知识点3:
影响导体电阻大小的因素
实验探究过程:
科学猜想:
1.导体的电阻大小与导体的材料有关。
2.导体的电阻大小与导体的长度有关。
3.导体的电阻大小与导体的横截面积(粗细)有关。
4.导体的电阻大小与导体的温度有关。
影响导体电阻大小的因素可能有材料、粗细、长度、温度。
为了证明以上猜测的正确性,设计实验进行探究。
方法:
控制变量法——当有几个因素同时影响一个物理量的变化时,常采用控制变量法即让某几个因素不变,研究某个因素对一个量的影响程度。
[实验方案]
1.探究导体电阻与长度的关系。
控制的不变量有材料、粗细、温度。
在a、b两点间,分别接入粗细相同,长度不同的镍铬导体甲、乙(导体甲长度为1米,导体乙长度为0.5米)。
闭合开关S,观察灯的亮度及电流表示数,填入表格。
导体
灯的亮度
电流表示数
电阻大小
甲(1米)
暗
小
大
乙(0.5米)
亮
大
小
实验结果:
材料、粗细相同的导体,长度越大,电阻越大。
2.探究导体电阻与粗细的关系。
控制的不变量有材料、长度、温度。
在a、b两点间,分别接入长度相同,粗细不同的镍铬导体甲、乙(甲横截面积为0.5毫米2,乙横截面积为1毫米2)。
闭合开关S,观察灯的亮度及电流表的示数,填入表格。
导体
灯的亮度
电流表示数
电阻大小
甲(0.5毫米2)
暗
小
大
乙(1毫米2)
亮
大
小
实验结果:
材料长度相同的导体,越粗,电阻越小。
3.探究导体电阻与材料的关系。
控制的不变量有长度、粗细、温度。
在a、b间,分别接入粗细、长度相同,但材料不同的导体甲、乙(甲是镍铬导体,乙是铜导体)。
闭合开关S,观察灯的亮度及电流表的示数,填入表格。
导体
灯的亮度
电流表示数
电阻大小
甲(镍铬)
暗
小
大
乙(铜)
亮
大
小
实验结果:
长度、粗细相同的导体,电阻大小与材料有关。
综上可知:
导体的电阻与导体的长度、粗细、材料有关,相同材料时,导体越长、横截面积越小,导体的电阻就越大。
4.根据实验研究表明:
同样条件下,金属导体的电阻还与温度有关。
温度升高,金属导体的电阻会增大;温度降低,金属导体的电阻会减小。
某些材料,当温度降低到一定程度时,电阻会消失,这就是超导现象。
其他条件相同,不同材料的电阻值(电阻率)是不同的。
在同样条件下,银、铜材料的电阻很小,电木、橡胶材料的电阻很大。
一般常用铜材料来做导线,用电木、橡胶来做绝缘体。
人体电阻的一般值是1000~2000欧。
不同的人或一个人在不同的情况下的电阻值是不同的。
气温高,出汗时,人体的电阻值较小;气温低,干燥时,人体的电阻值较大。
如果用L表示导体的长度,S表示导体的横截面积,ρ表示导体的电阻率,则金属导体的电阻大小可表示为公式:
R=ρ
。
【典型例题】
例1.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
例2.长度相同的镍铬合金甲横截面积是乙的一半,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
例3.镍铬合金甲、乙,已知甲、乙的长度之比是5:
3,横截面积之比是2:
5,则甲、乙电阻R甲、R乙之比是()
A.2:
3B.3:
2C.25:
6D.6:
25
例4.长10米、电阻均为10欧的铜导线两根,连接成长20米的导线,接长后的导线电阻为()
A.10欧B.20欧C.5欧D.40欧
例5.横截面积为1毫米2、电阻均为1欧的镍铬合金线两根,合并成横截面积为2毫米2的导线,合并后的导线电阻为()
A.1欧B.2欧C.0.5欧D.4欧
例6.关于导体的电阻大小,下列说法中正确的是()
A.导体的长度越大,电阻越大
B.导体的横截面积越小,电阻越大
C.铜导线的电阻一定比铝导线的电阻小
D.材料相同的导线,越长、越细,电阻越大
例7.
