3.2电阻 学案(含答案)
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1、第第 2 节节 电阻电阻 核心 素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 能了解电阻与 材料、 长度和横 截面积的定量 关系。 通过了解电阻与材料、 长度和横截面积的定量 关系,能用控制变量法 分析问题。 在探究决定电阻大小的因素 的过程中通过探究活动, 体验 探究的乐趣,使学生乐于观 察、实验,培养学生团队合作 与交流的能力。 知识点一 导体电阻与相关因素的定量关系 1.电阻:导线对电流的阻碍作用。 2.电阻的测量伏安法 (1)原理:用电压表测出导线两端的电压 U,用电流表测出导线中通过的电流 I, 代入公式 RU I ,求出导线的电阻。 (2)电路图如图所示。 3.探究影响导线电阻的因素
2、如图所示,我们采用控制变量法研究影响电阻的因素。 (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)在长度相同,粗细相同的情况下,材料不同的导体其电阻一般不相同,说明导 体的电阻与材料有关。 4.电阻定律 (1)内容:导体的电阻 R 与其长度 l 成正比,与其横截面积 S 成反比,还与导体的 材料有关。 (2)公式:R l S。式中 是比例系数。 5.电阻率 (1)R l S式中比例系数 是反映材料导电性能的物理量, 称为材料的电阻率, 即 RS l 。 (2)电阻率与材料有关,还与温度有关。金属材
3、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,金属的电阻率与温度之间近似地存在线性关系。 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。 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。 6.导体的伏安特性曲线 (1)伏安特性曲线 在实际应用中,常用横坐标表示电压 U,用纵坐标表示电流 I,这样画出的导体 的 IU 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,即电流与电压为成正比的线性关系,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
4、件 伏安特性曲线不是直线的, 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、二极管等。 思考判断 (1)对于同种材料的导体,横截面积一定,电阻与导体的长度成正比。() (2)电压一定,电阻与通过导体的电流成正比。() (3)电流一定,电阻与导体两端的电压成反比。() (4)电阻率与导体的材料有关。() (5)电阻率与导体的形状有关。() 知识点二 电阻的应用 1.固定电阻:电阻阻值不变的电阻器。 2.可调电阻:电阻值的大小可以人为调节的电阻,也叫可变电阻。 影响导体电阻大小的因素 (1) (2) (3) R l S是电阻的决定式,导体电阻的大小由 l、S、 决定,某导体发生拉
5、伸或压缩 形变后。导体的横截面积、长度发生变化,电阻会变化,但电阻率是不变的,因 为电阻率与材料、温度有关,与导体的大小、形状等无关。 对于线性元件,伏安特性曲线的斜率等于电阻的倒数。 对于非线性元件,可以用欧姆定律公式求某一电压下的电阻。 核心要点 对电阻定律的理解 要点归纳 1.公式 R l S是导体电阻的决定式, 图中所示为一块长方体铁块, 若通过电流 I1, 则 R1 a bc;若通过电流 I2,则 R2 c ab。 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。 试题案例 例 1 两根完全相同的金属裸导
6、线,如果把其中的一根均匀拉长到原来的 2 倍, 把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同电压后,则在相同时间内通 过它们的电荷量之比为( ) A.14 B.18 C.116 D.161 解析 本题应根据电阻定律 R l S、欧姆定律 I U R和电流定义式 I q t求解。对于 第一根导线,均匀拉长到原来的 2 倍,则其横截面积必然变为原来的1 2,由电阻定 律可得其电阻变为原来的 4 倍,第二根导线对折后,长度变为原来的1 2,横截面积 变为原来的 2 倍, 故其电阻变为原来的1 4。 给上述变化后的裸导线加上相同的电压, 由欧姆定律得:I1 U 4R,I2 U R/4 4U R ,由
7、 Iq t可知,在相同时间内,电荷量之比 q1q2I1I2116。 答案 C 方法凝炼 导体变形后电阻的分析方法 某一导体的形状改变后,讨论其电阻变化应抓住以下三点: (1)导体的电阻率不变。 (2)导体的体积不变,由 VlS 可知 l 与 S 成反比。 (3)在 、l、S 都确定之后,应用电阻定律 R l S求解。 针对训练 1 如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab2bc,当将 A 与 B 接 入电路或将 C 与 D 接入电路中时电阻之比 RABRCD为( ) A.14 B.12 C.21 D.41 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S1 S2
8、 lbc lab 1 2。 根据电阻定律有RAB RCD lab S1 lbc S2 lab lbc S2 S1 2 1 2 1 4 1,选项 D 正确。 答案 D 例 2 (多选)滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是( ) A.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 解析 若将 a、 c 两端连在电路中, aP 部分连入电路,
9、 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,也是将 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。 答案 AD 总结提升 滑动变阻器的原理及使用 (1)原理:利用改变连入电路的电阻丝的长度改变
10、电阻。 (2)在电路中的使用方法 结构简图如图甲所示,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 A、B 全部接入电路,另外再选择 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。 核心要点 电阻和电阻率的区别和联系 要点归纳 1.R l S与 R U I 的比较 Rl S RU I 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
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