第2章-2电阻定律PPT课件
高中物理第2节 电阻定律优秀课件
３．超导应用的障碍：低温的获得和高温超导材料的获得． ４．超导材料的应用：超导输电,超导发电机、电动机、 超导电磁铁, 超级计算机等．
超导磁悬浮
高温超导变压器
电阻定律的理解及应用
[典例] 两根完全相同的金属裸导线 A 和 B，如果把导线 A 均 匀拉伸到原来的 2 倍，电阻为 RA，导线 B 对折起来，电阻为 RB， 然后分别加上相同的电压，求：导线 A 和 B 的电阻值之比。
考例 如下图所示为滑动变阻器示意图，下列说法
中正确的是( BC)
❖ A．a和b串联接入电路中，P向右移动时电流增大 ❖ B．b和d串联接入电路中，P向右移动时电流增大 ❖ C．b和c串联接入电路中，P向右移动时电流增大 ❖ D．a和c串联接入电路中，P向右移动时电流增大
变式 3 如图所示是插头式电阻箱的结构示意图， 下列说法正确的是( )
[思路点拨] 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。
[解析] 导线的形状改变后，其总体积不变，电阻率也不 变。设导线 A 和 B 原来的长度为 l，横截面积为 S，电阻为 R， 则 lA＝2l，SA＝S2，lB＝2l ，SB＝2S。
(5)电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大。
(× )
四、导体、绝缘体和半导体(P49)
电阻定律适用于任何均匀的柱体材料，只是不同材料 的电阻率差异很大。
导体的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大，有些材料 的导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体。
半导体的特性：改变半导体的温度、受光照射、在半 导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显 著的变化，这些性能是导体和绝缘体没有的．
a 1
电路分析基础 张凤霞课件-第02章.电阻电路的等效变换
120 60
ab
20 100 60
40
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例5 求: Rab
5
15
6
a 20 b
7
6
缩短无 电阻支路
Rab＝10
4
ba
15
10
20
5
a
15 b
7 6 6 4 a
b
15 7 3
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例6 求: Rab
iR
对称电路 c、d等电位
变量之间无控制和被控的关系，则称 N1和 N2为 单口网络（二端网络）。
一个单口网络对电路其余部分的影响，决定于其 端口电流电压关系（VAR）。
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二. 等效单口网络
a
i +
b u-
N
u f (i)
a
i +
b u-
N'
u f(i)
若网络 N 与 N 的VAR相同，则称该两网络为
等效单口网络。
将电路中一个单口网络用其等效网络代替（称 为等效变换），电路其余部分的工作状态不会 改变。
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2.1.2 单口网络端口伏安关系(VAR)的求取
将单口网络从电路中分离出来，标 好其端口电流、电压的参考方向；
假定端电流i 已知（相当于在端口 接一电流源），求出 u = f (i) 。或 者，假定端电压 u 已知（相当于在 端口接一电压源），求出 i = g (u) 。
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• 三端网络的端口VAR
端口独立电流（例如 i1、i2 ）与端口独立电压（例 如 u13 、u23 ）之间的关系。
第1部分 第二章 第2节 电阻定律
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(1)本题中确定薄膜导电的 L 和 S 时应用的是一种展开 法，这种方法仅适用于 D≫d 的情况。 π π 2 (2)薄膜导电的横截面积 S 也可以推导： S＝ (D＋2d) － 4 4 D2＝πDd＋πd2。因 D≫d，故 S≈πDd。
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测量液体的电阻率，工业上采用一种
称为“电导仪”的仪器，其中一个关键
部件如图2－2－5所示，A、B是两片 面积为1 cm2的正方形铂片，间距为 d＝1 cm，把它们浸在待测液体中， 图2－2－5
若通过两根引线加上一定的电压U＝6 V时，测出电流I＝
1 μA，则这种液体的电阻率为多少？
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U 6 解析：R＝ I ＝ －6 Ω＝6×106 Ω 10 由题意知：l＝d＝10－2 m，S＝10－4 m2 l 由 R＝ρS得
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[解析]
U 由欧姆定律可得 R＝ I ，沿着 L
的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效 为一电阻，其长为 L，横截面积为管的周长 ×厚度 d。 l 由电阻定律 R＝ρS可得 L ρL R＝ρ D ＝ ， πDd 2π · d 2 U ρL UπDd 则I＝ ，解得 ρ＝ IL 。 πDd
[答案] U I UπDd IL