(1)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
(2)把长10米、电阻为10欧的铜导线平分两等份后,合成一根长5米的铜导线,合并后的铜导线电阻为()
A.10欧B.20欧C.40欧D.2.5欧
例8.有电阻均为10欧的相同导线若干根,现要求得到15欧的电阻值,则应()
A.把两根接长后使用
B.把两根合并后使用
C.一根取半与另一根接长后使用
D.一根取半与另一根合并后使用
例9.把一根电阻值为R的合金导线,若拉长到原来的n倍,它的电阻变为R;若n等分后再合并在一起,它的电阻变为R。
【模拟试题】(答题时间:
45分钟)
11.如图所示电路,把两个金属夹子夹在下面哪个物体的两端,闭合开关后小灯泡能发光()
A、铁钉B、塑料尺C、橡皮D、玻璃棒
12.绝缘体不容易导电,这是因为()
A、绝缘体中没有电子
B、绝缘体中几乎没有电子
C、绝缘体中存在大量的自由电荷
D、绝缘体中的电荷几乎被束缚在原子或分子的范围内,自由电荷很少
13.下列物体,能导电的是()
A、空气B、干燥的软木塞C、硫酸铜溶液D、纸张
14.导体内一定有大量的()
A、自由电子B、负离子C、正离子D、自由电荷
15.下列说法正确的是()
A、导体一定都是金属B、金属丝外包上绝缘体就不导电了
C、金属中因为有电子所以能导电D、铅笔芯不是金属却能导电
16.电阻是导体对电流的_____________,当某段导体两端电压增大时,通过这段导体的电流就要增大,但此时这段导体对电流的阻碍作用____________,也就是说它的电阻________(填“变大”、“变小”或“不变”)
17.电阻是导体本身的一种__________,它的大小决定于导体的__________、___________和_______________。
_____________对电阻也有重要影响。
18.有两条粗细相同、材料相同的导线,甲导线长20厘米,乙导线长1.3米,则电阻较大的是__________导线。
*19.有两条长短相同、材料相同的导线,丙导线横截面积为0.4厘米2,丁导线横截面积为2毫米2,则电阻较小的是________导线.
20.一定温度下,同种材料制成的导体,长度越________,横截面积越________,电阻越大。
*21.一只能发光的电灯,正常发光时灯丝的电阻值比不发光时的灯丝的电阻值要。
(选填“大”、“小”或“相等”)
**22.将一根金属导线对折后并成一条,它的电阻将变______(选填“大”、“小”),原因是导线的________不变,_______变大,________变小所致。
**23.将一根金属导线均匀拉长后,它的电阻将变_____(选填“大”、“小”)。
原因是导线的______和________不变,________变大,________变小所致。
24.同种材料组成的四根导线,R1=4欧,R2=9欧,R3=11欧,R4=21欧,如果它们的长度相等,横截面积最大的是,如果它们的横截面积相等,则电阻线的长度最长的是。
25.当温度一定时,比较两根铜导线电阻的大小,下列说法中正确的是()
A、长导线的电阻一定大B、粗细相同,长导线的电阻一定大
C、细导线的电阻一定大D、长度相同,粗导线的电阻一定大
*26.有关金属材料电阻的大小,下面说法中错误的是(不考虑温度)()
A、同种材料做成的长度,横截面积相同的导线,电阻相同
B、导体的电阻大小与导体两端的电压和通过的电流无关
C、不同的材料做成的导体,电阻可能相同
D、对于同种材料,长度长,电阻大;横截面积大,电阻大
27.关于电阻的大小,下列说法中正确的是()
A、铜制成的导线,粗的一定比细的电阻小
B、绝缘体不容易导电,是因为没有电阻
C、导体中没有电流时,导体就没有电阻
D、电阻是导体本身的一种性质,跟电压、电流均无关
28.导体的电阻是导体本身的一种性质,下列措施能改变导体电阻大小的是()
A、增大通过导体的电流;B、增加通过导体的电量;
C、增大导体两端的电压;D、将导体拉细拉长。
*29.有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线,甲和乙导线长为1米,乙导线粗些;乙和丙导线粗细相同,丙导线长为0.5米,则三根导线的电阻由大到小排列应是:
()
A、甲、乙、丙B、丙、乙、甲C、丙、甲、乙D、甲、丙、乙
**30.有一块厚薄均匀的长方体铁块,EF比AB长。
如图所示,分别沿图中所示的不同方向接入电路,则()
A、沿AB方向接入电路时电阻最大
B、沿CD方向接入电路时电阻最大
C、沿EF方向接入电路时电阻最大
D、沿各个方向接入电路时的电阻一样大
巩固训练:
1.物理学中,电阻表示导体对________的________作用,通常用字母R表示。
在国际
单位制中,电阻的单位是________,简称________,符号是________,电阻的常用单位还有________、________。
2.实验室中常用的小灯泡的电阻约为8Ω,合________kΩ。
在电路图中电阻的符号是。
3.如图所示的电路中,小红把5Ω、50Ω的不同导体分别接在同一电路中,哪种情况灯泡较亮?
