联想情景导入
我们已经知道,玻璃在通常情况下是绝缘体,但当玻璃被烧红时,玻璃也会导电。可见物质的导电性与温度有关。电阻的大小还与哪些因素有关呢?在用电器中人们为什么经常用铜做导线而不用铁做导线呢?空调电源线为什么比台灯电源线粗?灯丝较粗的灯泡为什么较为明亮?物质电阻的大小是否还跟物质的材料和横截面积有关呢?影响导体电阻大小的因素这么多。我们怎样进行逐一验证呢?通过本节课的学习,我们不但能够了解影响导体电阻大小的因素,而且还能掌握探究影响导体电阻大小的因素的方法。 重点知识详解
一、导体电阻与长度的关系
实验操作:用上图所示的装置连接电路,分别将长度不同的0.5mm²的镍铬合金线连接在电路中,闭合开关,观察电流表的示数。 实验现象:将较短的镍铬合金线连接在电路中时电流表的示数较大。
实验结论;导体的材料和横截面积相同时后藤美帆,导体越长,电阻越大。
二、研究导体电阻与横截面积的关系
实验操作:用上图所示的装置连接电路,分别将长度相同的的0.5mm²和1.Omm²的镍铬合金线连接在电路中,闭合开关,观察电流表的示数。
实验现象:将1.Omm²的镍铬合金线连接在电路中时电流表的示数较大。
实验结论:导体的材料和长度相同时,导体的横截面积越大,导体的电阻越小。
三、研究导体电阻与材料的关系
实验操作:用上图所示的装置连接电路,分别将长度相同的0.5mm²的锰铜和0.5mm²的镍铬合金线连接在电路中,闭合开关,观察电流表的示数。
实验现象:将锰铜连接在电路中时电流表的示数较大。
实验结论:长度、横截面积相同的导体,电阻大小与材料有关。
四、导体的电阻与温度的关系
金属导体的电阻与温度有关。温度升高,金属导体的电阻增大。温度降低,金属导体的电阻减小。某些材料的温度降低到一定的程度时,电阻会突然消失,这种现象叫超导现象(如水银在-269℃时,电阻会突然消失)。
五、导体电阻与其他因素的关系
一般来说,人体电阻的平均值是l000~2000欧。不同的人电阻是不同的,同一个人在不同情况下的电阻也是不同的,当气温高或人体出汗时人体电阻较小;而在气温低、空气干燥的冬天,人体皮肤很干燥时,电阻较大。
精典例题解析
[例1] 关于导体电阻大小的下列说法中,正确的是 ( )
A.细铜线比粗铜线的电阻大
B.粗细相同的导线,长的比短的电阻大
C.铁导线比铜导线的电阻大、
D.长短相同的两根铝导线,粗的比细的电阻小
[解析] 导体的电阻大小由长度、横截面积和材料三个因素决定,看电阻的大小必须同时考虑三方面的因素。选项A没有考虑长度,选项B没有考虑材料,选项C只考虑了材料,这三个选项都考虑不周,所得结论是错误的,只有选项D同时考虑了影响电阻大小的三个因素,得到的结论是正确的。
[答案] D
[例2] “观察导体的电阻与哪些因素有关”的示教板如图所示,示教板上四根金属线,其中a、b、c长均为1m,d长0.5m,a、b、d横截面积相同,b、c、d材料相同,那么下列比较中不能说明问题的是(不考虑温度对电阻的影响) ( )
A.比较a、b B.比较b、c C.比较a、d D.比较b、d
[解析] a、b金属线的长度、横截面积相同,材料不同,所以能说明导体的电阻与导体的材料有关;b、d的导体材料横截面积相同,可以比较电阻与长度的关系;b、c金属丝的材料、长度相同。而横截面积不同,所以能说明导体的电阻与导体的横截面积有关;a、d金属材料、长度均不同。仅仅横截面积相同,所以,高清无线视频传输系统不能说明电阻与什么因素有关。
[答案] C
[例3] 已知A、B、C是三根同种材料制成的电阻丝。如果把A和B相比,它们长度相同,A比B细;如果把B和C相比,管串它们粗细相同,B比C长,那么,这三根电阻线RA、RB、RC从大到小排列应为__________。如果将电阻丝C均匀拉长到和B一样长,则B的电阻________C的电阻(填“大于” “小于”或“等于”)。
[解析] 因为A、B长度、材料相同,但A的横截面积小于B的横截面积,根据材料、长度相同。横截面积越小隔磁片,电阻越大,得到A的电阻大于B的电阻;B、C两电阻线材料、横截面积相等,B的长度大于C的长度,所以B的电阻大于C的电阻。所以,三电阻线从大到小顺序为RA>RB>RC,因为B、C两电阻线的横截面积相等,当把C拉长到与B一样长时,由于电阻线的体积不变,因此C电阻线拉长后的横截面积变小,当长度、材料相同时,横截面积小的电阻线的电阻大,所以,电阻线B的电阻小于C的电阻。
[答案] RA>RB>RC 小于
[例4] 在研究“导体的电阻跟横截面积关系”的实验中,用如图的装置,把两条电阻的AB和CD分别接入电路,AB比CD的横截面积小。将AB连入电路时。电流表示数为I1,将CD连人电路时,电流表示数为I2,且I2 > I1。
(1)AB和CD两根电阻丝还要满足的条件是:
①________________________;②___________________________。
