高中物理教科版选修3-1检测：第二章　2.电阻定律 Word版含解析

2.电阻定律
/基础巩固
/1.金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大,而且有的金属电阻率随温度变化而显著变化;有的合金的电阻率几乎不受温度的影响.根据以上信息,判断下列说法正确的是(　　)
A.连接电路用的导线一般用合金来制作
B.电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作
C.电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作
D.标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作
答案:B
/2.关于电阻和电阻率的说法正确的是(　　)
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=
??
??
可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会突然减小为零,这种现象叫做超导现象.发生超导现象时,温度不为绝对零度
D.将一根导线等分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
解析:公式R=
??
??
为电阻的定义式,R的大小与U、I无关,选项A、B都错误;电阻率的大小与导体的几何形状无关,只和材料及温度有关,选项D错误.
答案:C
/3.(多选)关于导体、绝缘体和超导体,下列说法正确的是 (　　)
A.超导体对电流的阻碍作用几乎为零
B.电解液通电时,正、负离子仍有阻碍作用
C.绝缘体内也有自由电子,但很少
D.绝缘体接入电路后,一定没有电流通过
解析:导体中存在大量的自由电子,绝缘体中也存在自由电子,但数目极少,绝缘体接入电路后,也有电流通过,但电流很小,可以近似看成是零.
答案:ABC
/4.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(V)的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U(V)的电路中,则电流为(　　)
/
A.4I
B.2I
C.
1
2
??
D.
1
4
??
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
??
1
??
2
=
1
2
.????接入电路时电阻为R1,CD接入电路时电阻为R2,
则有
??
1
??
2
=
??
??
????
??
1
??
??
????
??
2
=
4
1
,电流之比
??
1
??
2
=
??
2
??
1
=
1
4
,
??
2
=4
??
1
=4??.
答案:A
/5.一根均匀导线,现将它均匀拉长,使导线的直径减小为原来的一半,此时它的阻值为64 Ω,则导线原来的电阻值为(　　)
A.128 Ω
B.32 Ω
C.4 Ω
D.2 Ω
解析:由电阻定律知,原来电阻为R=??
??
??
=??
??
1
4
π
??
2
,对导线来讲,体积是不变的,当直径减为原来的一半时,由V=L·
1
4
π
??
2
知,L将变为原来的4倍,所以变化后的电阻为R'=??
4??
1
4
π(
1
2
??
)
2
=16??,故原来电阻R=
4 Ω,选项C正确,选项A、B、D错误.
答案:C
/6.探究导体电阻与其影响因素的装置图如图所示,a、b、c、d为四条不同的金属导体.在长度、横截面积、材料三个因素方面,b、c、d跟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.用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压.则下列说法正确的是 (　　)
/
A.根据a、c两端电压的关系可知导体电阻与导体长度有关
B.根据a、b两端电压的关系可知导体电阻与横截面积有关
C.根据a、d两端电压的关系可知导体电阻与材料有关
D.由实验结论可得出电压与导体的长度、横截面积、材料无关
解析:四个电阻串联,通过它们的电流I相等,由U=IR可知,电阻两端电压U与电阻阻值R成正比,U越大,R越大;a与c只有横截面积不同,根据a、c两端电压的关系可知导体电阻与导体横截面积有关,故A错误;a与b只有长度不同,根据a、b两端电压的关系可知导体电阻与导体长度有关,故B错误;a与d只有材料不同,根据a、d两端电压的关系可知导体电阻与材料有关,故C正确;由实验结论可以得出导体电阻与导体长度、横截面积、材料有关,故D错误.
答案:C
/7.实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2,查得铜的电阻率为1.7×10-8 Ω·m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.
/
可供使用的器材有:
电流表:量程0.6 A,内阻约0.2 Ω;
电压表:量程3 V,内阻约9 kΩ;
滑动变阻器R1:最大阻值5 Ω;
滑动变阻器R2:最大阻值20 Ω;
定值电阻:R0=3 Ω;
电源:电动势6 V,内阻可不计;
开关、导线若干.
回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选　　　　(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至　　　　(选填“a”或“b”)端.?
(2)在实物图中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接.
/
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50 A时,电压表示数如图乙所示,读数为　　　　V.?
(4)导线实际长度为　　　　m(保留2位有效数字).?
解析:(1)由R=??
??
??
得,铜线电阻Rx约1.7 Ω,电路中Rx+R0约4.7 Ω,若选R1=5 Ω的滑动变阻器,则电路中电流将超过电流表量程,故滑动变阻器选R2.为保护电路,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端,使其电阻为最大.
(2)连接图见答案.
(3)电压表量程3 V,指针在2后第3条刻度线,故读数为2.30 V,估读为2.29或2.31均可.
(4)R0+Rx=
??
??
=
2.30
0.5
Ω=4.6 Ω,Rx=1.6 Ω,由 Rx=??
??
??
得L=94 m.