。
这是因为。
4.有一些元素的导电能力介于______之间,比_____差,比_____强,常常称做_____.利用______对它的性能的影响,可制成热敏电阻;利用_____对它的性能的影响,可制成光敏电阻.
5.在温度一定的条件下,做“研究决定导体电阻大小因素”的实验,采
用了的方法。
6.如图所示,开关闭合,将一铜丝触头在一铅笔芯上向右移动,可观察到的现象是:
小灯泡的亮度。
由此可知:
接入电路中的电阻,则电路中的电流;此实验还可以得出的结论是:
。
7.若不考虑温度对电阻的影响,下列关于电阻的说法,正确的是().
A.铜导线的电阻比铝导线的电阻小
B.短导线的电阻比长导线的电阻小
C.粗导线的电阻比细导线的电阻小
D.长度相同而粗细不同的两条铜钱,其中较粗铜线的电阻小
8.以下有关电阻的观点中,你认为错误的是().
A.不同的导体,电阻一般不同
B.导体被加热后,电阻一般会随温度升高而增大
C.一个导体两端的电压越大,电流越大,则它的电阻就越小
D.导体的电阻大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度
9.下面说法正确的是()
A.金属和纯水都是导体
B.木头是绝缘体,它就一定不会导电
C.玻璃不容易导电,但在条件改变时可以变成导体
D.绝缘体不容易导电,所以绝缘体不是重要的电工材料
10.关于半导体和超导体,以下说法中正确的是()
A.石墨是半导体
B.没有半导体就没有我们今天的现代化生活
C.水银在高温时是超导体
D.半导体和超导体还没有应用于生活
11.常温下,小明拿来一根电阻丝,上面标有5Ω字样,回答下列问题:
①若这根电阻丝接在3V的电压下,它的电阻是,接在5V的电压下,它的电阻是,不通电,它的电阻是。
②小明找来工人师傅将这根电阻丝均匀拉长一倍,它的电阻是。
③小明将这根电阻丝对折后,再接入电路中,其电阻是。
④若将这根电阻丝剪断一半,它的电阻是。
⑤若小红找到的是同样材料的电阻丝,长度一样,只是横截面积是原来的2倍,小红的电阻丝的电阻是。
12.判断下列说法是否正确:
①短导线的电阻比长导线的电阻小()
②粗导线的电阻比细导线的电阻小()
③铜导线的电阻比铁导线的电阻小()
④同种材料长度相等,粗导线的电阻比细导线的电阻小()
⑤长度相同的两根导线,细的导线电阻一定大()
⑥粗细相同的两根导线,长的导线电阻一定大()
⑦常温下,在长度和横截面积都相同时,铝导线比铜导线的电阻大()
13.相等长度的铜丝和铁丝,它们的横截面积和温度都相等,则铜丝与铁丝的电阻相比较()
A.铜丝的电阻小B.铁丝的电阻小C.电阻一样大D.无法比较
14.甲、乙两条同样粗细的导线,甲长20cm,乙长1.3m,比较它们电阻大小的关系,正确的是().A.甲大B.乙大C.一样大D.无法确定
15.粗细相同的铜、铁两根导线,当温度相同时,它们的电阻相同,则().
A.铜钱比铁线长B.铁线比铜线长C.铜铁两根导线长度相同D.无法判断
16.常用的白炽灯泡的灯丝断了,若搭接上后仍能使用,则灯丝的电阻将()
A.增大B.不变C.减小D.无法判断
17.在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时,某老师引导学生作了如下的猜想:
猜想l:
导体的电阻可能跟导体的横截面积有关;
猜想2:
导体的电阻可能跟导体的长度有关;
猜想3:
导体的电阻可能跟导体的材料有关。
上图是他们进行实验探究的器材,演示板上固定了四条金属电阻丝,a、b、c三条长度均是lm,d的长度是0.5m;a、b的横截面积相同,材料不同;a、c的材料相同,但c的横截面积大于a;a、d的材料和横截面积都相同。
(1)在探究电阻跟横截面积的关系时,可依次把M、N跟________两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,思路分析比较这两根金属丝电阻的大小。
(2)依次把M、N跟a、d的两端连接,闭合开关,记下电流表示数,分析比较a、d两根金属丝电阻的大小,可探究电阻跟________的关系,其结论是.
