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16.3
电阻
原卷版
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第十六章 电压 电阻
16.3 电阻
一、学习目标
1.电阻
认识电阻的概念,知道电阻是导体本身的一种性质;能画出电阻在电路图中的符号,知道电阻大小的单位及其单位换算。
2.影响电阻大小的因素
会用控制变量法探究出影响电阻大小的因素;理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积及温度有关。
二、学习过程
一)、知识点梳理
知识要点一 电阻
1、导体的电阻 (1)定义:在物理学中,用电阻来表示
导体对电流______作用的大小。如图,导体的电阻越大,表示对电流的阻碍作用越______。导体的电阻通常用字母______表示。
(2)电阻的单位是________,简称______,符号是______,比它大的单位有____________、____________。换算关系是1 MΩ=________kΩ=________Ω。
2、电阻器
具有一定电阻值的元件,也叫定值电阻,简称电阻,在电路图中用符号_表示。
【拓展】电阻是导体本身的一种性质,通常情况下,导体都有电阻,与通不通电没有关系。
探究装置
数据
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
a
镍铬合金
1
1
b
镍铬合金
2
1
c
镍铬合金
1
2
d
锰铜合金
1
1
猜想与假设
导体的电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关
设计实验与结论
方法:选用横截面积相同、长度不
同的两根镍铬合金丝(a、b),分
别接入电路中,观察电流表的示数。
结论:导体的电阻跟它的长度______。
同种材料、横截面积相同的导体,长
度越长,电阻越______
方法:选用长度相同、横截面积
不同的两根镍铬合金丝(a、c)
,分别接入电路中,观察电流表
的示数。
结论:导体的电阻还跟它的____________有关。同种材料、长度相同的导体,___________越小,电阻越______
方法:选用长度相同、横截面积相
同的镍铬合金丝和锰铜合金丝(a、
d),分别接入电路中,观察电流表
的示数。
结论:导体的电阻跟导体的________有关。同一长度和横截面积,________不同的导体,电阻也不同
【拓展】探究导体电阻的大小与哪些因素有关时,采用了转换法和控制变量法。
【备注】导体的电阻大小还与温度有关;导体与绝缘体没有绝对的界线。例如:玻璃会在高温状态下由绝缘体变成导体;而一般情况下,金属等导体在温度变化时电阻也会发生改变。如图所示,将白炽灯的灯丝接入电路,给灯丝缓慢加热,电流表示数将变小,小灯泡将变暗,这一现象说明灯丝电阻随温度的升高而增大。
知识要点三 半导体、超导现象
1.半导体
(1)定义:导电性能介于_______和__________之间的物体。
(2)影响因素:________、________、________等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。
2.超导现象
某些物质在很低的温度时,电阻就变成了______,这就是超导现象。
【比较】导体、绝缘体、半导体的区别:
名称
导体
绝缘体
半导体
常见材料
金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等
玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等
硅、锗等
用途
输电线等
元件绝缘外层
半导体二极管、三极管和集成电路
二)、例题 练习
例1 完成下列单位换算。
6.5MΩ= kΩ= Ω 43000Ω= kΩ= MΩ
例2 、下列说法中正确的是( )
A: 铁导线的电阻一定比铜导线的电阻大
B: 同种材料的导线,若横截面积相同,则长的导线电阻大
C: 长度相同的两根导线,细的导线电阻一定大
D: 粗细相同的两根导线,长的导线电阻一定大
练2.1 关于导线电阻的大小,下列说法中正确的是(温度对电阻的影响可以不计)( )
A: 横截面积越大的导线,电阻越小 B: 横截面积相同的导线,长导线的电阻大
C: 长度相同的导线,细导线的电阻大 D: 同种材料制成的长短相同的导线,粗导线的电阻小
例3 有甲、乙、丙三根铜导线,已知甲的横截面积最大,乙和丙的横截面积相同,而甲的长度和乙的长度相同,都小于丙的长度。则R甲 R乙 R丙。(填“>”“<”或“=”)
练3.1 有一段导体电阻为8Ω。如果把它截去一半,则阻值为 Ω;如果把它对折重叠,则阻值为 Ω。
练3.2 为维护消费者权益,我市某技术监督部门对市场上的电线产品进行抽查,发现有一个品牌的铜芯电线不符合规格:电线直径明显比说明书上标有的直径要小。引起这种电线不符合规格的主要原因是( )
A: 电线的长度引起电阻偏大 B: 电线的横截面积引起电阻偏大
C: 电线的材料引起电阻偏大 D: 电线的温度引起电阻偏大
例4 小明用如图所示的器材探究“影响电阻大小的因素”。a、b为长度一样的镍铬合金丝,b比a的横截面积大。关于此实验,下列说法正确的是( )
A: 小灯泡越亮,表示接入的合金丝电阻越大
B: 利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
C: 利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、长度的关系
D: 为了准确比较两条合金丝的电阻,可在电路中串联一个电压表
例5 如图所示的四个实验中,能模拟滑动变阻器原理的是( )
A:B:C:D:
例6 下列关于电阻的说法正确的是( )
A: 导体中没有电流通过时,导体中就没有电阻
B: 导体的电阻是导体本身的一种性质,与电压、电流无关
C: 电阻是导体对电流的阻碍作用,因此电流流过导体时会逐渐变小
D: 导体有电阻,绝缘体没有电阻
练6.1 下列关于导体电阻的大小,说法正确的是( )
A: 当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B: 当导体被均匀拉长至原来的二倍时,它的电阻变小
C: 电阻是导体本身的一种性质,不论温度如何变化,它的电阻都不可能变化
D: 电阻是导体本身的一种性质,与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关
练6.2 在相同温度下,关于导体的电阻,下列说法正确的是( )
A.铜线的电阻一定比铝线的小
B.长度相同粗细也相同的铜线和铝线电阻相等
C.长度相同的两根铜线,粗的那根电阻较大
D.粗细相同的两根铜线,长的那根电阻较大