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l SR d2 (4)根据电阻定律 R＝ρS有 ρ＝ l ，S＝π( ) ， 2 U πd2U 由欧姆定律有 R＝ I ，整理得 ρ＝ 。 4lI
答案：(1)米尺 πd2U (4) 4lI (2)螺旋测微器 (3)见解析图
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[自学教材]
1．内容 同种材料的导体，其电阻 R 与它的长度 l 成材料 正比 ， 与它的横截面积 S 成 反比 ； 导体电阻与构成它的材料有关。 2．公式
l ρS 。 R＝
第二章 第2节电阻定律
B.若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值减小
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
16
课前自主梳理
课堂互动探究
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解析
若将a、c两端连在电路中，aP部分连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该
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[针对训练1] 如图3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 或将C与D接入电路中时电阻之比RAB∶RCD为( )
图3
A.1∶4 B.1∶2 C.2∶1 D.4∶1
14
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解析
S1 lbc 1 设沿 AB 方向横截面积为 S1，沿 CD 方向横截面积为 S2，则有 ＝l ＝ 。根 S2 ab 2
(2)电阻丝长度的测量 刻度尺 量出它的长度l。 把电阻丝拉直，用_________
2
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(3)电阻的测量
按如图1所示电路图连接电路，闭合开关后，测量电阻丝两端的电压 U和通过电阻 U R＝ I 计算得到电阻。 丝的电流I，由__________
图1
3
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5
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四、导体、绝缘体和半导体
导体
导电性能 好
绝缘体
差 约108～1018 陶瓷、塑料、橡胶
半导体
介于导体和绝缘体之间 10－5～106 锗、硅、砷化镓、锑化铟等
电阻率(Ω·m) 约10－8～10－6 实例 各种金属、电 解质溶液等 导线等
电阻定律课件PPT
目录
• 电阻定律基本概念 • 电阻定律公式推导及应用 • 实验验证：测量导体材料电阻率
目录
• 电阻温度系数及温度对电阻影响 • 实际应用案例：传感器中电阻变化检
测 • 总结回顾与拓展延伸
01
电阻定律基本概念
电阻定义及单位
电阻是指导体对电流的阻碍作 用，用字母R表示。
02
电阻单位
01
半导体
温度升高，半导体内部载 流子浓度增加，导致电阻 值减小。
绝缘体
温度升高，绝缘体内部电 子活跃度提高，可能导致 绝缘性能下降。
实际应用中温度补偿方法
桥式电路补偿法
通过桥式电路中的可调电阻进行 温度补偿，使输出保持稳定。
热敏电阻补偿法
利用热敏电阻的负温度系数特性 进行补偿，实现温度稳定输出。
软同电流下的电阻值。
数据处理
2. 计算电阻率：利用电阻值和导体尺寸 ，计算导体材料的电阻率。
误差来源分析
01
02
03
仪器误差
环境因素
人为操作
电流表、电压表等测量仪器的精度限制可 能导致测量误差。
温度、湿度等环境因素的变化可能影响导 体材料的电阻率。
实验过程中的人为操作误差，如读数不准 、连接不良等，也可能导致测量误差。
阻抗匹配作用
电阻可以与电路中的其他元件进行阻抗 匹配，使电路达到最佳工作状态。
滤波作用
电阻可以与电容、电感等元件组成滤波 器，对电路中的信号进行滤波处理。
02
电阻定律公式推导及应用
欧姆定律简介
01
定义
欧姆定律是电路学中的基本定 律，它描述了电压、电流和电
阻之间的关系。
02
公式
高中物理课件第2章2.电阻定律
流由零逐渐增大，线圈产生逐的渐磁增场强
，电容器里
的电场逐渐减弱，电场能逐渐转化为磁场能电场．能放电完毕后，
全磁部场转能化为
．
• 充电过程：电容器放电完毕后，由于线圈的自感作用，电
流原保来的持方向
继续流动，电容器反将向进充行电
，
线圈的磁场逐渐减弱，电容器逐里渐的增强电场
，磁场能
逐渐转化为电场能．充电完毕，电磁流场能减小为零， 电场能全
预习导学
3．电磁振荡的周期和频率
(1)电磁振荡完成一次 周期性变化
需要的时间叫做周期.1
s内完成周期性变化的 次数 叫频率． (2)振荡电路里发生 无阻尼 振荡时的周期和频率叫做振荡
电路的固有周期、固有频率，简称振荡电路的周期和频率．
(3)LC电路的周期T和频率f跟电感线圈的电感L和电容器的电
容C的关系是T＝2π
【解析】 导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为 R＝ρSl，而
R＝UI 为电阻的定义式．电阻率是导体材料本身的属性，与导体的形状、长短无 关．
【答案】 BD
[迁移 3] 金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，下列 I-U 图像中能 表示金属铂电阻情况的图像是( )
【解析】 在 I-U 图像中，图像的斜率表示电阻的倒数，由于铂的电阻率随 温度的升高而变大，故 I-U 图像中图线的斜率应减小．因此能反映金属铂电阻情 况的图像为 C.