(2)分析实验结果,得出的结论是____________________________________________
__。
[解析] 首先抓住实验目的,此处是研究电阻跟横截面积的关系,而它们的温度是一样的,因此,还应保持另外两因素相同,即长度相同、材料相同。在仔细分析实验过程、现象、数据之后,再来得出结论,此处是横截面积大的通过电流大,则电阻小;横截面积小的通过电流小,则电阻大。因此得出的结论是在长度、材料、温度相同时,导体横截面积越大,电阻越小(或横截面积越小,电阻越大)。千万不能将横截面积和电阻的顺序颠倒,因为该实验的目的是研究电阻跟横截面积的关系,即电阻随横截面积的变化而变化。
[答案] (1)①长度相同 ②材料相同 (2)在长度、材料、温度相同时,导体横截面积越大,电阻越小(或横截面积越小,电阻越大)。
实践创新应用
1.一根铝导线电阻是R,要使连入电路中的导线电阻变大,可采取 ( )
A.将这根铝导线拉长后接人电路中
B.将这根铝导线对折后接入电路中
C.降低导线两端的电压或增大通过导线的电流强度
D.用长度、横截面积相同的铜导线代替这根铝导线接人电路中
2.有关导体电阻的说法正确的是 ( )
A.粗细相同的两根导线,长度大的电阻一定大
B.长度相同的两根导线,横截面积小的电阻一定大
C.同种材料制成的长短相同的两根导线,横截面积小的电阻一定大
D.铝导线的电阻一定比铜导线的电阻大
3.粗细相同的铜丝甲、乙,甲的长度是乙的一半,则甲,乙电阻R甲、R乙的大小关系为( )
A.R甲=2R乙 B.2R甲=R乙 C.R甲=R乙 D.无法比较
4.把长10米、电阻为10欧的铜导线拉成长20米的铜导线,拉长后的铜导线电阻为( )
A.10欧 B.20欧 C.40欧 D.2.5欧
5.某同学用下图所示的电路图探究“影响导体电阻大小的因素”。右下图是提供的几种导线。
(1)当研究导体电阻与粗细的关系时,应该选择接人AB问的导线进行研究的是 ( )
A.1与2 B.2与3 C.3与5 D.l与4
(2)当研究导体电阻与材料的关系时,应该选择接入AB间的导线进行研究的是 ( )
屋顶融雪装置 A.2与4 B.3与5 C.3与4 D.1与5
6.当温度降到一定程度时,某些物质的电阻会变为零,这种物质叫超导体。当电流通过超导体时不发热,故超导体的应用具有十分诱人的前景。假如科学家已研制出室温下就能使用的超导体,你准备将它用来制作 ( )
A.家用保险丝 B.白炽灯泡的灯丝 C.电炉的电热丝 D.输电导线
7.在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中,小明发现实验器材中金属丝只有一根,其他器材足够,如果要他完成下面的一些实验探究活动,其中他不可能完成的是 ( )
A.探究导体电阻与长度的关系
B.探究导体电阻与横截面积的关系
C.探究导体电阻与材料的关系
D.探究导体电阻与温度的关系
8.电灯是家庭电路中常见的照明电器。灯泡的外壳和灯芯都是用玻璃制成的,它们是利用了玻璃的_________性能。若将玻璃灯芯接入右图所示的电路中,当玻璃灯芯升高到一定温度时,小量程电流表的指针_________(填“会”或“不会”)发生偏转,此现象说明__________________________________。
9.在探究导体电阻大小与哪些因素有关的实验中,采用了“控制变量”的方法。下表是某实验小组在实验中所用导体的相关物理量的记录:
导体编号 | A | B | C | D |
长 度(m) | 1.0 | 1.0 | 1.O | 0.5 |
横截面积(mm²) | 1.2 | 1.2 | 2.4 | 1.2 |
材 料 | 镍铬丝 | 锰铜丝 | 镍铬丝 | 镍铬丝 |
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(1)要探究导体电阻大小与长度是否有关,应选用__________两根导体;
(2)要探究导体电阻大小与横截面积是否有关.应选用__________两根导体。
10.小明同学想比较金属材料甲和金属材料乙哪个更容易导电,现有金属材料甲和金属材料乙制成的各种不同规格的金属丝消音片,规格如下表所示:
金属丝代号 | 材 料 | 长度/m | 横截面积/mm² |
A | 金属甲 | 1 | 0.1 |
B | 金属甲 | 0.5 | 0.1 |
C | 金属乙 | l | 0.1 |
D | 金属乙 | 1 | 0.2 |
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请你帮助小明同学完成下面的实验方案:
(1)实验器材除上述金属丝、干电池、开关、导线外,还必须选用的器材有:________
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