2.导体的电阻
考点一 导体的电阻 欧姆定律
1.(多选)根据欧姆定律,下列说法正确的是( )
A.由关系式U=IR可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定
B.由关系式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
C.由关系式I=可知,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值
2.今有甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍,甲、乙两端的电压之比为1∶2,则甲、乙两个电阻阻值之比为( )
A.1∶2 B.1∶3
C.1∶4 D.1∶5
考点二 电阻定律 电阻率
3.一根粗细均匀的导线,当其两端电压为U时,通过的电流是I,若将此导线均匀拉长到原来的2倍时,电流仍为I,导线两端所加的电压变为( )
A. B.U
C.2U D.4U
4.两根不同材料制成的均匀电阻丝,长度之比l1∶l2=5∶2,直径之比d1∶d2=2∶1,给它们加相同的电压,通过它们的电流之比为I1∶I2=3∶2,则它们的电阻率之比为( )
A. B.
C. D.
5.学校买回一捆带绝缘层的铜导线,物理老师要求同学们在不打开包装只露出两端线头的情况下,测量其长度是否与包装标识吻合。同学们需要查阅及测量下列哪组物理量才能完成任务( )
A.铜的电阻率ρ、导线的电阻R
B.铜的电阻率ρ、导线横截面的直径d
C.铜的电阻率ρ、导线的电阻R、导线横截面的直径d
D.导线的电阻R、导线横截面的直径d
6.如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为( )
A.4I B.2I
C.I D.I
考点三 导体的伏安特性曲线
7.如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断正确的是( )
A.a代表的电阻丝较粗
B.b代表的电阻丝较粗
C.a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D.图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
8.(多选)某同学在研究三种导电元件的伏安特性时,他根据实验中所测得的数据,分别绘制了I-U图线,如图甲、乙、丙所示,下列说法正确的是( )
A.图甲的元件可以作为标准电阻使用
B.图乙的电阻随电压升高而增大
C.图丙的电阻随电压升高而增大
D.只有图乙才是可能的
9.有两个同种材料制成的导体,两导体是横截面为正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体横截面边长为a,小柱体横截面边长为b,现将大、小柱体串联接在输出电压为U的电源两端,已知通过导体的电流方向如图所示,大小为I,则导体电阻率ρ为( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的长方体金属导体,将其中的两个对立面接入电路中时,最大的电阻为R,则最小的电阻为( )
A. B.
C. D.R
11.某导体的伏安特性曲线如图所示,直线a是伏安特性曲线上b点的切线,关于导体的电阻,下列说法中正确的是( )
A.当电压是4 V时,导体的电阻为0.8 Ω
B.当电压是4 V时,导体的电阻为0.1 Ω
C.导体的电阻随着电压的增大而减小
D.导体的电阻随着电压的增大而增大
12.一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口,管中盐水柱长为16 cm时,测得电阻为R,若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至20 cm(盐水体积不变,仍充满橡胶管)。则盐水柱电阻为( )
A.R B.R
C.R D.R
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特性测量,可以反映地下的有关情况。如图所示为一钻孔,其形状为圆柱体,半径为10 cm,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,测得U=100 V,I=100 mA,π取3.14。求该钻孔的深度。
2.导体的电阻
1.CD U=IR和I=的意义不同,可以说I由U和R共同决定,但不能说U由I和R共同决定,因为电流产生的条件是导体两端存在电势差,A错误,C正确;可以利用R=计算导体的电阻,但R与U和I无关,B错误,D正确。
2.C 甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍,根据公式I=可知,通过甲、乙两个电阻的电流之比为2∶1,由题意知甲、乙两端的电压之比为1∶2,根据电阻的定义式R=可得,甲、乙两个电阻的阻值之比为=×=×=,选项C正确。
3.D 根据电阻定律可得:拉长后电阻变为R'=ρ=ρ=4R,所以根据欧姆定律可得=,所以U'=4U,故选D。
4.D 由欧姆定律I=知,当所加电压U相同时R1∶R2=I2∶I1=2∶3;根据d1∶d2=2∶1知,横截面积之比S1∶S2=4∶1。由电阻公式R=ρ得ρ=,所以它们的电阻率之比为==××=,故D正确。
5.C 根据电阻定律R=ρ,可知l==,因此需要查阅铜的电阻率ρ、测量导线的电阻R、测量导线横截面的直径d,故选C。
6.A 设沿AB方向的横截面积为S1,沿CD方向的横截面积为S2,则有=。设AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,则有==,所以电流之比==,I2=4I1=4I,故A正确。