[再判断] 1．任何导电材料的电阻率都是随温度的升高而增大．( × ) 2．导体的横截面积越大电阻率越小．( × ) 3．用来制作标准电阻的锰铜和镍铜合金的电阻率几乎不随温度的变化而变 化．( √ )
[后思考]
电位器是怎样改变接入电路中的阻值的？ 【提示】 电位器是通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻的．
第二章 2 电阻定律
2电阻定律[学习目标] 1.知道决定导体电阻的因素，能用控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系.2.掌握电阻定律并能进行有关计算.3.知道电阻率概念，知道常见金属导体电阻率的大小排序.4.知道导体的电阻率和温度有关．1．探究决定导体电阻的因素探究方法：控制变量法，例如探究导体的电阻与长度之间的关系时，需要保持横截面积和材料不变，而只改变导体的长度．2．电阻定律(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；导体电阻还与构成它的材料有关．(2)公式：R＝ρlS，式中ρ是比例系数，称为材料的电阻率．3．电阻率(1)概念：电阻率是反映材料导电性能的物理量，是材料本身的属性，与材料的形状、大小无关．(2)单位是欧姆·米，符号为Ω·m.(3)影响电阻率的两个因素是材料和温度．①铜和铝的电阻率较小，常用做电路中的连接导线；电阻率较大的材料常用做电阻器或电热器中的电阻丝．②金属的电阻率随温度的升高而增大．4．导体、绝缘体和半导体导体绝缘体半导体导电性能好差介于导体和绝缘体之间电阻率(Ω·m)约10－8～10－6约108～101810－5～106实例各种金属、电解质溶液等陶瓷、塑料、橡胶等锗、硅、砷化镓、锑化铟等应用导线等固定导线的绝缘子、导线的保护层、用电器的外壳等热敏电阻、光敏电阻、自动控制设备等(1)由R ＝UI 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)由R ＝ρlS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．(×)(3)把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都变成原来的13.(×)(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．(√) (5)温度变化导致金属电阻变化的原因是金属的电阻率随温度变化．(√)一、电阻定律探究导体电阻与其影响因素的定量关系如图1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、材料三个因素中，分别只有一个因素与导体a 不同．图1如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．三个因素及电压不同导体长度 横截面积材料 电压 a l S 铁 U b 2l S 铁 2U c l 2S 铁 U 2 dlS镍铜合金5U(1)四段导体串联接入电路，每段导体两端的电压与电阻有什么关系？ (2)对比导体a 和b 说明什么？ (3)对比导体a 和c 说明什么？ (4)对比导体a 和d 说明什么？答案 (1)正比 (2)导体电阻和长度成正比 (3)导体电阻和横截面积成反比 (4)导体电阻和材料有关1．导体电阻的决定式R ＝ρlSl 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，叫做电阻率． 2．R ＝U I 与R ＝ρlS的区别与联系两个公式区别与联系R ＝UIR ＝ρl S区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R ＝ρl S 是对R ＝UI 的进一步说明，即导体的电阻与U 和I 无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积例1 如图2甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P 、Q 为电极，设a ＝1 m ，b ＝0.2 m ，c ＝0.1 m ，当里面注满某电解液，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？图2答案 40 Ω·m解析 由题图乙可得U ＝10 V 时，电解液的电阻为 R ＝U I ＝105×10－3Ω＝2 000 Ω由题图甲可知电解液长为l ＝a ＝1 m ，横截面积为S ＝bc ＝0.02 m 2，结合电阻定律R ＝ρlS 得ρ＝RS l ＝2 000×0.021Ω·m ＝40 Ω·m.针对训练1 (2020·东营市三校联考)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律．有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a 、b 、c ，且a >b >c .电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻的阻值最小的是( )答案 A解析 长方体的体积V ＝Sl 不变，根据电阻定律R ＝ρlS ，电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的，由于a >b >c ，故A 符合题意．例2 某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律，她拿了一段细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，并测得盐水柱的电阻为R ，现握住橡胶管的两端把它均匀拉长到原长的2倍，如果溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于( ) A ．8R B ．4R C ．2R D.R 2答案 B解析 因溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，所以R ＝ρLS ，拉长后R ′＝ρL ′S ′，由于LS ＝L ′S ′，联立解得R ′＝4R ，故B 正确． 二、电阻率(1)导体的电阻率的大小与什么因素有关？(2)电阻率大，导体的电阻一定大吗？导体的电阻大，电阻率一定大吗？ 答案 (1)导体的电阻率与导体的材料、温度有关．(2)由R ＝ρlS 知，导体的电阻还与导体沿电流方向的长度和垂直电流方向的横截面积有关，导体的电阻率大，导体的电阻不一定大；导体的电阻率与导体的材料、温度有关，与导体的电阻大小无关，所以电阻大，电阻率不一定大．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)许多导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫做超导现象． 例3 (多选)下列说法中正确的是( )A ．