1、第二节第二节 决定导体电阻大小的因素决定导体电阻大小的因素 学习目标 1.通过实验探究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料等因素的关系.2.掌握电阻定律，理 解电阻率的概念，知道影响电阻率大小的因素 一、电阻定律 1影响导体电阻的因素 为探究导体电阻与导体长度、横截面积和材料的定量关系，采用控制变量法进行实验 2电阻定律 (1)内容：在一定温度下，均匀导体的电阻 R 与它的长度 l 成正比，与它的横截面积 S 成反比 (2)公式：Rl S，式中 是比例常量，叫作这种材料的电阻率，反映材料对导体电阻的影响 二、电阻率 1概念：电阻率是反映材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，当 L、S
2、一定时，电阻率 越大， 电阻 R 越大，该材料的导电性能越差 2 的单位：欧姆米，简称欧米，符号：m. 3影响电阻率的两个因素是材料和温度一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大 4金属单质的电阻率较小，合金的电阻率较大 1判断下列说法的正误 (1)导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关( ) (2)由 Rl S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，则每段的电阻率都不变( ) (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)一般金属材料的电阻率随温度升
3、高而增大( ) 2如图 1 所示为“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的电路a、b、c、d 是四条不同的金属导体， b、c、d 与 a 相比，分别只有一个因素不同：b 与 a 长度不同，c 与 a 横截面积不同，d 与 a 材料不同下列 操作正确的是( ) 图 1 A开关闭合前，移动滑片使滑动变阻器的阻值变小 B研究电阻与长度的关系时，需分别测量 a、b 两条导体两端的电压值 C研究电阻与横截面积的关系时，需分别测量 b、c 两条导体两端的电压值 D研究电阻与材料的关系时，需分别测量 c、d 两条导线两端的电压值 答案 B 解析 开关闭合前，为使电路中的电流在闭合开关瞬间不至过大，滑动变阻器
4、电阻应调至最大，A 错误； 由控制变量法可知，要研究两个量之间的大小关系，应使其他量均相同，由此可知，选项 B 正确，C、D 错 误 一、电阻定律 导学探究 1根据图 2 猜想导体电阻大小与哪些因素有关？ 图 2 答案 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关 2探究多个变量之间关系的方法是什么？ 答案 控制变量法 3实验探究：如图 3 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 个因素方面，分别只有一个因素与导体 a 不同 图 3 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
5、 l S 铁 U b 2l S 铁 2U c l 2S 铁 U 2 d l S 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 知识深化 1电阻定律 (1)导体电阻的决定式 Rl S l 是导体的长度，S 是导体的横截面积， 是比例常量，与导体的材料有关，叫作电阻率 (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)
6、电阻定律是通过大量实验得到的规律 2RU I 与 Rl S的区别与联系 两个公式 区别与联系 RU I Rl 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 Rl S是对 R U I 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 如图 4 所示为一块长方体铜块，使电流沿如图 I1、I2两个方向通过该铜块，电阻之比为( ) 图 4 A1 B.a 2 c2 C.a 2 b2 D.b 2 c2 答案 B 解析 若通以电流 I1，则导体的长度为 a、横截面积为 bc，由电阻定律知其电阻为 R1 a bc；若通以电
7、流 I2 时，则导体的长度为 c、横截面积为 ab，由电阻定律知其电阻为 R2 c ab，故 R1 R2 a2 c2，故选 B. 针对训练 1 一段粗细均匀的镍铬丝，横截面的直径为 d，电阻为 R，把它拉制成直径为 d 10的均匀细丝后， 它的电阻变为( ) A. 1 1 000R B. 1 100R C100R D10 000R 答案 D 解析 均匀镍铬丝拉制成 d d 10时，其横截面积减小到 S S 100.由于镍铬丝的体积不变，则其长度变为 L100L. 根据电阻定律，拉长后的电阻为 RL S 100L 1 100S 10 000L S10 000R，选 D. 针对训练 2 目前集成电
8、路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化集成度越高，电子元件越微 型化、越小图 5 中 R1和 R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方体的导体，但 R2的尺寸远远小于 R1 的尺寸通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻 R1、R2关系的说法正确的是( ) 图 5 AR1R2 BR1R2 CR1R2 D无法确定 答案 C 解析 设导体元件边长为 a，厚度为 h，由 R a ah得：R h，故 R 与边长无关，C 项正确 二、电阻率 1各种材料的电阻率与温度的关系 (1)一般金属材料的电阻率随温度升高而增大 (2)有些半导体的电阻率随温度升高而减小，且随温度的改变变化较大，常