7.B b图线的斜率大,表示电阻小,由电阻定律R=ρ,可知b的导线粗,B正确,A、C错误;电阻由导体本身的性质决定,与电阻两端的电压无关,D错误。
8.AB 由题图可知图甲元件的电阻不变,图乙元件的电阻随电压U的增大而增大,图丙元件的电阻随电压U的增大而减小,故A、B正确。
9.B 由电阻定律可知R=,则两导体的电阻Ra=Rb=,两导体串联,分压相等,即两导体两端的电压均为,由欧姆定律可知Ra=,解得ρ=,选项B正确,A、C、D错误。
10.A 根据电阻定律知,最大电阻为R=ρ,最小电阻为R'=ρ=×=,故A正确。
11.D 由题图可知,当电压为4 V时,电流为0.4 A,其电阻R== Ω=10 Ω,故A、B错误;I-U图像中图线的斜率表示电阻的倒数,则由图像可知,导体的电阻随着电压的增大而增大,故C错误,D正确。
12.D 由于总体积不变,设16 cm长时的横截面积为S。所以长度变为20 cm后,横截面积S'=S,R=ρ·,R'=ρ=R,故D正确,A、B、C错误。
13.100 m
解析:盐水电阻R==1 000 Ω
由电阻定律得R=,又S=πr2=3.14×10-2 m2
解得h=100 m。
2 / 32.导体的电阻
课标要求 素养目标
1.了解导体电阻与导体的材料、长度和横截面积之间的定量关系,能用控制变量法分析电学问题。 2.知道伏安特性曲线,知道线性元件和非线性元件的特征。 3.能分析生产生活中与电阻相关的电学问题 1.通过实验探究导体电阻与相关因素的定量关系,掌握实验方法和结论。(科学探究) 2.通过比较,理解电阻和电阻率的概念,知道电阻率与温度的关系。(物理观念) 3.结合实物了解身边的电阻元件,如固定电阻、滑动变阻器、电阻箱、电位器等,知道它们在电路中的作用。(科学思维)
知识点一 电阻
1.定义:导体两端的电压与导体中电流的 。
2.定义式:R=。
3.物理意义:反映导体对 的阻碍作用大小。
4.导体U-I图像斜率的意义:在导体的U-I图像中,斜率反映了导体 的大小。
知识点二 影响导体电阻的因素 导体的电阻率
1.影响导体电阻的因素
(1)探究电路
(2)探究过程
①b与a的长度不同,横截面积、材料相同。比较a、b的电阻之比与它们的长度之比。
②c与a的横截面积不同,长度、材料相同,比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比。
③d与a的材料不同,长度、横截面积相同,比较a、d的电阻是否相等。
(3)探究结论:导体的电阻与长度、横截面积有定量关系,与电阻的材料也有关系。
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 ,与它的横截面积S成 ;导体的电阻还与构成它的材料有关。
(2)表达式:R=ρ。
3.电阻率
(1)意义:反映材料导电性能的物理量。
(2)决定因素:电阻率与导线材料和 有关。纯金属的电阻率 ,合金的电阻率较大。
4.材料特性的应用
(1)连接电路的导线一般用电阻率小的铜来制作。
(2)金属的电阻率随温度的升高而 ,可用来制作电阻温度计,精密的电阻温度计用铂制作。
(3)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作 。
5.超导现象
当温度降低时,导体的电阻率会 ,一些金属在温度特别低时电阻可降到 ,这种现象叫作超导现象。
【情景思辨】
有的电线细如发丝,有的电线又粗如拇指,有的电线是铝质材料,有的电线是铜质材料。
结合以上情景判断下列说法的正误。
(1)导体的电阻跟导体中的电流成反比。( )
(2)导体的长度越大,电阻也一定越大。( )
(3)导体的电阻率ρ只与导体的长度l和横截面积S有关。( )
(4)导体的电阻率与温度有关。( )
(5)电阻率大的导体,电阻一定很大。( )
要点一 对R=和I=的理解
1.R=是电阻的定义式,比值表示一段导体对电流的阻碍作用。对给定的导体,它的电阻是一定的,与导体两端是否加电压,导体中是否有电流无关。
2.I=是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比,常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流,适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)。
3.在导体的U-I图像中,斜率反映了导体电阻的大小。
【典例1】 根据公式R=及其变形式,下列说法不正确的是( )
A.由R=可知,使导体通过一定的电流所需的电压越高,则导体的电阻越大
B.由R=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.由I=可知,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.从关系式U=IR可知,对于一个确定的导体,通过导体的电流越大,导体两端的电压也越大
尝试解答
1.(多选)已知两个导体的电阻之比R1∶R2=2∶1,那么( )
A.若两导体两端电压相等,则I1∶I2=2∶1
B.若两导体两端电压相等,则I1∶I2=1∶2
C.若两导体中电流相等,则U1∶U2=2∶1
D.若两导体中电流相等,则U1∶U2=1∶2
2.(多选)小强在探究定值电阻(该电阻的阻值不受温度的影响)两端电压和电流的关系,当在该电阻两端加U=20 V的电压时,通过该电阻的电流为I=5 A。下列说法正确的是( )
A.该电阻的阻值为4 Ω
B.如果仅将电压升高到30 V,则通过的电流为6 A