据R ＝UI 可知，若通过导体的电流不变，加在导体两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B ．导体的电阻是其本身的属性，通过导体的电流及加在导体两端的电压改变时导体的电阻不变C ．据ρ＝RSl 可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比，与导体的长度l 成反比D ．导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关 答案 BD解析 R ＝UI 是电阻的定义式，导体电阻由导体自身性质决定，与U 、I 无关．当导体两端电压U 加倍时，导体内的电流I 也加倍，但比值R 仍不变，故A 错误，B 正确；由电阻定律R ＝ρlS 可知，导体电阻决定于ρ、l 、S ，与ρ、l 成正比，与S 成反比，但ρ由导体的材料、温度决定，与l 、S 、R 无关，故C 错误，D 正确．针对训练2 (多选)关于材料的电阻率，下列说法正确的是( )A ．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B ．金属的电阻率随温度的升高而增大C ．银材料的电阻率比锰铜合金的电阻率小D ．金属丝拉长为原来的两倍，电阻率变为原来的两倍 答案 BC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，D 错误；金属材料的电阻率随温度升高而增大，B 正确；锰铜合金的电阻率比银材料的电阻率大，电阻率大表明材料的导电性能差，不一定对电流的阻碍作用大，电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，A 错误，C 正确.1．(对电阻率的理解)根据电阻定律，电阻率ρ＝RSl .某种金属导线，在温度不变的情况下，其电阻率( )A ．跟导线的电阻成正比B ．跟导线的横截面积成正比C ．跟导线的长度成反比D ．由金属材料本身特性决定 答案 D解析 导体的电阻率是由导体本身的特性决定的，与导体的长度、横截面积以及导体的电阻均无关，故选D.2．(电阻定律)两根同种材料制成的导线，质量之比为2∶1，长度之比为3∶1，则它们的电阻之比为( )A ．1∶4B ．4∶1C ．9∶2D ．2∶9 答案 C解析 两根同种材料制成的导线，质量之比为2∶1，则它们的体积之比为2∶1，又长度之比为3∶1，则横截面积之比S 1S 2＝V 1l 1V 2l 2＝V 1V 2×l 2l 1＝21×13＝23，根据电阻定律R ＝ρl S ，得R 1R 2＝ρl 1S 1ρl 2S 2＝l 1l 2×S 2S 1＝31×32＝92，所以C 正确． 3．(电阻定律的理解与应用)如图3所示，a 、b 、c 为同一种材料制成的电阻，b 与a 的长度相等但横截面积是a 的两倍；c 与a 的横截面积相等但长度是a 的两倍．当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是( )图3A ．V 1的示数是V 2的2倍B ．V 1的示数是V 3的2倍C ．V 2的示数是V 1的2倍D ．V 2的示数是V 3的2倍答案 A解析 由题意可知：L c ＝2L a ＝2L b ，S b ＝2S a ＝2S c ；设b 的电阻R b ＝R ，由电阻定律R ＝ρlS 得：R a ＝2R b ＝2R ，R c ＝2R a ＝4R ，R c ∶R a ∶R b ＝4∶2∶1.由题电路图可知，a 、b 、c 三个电阻串联，则通过它们的电流相等，由U＝IR得U c∶U a∶U b＝4∶2∶1，V1的示数是V2的2倍，故A正确，C错误；V3的示数是V1的2倍，故B错误；V3的示数是V2的4倍，故D错误．考点一对电阻率的理解1．下列关于电阻率的说法正确的是()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．把一根均匀导线分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半答案 B解析电阻率反映材料导电能力的强弱，只与导体的材料及温度有关，与导体的长度l和横截面积S无关，故A、D错误，B正确；由R＝ρl知R由ρ、l、S共同决定，故C错误．S2．(2020·滨州市期末)下列说法正确的是()A．电阻值大的为绝缘体，电阻值小的为导体B．一般金属材料的电阻率随温度升高而减小C．材料的电阻率与导体的电阻、横截面积和长度有关D．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零答案 D3．一只白炽灯灯泡，正常发光时的电阻为121 Ω，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是()A．大于121 ΩB．小于121 ΩC．等于121 ΩD．无法判断答案 B解析由于金属的电阻率随温度的升高而增大，故白炽灯灯泡正常发光时的电阻大，停止发光一段时间后，灯丝温度降低，电阻减小，故选B.4．(多选)温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图1所示的图像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1A ．图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B ．图线2反映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，则电阻增大，对于大部分半导体材料，电阻随着温度升高而减小，由题图可知，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A 、B 错误，C 、D 正确． 考点二 电阻定律的理解与应用5．有一根粗细均匀的金属导线，其电阻率为ρ，长度为L ，电阻为R ，把它对折使其长度为L2，则对折后该导线的电阻率和电阻分别为( ) A ．ρ，14RB.ρ2，12R C ．2ρ，2R D ．ρ，4R答案 A6．(多选)如图2所示，R 1和R 2是同种材料、厚度相同、表面均为正方形的导体，但R 1的尺寸比R 2的尺寸大，在两导体上加相同的电压，通过两导体的电流方向如图所示，则下列说法正确的是( )图2A ．R 1中的电流小于R 2中的电流B ．R 1中的电流等于R 2中的电流C ．R 1中自由电荷定向运动的速率大于R 2中自由电荷定向运动的速率D ．R 1中自由电荷定向运动的速率小于R 2中自由电荷定向运动的速率 答案 BD7．(多选)如图3所示，a 、b 分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的U －I 图像，下列说法正确的是( )图3A ．a 代表的电阻丝较粗B ．b 代表的电阻丝较粗C ．a 代表的电阻丝阻值小于b 代表的电阻丝阻值D ．图线表示两个电阻丝的电阻随电压的增大而增大 答案 AC解析 由U －I 图像的斜率大小表示电阻可知电阻R b >R a ，因长度l 和电阻率相同，由R ＝ρlS 可知S a >S b ，选项A 、C 正确；电阻只与导体材料自身特性相关，与电压、电流无关，选项D 错误．