高中物理必修三 學習筆記 第十一章　2　導體的電阻

2導體的電阻[學習目標]1.理解電阻的定義，會用歐姆定律分析電流、電壓與電阻之間的關系.2.掌握電阻定律，知道影響電阻率大小的因素.3.能根據(jù)I－U圖像或U－I圖像求導體的電阻．一、電阻1．定義：導體兩端________與通過導體的________之比．2．公式：R＝eq\f(U,I).3．物理意義：反映了導體對電流的________作用．4．在導體的U－I圖像中，斜率反映了________________________．二、影響導體電阻的因素為探究導體電阻是否與導體長度、________________和材料有關，我們采用______________法進行實驗探究．三、導體的電阻率1．電阻定律(1)內容：同種材料的導體，其電阻R與它的________成正比，與它的________________成反比；導體電阻還與構成它的________有關．(2)公式：R＝____________，式中ρ是比例系數(shù)，叫作這種材料的電阻率．2．電阻率(1)電阻率是反映導體______性能好壞的物理量．(2)影響電阻率的兩個因素是_______和_____________．(3)純金屬電阻率較________，合金的電阻率較________．由于用電器的電阻通常遠大于導線電阻，一般情況下，可認為導線電阻為________．3．超導現(xiàn)象一些金屬在溫度特別低時電阻可以降到______，這種現(xiàn)象叫作超導現(xiàn)象．1．判斷下列說法的正誤．(1)導體的電阻由導體本身的性質決定，跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關．()(2)由R＝ρeq\f(l,S)知，材料相同的兩段導體，長度大的導體的電阻一定比長度小的導體的電阻大．()(3)電阻率是反映材料導電性能好壞的物理量，電阻率越大的導體導電性能越差．()2．一根阻值為R的均勻電阻絲，均勻拉長至原來的2倍，電阻變?yōu)開_______．一、電阻導學探究如圖所示的圖像為金屬導體A、B的U－I圖像，思考：(1)對導體A(或導體B)來說，電流與它兩端的電壓有什么關系？U與I的比值怎樣？(2)對導體A、B，在電壓U相同時，誰的電流?。空l對電流的阻礙作用大？知識深化1．R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，反映了導體對電流的阻礙作用，其大小由導體本身的性質決定，與導體兩端是否加電壓，導體中是否有電流無關．2．I＝eq\f(U,R)是歐姆定律的數(shù)學表達式，表示通過導體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比，適用條件是金屬或電解質溶液導電(純電阻電路)．例1電路中有一段導體，給它兩端加上4V的電壓時，通過它的電流為10mA，可知這段導體的電阻為________Ω；如果給它兩端加上10V的電壓，在單位時間內通過某一橫截面的電荷量為______C；如果要讓導體的電流為15mA，則需要在其兩端加上________V的電壓．例2根據(jù)歐姆定律，下列說法中正確的是()A．由關系式U＝IR可知，導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定B．由關系式I＝eq\f(U,R)可知，導體中電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比C．由關系式R＝eq\f(U,I)可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比D．由R＝eq\f(U,I)可知，導體兩端電壓為0時，導體的電阻也為0二、電阻定律電阻率導學探究1．根據(jù)圖猜想導體電阻大小與哪些因素有關？2．探究多個變量之間關系的方法是什么？3．實驗探究：如圖所示，a、b、c、d是四條不同的金屬導體．導體b、c、d在長度、橫截面積、材料三個因素方面，分別只有一個因素與導體a不同．下表所示為四個串聯(lián)導體的各方面因素關系及導體兩端的電壓關系．不同導體三個因素及電壓長度橫截面積材料電壓alS鐵Ub2lS鐵2Ucl2S鐵eq\f(U,2)dlS鎳銅合金5U①對比導體a和b說明什么？②對比導體a和c說明什么？③對比導體a和d說明什么？知識深化1．導體電阻的決定式R＝ρeq\f(l,S)l是導體的長度，S是導體的橫截面積，ρ是比例系數(shù)，與導體材料有關，叫作電阻率．2．電阻率(1)電阻率是一個反映導體材料導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關．(2)電阻率與溫度的關系及應用①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計．②大部分半導體的電阻率隨溫度的升高而減小，半導體的電阻率隨溫度的變化較大，可用于制作熱敏電阻．③有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻．④一些導體在溫度特別低時電阻率可以降到零，這個現(xiàn)象叫作超導現(xiàn)象．3．R＝eq\f(U,I)與R＝ρeq\f(l,S)的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別與聯(lián)系定義式：R＝eq\f(U,I)決定式：R＝ρeq\f(l,S)區(qū)別適用于純電阻元件適用于粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解液、等離子體聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)是對R＝eq\f(U,I)的進一步說明，即導體的電阻與U和I無關，而是取決于導體本身的材料、長度和橫截面積例3(2022·浙江高二學業(yè)考試)下列關于電阻率的說法中正確的是()A．電阻率是反映材料導電性能的物理量，電阻率越大的材料導電性能越好B．電阻溫度計是利用金屬的電阻率隨溫度變化的規(guī)律制成的C．材料的電阻率取決于導體的電阻、橫截面積和長度D．電阻率的大小只隨溫度的變化而變化，而與材料本身無關例4如圖所示為一塊長方體銅塊，使電流沿I1，I2兩個方向通過該銅塊，則兩次銅塊的電阻之比為()A．1B.eq\f(a2,c2)C.eq\f(a2,b2)D.eq\f(b2,c2)針對訓練(2022·北京市延慶區(qū)高二期末)R1和R2是材料相同、厚度相同的正方形導體片，R1的邊長為R2邊長的2倍．在兩導體片加上相同的電壓，通過兩導體片的電流方向如圖所示，則通過兩者的電流的大小之比I1∶I2為()A．1∶1B．2∶1C．1∶2D．4∶1三、導體的伏安特性曲線1．伏安特性曲線：用縱坐標表示電流I，用橫坐標表示電壓U，這樣畫出的導體的I－U圖像叫作導體的伏安特性曲線．2．線性元件和非線性元件(1)線性元件：伏安特性曲線是一條過原點的直線，歐姆定律適用的元件，如金屬導體、電解質溶液．3．I－U圖像與U－I圖像比較內容I－U圖線U－I圖線坐標軸橫坐標表示電壓U、縱坐標表示電流I橫坐標表示電流I、縱坐標表示電壓U斜率圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體電阻的倒數(shù)圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體的電阻線性元件圖線的形狀R1＞R2R1＜R2非線性元件圖線的形狀電阻隨U的增大而增大電阻隨I的增大而減小例5(2022·河南高二階段練習)如圖所示是電阻R的I－U圖線，圖中α＝45°，由此得出()A．通過電阻的電流與兩端電壓成正比B．電阻R＝0.5ΩC．因I－U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故R＝eq\f(1,tanα)＝1.0ΩD．在R兩端加6.0V電