C.如果仅将电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻,则通过的电流应为2 A
D.当电阻两端不加电压时,定值电阻的阻值应为零
要点二 电阻定律 电阻率
1.R=ρ中ρ、l、S的含义
(1)ρ表示导体材料的电阻率,与材料和温度有关。反映了导体的导电性能,ρ越大,说明导电性能越差;ρ越小,说明导电性能越好。
(2)l表示沿电流方向导体的长度。
(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积。
2.电阻率与电阻的比较
电阻率ρ 电阻R
描述对象 材料 导体
物理 意义 反映材料导电性能的好坏,ρ大,导电性能差 反映导体对电流阻碍作用的大小,R大,阻碍作用大
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(Ω·m) 欧姆(Ω)
联系 R=ρ。ρ大,R不一定大;R大,ρ不一定大
【典例2】 如图所示,R1、R2是材料相同,厚度相同,表面为正方形的导体,正方形的边长之比为2∶1,通过这两个导体的电流方向如图所示,则以下说法正确的是( )
A.金属材料的电阻率跟长度成正比,跟材料的横截面积成反比
B.若通过导体的电流方向如图,则两个导体的电阻之比R1∶R2=4∶1
C.若在两导体上加相同的电压,则R2中电流等于R1中电流
D.若两导体的电流方向垂直于正方形面通过,则两导体电阻之比R1∶R2=4∶1
尝试解答
1.如图所示为一块长方体铜块,使电流沿I1、I2两个方向通过该铜块,则两种情况下铜块的电阻之比为( )
A.1∶1 B.a2∶c2
C.a2∶b2 D.b2∶c2
2.为了测定液体的电阻率,工业上用一种称为“电导仪”的仪器,其中一个关键部件如图所示。A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片。间距l=1 cm,把它们浸没在待测液体中。若通过两根引线加上电压U=6 V时,测出电流强度I=1 μA,这种液体的电阻率为( )
A.6×103 Ω·m B.6×102 Ω·m
C.6×104 Ω·m D.6×106 Ω·m
要点三 导体的伏安特性曲线
1.由I-U图像可以获取的信息
(1)坐标轴的意义:I-U图像中,横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I。
(2)图线斜率的意义:I-U图像中,斜率表示电阻的倒数。
2.线性元件的U-I图像与I-U图像的比较
U-I图像 I-U图像
图像举例
坐标轴含义 纵坐标表示电压U,横坐标表示电流I 纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U
图线斜率含义 斜率表示电阻,图中R1<R2 斜率表示电阻的倒数,图中R1>R2
3.非线性元件电阻的确定
某非线性元件的I-U图线如图所示,Pn点电阻Rn=,即电阻等于图线上点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数。
【典例3】 已知灯丝的电阻不是一个固定的值,它随温度的升高而逐渐变大。现有一只标有“220 V 60 W”的白炽灯泡,两端的电压U由0逐渐增大到220 V。在此过程中,灯泡两端的电压U和流过灯泡的电流I的关系可用图线表示。下列选项图符合实际的是( )
尝试解答
1.(多选)如图所示的是电阻R的U-I图像,图中α=45°,由此得出( )
A.通过电阻的电流与两端电压成正比
B.电阻R=0.5 Ω
C.电阻R=2.0 Ω
D.在R两端加上6.0 V的电压时,通过电阻的电流为12 mA
2.小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示。由图可知,AB段灯丝的电阻因温度的影响改变了( )
A.5 Ω B.10 Ω
C.1 Ω D.6 Ω
1.鸟儿落在110 kV的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露电线,但鸟儿仍安全无恙,这是因为( )
A.鸟有耐高压的天性
B.鸟儿是干燥的,所以鸟体不导电
C.鸟两脚间的电压几乎为零
D.鸟体电阻极大所以无电流通过
2.(多选)某导体中的电流随其两端的电压变化如图实线所示,则下列说法中正确的是( )
A.加5 V电压时,导体的电阻是5 Ω
B.加12 V电压时,导体的电阻是8 Ω
C.由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小
D.由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小
3.(多选)在一次实验中某同学用电流表测出了流过导体A的几组电流,用电压表测出了导体A两端对应的几组电压,通过描点连线得出了A的U-I图像。把导体A改换为导体B,得出了B的U-I图像,如图所示,下列说法正确的是( )
A.对导体A,当通过的电流为I1时,电阻为R1,当通过的电流为I2时,电阻为R2,则R1=R2==
B.导体A的电阻随电流的增大而增大
C.导体A的电阻大于导体B的电阻
D.的值反映了导体A对电流的阻碍作用比导体B的小
4.如图所示,P是一个表面镶有很薄金属膜的长陶瓷管,其长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N。现把它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的电阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?
