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1、探究決定導線電阻的因素
1 ?本節(jié)探究導線的電阻與其 、 、 之間的關系時,采用
的實驗方法?測長度所用儀器是 ,要測橫截面積,需先測量其直徑, 用 進行測量,也可用 法進行測定.
2?電阻率p是一個反映導體 的物理量,是導體材料本身的屬性,與導體的
形狀、大小 ,它的單位是: ,國際符號 ?而電阻R反映的是導
體的屬性,與導體的 、 、 有關.
3 ?電阻率的計算公式為 ,各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的
的導體的電阻.
4?兩種材料不同的電阻絲,長度之比為 1 : 5,截面積之比為2 : 3,電阻之比為2 : 5,
則材料的電阻率之比為
2、?
5?一粗細均勻的鎳鉻絲,截面直徑為 d,電阻為R.把它拉制成直徑為 d/10的均勻細絲
后,它的電阻變?yōu)椋?)
A ? R/1 000 B ? R/100 C. 100R D. 10 000R
【概念規(guī)律練】
知識點一電阻和電阻率的理解
1?(雙選)關于導體的電阻及電阻率的說法中,正確的是 ( )
A ?由R= pS知,導體的電阻與長度I、電阻率p成正比,與橫截面積 S成反比
B. 由R= U^可知,導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比
C?將一根導線一分為二,則半根導線的電阻和電阻率都是原來的二分之一
D ?某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會
3、突然減小為零,這種現(xiàn)象叫做超導 現(xiàn)象.發(fā)生超導現(xiàn)象時,溫度不為絕對零度
2?下列關于電阻率的敘述,錯誤的是 ( )
A ?金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增大
B ?常用的導線是用電阻率較小的鋁、銅材料做成的
C. 材料的電阻率取決于導體的電阻、橫截面積和長度
D ?半導體和絕緣體材料的電阻率隨溫度的升高而減小
知識點二 電阻定律R=応的應用
S
3?一根粗細均勻的導線,當其兩端電壓為 U時,通過的電流是I,若將此導線均勻拉
長到原來的2倍時,電流仍為I,導線兩端所加的電壓變?yōu)?( )
A . U/2 B . U C. 2U D . 4U
4. 一根粗細均勻的金屬裸導線,若
4、把它均勻拉長為原來的 3倍,電阻將變?yōu)樵瓉淼亩?
少倍?若將它截成等長的三段再絞合成一根,它的電阻將變?yōu)樵瓉淼亩嗌伲?(設拉長與絞合
時溫度不變)
【方法技巧練】
一、把電阻公式和歐姆定律相結(jié)合解決有關問題
5. 兩根完全相同的金屬裸導線,如果把其中的一根均勻拉長到原來的 2倍,把另一根 對折后絞合起來,然后給它們加上相同的電壓,則在相同時間內(nèi)通過它們的電荷量之比為
( )
A . 1 : 4 B. 1 : 8 C . 1 : 16 D . 16 : 1
6. 如圖1所示,一段粗細均勻的導線長 1 200 m,在其兩端點A、B間加上恒定電壓時, 測得通過導線的電流為 0.5
5、A,若剪去BC段,在A、C兩端加同樣電壓時,通過導線的電流 變?yōu)?.6 A,則剪去的BC段多長?
二、導體電阻率的測定方法
7?用伏安法測量電阻 R的阻值,并求出電阻率p給定器材如下:電壓表(內(nèi)阻約為50 k Q、) 電流表(內(nèi)阻約為40 Q)滑動變阻器、電源、電鍵、待測電阻 R(約為250 Q及導線若干.
tt//v
5
圖2
(1) 畫出測量R的電路圖.
6組電流I、電壓U的值,試寫出根據(jù)此圖求 R
步 驟 :
(2) 圖2中的6個點表示實驗中測得的
值 的
求出的電阻值 R= (保留3位有效數(shù)字).
(3)待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體,用游標為 50
6、分度的卡尺測量其長度與直徑,
結(jié)果分別如圖3、圖4所示,由圖可知其長度為 ,直徑為 .
圖3
圖4
(4)由以上數(shù)據(jù)可以求出 p= (保留3位有效數(shù)字).
