2020-2021学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册课件：11.2 导体的电阻69 张PPT

2　导体的电阻
第十一章 电路及其应用
1.理解电阻的定义，进一步体会比值定义法.
2.会利用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系.
3.掌握电阻定律，知道影响电阻率大小的因素.
4.能根据I－U或U－I图像求导体的电阻.
学习目标
知识梳理
重点探究
随堂演练
课时对点练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
一、电阻
1.定义：导体两端 与通过导体的 之比.


2.物理意义：反映了导体对电流的 作用.
3.在导体的U－I图像中，斜率反映了 .
知识梳理
电压
电流
阻碍
导体电阻的大小
二、影响导体电阻的因素
为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关，我们采用
法进行实验探究.
控制变量
三、导体的电阻率
1.电阻定律
(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的 成正比，与它的
成反比；导体电阻还与构成它的 有关.

(2)公式：R＝_____，式中ρ是比例系数，ρ叫作这种材料的电阻率.
长度l
横截面积S
材料
2.电阻率
(1)概念：电阻率是反映导体 性能的物理量，是导体材料本身的属性.
(2)影响电阻率的两个因素是 和 .
(3)纯金属电阻率较 ，合金的电阻率较 .由于用电器的电阻通常远大于导线电阻，一般情况下，可认为导线电阻为 .
3.超导现象
一些金属在温度特别低时电阻可以降到 ，这种现象叫作超导现象.
导电
材料
温度
小
大
0
0
1.判断下列说法的正误.
(1)由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.(　 　)
(2)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.(　 　)
(3)由R＝ 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.(　 　)
即学即用
×
√
×
(4)把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都不变.(　 　)
(5)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.(　 　)
√
√
2.一根阻值为R的均匀电阻丝，均匀拉长至原来的2倍，电阻变为______.
4R
一、电阻　欧姆定律
导学探究　现有两个导体A和B，利用如图1所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见下表.
重点探究
图1
?
U/V
0
2.0
4.0
6.0
8.0
导体A
I/A
0
0.20
0.42
0.60
0.78
导体B
I/A
0
0.13
0.26
0.40
0.54
(1)在坐标系中，用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I，分别将A和B的数据在如图2所示的坐标系中描点，并作出U－I图线.
图2
答案　U－I图线如图所示
(2)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压有什么关系？U与I的比值怎样？
答案　对导体A(或导体B)，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等.
(3)对导体A、B，在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？
答案　电压相同时，B的电流小，说明B对电流的阻碍作用大.
知识深化
1.R＝ 是电阻的定义式，反映了导体对电流的阻碍作用，其大小由导体本身的性质决定，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，适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路).
例1　电路中有一段导体，给它两端加上4 V的电压时，通过它的电流为10 mA，可知这段导体的电阻为______ Ω；如果给它两端加上10 V的电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为__________ C；如果要让导体的电流为15 mA，则需要在其两端加上_____ V的电压.
2.5×10－2
400
6
由q＝It可得q＝0.025×1 C＝2.5×10－2 C，
由U＝IR可得U＝1.5×10－2×400 V＝6 V.
例2　(多选)对于欧姆定律，下列理解正确的是
A.从关系式U＝IR可知，对于阻值一定的导体，通过它的电流越大，它
两端的电压也越大
B.从关系式R＝ 可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
C.从关系式I＝ 可知，对于阻值一定的导体，当导体两端的电压增大一
倍时，导体中的电流也增大一倍
D.从关系式R＝ 可知，导体两端电压越大，电阻R也越大
√
√
解析　对于阻值一定的导体，根据U＝IR可知，I越大，U越大，A正确；
导体的电阻是导体本身的性质，与U、I无关，故B、D错误；
对于电阻一定的导体，导体中的电流与导体两端的电压成正比，故C正确.
二、电阻定律　电阻率
导学探究 1.根据图3猜想导体电阻大小与哪些因素有关？
图3
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4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4
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
l
S
铁
U
b
2l
S
铁
2U
c
l
2S
铁
?
d
l
S
镍铜合金
5U
三个因素
及电压
不同导体
长度
横截面积
材料
电压
a
l
S
铁
U
b
2l
S
铁
2U
c
l
2S
铁
?