2.导体的电阻
【基础知识·准落实】
知识点一
1.比值 3.电流 4.电阻
知识点二
2.(1)正比 反比 3.(2)温度 较小 4.(2)增大 (3)标准电阻 5.减小 0
情景思辨
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【典例1】 B 导体的电阻由导体本身的性质决定,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,导体的电阻在数值上等于它两端的电压与通过它的电流之比,由R=可知,使导体通过一定的电流所需的电压越高,则导体的电阻越大,B错误,A正确;由I=可知,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,C正确;由U=IR可知,对于一个确定的导体,即R一定,则I越大,U越大,D正确。
素养训练
1.BC 当两导体两端电压相等时,由I=得I1∶I2=R2∶R1=1∶2,B正确,A错误;当两导体中电流相等时,由U=IR得U1∶U2=R1∶R2=2∶1,C正确,D错误。
2.AC 由欧姆定律得R== Ω=4 Ω,该电阻的阻值为4 Ω,A正确;由于该电阻的阻值不受温度的影响,则仅将电压升高到30 V,通过该电阻的电流应为I1== A=7.5 A,B错误;如果仅将电阻换为阻值为10 Ω的定值电阻,由欧姆定律得I'== A=2 A,C正确;定值电阻的阻值是一定的,与其两端是否加电压无关,D错误。
要点二
知识精研
【典例2】 C 设R1正方形的边长为L,厚度为d,则R2正方形的边长为,厚度也为d。R1、R2的材料相同,所以电阻率相同,故A错误;通过导体的电流方向如题图所示,根据电阻定律得R1=ρ,R2=ρ=ρ=R1,所以两个导体的电阻之比R1∶R2=1∶1,由R=知,两导体加相同电压时,I1=I2,故B错误,C正确;若两导体的电流方向垂直于正方形面通过,根据电阻定律R1=ρ,R2=ρ=4ρ=4R1,则两导体电阻之比R1∶R2=1∶4,故D错误。
素养训练
1.B 当电流沿I1方向时,铜块的长度为a,横截面积为bc,其电阻R1=ρ;当电流沿I2方向时,铜块的长度为c,横截面积为ab,其电阻R2=ρ,故=。B正确。
2.C 由电阻公式R=ρ,变形可得ρ===6×104 Ω·m,故C正确。
要点三
知识精研
【典例3】 B 由电阻的定义式R=知,在U-I图线上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值对应着该点的电阻值R。由于白炽灯泡中灯丝的电阻会随温度的升高而增大,所以当白炽灯泡两端的电压从零逐渐增大到220 V时,灯丝的温度不断升高,电阻不断增大。只有选项B中的图线上各点的的值随U的增大而增大,故B正确。
素养训练
1.AD 根据I=可知,通过电阻的电流与两端电压成正比,故A正确;根据电阻的定义式R=可知,U-I图像斜率等于电阻R,则得R= Ω=500 Ω,故B、C错误;当U=6 V时,根据欧姆定律可得通过电阻的电流为I== A=12 mA,故D正确。
2.B 小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故得出来的伏安特性曲线不是直线,由图可知,A点的电阻RA= Ω=30 Ω,B点电阻RB= Ω=40 Ω,故电阻的变化为40 Ω-30 Ω=10 Ω,选项B正确。
【教学效果·勤检测】
1.C 当小鸟两脚站在一根线上时,两脚之间的导线的距离非常小,故两脚之间的导线的电阻非常小,则小鸟两脚间的电压很小,接近于零,不会对小鸟造成危害,故C正确。
2.ABD 加5 V的电压时,电流为1.0 A,则由欧姆定律可知R== Ω=5 Ω,A正确;加12 V的电压时,电流为1.5 A,则可得电阻为R== Ω=8 Ω,B正确;由题图可知,随着电压的增大,图像的斜率减小,而图像斜率的倒数等于电阻,则可知导体的电阻越来越大,随着电压的减小,导体的电阻减小,C错误,D正确。
3.AC 电阻由U、I的比值定义,则由图像可知,R1=R2==,故A正确;由图像知,A的U-I图像的斜率不变,电阻不变,故B错误;U-I图像的斜率越大,U与I的比值越大,由R=知,U与I的比值越大,电阻越大,说明导体对电流的阻碍作用越大,故C正确,D错误。
4.
