2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（十二）：电阻与变阻器（学案 含解析）

一、物质的导电能力：
（一）导体、绝缘体的含义
(1)导体：容易导电的物质叫做导体。常见的导体有各种金属、石墨(碳)、入体、大地、酸碱盐的水溶液等。
(2)绝缘体：不容易导电的物质叫做绝缘体。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等。
记住几种特别物体：水银是一种金属，通常是液体，也是导体；食盐固体、烧碱固体不是水溶液,不是导体。
（二）导体和绝缘体之间没有绝对的界限
它们之间没有明显的界限。导体和绝缘体不是绝对的，有些绝缘体在条件改变时可能会变成导体。例如，常温下玻璃是绝缘体，当烧到红炽状态时可以导电，干木头在潮湿的情况下可以导电，空气在闪电作用下可以导电，纯水地维V在掺有杂质的情况下也可以导电等。导体的表面被氧化或腐蚀后，导电能力下降，甚至不导电，所以电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。
（三）导体容易导电和绝缘体不容易导电的原因
有些物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子又是由原子核和绕核高速运动的电子构成的。电子带负电，原子核带正电。
金属是由原子构成的，在金属导体中存在着大量可自由移动的电子；在酸碱、盐的水溶液中存在着可自由移动的电荷，称为正、负离子；在绝缘体中，几乎没有能自由移动的电子。
由此可见，导体容易导电，是因为导体中有大量的可自由移动的电荷，绝缘体不容易导电，是因为绝缘体中几乎没有能自由移动的电子。
（四）半导体
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗，半导体主要应用于电子工业。
【能力拓展】
纯净的水是不导电的，但由于自然界的水中溶有大量其他物质，因此生活中所用的水是导电的。
导体和绝缘体是根据导电能力来区分的。导体和绝缘体的区别仅仅在于“容易”和“不容易”导电，而不能理解为“能”和“不能”导电，这是由于导体和绝缘体之间没有绝对的界限，绝缘体在一定条件下是可以变为导体的，例如干燥的木棒是绝缘体，而潮湿的木棒就变成了导体。绝缘体不容易导电，不是因为绝缘体不含有电荷，是由于几乎不含有自由移动的电荷。
二、电阻
1.概念：电阻是用来表示导体对电流的阻碍作用能力强弱。绝缘体的电阻非常大，电流不容易通过；导体的电阻小，电流容易通过。
2.符号：用R表示导体的电阻，在电路图中的符号是“ ”。
3.单位：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。比欧姆大的单位还有千欧、兆欧,1兆欧（MΩ）= 103千欧（KΩ）,1千欧（KΩ）= 103欧(Ω)
三、影响电阻大小的因素
我们从生活经验中知道，输电线越长，输电线耗电量越大；高压输电线很粗，而实验室中做电学实验用的导线却很细；导线一般都使用铜铝制成，而用其他金属制成导线的情况却很少。那么，影响电阻大小的因素有哪些呢 我们可以这样来猜想：①导体的横截面积可能会影响电阻的大小；②导体的长度可能会影响电阻的大小：③导体的材料种类可能会影响电阻的大小。
我们可以通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。依据控制变量法研究导体电阻与某一因素的关系时，要控制其他因素不变。
（一）探究导体的电阻与长度的关系
设计思路：探究导体的电阻与长度的关系时，要控制导体的材料和横截面积相同，选用不同长度的导体接入之间，观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析：当接入导体甲(1米)时，灯的亮度较暗,电流表的示数较小，说明甲的电阻较大；当接入导体乙(0.5米)时，灯的亮度较亮，电流表的示数较大，说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与长度有关。探究结论：材料、横截面积相同的导体，长度越长,电阻越大。