8．有些材料沿不同方向物理性质不同，我们称之为各向异性．如图4所示，长方体材料长、宽、高分别为a 、b 、c ，由于其电阻率各向异性，将其左右两侧接入电源时回路中的电流，与将其上下两侧接入该电源时回路中的电流相同，则该材料左右方向的电阻率与上下方向的电阻率之比为( )图4A.ac b 2B.a 2bcC.c 2a 2D.a 2b 2 答案 C解析 电流相等，则说明两种接法中电阻相等，根据电阻定律可得ρ1·a bc ＝ρ2·c ab ，故可得ρ1ρ2＝cab a bc＝c ab ·bc a ＝c 2a 2，C 正确．9．两个用同种材料制成的电阻丝A 、B ，已知两电阻丝的直径之比为D A D B ＝12，现将电阻丝A 、B 并联接入电路，通过它们的电流分别为I A ＝2 A 、I B ＝6 A ．则电阻丝A 、B 的长度之比为( ) A ．3∶4 B ．4∶3C ．12∶1D ．1∶12 答案 A10.(多选)两根材料相同的均匀导线A 和B ，其长度分别为L 和2L ，串联在电路中时，其电势的变化如图5所示，下列说法正确的是( )图5A ．A 和B 导线两端的电压之比为3∶2 B ．A 和B 导线两端的电压之比为1∶2C ．A 和B 导线的横截面积之比为2∶3D ．A 和B 导线的横截面积之比为1∶3 答案 AD11.在如图6所示电路中，AB 为粗细均匀、长为L 的电阻丝，以A 、B 上各点相对A 点的电压U 为纵坐标，各点离A 点的距离x 为横坐标，则下列图像中正确的是( )图6答案 A解析 由U ＝IR x ＝E R ·R L x ＝EL x ，其中E 、L 均为定值，故U 与x 成正比，A 项正确．12.工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率，其中一个关键部件如图7所示，A 、B 是两片面积均为1 cm 2的正方形铂片，间距为d ＝1 cm ，把它们浸没在待测液体中，若通过两根引线加上U ＝6 V 的电压时，测出电流I ＝1 μA ，则这种液体的电阻率为多少？图7答案 6×104 Ω·m解析 R ＝U I ＝610－6 Ω＝6×106 Ω 由题意知：l ＝d ＝10－2 m ，S ＝10－4 m 2由电阻定律R ＝ρl S得 ρ＝RS l ＝6×106×10－410－2Ω·m ＝6×104 Ω·m. 13.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电学特性测量，可以反映地下的有关情况，如图8所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm ，假设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0.314 Ω·m ，现在钻孔的上表面和底部加上电压U ＝100 V ，测得通过的电流I ＝100 mA.(π取3.14)求该钻孔的深度．图8答案 100 m解析 盐水电阻R ＝U I＝1 000 Ω 由电阻定律得R ＝ρh S ＝ρh πr2 解得h ＝100 m.。
第2章 第1课时电阻定律 欧姆定律
考点内容要求考纲解读欧姆定律Ⅱ1.应用串、并联电路规律，闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析．2．非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系．能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现．3．稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现．4．实验及相关电路的设计，几乎已成为每年必考的题型.电阻定律Ⅰ电阻的串、并联Ⅰ电源的电动势和内阻Ⅱ闭合电路的欧姆定律Ⅰ电功率、焦耳定律Ⅰ实验：测定金属丝的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)实验：描绘小电珠的伏安特性曲线实验：测定电源的电动势和内阻实验：练习使用多用电表第1课时电阻定律欧姆定律导学目标 1.会利用电阻定律、欧姆定律进行相关的计算与判断.2.会用导体伏安特性曲线I －U图象及U－I图象解决有关问题一、电流[基础导引]关于电流，判断下列说法的正误：(1)电荷的运动能形成电流()(2)要产生恒定电流，导体两端应保持恒定的电压()(3)电流虽有方向，但不是矢量()(4)电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率() [知识梳理]1．电流形成的条件：(1)导体中有能够自由移动的电荷；(2)导体两端存在持续的电压．2．电流的方向：与正电荷定向移动的方向________，与负电荷定向移动的方向________．电流虽然有方向，但它是________． 3．电流(1)定义式：I ＝________.(2)微观表达式：I ＝________，式中n 为导体单位体积内的自由电荷数，q 是自由电荷的电荷量，v 是自由电荷定向移动的速率，S 为导体的横截面积． (3)单位：安培(安)，符号是A,1 A ＝1 C/s. 二、电阻定律 [基础导引]导体的电阻由哪些因素决定？与导体中的电流、导体两端的电压有关系吗？ [知识梳理]1．电阻定律：R ＝ρl S ，电阻的定义式：R ＝UI .2．电阻率(1)物理意义：反映导体____________的物理量，是导体材料本身的属性． (2)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度升高而________； ②半导体的电阻率随温度升高而________；③超导体：当温度降低到____________附近时，某些材料的电阻率突然____________成为超导体． 三、欧姆定律 [基础导引]R ＝U /I 的物理意义是( )A ．导体的电阻与电压成正比，与电流成反比B ．导体的电阻越大，则电流越大C ．加在导体两端的电压越大，则电流越大D ．导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流的比值 [知识梳理]部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成________，跟导体的电阻R 成________． (2)公式：____________.(3)适用条件：适用于________和电解液导电，适用于纯电阻电路．(4)导体的伏安特性曲线：用横坐标轴表示电压U ，纵坐标轴表示________，画出的I -U 关系图线．①线性元件：伏安特性曲线是________________________________的电学元件，适用于欧姆定律．②非线性元件：伏安特性曲线是______________的电学元件，____________(填适用、不适用)于欧姆定律思考：R＝UI与R＝ρlS有什么不同？考点一对电阻定律、欧姆定律的理解考点解读1．