解析:由欧姆定律可得R=,沿着长陶瓷管的方向将膜层展开,如图所示,则膜层等效为一个电阻,其长为L,横截面积为管的周长×厚度。由电阻定律R=ρ可得
R=ρ=
则=
解得ρ=。
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2.导体的电阻
课标要求 素养目标
1.了解导体电阻与导体的材
料、长度和横截面积之间的定
量关系,能用控制变量法分析
电学问题。 2.知道伏安特性曲线,知道线
性元件和非线性元件的特征。 3.能分析生产生活中与电阻相
关的电学问题 1.通过实验探究导体电阻与相关因素
的定量关系,掌握实验方法和结
论。(科学探究)
2.通过比较,理解电阻和电阻率的概
念,知道电阻率与温度的关系。
(物理观念)
3.结合实物了解身边的电阻元件,如
固定电阻、滑动变阻器、电阻箱、
电位器等,知道它们在电路中的作
用。(科学思维)
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 电阻
1. 定义:导体两端的电压与导体中电流的 。
2. 定义式:R=。
3. 物理意义:反映导体对 的阻碍作用大小。
4. 导体U-I图像斜率的意义:在导体的U-I图像中,斜率反映了导
体 的大小。
比值
电流
电阻
知识点二 影响导体电阻的因素 导体的电阻率
1. 影响导体电阻的因素
(1)探究电路
(2)探究过程
①b与a的长度不同,横截面积、材料相同。比较a、b的电阻
之比与它们的长度之比。
②c与a的横截面积不同,长度、材料相同,比较a、c的电阻之
比与它们的横截面积之比。
③d与a的材料不同,长度、横截面积相同,比较a、d的电阻
是否相等。
(3)探究结论:导体的电阻与长度、横截面积有定量关系,与电
阻的材料也有关系。
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 ,
与它的横截面积S成 ;导体的电阻还与构成它的材料
有关。
(2)表达式:R=ρ。
正比
反比
3. 电阻率
(1)意义:反映材料导电性能的物理量。
(2)决定因素:电阻率与导线材料和 有关。纯金属的电
阻率 ,合金的电阻率较大。
4. 材料特性的应用
(1)连接电路的导线一般用电阻率小的铜来制作。
(2)金属的电阻率随温度的升高而 ,可用来制作电阻温
度计,精密的电阻温度计用铂制作。
(3)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制
作 。
温度
较小
增大
标准电阻
5. 超导现象
当温度降低时,导体的电阻率会 ,一些金属在温度特别低
时电阻可降到 ,这种现象叫作超导现象。
减小
0
【情景思辨】
有的电线细如发丝,有的电线又粗如拇指,有的电线是铝质材料,
有的电线是铜质材料。
结合以上情景判断下列说法的正误。
(1)导体的电阻跟导体中的电流成反比。 ( × )
×
(2)导体的长度越大,电阻也一定越大。 ( × )
(3)导体的电阻率ρ只与导体的长度l和横截面积S有关。 ( × )
(4)导体的电阻率与温度有关。 ( √ )
(5)电阻率大的导体,电阻一定很大。 ( × )
×
×
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 对R=和I=的理解
1. R=是电阻的定义式,比值表示一段导体对电流的阻碍作用。对给
定的导体,它的电阻是一定的,与导体两端是否加电压,导体中是
否有电流无关。
2. I=是欧姆定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正
比,与电阻R成反比,常用于计算一段电路加上一定电压时产生的
电流,适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)。
3. 在导体的U-I图像中,斜率反映了导体电阻的大小。
A. 由R=可知,使导体通过一定的电流所需的电压越高,则导体的
电阻越大
B. 由R=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. 由I=可知,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的
电阻成反比
D. 从关系式U=IR可知,对于一个确定的导体,通过导体的电流越
大,导体两端的电压也越大
【典例1】 根据公式R=及其变形式,下列说法不正确的是( )
解析:导体的电阻由导体本身的性质决定,与导体两端的电压和通
过导体的电流无关,导体的电阻在数值上等于它两端的电压与通过
它的电流之比,由R=可知,使导体通过一定的电流所需的电压越
高,则导体的电阻越大,B错误,A正确;由I=可知,通过导体的
电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,C正确;由
U=IR可知,对于一个确定的导体,即R一定,则I越大,U越大,D
正确。
1. (多选)已知两个导体的电阻之比R1∶R2=2∶1,那么( )
A. 若两导体两端电压相等,则I1∶I2=2∶1
B. 若两导体两端电压相等,则I1∶I2=1∶2
C. 若两导体中电流相等,则U1∶U2=2∶1
D. 若两导体中电流相等,则U1∶U2=1∶2
解析: 当两导体两端电压相等时,由I=得I1∶I2=R2∶R1=
1∶2,B正确,A错误;当两导体中电流相等时,由U=IR得U1∶U2
=R1∶R2=2∶1,C正确,D错误。
2. (多选)小强在探究定值电阻(该电阻的阻值不受温度的影响)两
端电压和电流的关系,当在该电阻两端加U=20 V的电压时,通过
该电阻的电流为I=5 A。下列说法正确的是( )
A. 该电阻的阻值为4 Ω
B. 如果仅将电压升高到30 V,则通过的电流为6 A
C. 如果仅将电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻,则通过的电流应为2 A