练6.3关于导体电阻,下列说法正确的是( )
A.铜导线电阻比铁导线电阻小
B.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
C.只增加导体的横截面积,导体的电阻增大
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
例7 在做“决定电阻大小的因素”实验时,需要在电压相同的条件下,比较通过不同导线的电流,发现决定电阻大小的因素,下表是几种实验用导线的参数:
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
1.2
1.5
0.5
横截面积/mm2
3.2
0.8
1.2
0.8
1.2
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
(1)、为了研究电阻与导体材料是否有关,应在上表中选用导线C和 。
(2)、为了研究电阻与导体长度是否有关,应在上表中选用导线C和 。
(3)、为了研究电阻与导体横截面积是否有关,应在上表中选用导线A和 。
(4)、上述研究方法物理学里叫做 法。
练7.1 由同种材料制成的三根电阻丝,已知它们的长度关系为L1=L2<L3,横截面积的关系为S1>S2=S3,关于它们的电阻,正确的是( )
A: R1<R2=R3 B: R1>R2=R3 C: R1<R2<R3 D: R1=R2>R3
练7.2 在研究“导体电阻的大小与哪些因素有关”时,小明将如图所示的三根镍铬合金线(ab与ef长度相同,ab 与cd横截面积相同)分别接入电路中,则小明利用该实验装置不能探究的是( )
A: 导体电阻与长度的关系 B: 导体电阻与材料的关系
C: 导体电阻与横截面积的关系 D: 导体电阻与长度、横截面积的关系
例8 LED灯是一种节能光源,核心元件是发光二极管,二极管的主要材料是( )
A.钨丝 B.陶瓷 C.半导体 D.超导体
练8.1 一款5G手机的折叠屏由柔性发光二极管制成,其中制成发光一极管的材料是( )
A.导体 B.半导体 C.超导体 D.绝缘体
练8.2 下列说法中正确的是( )
A.干电池、蓄电池、电风扇等都是电源
B.导电的物体叫做导体,不导电的物体叫做绝缘体
C.直接用导线将电源的正、负极连接起来,这种情况叫做短路
D.试电笔只要接触火线,氖管就会发光
练8.3通常情况下,下列物质属于导体的是( )
A.橡胶 B.玻璃 C.塑料 D.金属
练8.4 现代生产生活中需要各种各样的材料,下列说法正确的是( )
A.超导体是一种电阻超级大的材料
B.橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料
C.用半导体材料可以制成性能优良的输电导线
D.有些半导体材料对光比较敏感,可以用来制造光敏电阻
练8.5 通常情况下,下列物品属于导体的是( )
A.橡胶棒 B.玻璃棒 C.陶瓷筷子 D.湿木棒
练8.6 电池作为一种可移动电源,生活中应用十分广泛。常见的电池有干电池、锂电池、太阳能电池等。目前,硅是制作太阳能电池的主要材料之一,硅是一种( )
A.导体 B.绝缘体 C.半导体 D.超导体
练8.7 华为Mate20系列智能手机所搭载的国产7纳米制造工艺麒麟980芯片,“在指甲盖大小的尺寸上塞进69亿个晶体管”,实现了性能与能效提升的新突破。计算机芯片、智能手机芯片等体积的微型化及性能的代际提升,都得益于一种新型材料的研发。这种新型材料是( )
A.超导材料 B.磁性材料 C.纳米材料 D.半导体材料
练8.8 石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。如图所示,利用石墨烯制成的只有一个碳原子厚度,约为0.335nm的二维碳膜,是目前最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。该二维碳膜的厚度为 m,按照导电性能划分,它属于 (选填“导体”或“绝缘体”)。
练8.9 人们将信息、能源和材料并列为现代文明的三大支柱,材料是能源和信息的基础。例如锗、硅这类材料在电子产品中有极其重要的应用,锗、硅的导电性能介于导体和绝缘体之间,这种材料常常称作 (选填“半导体”或“超导体”),利用这种材料可以制作成二极管,二极管具有 导电性。
例9 常温下,小明拿来一根电阻丝,上面标有“5 Ω”字样,回答下列问题:
(1)若这根电阻丝接在3 V的电压下,它的电阻是__________;接在5 V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,它的电阻__________。
(3)小明将这根电阻丝对折后,再接入电路中,其电阻__________。
(4)若将这根电阻丝剪断一半,它的电阻__________。
(5)若小红找到的是同样材料的电阻丝,长度一样,只是横截面积比小明的大,小红的电阻丝的电阻较__________。
例10 在探究影响导体电阻大小的因素时,小兵、小红两位同学作出了如下猜想:
①导体的电阻与导体的长度有关。
②导体的电阻与导体的横截面积有关。
③导体的电阻与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,规格、材料如下表:
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(1)为了验证上述猜想①,应该选用编号为_______的两根电阻丝进行实验;如果选用编号为A,C的两根电阻丝进行实验,是为了验证猜想________ (填序号);如果选用编号为A,C的两根电阻丝进行实验,是为了验证猜想__________(填序号)。分别将A和D两根电阻丝接入电路中M,N两点间时,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:________________
______________________________________________________。
(2)有同学认为,可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况,老师指出:此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时,所选电阻丝的阻值相差太小,灯泡亮度变化__________(选填“明显”或“不明显”)。
(3)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就__________了输电线的电阻,从而可以__________输电线上的电能损失。(均选填“增大”或“减小”)
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