电阻与电阻率的区别(1)电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大．电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好．(2)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小．(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关．2．电阻的决定式和定义式的区别公式R＝ρlS R＝UI区别电阻定律的决定式电阻的定义式说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液适用于任何纯电阻导体例1如图1甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1 m，b＝0.2 m，c ＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10 V时，求电解液的电阻率ρ.图1思维突破应用公式R＝ρlS解题时，要注意公式中各物理量的变化情况，特别是l和S的变图3化情况，通常有以下几种情况：(1)导线长度l 和横截面积S 中只有一个发生变化，另一个不变．(2)l 和S 同时变化，有一种特殊情况是l 与S 成反比，即导线的总体积V ＝lS 不变． 考点二 对伏安特性曲线的理解 考点解读比较图2甲中a 、b 两导体电阻的大小，说明图乙中c 、d 两导体的电阻随电压增大如何变化？图2归纳提炼1．图线a 、b 表示线性元件．图线c 、d 表示非线性元件．2．图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故R a <R b (如图甲所示)． 3．图线c 的斜率增大，电阻减小，图线d 的斜率减小，电阻增大(如图乙所示)． 注意：曲线上某点切线的斜率不是电阻的倒数．4．由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线．5．伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻． 典例剖析例2 小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图3 所示，P 为图线上一点，PN 为图线在P 点的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则下列说法中正确的是( ) A ．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2C ．对应P 点，小灯泡的电阻为R ＝U 1I 2－I 1D ．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围的面积思维突破 伏安特性曲线常用于：(1)表示电流随电压的变化；(2)表示电阻值随电压的变化；(3)计算某个状态下的电功率P ＝UI ，此时电功率为纵、横坐标围成的矩形面积，而不是曲线与坐标轴包围的面积．图47.利用“柱体微元”模型求解电流大小例3 来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800 kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1 mA 的细柱形质子流．已知质子电荷量e ＝1.60×10－19C ．这束质子流每秒打到靶上的个数为________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L 和4L 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，则n 1∶n 2＝________.模型建立 粗细均匀的一段导体长为l ，横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ，当导体两端加上一定的电压时，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v .(1)导体内的总电荷量：Q ＝nlSq . (2)电荷通过截面D 的时间：t ＝l v. (3)电流表达式：I ＝Qt＝nqS v .建模感悟 本题是利用流体模型求解问题．在力学中我们曾经利用此模型解决风能发电功率问题，也是取了一段空气柱作为研究对象．请同学们自己推导一下． 跟踪训练 如图4所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上带有均 匀分布的负电荷，设棒单位长度内所含的电荷量为q ，当此棒沿轴线 方向做速度为v 的匀速直线运动时，由于棒的运动而形成的等效电流大 小为 ( ) A ．v q B.qv C ．q v S D.q v SA 组 对电流的理解1．某电解池，如果在1秒钟内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是 ( ) A ．0 B ．0.8 A C ．1.6 A D ．3.2 A2．一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U 时，通过金属导线的电流强度为I ，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v ，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U ，则此时 ( ) A ．通过金属导线的电流为I2图5 B ．通过金属导线的电流为I4C ．自由电子定向移动的平均速率为v2D ．自由电子定向移动的平均速率为v4B 组 电阻定律、欧姆定律的应用3．一个内电阻可以忽略的电源，给一个绝缘的圆管子内装满的水银供电，电流为0.1 A ，若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管子里，那么通过的电流将是( )A ．0.4 AB ．0.8 AC ．1.6 AD ．3.2 A4．电位器是变阻器的一种．如图5所示，如果把电位器与灯泡串 联起来，利用它改变灯的亮度，下列说法正确的是 ( ) A ．连接A 、B 使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 B ．连接A 、C 使滑动触头逆时针转动，灯泡变亮 C ．连接A 、C 使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗 D ．连接B 、C 使滑动触头顺时针转动，灯泡变亮C 组 伏安特性曲线的应用5．如图6所示是某导体的I －U 图线，图中α＝45°，下列说法正确的是 ( )图6A ．通过电阻的电流与其两端的电压成正比B ．此导体的电阻R ＝2 ΩC ．I －U 图线的斜率表示电阻的倒数，所以R ＝cot 45°＝1.0 ΩD ．在R 两端加6.0 V 电压时，每秒通过电阻截面的电荷量是3.0 C6．