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【26版步步高物理人教版必修三学习笔记第十一章2导体的电阻

2026-02-25 06:41:35

2　导体的电阻

[学习目标]　1.知道电阻的定义式及其物理意义。2.理解电阻的大小与哪些因素有关，掌握电阻定律(重点)。3.了解电阻率的物理意义及其与温度的关系(重点)。4.能根据伏安特性曲线求导体的电阻(难点)。

一、电阻

如图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的比值有什么特点？

(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？

________________________________________________________________________

1．物理意义：反映导体对电流的______作用。

2．定义：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值。

3．定义式：R＝________(R只与导体本身性质有关，而与通过的电流及所加电压无关)。

4．单位：国际单位制单位为欧姆(Ω)，常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)

1 kΩ＝________ Ω；1 MΩ＝________ Ω。

(1)由关系式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。(　　)

(2)由关系式R＝UI可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零。(　　)

(3)由关系式I＝UR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。(　　)

(多选)小强在探究定值电阻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．如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 A

D．当通过该电阻电流为零时，定值电阻的阻值应为零

二、电阻定律　电阻率

1．实验装置：如图所示，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。

2．实验原理

(1)四个不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的电压之比。

(2)用控制变量法，探究导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。

3．探究过程及结论：

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	U2
d	l	S	镍铜合金	5U

(1)对比导体a和b说明什么？

(2)对比导体a和c说明什么？

(3)对比导体a和d说明什么？

________________________________________________________________________

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)表达式：R＝________，此式为电阻的决定式，式中ρ是比例系数，ρ叫作这种材料的电阻率，单位为Ω·m。

2．电阻率

(1)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)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________，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________________。

④一些金属在温度特别低时电阻可以降到零，这种现象叫作________________。

R＝UI与R＝ρlS有什么区别？完成下列填空。

　　　　两个公式

区别与联系

定义式：R＝UI

决定式：R＝ρlS

区别

适用于________________

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＝ρlS是对R＝UI的进一步说明，即导体的电阻与________无关，而是取决于导体本身的________________________

　如图所示为一块长方体铜块，长、宽、高分别为a、b、c，使电流沿I₁、I₂两个方向通过该铜块，则两次铜块的电阻之比为(　　)

A．1B.a2c2C.a2b2D.b2c2

针对训练(2023·广州市白云中学高二期中)如图所示，R₁和R₂是由同种材料制成的，厚度相同，表面为正方形而边长不同的导体，其中R₁的尺寸比R₂的尺寸大。在两导体上加上电压后，形成如图所示的电流，方向如图所示，则下列说法中正确的是(　　)

A．R₁的电阻比R₂的电阻大

B．R₁的电阻比R₂的电阻小

C．若流过两个电阻的电流大小相等，则所加的电压也一定相等

D．若流过两个电阻的电流大小相等，则所加的电压一定不等

(2024·上海市高二期末)某同学将待测量的金属丝单层缠绕在圆柱形铅笔上，测得N圈的电阻丝宽度为d，电阻丝的总阻值为R，总长度为L，则该电阻丝的电阻率为(　　)

A.πd2RLB.πd2RLN2C.πd2R2LN2D.πd2R4LN2

三、导体的伏安特性曲线

1．伏安特性曲线：在实际应用中，常用横坐标表示________，纵坐标表示________，这样画出的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________，如金属导体(在温度没有显著变化时)、电解质溶液。

(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，如气态导体、半导体元件。

I－U图像与U－I图像

图像比较内容	I－U图像	U－I图像
坐标轴	横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I	横坐标表示电流I、纵坐标表示电压U
斜率	图线上的点与坐标原点连线的斜率表示______________	图线上的点与坐标原点连线的斜率表示______________
线性元件图线的形状	R₁________R₂	R₁________R₂
非线性元件图线的形状	电阻随U的增大而________	电阻随I的增大而________