(4)一般说来,所有物体都有电阻。
探究过程中,又有同学提出猜想4:
电阻还可能跟温度有关。
请用一个废灯泡的灯芯(如图所示)设计一个实验来研究这个问题,要求:
①说出方法;②画出电路图。
18.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,其它器材足够,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
19.小刚为探究“导体电阻大小与温度的关系”,选用不同型号的铅笔芯进行了如下实验:
步骤一:
将H型铅笔芯接入电路,闭合开关,测量并记录通过它的电流;
步骤二:
用酒精灯给铅笔芯加热,每隔20s测量并记录通过它的电流;
步骤三:
分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路,重复以上实验过程。
下表是记录的实验数据
(1)实验中,他们是通过的变化来判断铅笔芯电阻的改变的;
(2)分析表中数据可以得出:
。
20.下列物体中,用到了半导体材料的是
A.智能机器狗B.白炽灯泡C.普通干电池D.滑动变阻器
21.如图所示,将导体接到电路A、B之间时,导体与灯泡是联的.如果将不同的导体分别接到A、B之间,闭合开关,可通过观察、比较来判断不同导体电阻的大小.若两个导体的电阻差异不大,则可以用表替换灯泡,作进一步的判断.
22.在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。
(1)小明的猜想是:
①电阻可能与导体的材料有关;
小亮的猜想是:
②电阻可能与导体的温度有关;
小敏的猜想是:
③电阻可能与导体的长度有关;
根据你掌握的电学知识,你认为:
④电阻还与有关。
(2)如图是三位同学为上述探究活动准备的实验器材,他们已经完成了部分实物的连接。
若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想①,应该控制不变;要探究猜想③,应该选用导线____和导线____(填导线的代号字母)进行对比实验。
知识点2:
滑动变阻器
介绍:
靠改变接入电路中的电阻丝的有效长度来改变电阻大小的装置。
1.结构:
下图为滑动变阻器实物图,结构的名称:
A瓷筒,B线圈,C金属杆,D接线柱,P滑动触头(滑片)。
2.滑动变阻器的结构图和电路图。
3.原理:
滑动变阻器中的线圈是用电阻率较大的合金线制成。
改变合金线的有效长度,就可以改变电阻大小,从而改变电流大小。
4.使用:
(1)与用电器串联在电路中使用;
(2)接线时接线柱应“一上一下”连接;(3)闭合开关前,滑片P应移到最大值位置。
5.实验:
连接如图的电路图,把滑动变阻器的接线柱分别连接在M、N两点,闭合开关,移动滑片P,观察灯的亮度和电流表示数。
(1)当C和D接入M、N点时,亮度不变且最亮。
原因:
电阻为零。
(2)当A和B接入M、N点时,亮度不变且最暗。
原因:
电阻是最大值不变。
(3)当B和C或B和D接入M、N点时,滑片P向右移动,亮度变亮,电流表示数变大,原因:
电阻变小。
(4)当A和D或A和C接入M、N点时,滑片P向右移动,亮度变暗,电流表示数变小,原因:
电阻变大。
6.旋钮型变阻器
应用:
收音机的音量开关,电扇的变速开关,台灯的调光开关。
原理:
与滑动变阻器的原理相同。
【典型例题】
例题1.如图所示的滑动变阻器,其最大阻值是50欧,接线柱A和D连入电路中,若要使电阻减小,滑动触头P应向____________端移动。
如果P在最左端,则电阻值为_____________欧。
如果P在最右端,则电阻值为_____________欧。
例题2.上图中,如果RAE=20欧,则REB=__________欧,RAC=__________欧,RBD=__________欧。
如果E是中点,则RAE=__________欧,REB=__________欧。
例题3.滑动变阻器是可变电阻,其改变电阻的原理是()
A.改变电阻丝的横截面积B.改变电阻丝连入电路的长度
C.滑片跟电阻丝发生摩擦D.改变接线柱中的导线连接
例题4.如图为滑动变阻器在电路中使用,连接方式共有____________种,其中____________种是正确的,错误的连接方式是____________,____________。
例题5.上题图中,如果B和C连接,当滑片P向右移动时,移动变阻器的电阻值____________。
如果当滑片P向左移动电阻变大时,则应把____________或____________连入电路。
例题6.如图是能调节电灯亮度的电路图,要使电灯变暗,滑片P应()
A.向a端移动B.向b端移动C.在b点不动D.在中间不动
例题7.下图中的四个图为滑动变阻器连入电路的几种情况,当滑片P向左移动时,使连入电路中的电阻变大的是()
例题8.如图所示,两个滑动变阻器串联连入电路中,要使电阻中的电阻最大,则变阻器滑片应()
A.P1在B1,P2在B2B.P1在A1,P2在B2C.P1在A1,P2在A2D.P1在B1,P2在A2
例题9.如图所示电路,在开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应在端。
闭合开关S,当滑片P向左移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变,观察到电流表的示数变。
例题10.如图表示一种汽车上自动测定油箱内油面高度的装置,P是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表(电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。
请说明它的电学工作原理。
一、填空:
5、滑动变阻器的工作原理是改变导体的