1. 導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì), 對于同種材料的導體,下列表述正確的是( )
A .橫截面積一定,電阻與導體的長度成正比
B .長度一定,電阻與導體的橫截面積成正比
C.電壓一定,電阻與通過導體的電流成正比
D .電流一定,電阻與導體兩端的電壓成反比
2.(雙選)關于電阻的計算式
R= UU和決定式R= pS,
F面說法正確的是
A ?導體的電阻與其兩端電壓成正比,與電流成反比
B ?導體的電
7、阻僅與導體長度、橫截面積和材料有關
C.導體的電阻隨工作溫度變化而變化
D ?對一段一定的導體來說,在恒溫下比值 學是會變的,導體的電阻隨 U或I的變化而
變化
3.(雙選)如圖5所示,a、b、 入電路中,并要求滑片 P向接線柱
c、d是滑動變阻器的四個接線柱,現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接
c移動時,電路中的電流減小,則接入電路的接線柱可
能是( )
圖5
A . a 和 b B. a 和 c
C. b 和 c D. b 和 d
4.(雙選)下列說法正確的是( )
A .超導體對電流的阻礙作用幾乎等于零
B .金屬電阻率隨溫度的升高而增大
C .用來制作標準電阻的錳銅合金
8、和鎳銅合金的電阻率不隨溫度的變化而變化
D .半導體材料的電阻率隨溫度的升高而增大
5.—根阻值為 F其阻值仍為R(
R的均勻電阻絲,長為
)
I,橫截面積為
s,設溫度不變,在下列哪些情況
A .當I不變,S增大一倍時
B .當S不變,I增大一倍時
c.當I和s都減為原來的2時
D .當I和橫截面的半徑都放大一倍時
6. 如圖6所示,均勻的長方形薄片合金電阻板 abcd, ab邊長為Li, ad邊長為L?,當
把端點1、2和3、4分別接入電路時,Ri2 : R34是( )
I— —2
A . Li : L2 B .
C. 1 : 1 D.
7. —只白
9、熾燈泡,正常發(fā)光時的電阻為 阻應( )
圖6
121 Q,則這只燈泡停止發(fā)光一段時間后的電
A .大于121 Q
B .小于121 Q
3
(a)
(b)
C.等于121 Q D .無法判斷
&兩根同種材料制成的電阻絲 a和b, a的長度和橫截面的直徑均為 b的兩倍,要使兩
電阻絲接入電路后消耗的電功率相等,加在它們兩端的電壓之比 Ua: Ub為( )
A. 1 : 1 B . 2 : 1 C..2: 1 D. 1 : 2
9. 現(xiàn)有半球形導體材料,接成如圖 7 所示(a)、(b)兩種形式,則兩種接法的電阻之比
Ra : Rb 為( )
圖7
A
10、. 1 : 1 B. 1 : 2 C. 2: 1 D. 1 : 4
題號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
10.如圖8所示,一只鳥站在一條通電的鋁質(zhì)裸導線上?已知導線的橫截面積為 185
mm2,導線上通過的電流為 400 A,鳥的兩爪間的距離為 5 cm,求鳥兩爪間的電壓.(已知
—8
p= 2.9 X 10 m)
圖8
11.相距40 km的A、B兩地架設兩條輸電線,電阻共為 800 Q如果在A、B間的某處
發(fā)生短路,如圖9所示.這時接在 A處的電壓表示數(shù)為10 V,電流表示數(shù)為40 mA.求發(fā)生
11、短路點相距A有多遠.
探究決定導線電阻的因素
課前預習練
1. 長度橫截面積
2. 導電性能 無關
材料控制變量直尺螺旋測微器 纏繞 歐姆米 Q?m材料橫截面積長度
3. p= RS長度為1 m,橫截面積為1 m2
4. 4 : 3
5. D
[由 R= pS, V = IS,得 R'
=10 000R.]
課堂探究練
1. AD [導體的電阻率由材料本身的性質(zhì)決定,并隨溫度的變化而變化;導體的電阻
與長度、電阻率、橫截面積有關,與導體
12、兩端的電壓及導體中的電流無關, A對,B、C錯;
電阻率反映了材料的導電性能, 電阻率常與溫度有關,并存在超導現(xiàn)象.絕對零度只能接近,
不可能達到,D對.]
2. C
I S
3. D [導線原來的電阻為 R= ps,拉長后長度變?yōu)?I,橫截面積變?yōu)?,
I' 2I
所以 R' = pS-= p = 4R.
2
導線兩端原來的電壓為 U = IR,
拉長后為 U ' = IR' = 4IR = 4U.]
4. 9
解析 金屬原來的電阻為 R=P,,拉長后長度變?yōu)?3I,因體積V = SI不變,所以導線橫
S
截面積變?yōu)樵瓉淼?/3,即S3,故拉長為原來的 3倍后,
13、電阻R'=盪=9p = 9R. 同理,三段絞合后,長度為 1/3,橫截面積為3S,電阻R〃 = P3S= 9;12只
3 S 9S 9
點評 某導體形狀改變前后, 總體積不變,電阻率不變.當長度I和橫截面積S變化時, 應用V = SI來確定S和I在形變前后的關系,然后再利用電阻定律即可求出 I和S變化前后
的電阻關系.