某导体中的电流随其两端电压的变化如图7所示，则下列说法中正确的是 ( )图7A．加5 V电压时，导体的电阻约是5 ΩB．加11 V电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小图1课时规范训练(限时：30分钟)1．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是 ( ) A ．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B ．长度一定，电阻与导体的横截面积成正比 C ．电压一定，电阻与通过导体的电流成正比 D ．电流一定，电阻与导体两端的电压成反比2．下列关于电阻率的说法中正确的是 ( ) A ．电阻率与导体的长度以及横截面积有关 B ．电阻率由导体的材料决定，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，可用来制造电阻温度计 3．关于电流，下列说法中正确的是( )A ．导线内自由电子定向移动速率等于电流的传导速率B ．电子运动的速率越大，电流越大C ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向D ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位A 是基本单位4．横截面的直径为d 、长为l 的导线，两端电压为U ，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向运动的平均速率的影响是( )A ．电压U 加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变B ．导线长度l 加倍时，自由电子定向运动的平均速率加倍C ．导线横截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变D ．导线横截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率加倍 5.如图1所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I －R 图象．现将甲、乙串联后接入电路中，则 ( ) A ．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小 B ．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小 C ．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少 D ．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少6．有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q .此时电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 ( ) A ．n v S B ．n v Δt C.I Δt q D.I ΔtSq图2图3图47．一只标有“220 V ,60 W ”的白炽灯泡，加在其两端的电压U 由零逐渐增大到220 V ，在这一过程中，电压U 和电流I 的关系与选项中所给的四种情况比较符合的是 ()8．两根材料相同的均匀导线A 和B ，其长度分别为L 和2L ，串联在电路中 时沿长度方向电势的变化如图2所示，则A 和B 导线的横截面积之比为( )A ．2∶3B ．1∶3C ．1∶2D ．3∶1 9．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的 这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如 图3所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放 一物体m ，电梯静止时电流表示数为I 0；当电梯运动时，电流表的示数I 随时间t 变化的规律如图甲、乙、丙、丁所示．则下列说法中正确的是 ()A ．甲图表示电梯在做匀速直线运动B ．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动C ．丙图表示电梯可能向上做匀加速运动D ．丁图表示电梯可能向下做匀减速运动10. 在如图4所示电路中，AB 为粗细均匀、长为L 的电阻丝，以A 、B 上各点相对A 点的电压为纵坐标，各点离A 点的距离x 为横坐标，则 U 随x 变化的图线应为 ()复习讲义基础再现 一、基础导引 (1)× (2)√ (3)√ (4)× 知识梳理 2.相同 相反 标量3．(1)qt (2)nq v S二、基础导引 导体的电阻由导体自身的长度、横截面积、自身的材料决定，也与温度有一定关系，但与导体中的电流、导体两端的电压没有必然的关系．知识梳理 2.(1)导电性能 (2)①增大 ②减小 ③绝对零度 减小为零 三、基础导引 CD知识梳理 (1)正比 反比 (2)I ＝UR (3)金属 (4)电流I ①通过坐标原点的直线 ②曲线不适用思考：R ＝U I 是电阻的定义式，提供了一种测量电阻的方法，R 与U 、I 都无关．公式R ＝ρlS 是电阻的决定式，即电阻率一定时，R 正比于l ，反比于S . 课堂探究 例1 40 Ω·m 例2 ABD例3 6.25×1015 2∶1 跟踪训练 A 分组训练1．D 2．BC 3．C 4．AD 5．ABD 6．AD课时规范训练1．A 2．B 3．D 4．C 5．C 6．C 7．B 8．B 9．AC 10．A。
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学教法分析 ●新课导入建议
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如图教 2－2－1 所示为电路中常用的滑动变阻器，当将
A、D 两点接入电路中时，移动滑动触头 P，变阻器接入电路
的实际阻值就会发生改变，那么移动滑动触头 P 时，是改变
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①内容：同种材料的导体，其电阻 R 与它的 长度 l
学方案设计成正比，与它的横截面积S 成反比，导体电阻还与构成它的当堂双基达
材料 有关．
②公式：R＝ρSl ，式中 ρ 称为材料的 电阻率 ．
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(2)电阻率
①意义：反映材料 导电性能 的物理量，电阻率越小，
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学教法分析 ③导体电阻：用伏安法测导体电阻，R＝UI ，如图 2－课2堂互动探 －2 所示．改变滑动变阻器滑片的位置，能获得多组数据， 以所测电阻的 平均值 作为测量值 R.
