版高中物理同步人教版选修31第2章 6 导体的电阻Word格式文档下载.docx
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d.结论:
导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,还跟材料有关.
2.导体的电阻
(1)内容:
同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比,导体的电阻还与构成它的材料有关.
(2)公式:
R=ρ
.
1.导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定.(×
)
2.一根阻值为R的均匀电阻线,均匀拉长为原来的2倍,电阻变为4R.(√)
3.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.(×
由影响导体电阻的因素分析为什么几个电阻串联,总电阻增大,几个电阻并联总电阻减小?
【提示】 几个电阻串联相当于增大了导体的长度,几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积.
如图262所示,为一电阻率为ρ的长方体铜柱,各边尺寸标注如图,a、b、c、d为四个接线柱.
图262
探讨1:
ab端接入电路和cd端接入电路时铜柱的电阻相同吗?
若不相同,哪种情况大些?
【提示】 不相同 ab端接入电路时铜柱的电阻大些.
探讨2:
试用题中所给符号表示ab端和cd端接入电路时的电阻.
【提示】 Rab=ρ
Rcd=ρ
1.对电阻定律的理解
(1)公式R=ρ
是导体电阻的决定式,图263中所示为一块长方体铁块,若通过电流I1,则R1=ρ
;
若通过电流I2,则R2=ρ
图263
导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质,是由导体本身性质决定的.
(2)适用条件:
温度一定,粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液.
(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律.
2.认识滑动变阻器
(1)构造:
如图264所示是滑动变阻器的实物图,AB是一金属杆,其电阻为零,CD是电阻率较大的、长度较长的电阻丝,缠绕在陶瓷管上,匝与匝之间是绝缘的,有两条比较光亮的线,是被刮掉绝缘层的部分,P是滑片,上端与金属杆连接,下端与电阻丝连接.
图264
(2)原理:
利用滑片P改变接入电路中的电阻丝的长度,起到改变电阻的作用.
(3)接线方式:
作限流用时,将AC或AD接入电路即可.注:
接A接B是等效的.
作分压用时,CD全部接入电路,利用PC或PD上分得的电压对负载供电.
3.R=ρ
与R=
的比较
R=
区别
意义
电阻定律的表达式,也是电阻的决定式
电阻的定义式,R与U、I无关
作用
提供了测定电阻率的一种方法——ρ=R
提供了测定电阻的一种方法——伏安法
适用范围
适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体
纯电阻元件
联系
对R=
进一步说明了导体的电阻不是取决于U和I,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
1.两根完全相同的金属丝甲和乙,长度均为L,横截面积均为S,将乙拉长为原来的两倍后,将两根金属丝串联在同一电路中,甲、乙金属丝两端的电压之比为( )
【导学号:
34522027】
A.1∶2B.2∶1
C.1∶4D.4∶1
【解析】 乙拉长为原来的2倍时,截面积减小为原来的一半,由R=
可知,电阻变为原来的4倍;
两电阻串联时,电压之比等于电阻之比;
故电压之比为1∶4;
故选C.
【答案】 C
2.在做“决定电阻大小的因素”实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测出通过它们的电流大小,然后进行比较,最后得出结论.
导线号码
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.2
横截面积/mm2
3.2
0.8
材料
锰铜
钨
镍铬
(1)为了研究电阻与导体材料有关,应选用的两根导线是(填号码)________;
(2)为了研究电阻与导体的长度有关,应选用的两根导线是________;
(3)为了研究电阻与横截面积的关系,应选用的两根导线是________;
(4)本实验所采用的方法是_________________________________________.
【解析】
(1)研究电阻与导体材料的关系,应该选长度和横截面积都相同的两根导线,即选C、F;
(2)研究电阻与导体长度的关系,应该选材料和横截面积都相同的两根导线,即选C、G;
(3)研究电阻与导体横截面积的关系,应该选长度和材料都相同的两根导线,即选A、D.
【答案】
(1)CF
(2)CG (3)AD (4)控制变量法
对电阻定律应用的两点提醒
(1)导体的电阻由ρ、l、S共同决定,在同一段导体的拉伸或压缩形变中,导体的横截面积、长度都变,但总体积不变,电阻率不变.
(2)公式R=ρ
适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液.
电阻率
1.物理意义:
ρ反映了材料导电性能的好坏.电阻率越小,导电性能越好.
2.单位:
国际单位——欧姆·
米,符号是Ω·
m.
3.决定因素:
电阻率ρ由材料自身的特性和温度决定.纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大.
1.电阻率ρ与导体的长度L和横截面积S有关.(×
2.电阻率表征了材料的导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关.(√)
3.电阻率大的导体,电阻一定很大.(×
如图265所示,将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表(测电阻大小的仪器)连接成如图所示电路,用酒精灯加热灯丝后,发现欧姆表的示数变大了,该实验说明哪个物理量与温度有关?