9、用于制作热敏电阻 (3)有些合金，如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻 (4)当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然降低到零，成为超导体 2电阻率与电阻的比较 电阻率 电阻 R 描述对象 材料 导体 物理意义 反映材料导电性的好坏， 越大，导 电性越差 反映导体对电流阻碍作用的大小， R 的值越大，阻碍作用越大 决定因素 由材料、温度决定，与导体形状无关 由材料、温度和导体形状决定 单位 欧姆 米(m) 欧姆() 联系 由 Rl S得： RS l ，可以通过测量 R、S、l 来求导体的电阻率. 下列关于电阻和电阻率的说法中正确的是( ) A把一根均匀
10、导线等分成等长的三段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的三分之一 B由 RS l 可知，R，1 l C材料的电阻率随温度的升高而增大 D对某一确定的导体，当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，发现它的电阻增大，说明该导体材 料的电阻率随温度的升高而增大 答案 D 解析 导体的电阻率由材料本身决定，并随温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而增大， A、B、 C 错误；若导体温度升高时，电阻增大，又不计体积和形状的变化，就说明该导体材料的电阻率随温度的 升高而增大，D 正确 1电阻率 是材料本身的一种属性，反映了材料对电流阻碍能力的强弱 2RS l 是电阻率的计算式，材料的电阻率与导体的电
11、阻 R、长度 l 和横截面积 S 均无关，与材料的性质有 关，还受到温度的影响 针对训练 3 (多选)根据电阻定律可得电阻率 RS l ，对于温度一定的金属导线来说，它的电阻率( ) A跟导线的电阻成正比 B跟导线的横截面积成反比 C由所用金属材料的本身特性决定 D合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率 答案 CD 解析 导线的电阻率与导线的电阻大小、横截面积、长度无关，由材料本身特性决定，故 C 正确；合金的 电阻率比构成该合金的任一纯金属的电阻率大，D 正确 1(电阻定律)(多选)导体的电阻是导体本身的一种性质对于同种材料的导体，下列说法中正确的是( ) A横截面积一定，电阻与导体
12、的长度成正比 B长度一定，电阻与导体的横截面积成反比 C横截面积一定，电阻与导体的长度无关 D长度一定，电阻与导体的横截面积无关 答案 AB 2(电阻定律)(2019 泉州高二检测)一阻值为 R 的均匀电阻丝，长为 L，横截面积为 S，设温度不变，下列哪种 情况下电阻丝的电阻仍为 R( ) A长为 2L，横截面半径为原来一半的相同材料的均匀电阻丝 B横截面积为 S，长为 2L 的相同材料的均匀电阻丝 C长为 2L，横截面积为 2S 的相同材料的均匀电阻丝 D长为 2L，横截面半径为原来 2 倍的相同材料的均匀电阻丝 答案 C 解析 由 RL S可知，长度为 2L，横截面半径为原来一半即横截面积
13、变为原来 1 4时，有 R1 2L 1 4S 8R，故 A 项错误；横截面积不变，长度变为二倍时，有 R22L S 2R，故 B 项错误；长为 2L，横截面积为 2S 的相同 材料的均匀电阻丝，有 R32L 2SR，故 C 项正确；长为 2L，横截面半径为原来 2 倍的相同材料的均匀电阻 丝，S 变为原来的 4 倍，则有 R42L 4S R 2，故 D 项错误 3(对电阻率的理解)(多选)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 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
14、受温度变化的影响，可用来制作标准电阻 答案 BD 解析 电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料本身及温度有关，与导体的长度 l 和横截面积 S 无关，故 A 错误，B 正确；由 Rl S知，电阻率大的导体，电阻不一定大，故 C 错误；有些合金的电阻率几乎不受温 度变化的影响，可用来制作标准电阻，故 D 正确 4(对电阻率的理解)下列关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是( ) A导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻 B由 RU I 可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟通过导体的电流成反比 C将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一 D当温度降低到绝对零度附近时，某些金属、合金和化合物的电阻率会突然减小为零 答案 D 解析 导体的电阻率由材料本身的性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关， 与导体两端的电压及通过导体的电流大小无关，A、B、C 错误；当温度降低到绝对零度附近时，某些材料 的电阻率会突然减小到零，成为超导体，D 正确