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图 2－2－2
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了接入电路的电阻丝的哪个物理量，从而引起电阻的变化
的？导体的电阻还与哪些因素有关呢？我们这节课就来解决
这些问题．
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图教 2－2－1
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●教学流程设计
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学方案设计材料的导电性能越 好 ．
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②单位： 欧姆·米 ，符号 Ω·m . ③决定因素：电阻率由导体的 材料 和 温度 决定．
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2．思考判断
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学教法分析 (1)导体的电阻率由导体本身决定，因而一种材料的电阻课堂互动探 率固定不变．(×)
(2)导体的电阻越小，说明组成导体的材料的电阻率越
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演示结束
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课标解读
1.了解电阻定律，能用电 阻定律进行有关计算． 2.理解电阻率的概念、决 学方案设计 定因素及物理意义． 3.了解导体、半导体与绝 缘体.
了什么实验方法，此前还学过什么实验也用了这种方法？
学方案设计 【提示】 本实验利用了控制变量法；前面实验“探究当堂双基达
弹力与弹簧伸长量”、“探究加速度与所受合外力的关系”
中也利用了控制变量法．
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电阻定律和电阻率 1.基本知识
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(1)电阻定律
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小．(×) 学方案设计 3．探究交流
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相同材料、相同长度，相同横截面积的导体，其电阻一
定相同吗？ 【提示】 不一定相同，因为材料的电阻率还与温度有
前自主导学关，完全相同的导体，当温度不同时，其所呈现的电阻值一课时作业
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(2)测量 学教法分析 ①横截面积：如图 2－2－1 所示，将导体密绕，然后用刻课堂互动探
度尺测出它的 宽度 ，除以 圈数 ，便是导体的 直径 ，则
可以算出导体的横截面积 S.
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图 2－2－1
②导体长度：将导体拉直，用 毫米刻度尺 测量其接入电
路的 有效长度 ．
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2．了解电阻定律，能用电阻定律进行有关计算，深化
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对电阻的认识．
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3．理解电阻率的概念、决定因素及物理意义，了解电
阻率与温度的关系．
前自主导学 4．了解导体、半导体与绝缘体．
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●教学地位 学方案设计 本节知识在高考中单独命题的机会不多，但它是物理的当堂双基达
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2 电阻定律
教师用书独具演示
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●课标要求
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通过实验，探究决定导体电阻的因素．知道电阻定律．
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JK ·物理 选修3-1
学教法分析 ●课标解读
课堂互动探
1．通过对决定导体电阻因素的探究过程，体会控制变
量和逻辑思维的方法．
2．思考判断
(1)导 体的电阻由导体 的长度和横截面 积两个因素决
定．(×)
学方案设计
当堂双基达
(2)根据 R＝UI 可知，通过导体的电流改变，加在电阻两
端的电压也改变，但导体的电阻不变．(√)
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学教法分析
3．探究交流
课堂互动探
考虑一下，在探究决定导体电阻的因素的实验中，利用
重点难点
1.电阻定率的作用．(重点) 2.电阻率的意义．(重点) 3.电阻定律的实验探究． (难点)
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学教法分析
探究决定导体电阻的因素
课堂互动探
1.基本知识
学方案设计
(1)实验探究 用 控制变量 的方法进行实验探究
当堂双基达
①改变导体的长度其他条件 不变 ，测出导体的电阻， 探究导体的电阻与 长度 的关系．
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②改变导体的横截面积，其他条件 不变 ，测出导体的
电阻，探究导体的电阻与 横截面积 的关系．
学方案设计
③改变构成导体的材料，其他条件
不变
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，测出导体的
电阻，探究不同材料的导体的 电阻 是否相同．
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