图265
【提示】 金属丝的电阻率与温度有关,随温度的升高而增大.
如图266所示,一条康铜丝,长度为l,截面直径为d,当加在其两端的电压为U时,通过它的电流为I.
图266
这条康铜丝的电阻是多大?
【提示】 R=
康铜丝的电阻率是多大?
【提示】 ρ=
1.电阻与电阻率的区别
电阻R
电阻率ρ
描述对象
导体
物理意义
反映导体对电流阻碍作用的大小,R大,阻碍作用大
反映材料导电性能的好坏,ρ大,导电性能差
决定因素
由材料、温度和导体形状决定
由材料、温度决定,与导体形状无关
单位
欧姆(Ω)
欧姆·
米(Ω·
m)
,ρ大,R不一定大,导体对电流阻碍作用不一定大;
R大,ρ不一定大,导电性能不一定差
2.测定金属的电阻率
(1)实验目的
①掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.
②会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率.
(2)实验原理
把金属丝接入如图267所示的电路中,用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝中的电流,根据Rx=
计算金属丝的电阻Rx;
然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l,利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝宽度,求出金属丝的直径d,计算出金属丝的横截面积S;
根据电阻定律Rx=
,得出计算金属丝电阻率的公式ρ=
=
图267
(3)实验步骤
①取一段新的金属丝紧密绕制在铅笔上,用毫米刻度尺测出它的宽度,除以圈数,求出金属丝的直径.或利用螺旋测微器直接测量.
②按如图267所示的电路图连接实验电路.
③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.
④把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值.
⑤拆除实验电路,整理好实验器材.
(4)数据处理
①电阻R的值
方法一,平均值法:
分别计算电阻值再求平均值;
方法二,图象法:
利用UI图线的斜率求电阻.
②将测得的Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ=
,计算出金属导线的电阻率.
(5)注意事项
①为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行,为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行.
②本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法.
③开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要调至最大.
④电流不宜太大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大.
3.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中错误的是( )
A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接法,多次测量后算出平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
【解析】 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;
金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它分流作用很小,应采用电流表外接法.故A、C操作错误.
【答案】 AC
4.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表.采用分压电路接线,图268甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R1,其阻值约为5Ω.
34522028】
甲 乙
图268
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(选填a或b)、导线②连接________(选填c或d).
(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为________Ω.
U/V
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
2.40
I/A
0.09
0.19
0.27
0.35
0.44
0.53
(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的
,若测R2的阻值,则最优的连线应选________(填选项).
A.①连接a,②连接c
B.①连接a,②连接d
C.①连接b,②连接c
D.①连接b,②连接d
【解析】
(1)由于实验测量的是一个小电阻,故电流表应外接,因此导线①接a,由于采用分压电路,故导线②应接d.
(2)根据实验数据作出R1的伏安特性曲线如图所示,图线的斜率即为电阻R1的大小,由图象可知,R1=4.6Ω.
(3)设R1的边长为l,厚度为h,电阻率为ρ,根据电阻定律,得R1=ρ
,R2的阻值R2=ρ
=R1,故测量R2的电路同测量R1的电路,故选项B正确.
【答案】
(1)a d
(2)作图如图所示,4.6(4.4~4.7均可)
(3)B
伏安法测电阻时应掌握的三点技巧
(1)电压表和电流表的选择可参考的数据有:
①电阻或小灯泡的额定电压、额定电流.
②电源电动势E和电路的最大电流Im=
③实验表格或实验图象的电压和电流.
(2)滑动变阻器的选择方法:
用限流式接法时一般滑动变阻器的最大阻值R与待测电阻Rx相差不大或R略大于Rx,都能满足测多组数据的要求;
当用分压式接法时,滑动变阻器一般选阻值小的,滑动变阻器的阻值越小,越方便调节.
(3)电流表的两种接法
①两种接法对比
内接法
外接法
电路
误差分析
电压表示数UV=UR+UA>UR
电流表示数IA=IR
R测=
>
=R真
电压表示数UV=UR
电流表示数IA=IR+IV>IR
R测=
<
误差来源
电流表的分压作用
电压表的分流作用
②两种接法的选择
a.直接比较法:
当Rx≫RA时,采用内接法;
当Rx≪Rv时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”.
b.公式计算法
当Rx>
时,用电流表内接法,
当Rx<
时,用电流表外接法,
当Rx=
时,两种接法效果相同
图269
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- 版高中物理同步人教版选修31第2章 导体的电阻 高中物理 同步 人教版 选修 31 导体 电阻