比例系数．lS4．电阻率(1)R＝ρ 式中比例系数 ρ 是反映材料导电性能的物理量，称为电阻率．lS(2)电阻率与材料有关，还与温度有关．金属材料的电阻率一般会随温度的升高而增大．当温度变化范围不大时，金属的电阻率 ρ 与温度 t 之间近似地存性关系．但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小，变化是非线性(填“线性”或“非线性”)的．想一想 小灯泡的电阻随温度升高怎样变化呢？答案 小灯泡的灯丝是由钨丝制成的，因为金属的电阻率随温度的升高而增大，所以小灯泡的电阻随温度升高而增大．二、身边的电阻1．电位器是一种阻值可变的电阻，可通过改变电阻的大小来调节电路中的电流或部分电路两端的电压．2．有些合金(如锰铜合金)的温度系数很小，表明电阻几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，有些金属(如铜)的温度系数相对大一些，可用来制作电阻温度计．一、欧姆定律和电阻的定义式1．电阻：公式：R＝ ，是比值法定义的物理量，电阻反映了导体对电流阻碍作用的大UI小．由导体本身的性质决定，与外加的电压和通过的电流大小无关．2．欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比．公式：I＝ .UR适用条件：欧姆定律对金属导体适用，对电解质溶液适用，但不适用于气态导体和半导体元件．例 1 对于欧姆定律的理解，下列说法中错误的是( )A．由 I＝ ，通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比URB．由 U＝IR，对一定的导体，通过它的电流强度越大，它两端的电压也越大C．由 R＝ ，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流强度成反比UID．对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变答案 C解析 根据欧姆定律可知，通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，A 正确；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变，即电阻不变，电流与电压成正比，通过它的电流强度越大，两端的电压也越大，B、D 正确；导体的电阻与电流、电压的大小无关，是由导体本身决定的，C 错误．故选 C.二、电阻定律和电阻率1．电阻定律(1)表达式：R＝ρ .反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导体的材料、长度和横截面积lS有关，与其他因素无关．(2)表达式中的 l 是沿电流方向导体的长度，S 是垂直于电流方向的横截面积．2．电阻率(1)电阻率 ρ＝RSl电阻率是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关．单位：欧·米(Ω·m)(2)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度的升高而增大．有些金属(如铜)的温度系数相对较大，可用于制作电阻温度计；②半导体和绝缘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(如锰铜合金)的温度系数很小，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻．例 2 如图 2 所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab＝2bc，当将 A 与 B 接入电路和将 C与 D 接入电路中时电阻之比 RAB∶RCD为( )图 2A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1答案 D解析 设沿 AB 方向横截面积为 S1，沿 CD 方向横截面积为 S2，则有＝＝ ，AB 接入S1S2ladlab12电路时电阻为 R1，CD 接入电路时电阻为 R2，则有＝＝·＝ × ，故＝ .D 选R1R2ρ·labS1ρ·lbcS2lablbcS2S12121R1R241项正确．例 3 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．电阻率大的导体，电阻一定很大D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计答案 B解析 电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度 l 和横截面积S 无关，故 A 错，B 对；由 R＝ρ 知 ρ 大，R 不一定大，故 C 错；有些合金的电阻率几乎不lS受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故 D 错．三、应用实例——滑动变阻器1．原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度来改变电阻．2．在电路中的使用方法图 3结构简图如图 3 甲所示，要使滑动变阻器起限流作用如图乙，正确的连接是接 A 与 D 或C，B 与 C 或 D，即“一上一下” ；要使滑动变阻器起分压作用如图丙，要将 AB 全部接入电路，另外再选择 A 与 C 或 D、B 与 C 或 D 与负载相连，即“一上两下” ，当滑片 P 移动时，负载将与 AP 间或 BP 间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压．例 4 滑动变阻器的原理如图 4 所示，则下列说法中正确的是( )图 4A．若将 a、c 两端连在电路中，则当滑片 OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B．若将 a、d 两端连在电路中，则当滑片 OP 向右滑动时，变阻器的阻值减小C．将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱D．将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱答案 AD解析 若将 a、c 两端连在电路中，aP 部分将连入电路，则当滑片 OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A 正确．若将 a、d 两端连在电路中，也是 aP 部分连入电路，则当滑片 OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B 错误．A、B 两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b 两个接线柱中任意选一个，c、d 两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C 错误．在滑动变阻器的分压式接法中，a、b 两个接线柱必须接入电路，c、d 两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D 正确．对欧姆定律的理解1．根据欧姆定律，下列判断正确的是( )A．导体两端的电压为零，电阻即为零B．导体中的电流越大，电阻就越小C．由 R＝ 可知，导体的电阻跟加在它两端的电压成正比UID．由 I＝ 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比UR答案 D解析 导体的电阻由导体本身的性质决定，公式 R＝ 只提供了测定电阻的方法，R 与 只UIUI是在数值上相等，当我们不给导体两端加电压时，导体的电阻仍存在，因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比，与导体中的电流成反比，A、B、C 错误．对电阻定律和电阻率的理解2．关于公式 R＝ 、R＝ 以及变形式 ρ＝的理解正确的是( )UIρlSRSlA．由 R＝ 可知导线的电阻与电压成正比与电流成反比UIB．由 R＝ 可知导线的电阻与导线的长度成正比，与其横截面积成反比ρlSC．由 ρ＝可知导线的电阻率与导线的横截面积成正比RSlD．由 ρ＝可知导线的电阻率与导线的长度成反比RSl答案 B解析 R＝ 是电阻的定义式，只能由电压和电流来量度电阻，但并不决定导线的电阻，AUI错误；R＝ 为导线电阻的决定式，因此导线的电阻与导线的长度成正比，与其横截面积成ρlS反比，B 正确；电阻率与导线的电阻、导线的长度和横截面积无关，只与导线本身的性质有关，则 C、D 均错误．3．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为 U 时，通过的电流为 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( )A.B．UC．2UD．4UU2答案 D解析 导线原来的电阻为 R＝ρ ，拉长后长度变为 2l，横截面积变为 ，所以 R′＝ρ＝ρlSS2l′S′＝4R.导线原来两端的电压为 U＝IR，拉长后为 U′＝IR′＝4IR＝4U.2lS24．温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图 5 所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则( )图 5A．图线 1 反应半导体材料的电阻随温度的变化B．图线 2 反应金属导体的电阻随温度的变化C．图线 1 反映金属导体的电阻随温度的变化D．图线 2 反映半导体材料的电阻随温度的变化答案 CD解析 金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大；对于半导体材料，电阻率随着温度升高而减小，从而导致电阻减小，因此由图可知，图线 1 表示金属导体的电阻随温度的变化，图线 2 表示半导体材料的电阻随温度的变化．故 C、D 正确，A、B 错误．故选C、D.滑动变阻器的使用5．一同学将变阻器与一只 6V,6～8W 的小灯泡 L 及开关 S 串联后接在 6V 的电源 E 上，当S 闭合时，发现灯泡发光．按图 6 所示的接法，当滑片 P 向右滑动时，灯泡将( )图 6A．变暗 B．变亮C．亮度不变 D．可能烧坏灯泡答案 B解析 由题图可知，变阻器接入电路的是 PB 段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡．当滑片 P 向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，B 选项正确.。