（二）探究导体的电阻与横截面积的关系
设计思路：探究导体的电阻与横截面积的关系时，要控制导体的材料和长度相同，选用横截面积不同的导体接入,观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析：当接入较细的导体甲(0.5毫米2)时，灯的亮度较暗，电流表的示数较小，说明甲的电阻较大；当接入较粗的导体乙(1毫米2)时，灯的亮度较亮，电流表的示数较大，说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与横截面积有关。
探究结论：材料、长度相同的导体，横截面积越小，电阻越大。
（三）探究导体的电阻与材料的关系
设计思路：探究导体的电阻与材料的关系时，要控制导体的横截面积和长度相同，选用不同材料的导体接入，观察灯的亮度以及电流表的示数。
现象分析：当接入甲材料(镍铬合金)制成的导体时，灯的亮度较暗，电流表的示数较小，说明甲的电阻较大；当接入乙材料(铜)制成的导体时，灯的亮度较亮，电流表的示数较大，说明乙的电阻较小。由此说明导体的电阻大小与材料有关。
探究结论：横截面积、长度相同，而材料不同的导体，导体电阻的大小不同。
（四）探究导体的电阻与温度的关系
设计思路：探究导体电阻与温度的关系时，应控制导体的材料、横截面积和长度相同。通过改变同一导体的温度，利用电流表的示数来比较电阻的大小。
实验步骤：按图示连接电路，闭合开关，记录电流表的示数；给金属导体AB加热半分钟，再闭合开关，记录电流表的示数，观察灯的亮度。分析与论证：加热前，电流表的示数较大，灯的亮度较亮；加热后,电流表的示数变小，灯的亮度变暗，说明金属导体的电阻与温度有关。
实验结论：导体的电阻大小与温度有关。
各种材料的电阻
其他条件相同时，不同材料的电阻值是不同的，在同样的条件下，银、铜的电阻很小，电木、橡胶的电阻很大。一般常用铜来做导体，用电木、橡胶来做绝缘体。
人体电阻的平均值是1 000~ 2 000欧。不同的入或一个入在不同情况下的电阻值是不同的。气温高或入体出汗时，入体的电阻值较小；气温低空气干燥时，入体的电阻值较大。
四.变阻器：
1.电阻变化的影响：在生活、生产和实验中，常常要改变电路中电流的大小，如通过改变电流来控制电动汽车的行车速度，调节收音机的音量，调节台灯的灯泡亮度等。电路中电流大小的改变可以通过改变电阻的大小来实现。
2.变阻器及应用：
（1）定义:可以改变电阻值的电阻器。（2）作用:改变电路中的电流大小。
（3）应用:①调音台改变音响设备发出声音的品质（改变不同影调的声音成分的响度）；
②改变收音机和电视机等的音量（改变响度）；
③改变电动汽车的行车速度（改变电流大小，从而改变转动速度）。
④改变台灯亮度（改变电流大小，从而改变灯泡亮度）。
五.滑动变阻器：
1.工作原理：靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻大小。
2.作用：通过调节电阻大小，改变电流大小
3.滑动变阻器的构造：滑动变阻器是由绝缘体瓷筒、线圈、金属棒、滑片、上下接线柱等元件组成。套在瓷筒上的线圈由表面涂了绝缘漆的电阻丝绕成，它的两头分别与两个下接线柱相连，套在金属棒上的滑片可在金属棒上滑动，并与线圈紧密接触，线圈上能接触滑片的地方，绝缘漆已被刮去。
4.滑动变阻器的符号与接线方式：
①上端金属杆阻值不计相当于导线，下端电阻丝相当于电阻
②以短路的方式进行连接，所以需要一上一下，两个接上端电阻被短路相当于没有电阻，两个接下面无法进行调节阻值大小
③一上一下的时候注意滑片离下端越远是阻值越大
④滑动变阻器一般要与被调节用电器串联才能起到调节电流的作用，为了保护电路滑动变阻器初始时要滑至阻值最大处
5.旋钮式变阻器的接线方式与滑动变阻器类似：
①两个焊片连接一个，一个连接滑动端
②通过改变电阻长度来改变电阻大小
例1、在相同的温度下，关于导体电阻大小的说法中正确的是（　　）
A．铝导线的电阻一定要比铜导线的电阻大
B．长度、粗细都相同的铜线和铝线电阻相等
C．长度相同的两根铜线，粗的比细的电阻大