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？
答案　正比
三个因素
及电压
不同导体
长度
横截面积
材料
电压
a
l
S
铁
U
b
2l
S
铁
2U
c
l
2S
铁
?
d
l
S
镍铜合金
5U
②对比导体a和b说明什么？
答案　导体电阻和长度成正比
三个因素
及电压
不同导体
长度
横截面积
材料
电压
a
l
S
铁
U
b
2l
S
铁
2U
c
l
2S
铁
?
d
l
S
镍铜合金
5U
③对比导体a和c说明什么？
答案　导体电阻和横截面积成反比　
三个因素
及电压
不同导体
长度
横截面积
材料
电压
a
l
S
铁
U
b
2l
S
铁
2U
c
l
2S
铁
?
d
l
S
镍铜合金
5U
④对比导体a和d说明什么？
答案　导体电阻和材料有关
知识深化
1.导体电阻的决定式R＝
l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率.
2.电阻率
(1)电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关.
(2)电阻率与温度的关系及应用
①金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计.
②大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻.
③有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻.
④一些导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象.
两个公式
区别与联系
R＝
R＝
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
R＝ 是对R＝ 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
例3　如图5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5
√
例4　关于材料的电阻率，下列说法中正确的是
A.把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的三分之一
B.材料的电阻率随温度的升高而增大
C.合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率
D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流
的阻碍作用越大
√
解析　电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，A错误；
金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料则相反，B错误；
合金的电阻率比任一组分的纯金属的电阻率大，C正确；
电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积等因素有关，D错误.
三、导体的伏安特性曲线
1.线性元件和非线性元件
(1)如图6甲，伏安特性曲线是一条过原点的直线，这样的元件叫作线性元件.
(2)如图乙，伏安特性曲线是一条曲线，这样的元件叫作非线性元件.
图6
2.图线为过原点的直线时，I－U图像中，斜率表示电阻的倒数，U－I图像中，斜率表示电阻，如图7所示，在图甲中R2＜R1，图乙中R2＞R1.
图7
3.I－U图像是曲线时，导体某状态的电阻RP＝ ，即电阻等于图线上点P(UP，IP)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，如图8所示.
图8
例5　两电阻R1、R2的伏安特性曲线如图9所示，可知两电阻大小之比R1∶R2等于
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D. ∶1
图9
√
的直线，交R1、R2的伏安特性曲线分别于A、B点，分别过A、B点作平行于横轴的直线，交纵轴于I1、I2，表明电阻R1、R2两端加上相同电压U0时，流过R1、R2的电流不同，如图所示，
过横轴上任一不为零的点作一平行于纵轴
针对训练　(多选)两个电阻R1、R2的伏安特曲线如图10所示，由图可知
A.R1为线性元件，R2为非线性元件
B.R1的电阻R1＝tan 45° Ω＝1 Ω
C.R2的电阻随电压的增大而减小
D.当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻
图10
√
√
解析　由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，故A正确；
R1的电阻为2 Ω，故B错误；
由题图可知，当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻，
都为2 Ω，故D正确；
I－U图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大，故C错误.
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
随堂演练
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解析　由电阻定律R＝ 可知，同种材料的导体，电阻的大小与导体的长度成正比，与横截面积成反比.横截面积一定，电阻与导体的长度成正比，故A正确，C错误；
长度一定，电阻与导体的横截面积成反比，故B正确，D错误.
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2.(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ρ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受温度变化的影响，可用来制作标准电阻
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√
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R＝ 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.
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解析　该导体的伏安特性为曲线，图像斜率的倒数表示电阻，
故可知U＝2 V时，R＝ Ω＝1 Ω，且该导体电阻随电压升高而增大，故A、D正确.