D. 当电阻两端不加电压时,定值电阻的阻值应为零
解析: 由欧姆定律得R== Ω=4 Ω,该电阻的阻值为4
Ω,A正确;由于该电阻的阻值不受温度的影响,则仅将电压升高
到30 V,通过该电阻的电流应为I1== A=7.5 A,B错误;如果
仅将电阻换为阻值为10 Ω的定值电阻,由欧姆定律得I'== A=
2 A,C正确;定值电阻的阻值是一定的,与其两端是否加电压无
关,D错误。
要点二 电阻定律 电阻率
1. R=ρ中ρ、l、S的含义
(1)ρ表示导体材料的电阻率,与材料和温度有关。反映了导体的
导电性能,ρ越大,说明导电性能越差;ρ越小,说明导电性
能越好。
(2)l表示沿电流方向导体的长度。
(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积。
2. 电阻率与电阻的比较
电阻率ρ 电阻R
描述对象 材料 导体
物理意义 反映材料导电性能的好坏,
ρ大,导电性能差 反映导体对电流阻碍作用的
大小,R大,阻碍作用大
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(Ω·m) 欧姆(Ω)
联系 R=ρ。ρ大,R不一定大;R大,ρ不一定大
【典例2】 如图所示,R1、R2是材料相同,厚度相同,表面为正方
形的导体,正方形的边长之比为2∶1,通过这两个导体的电流方向如
图所示,则以下说法正确的是( )
A. 金属材料的电阻率跟长度成正比,跟材料的横截面积成反比
B. 若通过导体的电流方向如图,则两个导体的电阻之比R1∶R2=4∶1
C. 若在两导体上加相同的电压,则R2中电流等于R1中电流
D. 若两导体的电流方向垂直于正方形面通过,则两导体电阻之比
R1∶R2=4∶1
解析:设R1正方形的边长为L,厚度为d,则R2正方形的边长为,厚
度也为d。R1、R2的材料相同,所以电阻率相同,故A错误;通过导体
的电流方向如题图所示,根据电阻定律得R1=ρ,R2=ρ=ρ=R1,
所以两个导体的电阻之比R1∶R2=1∶1,由R=知,两导体加相同电
压时,I1=I2,故B错误,C正确;若两导体的电流方向垂直于正方形
面通过,根据电阻定律R1=ρ,R2=ρ=4ρ=4R1,则两导体电阻
之比R1∶R2=1∶4,故D错误。
1. 如图所示为一块长方体铜块,使电流沿I1、I2两个方向通过该铜
块,则两种情况下铜块的电阻之比为( )
A. 1∶1 B. a2∶c2
解析: 当电流沿I1方向时,铜块的长度为a,横截面积为bc,其
电阻R1=ρ;当电流沿I2方向时,铜块的长度为c,横截面积为
ab,其电阻R2=ρ=。B正确。
C. a2∶b2 D. b2∶c2
2. 为了测定液体的电阻率,工业上用一种称为“电导仪”的仪器,其
中一个关键部件如图所示。A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片。间距l=1 cm,把它们浸没在待测液体中。若通过两根引线加上电压U=6 V时,测出电流强度I=1 μA,这种液体的电阻率为( )
A. 6×103 Ω·m B. 6×102 Ω·m
C. 6×104 Ω·m D. 6×106 Ω·m
解析:由电阻公式R=ρ,变形可得ρ===6×104 Ω·m,故C正确。
要点三 导体的伏安特性曲线
1. 由I-U图像可以获取的信息
(1)坐标轴的意义:I-U图像中,横坐标表示电压U、纵坐标表示
电流I。
(2)图线斜率的意义:I-U图像中,斜率表示电阻的倒数。
2. 线性元件的U-I图像与I-U图像的比较
U-I图像 I-U图像
图像 举例
坐标轴 含义 纵坐标表示电压U,横坐标表示
电流I 纵坐标表示电流I,横
坐标表示电压U
图线斜 率含义 斜率表示电阻,图中R1<R2 斜率表示电阻的倒数,
图中R1>R2
3. 非线性元件电阻的确定
某非线性元件的I-U图线如图所示,Pn点电阻Rn=,即电阻等于图
线上点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数,而不等于该点切
线斜率的倒数。
【典例3】 已知灯丝的电阻不是一个固定的值,它随温度的升高而逐渐变大。现有一只标有“220 V 60 W”的白炽灯泡,两端的电压U由0逐渐增大到220 V。在此过程中,灯泡两端的电压U和流过灯泡的电流I的关系可用图线表示。下列选项图符合实际的是( )
解析:由电阻的定义式R=知,在U-I图线上,某一点的纵坐标U和
该点的横坐标I的比值对应着该点的电阻值R。由于白炽灯泡中灯
丝的电阻会随温度的升高而增大,所以当白炽灯泡两端的电压从零
逐渐增大到220 V时,灯丝的温度不断升高,电阻不断增大。只有选项B中的图线上各点的的值随U的增大而增大,故B正确。
1. (多选)如图所示的是电阻R的U-I图像,图中α=45°,由此得出
( )
A. 通过电阻的电流与两端电压成正比
B. 电阻R=0.5 Ω
C. 电阻R=2.0 Ω
D. 在R两端加上6.0 V的电压时,通过电阻的电流为12 mA
解析: 根据I=可知,通过电阻的电流与两端电压成正比,
故A正确;根据电阻的定义式R=可知,U-I图像斜率等于电阻R,
则得R= Ω=500 Ω,故B、C错误;当U=6 V时,根据欧姆
定律可得通过电阻的电流为I== A=12 mA,故D正确。
2. 小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示。由图可知,
AB段灯丝的电阻因温度的影响改变了( )
A. 5 Ω B. 10 Ω
C. 1 Ω D. 6 Ω
解析: 小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故得出来的伏安
特性曲线不是直线,由图可知,A点的电阻RA= Ω=30 Ω,B
点电阻RB= Ω=40 Ω,故电阻的变化为40 Ω-30 Ω=10
