02 电阻及滑动变阻器解析.docx

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02电阻及滑动变阻器解析

电阻及滑动变阻器

知识点1:

导体和绝缘体

实验:

探究物质的导电能力

利用下列器材:

电源、导线、开关、电流表或小灯泡,检测下列物质:

①金属丝;②塑料尺;③玻璃棒;④铅笔芯(碳棒);⑤食盐水;⑥粉笔;⑦硬币能否导电。

设计检测实验线路图,闭合开关S,分别接入上述待测物质进行实验测试,可将这些物质归为下列两类:

容易导电(小灯泡发光)的物质为①④⑤⑦。

不容易导电(小灯泡不发光)的物质有②③⑥。

1.导体:

容易导电的物质。

常见的导体有:

所有金属(水银)、石墨、人体、大地和食盐的水溶液等。

2.绝缘体:

不容易导电的物质。

常见的绝缘体有:

橡胶、玻璃、塑料、瓷、干木头、油、干燥的空气、纯水等。

家庭电路中的导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料做外套的原因是防止导电而使人触电。

实验探究:

纯水接入电路,观察到电灯不发光,说明纯水是绝缘体。

当溶入食盐或其他物质时,观察到电灯发光,能够导电。

玻璃通常是绝缘体,但当玻璃接入电路并烧红时,观察到电灯发光。

可见烧红的玻璃变成了导体。

如果导体的表面被氧化或腐蚀,会使导电能力下降,甚至不容易导电。

结论:

导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时,导体与绝缘体会相互转化。

3.半导体:

导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质。

常见的半导体材料有硅和锗。

半导体在电子工业中有广泛的应用,“硅谷”意指电子产品基地。

4.金属导电的微观解释

我们已经学过,物质由分子构成,分子由原子构成,原子由原子核和绕原子核高速运动的电子构成。

在这些微粒中,电子带负电,原子核带正电。

金属导体内部的原子核位置相对固定,但核外的电子能自由移动,能从一个地方移动到另一个地方。

而非金属中,几乎不存在能自由移动的电子。

结论:

可见金属导电的原因是内部存在大量自由移动的电子,绝缘体不导电的原因是内部几乎不存在自由电子。

【典型例题】

例1.探究下列物质的导电性,①铁制钢笔;②橡皮;③铅笔芯;④棉衣;⑤人体的尿液;⑥玻璃杯;⑦电视机外壳;⑧干燥的空气。

例2.金属导体和绝缘体的区别在于()

A.金属导体中有电子,绝缘体中没有电子

B.金属导体中的电子能自由移动,绝缘体中没有电子

C.金属导体中有自由电子,绝缘体中没有自由电子

D.金属导体中没有自由电子,绝缘体中有自由电子

例3.在通常情况下,下列各物质全部属于导体的是()

A.食盐水、锗、玻璃B.汞、碳棒、人体

C.纯水、铜、食盐D.铁丝、硅、大地

例4.电线芯通常是用铜丝做成的,是因为,容易;外套是用塑料橡胶做的,因为它们是,能够防止。

例5.金属导体中可以自由移动的微粒是()

A.原子B.原子核C.质子D.电子

例6.关于绝缘体,下列说法中正确的是()

A.绝缘体在任何情况下都不能导电

B.绝缘体不易导电,是因为不存在电子

C.绝缘体不易导电,是因为不存在带电微粒

D.绝缘体不易导电,是因为不存在自由电子

知识点2:

电阻

1、不同的材料导电能力有强有弱,为了比较各种材料的导电能力的强弱,引入电阻。

电阻是导体对电流的阻碍作用。

电阻越大,导体对电流的阻碍作用越大,导电能力越弱。

绝缘体的电阻非常大,导电能力非常弱。

电阻可用字母R表示。

2、单位:

欧姆,简称欧,符号为Ω。

比欧大的单位还有千欧kΩ、兆欧MΩ。

关系:

1MΩ=103kΩ,1kΩ=103Ω。

【典型例题】

例1.完成下列换算。

5兆欧=千欧0.5千欧=欧

30欧=千欧=兆欧

例2.物质甲的电阻R甲=300欧,物质乙的电阻R乙=3千欧,物质甲、乙的电阻大小比较正确的是()

A.R甲>R乙B.R甲=R乙C.R甲

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)

乙(0.5米)

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)

乙(1毫米2)

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)

乙(铜)

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                 

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