高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用2 导体的电阻完整版ppt课件

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高中物理新教材特点分析
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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图像或U－I图像求导体的电阻.
SHULIJIAOCAI　 HANGSHIJICHU
一、电阻1.定义：导体两端 与通过导体的 之比.2.公式：R＝ .3.物理意义：反映了导体对电流的 作用.4.在导体的U－I图像中，斜率反映了 .二、影响导体电阻的因素为探究导体电阻是否与导体长度、 和材料有关，我们采用 法进行实验探究.
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，叫作这种材料的电阻率.2.电阻率(1)电阻率是反映导体 性能好坏的物理量.(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.
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.(　　)(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.(　　)
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_____.
TANJIUZHONGDIAN　 TISHENGSUYANG
如图1所示的图像为金属导体A、B的U－I图像，思考：(1)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定值，但两者的比值不相等.
(2)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，A的电流小，说明A对电流的阻碍作用大.
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.
由q＝I2t可得q＝0.025×1 C＝2.5×10－2 C，由U3＝I3R可得U3＝1.5×10－2×400 V＝6 V.
例2　(2020·山东淄博一中高一期中)由欧姆定律I＝ 导出U＝IR和R＝ ，下列叙述中不正确的是A.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B.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C.对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D.一定的电流流过导体，电阻越大，其电压越大
解析　导体的电阻由导体本身的性质决定，导体电阻由长度、横截面积和材料决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关，故A错误，B正确；由R＝ 可知，对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值，故C正确；根据U＝IR可知，一定的电流流过导体，电阻越大，其电压越大，故D正确.
1.根据图2猜想导体电阻大小与哪些因素有关？
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？
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.
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.
①对比导体a和b说明什么？
答案　导体电阻和长度成正比　
②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
③对比导体a和d说明什么？
答案　导体电阻和材料有关
1.导体电阻的决定式R＝ρl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.
例3　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，大部分半导体材料则相反，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.
例4　如图4所示为一块长方体铜块，使电流分别沿如图I1、I2两个方向通过该铜块，电阻之比为
1.伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线.2.线性元件和非线性元件(1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液.(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件.如气态导体和半导体元件.
三、导体的伏安特性曲线
3.I－U图像与U－I图像
例5　(多选)如图5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 ΩD.导体两端电压为2 V时，电阻为1 Ω
例6　(多选)(2021·福建师大附中期中)两个电阻R1、R2的伏安特曲线如图6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 ΩC.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
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.
KE SHI DUI DIAN LIAN
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
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.
2.(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 ΩB.如果仅将电压升高到30 V，则通过的电流为6 AC.如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 AD.当该电阻两端不加电压时，定值电阻的阻值应为零
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.
3.(2020·陕西咸阳期中)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∶3C.1∶4 D.1∶5
考点二　电阻定律　电阻率4.(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10RB.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
解析　常温下，若将电阻丝均匀拉长为原来的10倍，则横截面积变为原来的 ，根据电阻定律R＝ρ ，则电阻变为100R，故A错误；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.
5.一根均匀的导线，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
解析　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，则横截面积变为原来的 ，因为导线的体积不变，则长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρ 知电阻变为原来的16倍，所以导线原来的电阻为4 Ω，选项C正确.
6.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.R1R2 D.无法确定
解析　设正方形导体表面的边长为L，厚度为d，材料的电阻率为ρ，
可见导体的电阻只与材料的电阻率及厚度有关，与导体的其他尺寸无关，即R1＝R2，A正确.
考点三　导体的伏安特性曲线7.将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值如图2所示.其中阻值最接近的两个电阻是A.a和b 　　B.b和dC.a和c 　　D.c和d
解析　根据R＝ 知，定值电阻的I－U图线的斜率表示定值电阻的阻值的倒数.在I－U图中分别连接O与4个点，根据它们的倾斜度可知，a和b的阻值最接近，故A正确.
8.(多选)如图3所示，A、B、C为三个通电导体的I－U关系图像.由图可知A.三个导体的电阻关系为RA＞RB＞RCB.三个导体的电阻关系为RA＜RB＜RCC.若在导体B两端加上10 V的电压， 通过导体B的电流是2.5 AD.若在导体B两端加上10 V的电压， 通过导体B的电流是40 A
解析　在I－U图像中图线的斜率表示电阻的倒数，所以三个导体的电阻关系为RA