Ω,选项B正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 鸟儿落在110 kV的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露电线,
但鸟儿仍安全无恙,这是因为( )
A. 鸟有耐高压的天性
B. 鸟儿是干燥的,所以鸟体不导电
C. 鸟两脚间的电压几乎为零
D. 鸟体电阻极大所以无电流通过
解析: 当小鸟两脚站在一根线上时,两脚之间的导线的距离非
常小,故两脚之间的导线的电阻非常小,则小鸟两脚间的电压很
小,接近于零,不会对小鸟造成危害,故C正确。
2. (多选)某导体中的电流随其两端的电压变化如图实线所示,则下
列说法中正确的是( )
A. 加5 V电压时,导体的电阻是5 Ω
B. 加12 V电压时,导体的电阻是8 Ω
C. 由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小
D. 由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小
解析: 加5 V的电压时,电流为1.0 A,则由欧姆定律可知R
== Ω=5 Ω,A正确;加12 V的电压时,电流为1.5 A,则可得电
阻为R== Ω=8 Ω,B正确;由题图可知,随着电压的增大,
图像的斜率减小,而图像斜率的倒数等于电阻,则可知导体的电阻
越来越大,随着电压的减小,导体的电阻减小,C错误,D正确。
3. (多选)在一次实验中某同学用电流表测出了流过导体A的几组电
流,用电压表测出了导体A两端对应的几组电压,通过描点连线得
出了A的U- I图像。把导体A改换为导体B,得出了B的U-I图像,如
图所示,下列说法正确的是( )
A. 对导体A,当通过的电流为I1时,电阻为R1,当通
过的电流为I2时,电阻为R2,则R1=R2==
B. 导体A的电阻随电流的增大而增大
C. 导体A的电阻大于导体B的电阻
D. 的值反映了导体A对电流的阻碍作用比导体B的小
解析: 电阻由U、I的比值定义,则由图像可知,R1=R2==
,故A正确;由图像知,A的U-I图像的斜率不变,电阻不变,故
B错误;U-I图像的斜率越大,U与I的比值越大,由R=知,U与I
的比值越大,电阻越大,说明导体对电流的阻碍作用越大,故C正
确,D错误。
4. 如图所示,P是一个表面镶有很薄金属膜的长陶瓷管,其长度为L,
直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N。现把它接
入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的电
阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?
答案:
解析:由欧姆定律可得R=,沿着长陶瓷管的方向将膜层展开,如
图所示,则膜层等效为一个电阻,其长为L,横截面积为管的周长×
厚度。由电阻定律R=ρ可得
R=ρ=
则=,解得ρ=。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
考点一 导体的电阻 欧姆定律
1. (多选)根据欧姆定律,下列说法正确的是( )
A. 由关系式U=IR可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电
阻R共同决定
B. 由关系式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
C. 由关系式I=可知,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导
体的电阻成反比
D. 由关系式R=可知,对一个确定的导体来说,所加的电压跟通过
导体的电流的比值是一定值
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解析: U=IR和I=的意义不同,可以说I由U和R共同决定,
但不能说U由I和R共同决定,因为电流产生的条件是导体两端存在
电势差,A错误,C正确;可以利用R=计算导体的电阻,但R与U
和I无关,B错误,D正确。
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2. 今有甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍,
甲、乙两端的电压之比为1∶2,则甲、乙两个电阻阻值之比为
( )
A. 1∶2 B. 1∶3
C. 1∶4 D. 1∶5
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解析: 甲、乙两个电阻,在相同时间内流过甲的电荷量是乙
的2倍,根据公式I=可知,通过甲、乙两个电阻的电流之比为
2∶1,由题意知甲、乙两端的电压之比为1∶2,根据电阻的定
义式R==×=×
=,选项C正确。
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考点二 电阻定律 电阻率
3. 一根粗细均匀的导线,当其两端电压为U时,通过的电流是I,若将
此导线均匀拉长到原来的2倍时,电流仍为I,导线两端所加的电压
变为( )
A. B. U
C. 2U D. 4U
解析: 根据电阻定律可得:拉长后电阻变为R'=ρ=ρ=4R,
所以根据欧姆定律可得=,所以U'=4U,故选D。
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4. 两根不同材料制成的均匀电阻丝,长度之比l1∶l2=5∶2,直径之比
d1∶d2=2∶1,给它们加相同的电压,通过它们的电流之比为I1∶I2
=3∶2,则它们的电阻率之比为( )