5. C [本題應根據(jù)導體的電阻定律 R= p/S,歐姆定律R= U/I和電流定義式I = q/t求
解.
對于第一根導線,均勻拉長到原來的 2倍,則其橫截面積必然變?yōu)樵瓉淼?1/2,由導體
的電阻公式可知其電阻變?yōu)樵瓉淼?4倍.
第二根導線對折后,長度變?yōu)樵瓉?/p>
14、的 1/2,橫截面積變?yōu)樵瓉淼?2倍,故其電阻變?yōu)樵?
來的1/4.
給上述變化后的裸導線加上相同的電壓,由歐姆定律得:
U
|1= 4R,
I2 =
U
R/4
=4U/R
: q2= 11 : 12= 1 : 16
由1= q/t可知,在相同時間內(nèi),通過它們的電荷量之比 故C項正確.]
6. 200 m
解析 設整個導線AB的電阻為R1,其中AC段的電阻為R2,根據(jù)歐姆定律 U = I1R1 =
I2R2,則R1= ;= °^= 6再由電阻定律,導線的電阻與其長度成正比,所以 AC段導線長I2
=R2I1= 5x 1 200 m = 1 000 m ?由此可知
15、,剪去的導線 BC段的長度為:1= l1- l2= 200 m.
R1 6
7. 見解析
解析 (1)由于待測電阻(約250 Q與電流表內(nèi)阻(約40 Q)目近,遠小于電壓表內(nèi)阻(50 kQ)因此采用電流表外接法,測量誤差較小.控制待測電阻電壓的線路,用滑動變阻器連 接成限流式接法或分壓式接法均可,如下圖所示.
(2) 作U —I直線,舍去左起第2點,其余5個點在一條直線上,不在這條線上的點盡量
均勻分布在直線兩側(cè);求該直線的斜率 k,貝U R= k= 229 Q (22仁237 Q均為正確).
一 一 1 一
(3) 因為游標為50分度,所以游標卡尺的精確度為 50 mm
16、= 0.02 mm ,另外游標卡尺不
能估讀,讀出待測電阻的長度為 8.00 X 10— 3 m,直徑為1.98 X 10—3 m.
2
(4)將數(shù)據(jù)代入公式
RS R nd 得
p= T = r7T 得
—2
m.
p= 8.81 X 10
課后鞏固練
1. A [根據(jù)電阻定律:R=心,可見當橫截面積 s 一定時,電阻R與長度I成正比,A 正確.]
2. BC
3. CD [滑片P向c移動,電路中的電流減小,則電阻增大,可以接 b和c或b和d, 本質(zhì)相同.]
4. AB [超導現(xiàn)象是在溫度接近絕對零度時,電阻率突然減小到接近零的現(xiàn)象,故 正確;C中材料只是電阻率變
17、化不明顯,而半導體材料的電阻率應隨溫度的升高而減小.
I增大
1
5. C [由 R=
V= SI得:I不變、S增大一倍時,R變?yōu)樵瓉淼?;S不變,
1
一倍時,R變?yōu)樵瓉淼亩?;I、S都減小為原來的寸時,R不變;I和橫截面的半徑都增大一
1 倍時,R變?yōu)樵瓉淼?.]
6. D [設薄片厚度為d,則由電阻定律,得
R J=2_
R12= PL2d,R34= PL1d.
故 R12 : R34 = L2 : l2,選項 D 正確.]
7. B [由于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,故白熾燈泡正常發(fā)光時的電阻大,停
止發(fā)光一段時間后,燈絲溫度降低,電阻減小,故選 B.]
18、
& D [由公式 R=盒 S= 4 tD2, P= *得,U = \^nFP 解得 Ua : Ub= 1 : Q2,故 D
正確.]
9. D [將(a)圖半球形導體材料看成等大的兩半部分的并聯(lián), 則(b)圖中可以看成等大的
兩半部分的串聯(lián),設每一半部分的電阻為 R,則(a)圖中電阻Ra = R, (b)圖中電阻Rb= 2R,
故 Ra : Rb= 1 : 4.]
—3
10. 3.12X 10 V
—2
解析 據(jù) R= p; = 2.9X 10 8X 5X 10 — 6 7.8 X 10 6 Q
S 185 X10
—6 — 3
U = IR = 400 X 7.8X 10 V = 3.12X 10 V.
11. 12.5 km
解析 A、B間距離I = 40 km,導線總長2l,總電阻R= 800 Q. 設A與短路處距離x,導線總長2x,總電阻Rx.
由歐姆定律:
U 10
Rx — 1 — 40X 10「3 Q= 250 Q
由電阻公式:
R= pS,Rx—律,得:
x=詐詮 40 km= 12.5 km.
即短路處距A端12.5 km.