2017-2018学年高中物理教科版选修3-1课时跟踪检测:(八) 电阻定律
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课时跟踪检测(八) 电阻定律
1.若常温下的超导体研制成功,它适于做( )
A.保险丝 B.输电线
C.电炉丝 D.电阻温度计
解析:选B 超导体电阻为零,不能产热可用来做输电线。
2.导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是( )
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正比
C.电压一定,电阻与通过导体的电流成正比
D.电流一定,电阻与导体两端的电压成反比
解析:选A 电阻是导体本身的一种性质,对于同一导体,温度不变时,电阻一般不
变,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,故C、D错误,由电阻定律可知,A正确,
B错误。
3.关于电阻和电阻率的说法中,正确的是( )
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=UI可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.金属材料的电阻率一般随温度的升高而增大
D.将一根导线等分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
解析:选C 导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,电阻是导体本身的属性,与是
否通有电流和是否加电压无关,选项A、B错误;金属材料的电阻率一般随温度的升高而增
大,选项C正确;将一根导线等分为二,则半根导线的电阻是原来的二分之一,而电阻率
不变,选项D错误。
4.一根粗细均匀的镍铬丝的横截面的直径为d,电阻是R,把它拉制成直径是d10的均
匀细丝后,它的电阻变成( )
A.11 000R B.10 000R
C.1100R D.100R
解析:选B 镍铬丝的横截面的直径为d,横截面积为S1=14πd2,由数学知识得知,直
径是d10后横截面积是S2=1100S1,由于镍铬丝的体积不变,长度变为原来的100倍,根据电
阻定律R=ρlS得到,电阻是原来的10 000倍,即为10 000R。
5.如图1所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm,bc=5 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1
A.4 A B.2 A
C.12A D.14A
解析:选A 设将A与B连入电路时,电阻为R1,C与D连入电路时,电阻为R2,
金属片厚度为h。
由电阻定律R=ρlS得R1=ρabbc·h,R2=ρbcab·h
所以R1∶R2=4∶1,故由I=UR得电流之比I1∶I2=R2∶R1,所以I2=4I1=4 A。
6.(2015·安徽高考)一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内
单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时,棒
内产生电流,自由电子定向运动的平均速率为v,则金属棒内的电场强度大小为( )
图2
A.mv22eL B.mv2Sne
C.ρnev D.ρevSL
解析:选C 由电流定义可知:I=qt=nvtSet=neSv,
由欧姆定律可得:U=IR=neSv·ρLS=ρneLv,
又E=UL,故E=ρnev,选项C正确。
7.白炽灯的灯丝是由钨制成的,下列说法中正确的是( )
A.由于白炽灯正常工作时的灯丝和未接入电路时的灯丝是同一个导体,故两种情况下
电阻相同
B.白炽灯正常工作时灯丝电阻大于未接入电路时灯丝电阻
C.白炽灯正常工作时灯丝电阻小于未接入电路时灯丝电阻
D.条件不足,不能确定
解析:选B 白炽灯的灯丝为金属,所以电阻率随温度的升高而增大,正常工作时温
度高于不工作时的温度,所以工作时的电阻大于不工作时的电阻,B对。
8.两根材料相同的均匀导线A和B,其长度分别为L和2L,串联在电路中时沿长度
方向电势的变化如图3所示,则A和B导线的横截面积之比为( )
图 3
A.2∶3 B.1∶3
C.1∶2 D.3∶1
解析:选B 由图像可知两导线电压降分别为UA=6 V,UB=4 V;由于它们串联,则
3RB=2RA;由电阻定律可知RARB=LASBLBSA,得SASB=13,选项B正确。
9.一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的导体,将其中的两个对立面接入电路时,最
大阻值为R,则最小阻值为( )
A.c2Ra2 B.c2Rab C.a2Rbc D.R
解析:选A 根据电阻定律,将面积最小、相距最远的两个对立面接入电路时电阻最
大,由题设可知,以b、c为邻边的面积最小,两个对立面相距最远,电阻为R=ρabc;将面
积最大、相距最近的两个对立面接入电路时电阻最小,由题设可知,以a、b为邻边的面积
最大,两个对立面相距最近,电阻为R′=ρcab,两式相比得R′=c2Ra2。故选项A正确。
10.某个由导电介质制成的电阻截面如图4所示。导电介质的电阻率为ρ,制成内、外
半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入
导电介质的球心为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成
为另外一个电极。设该电阻的阻值为R。下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,
你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断。
根据你的判断,R的合理表达式应为( )
图4
A.R=ρb+a2πab B.R=ρb-a2πab
C.R=ρab2πb-a D.R=ρab2πb+a
解析:选B 对于A和B选项,等式左边的单位是Ω,右边的单位是Ω,单位是合理
的,然后将b=a代入,对于选项A得到R≠0,对于选项B得到R=0,因为电阻是很薄的
一层,电阻应该很小,故A错误,故B正确;对于选项C和D,等式左边的单位是Ω,右
边的单位是Ω·m2,左右两边单位不同,则此式不合理,故C、D错误。
11.在相距40 km的A、B两地架两条输电线,电阻共为800 Ω,如果在A、B间的某处
发生短路,如图5所示,这时接在A处的电压表示数为10 V,电流表的示数为40 mA,求
发生短路处距A处有多远?
图5
解析:设发生短路处离A处的距离为x,据题意知,A、B两地间的距离l=40 km,电
压表的示数U=10 V,电流表的示数I=40 mA=40×10-3 A,R总=800 Ω。
根据欧姆定律I=UR可得:A端到短路处的两根输电线的电阻Rx=UI=1040×10-3 Ω=250
Ω,①
根据电阻定律可知:Rx=ρ2xS,②
A、B两地输电线的电阻为R总=ρ2lS,③
由②③得RxR总=xl,④
解得x=RxR总l=250800×40 km=12.5 km。
答案:12.5 km
12.材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+αt),其中α称为电阻温度系数,ρ
0
是材料在t=0 ℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常量。金属的电阻一
般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温度系数。
利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变
化的电阻。已知:在0 ℃时,铜的电阻率为1.7×10-8 Ω·m,碳的电阻率为3.5×10-5 Ω·m;
在0 ℃附近,铜的电阻温度系数为3.9×10-3 ℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1。
将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长为1.0 m的导体,要求其电阻在0 ℃附近不随温度变
化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
解析:设所需碳棒的长度为L1,电阻率为ρ1,电阻温度系数为α1;铜棒的长度为L2,
电阻率为ρ2,电阻温度系数为α2。根据题意有ρ1=ρ10(1+α1t),ρ2=ρ20(1+α2t)
式中ρ10、ρ20分别为碳和铜在0 ℃时的电阻率。
设碳棒的电阻为R1,铜棒的电阻为R2,有
R1=ρ1L1S,R2=ρ2L2S
式中S为碳棒与铜棒的横截面积。
碳棒与铜棒连接成的导体的总电阻和总长度分别为
R=R1+R2,L0=L1+L2
式中L0=1.0 m
联立以上各式解得
R=ρ10L1S+ρ20L2S+ρ10α1L1+ρ20α2L2St
要使R不随t变化,上式中t的系数必须为零,即
ρ10α1L1+ρ20α
2L2
=0
又L0=L1+L2,
解得L1=ρ20α2ρ20α2-ρ10α1L0
代入数据得L1=3.8×10-3 m。
答案:3.8×10-3 m