A. B.
C. D.
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解析: 由欧姆定律I=知,当所加电压U相同时R1∶R2=I2∶I1
=2∶3;根据d1∶d2=2∶1知,横截面积之比S1∶S2=4∶1。由电
阻公式R=ρ得ρ===××
=,故D正确。
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5. 学校买回一捆带绝缘层的铜导线,物理老师要求同学们在不打开包
装只露出两端线头的情况下,测量其长度是否与包装标识吻合。同
学们需要查阅及测量下列哪组物理量才能完成任务( )
A. 铜的电阻率ρ、导线的电阻R
B. 铜的电阻率ρ、导线横截面的直径d
C. 铜的电阻率ρ、导线的电阻R、导线横截面的直径d
D. 导线的电阻R、导线横截面的直径d
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解析: 根据电阻定律R=ρ,可知l==,因此需要
查阅铜的电阻率ρ、测量导线的电阻R、测量导线横截面的直径
d,故选C。
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6. 如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将A与B接入
电压为U的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中,
则电流为( )
A. 4I B. 2I
C. I D. I
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解析: 设沿AB方向的横截面积为S1,沿CD方向的横截面积为
S2,则有=。设AB接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为
R2,则有====,I2=4I1=4I,故A
正确。
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考点三 导体的伏安特性曲线
7. 如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均
匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断正确的是( )
A. a代表的电阻丝较粗
B. b代表的电阻丝较粗
C. a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值
D. 图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比
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解析: b图线的斜率大,表示电阻小,由电阻定律R=ρ,可知b
的导线粗,B正确,A、C错误;电阻由导体本身的性质决定,与电
阻两端的电压无关,D错误。
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8. (多选)某同学在研究三种导电元件的伏安特性时,他根据实验中
所测得的数据,分别绘制了I-U图线,如图甲、乙、丙所示,下列
说法正确的是( )
A. 图甲的元件可以作为标准电阻使用
B. 图乙的电阻随电压升高而增大
C. 图丙的电阻随电压升高而增大
D. 只有图乙才是可能的
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解析: 由题图可知图甲元件的电阻不变,图乙元件的电阻随电压U的增大而增大,图丙元件的电阻随电压U的增大而减小,故A、B正确。
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9. 有两个同种材料制成的导体,两导体是横截面为正方形的柱体,柱
体高均为h,大柱体横截面边长为a,小柱体横截面边长为b,现将
大、小柱体串联接在输出电压为U的电源两端,已知通过导体的电
流方向如图所示,大小为I,则导体电阻率ρ为( )
A. B.
C. D.
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解析: 由电阻定律可知R=,则两导体的电阻Ra=Rb=
,由欧姆
定律可知Ra=,解得ρ=,选项B正确,A、C、D错误。
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10. 如图所示,一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的长方体金属
导体,将其中的两个对立面接入电路中时,最大的电阻为R,则最
小的电阻为( )
A. B. C. D. R
解析: 根据电阻定律知,最大电阻为R=ρ,最小电阻为R'=
ρ=×=,故A正确。
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11. 某导体的伏安特性曲线如图所示,直线a是伏安特性曲线上b点的
切线,关于导体的电阻,下列说法中正确的是( )
A. 当电压是4 V时,导体的电阻为0.8 Ω
B. 当电压是4 V时,导体的电阻为0.1 Ω
C. 导体的电阻随着电压的增大而减小
D. 导体的电阻随着电压的增大而增大
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解析: 由题图可知,当电压为4 V时,电流为0.4 A,其电阻R
== Ω=10 Ω,故A、B错误;I-U图像中图线的斜率表示电阻
的倒数,则由图像可知,导体的电阻随着电压的增大而增大,故C
错误,D正确。
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12. 一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口,管中盐水
柱长为16 cm时,测得电阻为R,若溶液的电阻随长度、横截面积
的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至20 cm
(盐水体积不变,仍充满橡胶管)。则盐水柱电阻为( )
A. R B. R
C. R D. R
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解析: 由于总体积不变,设16 cm长时的横截面积为S。所以长
度变为20 cm后,横截面积S'=S,R=ρ·,R'=
ρ=R,故D正确,A、B、C错误。
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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
电特性测量,可以反映地下的有关情况。如图所示为一钻孔,其
形状为圆柱体,半径为10 cm,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,测得U=
100 V,I=100 mA,π取3.14。求该钻孔的深度。
答案:100 m
解析:盐水电阻R==1 000 Ω
由电阻定律得R=,又S=πr2=3.14×10-2 m2
解得h=100 m。
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谢谢观看!