答案:(1)R2　a
(2)如图所示.
/
(3)2.30(2.29、2.31也正确)
(4)94(93、95也正确)
/能力提升
/1.根据电阻定律,有电阻率ρ=
????
??
,对于温度一定的某种金属导线来说,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正比
C.跟导线的长度成反比
D.由所用金属材料本身的性质决定
解析:在温度一定时,电阻率与导体的电阻、导体的长度和横截面积无关,只与导体本身的性质有关,选项D正确.
答案:D
/2.(多选)下列说法正确的是(　　)
A.据R=
??
??
可知,当通过导体的电流不变,加在电阻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.据R=
??
??
可知,通过导体的电流改变时,加在电阻两端的电压也改变,但导体的电阻不随电压、电流的改变而改变
C.据ρ=
????
??
可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积????成正比,与导体的长度??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均无关
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=
????
??
,而R=
??
??
为电阻的定义式,故选项A错误,选项B正确;而ρ=
????
??
仅是导体电阻率的定义式,电阻率与式中的各物理量无关,选项C错误,选项D正确.
答案:BD
/3.(多选)如图所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2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,则下列说法正确的是(　　)
/
A.R1中的电流小于R2中的电流
B.R1中的电流等于R2中的电流
C.R1中自由电荷定向移动的速率大于R2中自由电荷定向移动的速率
D.R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率
解析:设导体的电阻率为ρ,厚度为d,边长为l,则由电阻定律得导体的电阻R=??
??
??
=??
??
????
=??
1
??
,??与边长l无关,故R1=R2.通过电阻的电流I=
??
??
,由于U与R都相同,则通过两电阻的电流相同,故选项A错误,选项B正确;电流I=nevS=nevld,由于I、n、e、d相同,则l越大,v越小,则R1中自由电荷定向移动的速率小于R2中自由电荷定向移动的速率,故选项C错误,选项D正确.故选B、D.
答案:BD
/4.现有半球形导体材料,接成如图所示甲、乙两种形式,则两种接法的电阻之比R甲∶R乙为(　　)
/
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
解析:将题图甲半球形导体材料看成等大的两半部分的并联,则题图乙中可以看成两半部分的串联,设每一半部分的电阻为R,则题图甲中电阻R甲=
??
2
,题图乙中电阻R乙=2R,故R甲∶R乙=1∶4.
答案:D
/5.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图如图所示.由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力　　　　(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,在温度较低时,热敏电阻对温度变化的响应更　　　　(选填“敏感”或“不敏感”).?
/
解析:由R-t图像可知,热敏电阻在温度上升时电阻减小,则导电能力增强.相对于金属热电阻,在温度较低时,热敏电阻在相同的温度变化情况下电阻变化大,则热敏电阻对温度变化的响应更敏感.
答案:增强　敏感
/6.(2018·全国Ⅰ卷)某实验小组利用如图甲所示的电路探究在25~80 ℃范围内某热敏电阻的温度特性.所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻RT,其标称值(25 ℃时的阻值)为900.0 Ω;电源E(6 V,内阻可忽略);电压表V(量程150 mV);定值电阻R0(阻值20.0 Ω);滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 Ω);电阻箱R2(阻值范围0~999.9 Ω);单刀开关S1,单刀双掷开关S2.
/
甲
实验时,先按图甲连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0 ℃.将S2与1端接通,闭合S1,调节R1的滑片位置,使电压表读数为某一值U0;保持R1的滑片位置不变,将R2置于最大值,将S2与2端接通,调节R2,使电压表读数仍为U0;断开S1,记下此时R2的读数,逐渐降低温控室的温度t,得到相应温度下R2的阻值,直至温度降到25.0 ℃,实验得到的R2-t数据见下表.
t/℃
25.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
R2/Ω
900.0
680.0
500.0
390.0
320.0
270.0
240.0
回答下列问题:
(1)在闭合S1前,图甲中R1的滑片应移动到　　　　　(选填“a”或“b”)端;?
(2)在图乙的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R2-t曲线;
/
乙
/
丙
(3)由图乙可得到RT在25~80 ℃范围内的温度特性,当t=44.0 ℃时,可得RT=　　　　Ω;?
(4)将RT握于手心,手心温度下R2的相应读数如图丙所示,该读数为　　　　　Ω,则手心温度为　　　　　℃.?
解析:(1)滑片在b端可以使R1的阻值全部接进电路,保证电路安全.
(2)描点后注意与已有曲线连接成一个完整的圆滑曲线.
(3)从R2-t曲线中可读出t=44.0 ℃时R2=450.0 Ω,所以RT=R2=450.0 Ω.
(4)从R2-t曲线中找到纵坐标为620.0的点,其横坐标为33.0 ℃.
答案:(1)b
(2)将(60.0,320.0)和(70.0,270.0)两个点画进图中并连出圆滑的R2-t曲线
/
(3)450.0
(4)620.0　33.0