3.(多选)(伏安特性曲线)如图11所示为某一金属导体的伏安特性曲线，由图像可知
A.该导体的电阻随电压的升高而增大
B.该导体的电阻随电压的升高而减小
C.导体两端电压为2 V时，电阻为0.5 Ω
D.导体两端电压为2 V时，电阻为1 Ω
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图11
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4.(电阻定律的应用)(2020·山西太原期中)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，则它们的电阻率的比值为
4
√
考点一　导体的电阻　欧姆定律
1.关于导体的电阻，下列说法中正确的是
A.由R＝ 可知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比
B.由I＝ 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟导体的电阻成
反比
C.比较几个电阻的I－U图线可知，电流变化相同时，电压变化较小的图线对应电阻的
阻值较大
D.导体中的电流越大，电阻就越小
基础对点练
课时对点练
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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)(2019·龙岩市高二检测)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
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3.(多选)(2020·青岛二中期末)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
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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.
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解析　导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关，所以A错误，B正确；
ρ＝ 仅是导体电阻率的定义式，电阻率只与导体本身及温度有关，与式中的各物理量都无关，所以C错误，D正确.
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5.(多选)对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝，下列说法正确的是
A.常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10R
B.常温下，若将电阻丝从中点对折，电阻变为
C.加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U，则在任意状态下的 的值不变
D.若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻突然变为零，这种现象称
为超导现象
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常温下，若将电阻丝从中点对折，长度为原来的一半，横截面积为原来的2倍，则电阻变为 ，故B正确；
随着温度变化电阻丝阻值会发生变化，故C错误；
根据超导现象知，若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻突然变为零，故D正确.
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6.一根均匀的导线，现将它均匀拉长，使导体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
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7.(2019·“温州十五校联合体”高二上期中联考)图1中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体，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
A.R1＝R2 B.R1 C.R1>R2 D.无法确定
图1
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考点三　导体的伏安特性曲线
8.(多选)(2019·济南一中高二期中)如图2所示是某导体的I－U图线，图中α＝45°，下列说法正确的是
A.通过该导体的电流与其两端的电压成正比
B.此导体的电阻R不变
C.I－U图线的斜率表示电阻的倒数，
所以电阻R＝ Ω＝1 Ω
D.在该导体的两端加6 V的电压时，每秒通过导体横截面的电荷量是3 C
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图2
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解析　由题图可知，电流随着导体两端的电压的增大而增大，通过该导体的电流与导体两端的电压成正比，选项A正确；
由I＝ 可知，I－U图线的斜率表示电阻的倒数，
则导体的电阻R不变，且R＝2 Ω，选项B正确，C错误；
在该导体的两端加6 V的电压时，
电路中电流I＝ ＝3 A，每秒通过导体横截面的电荷量q＝It＝3×1 C＝3 C，选项D正确.
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9.(2019·济宁市期末)如图3所示为A、B两电阻的伏安特性曲线，下列关于两电阻的描述正确的是
A.在两图线交点处，A的阻值等于B的阻值
B.在两图线交点处，A的阻值小于B的阻值
C.在两图线交点处，A的阻值大于B的阻值
D.A的电阻随电流的增大而减小，B的阻值不变
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图3
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10.(多选)(2019·衡水市检测)某导体的伏安特性曲线如图4中的AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，下列说法正确的是
A.B点对应导体的电阻为12 Ω
B.B点对应导体的电阻为40 Ω
C.由A到B，导体的电阻因温度的影响改变了10 Ω
D.由A到B，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
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图4
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能力综合练
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12.如图5所示，长方体铜柱长a＝15 cm，宽b＝5 cm，高c＝3 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1 A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为
图5
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13.(2020·广州二中期中)如图6所示是由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝a、b的伏安特性曲线，下列判断正确的是
A.a电阻丝较粗
B.b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
图6
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电阻丝的阻值只与其本身有关，与电压无关，故D错误.
14.如图7甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，已知a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q间加上电压后，其U－I图线如图乙所示，当U＝10 V时，电解液的电阻率ρ是多少？
答案　40 Ω·m
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图7
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由题图甲可知电解液长为l＝a＝1 m，横截面积为S＝bc＝0.02 m2，
本课结束