D．粗细相同的两根铝线，长的比短的电阻大
例2、为了探究“影响导体电阻的因素”，小陈连接了如图所示的电路进行实验。在电路的A、B间分别接入a、b、c三根镍铬合金电阻丝，其中横截面积Sa＝Sb＞Sc，长度La＜Lb＝Lc。闭合开关，电灯最亮时接入的是（　　）
A．a电阻丝 B．b电阻丝 C．c电阻丝 D．无法判断
例3、如图，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的阻值变大。选择的接线柱是（　　）
A．AB B．CD C．BD D．AD
例4、如图甲为调光台灯，图乙为一简单调光台灯的电路图，将电路图的 M、N 两点之间接入 一个滑动变阻器，使得滑片 P 向右移动时，灯泡的亮度减小，则下列方法中正确的是（ ）
A．A 接 M，B 接 N B．C 接 M，D 接 N
C．A 接 M，D 接 N D．B 接 M，C 接 N
例5、在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，老师引导同学们做了如下实验：
（1）猜想：导体电阻可能与导体材料、横截面积、________、温度有关。
（2）实验时，同学们用如右图的实验装置分别把a、b、c、d四根金属丝接入电路A、B两点之间，探究情况如下表：
序号 材料 长度（m） 横截面积（mm2） 灯泡亮度
a 铝丝 2 1 较亮
b 镍铬合金丝 2 0.5 最暗
c 铝丝 2 0.5 较暗
d 铝丝 1 1 最亮
当选用________（填序号）两根金属丝，可探究导体电阻跟导体材料的关系。
（3）如图的实验，可探究导体电阻与________的关系。
1.如图所示，线路板上的三根合金丝长度相同，①和②粗细相同但比③细，小乐用该装置探究影响导体电阻大小的因素。下列说法错误的是（　　）
A．通过比较电灯亮暗来确定电阻大小，这种方法叫转换法
B．探究电阻大小与导体材料是否有关，应选合金丝①和③
C．探究电阻大小与导体长度是否有关，选合金丝②即能完成
D．电路中再串联一个电流表，可更准确地比较导体电阻大小
2.如图为一插拔式变阻器结构示意图，下面关于此电阻箱接入电阻值大小的说法正确的是（　　）
A．只拔出铜塞a、b，接入电路阻值为7Ω
B．只拔出铜塞c、d，接入电路阻值为7Ω
C．将铜塞a、b、c、d全拔出，接入电路的电阻最小
D．要使接入电路电阻值为7Ω，只能拔出铜塞c、d
3.在收音机等用电器中，有一种叫“电位器”的变阻器，电位器的外形及其内部构造如图所示。图中A、B、C三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。使用电位器时，下列说法正确的是（　　）
A．只把A和B接入电路，无法改变通过电位器的电流
B．只把A和C接入电路，可以改变通过电位器的电流
C．将B、C两点接入电路，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路的电阻变小
D．将A、B两点接入电路，当滑片逆时针旋动时，电位器接入电路的电阻变大
4.将两只滑动变阻器按图所示的方法连接，如果把a、b两根导线接入电路里，要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大，应把滑片P1、P2放在
A．P1放在最右端，P2放在最右端 B．P1放在最左端，P2放在最左端
C．P1放在最右端，P2放在最左端 D．P1放在最左端，P2放在最右端
5.我们已经知道，各种材料导电能力并不相同，所以导体的导电能力与材料有关。
（1）除了材料会影响电阻大小以外，影响导体电阻大小的因素还有温度、导线长度和导线________。在研究电阻与导线长度关系时，往往选择镍铬合金线作为被测导线，而不是铜丝，原因是________。
（2）如图是一种旋钮式变阻器的结构示意图，利用它可以改变音响的音量大小。将铜片B和铜片A接入电路并与喇叭串联，则顺时针旋转触片时，音量将________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
6.某科学兴趣小组的同学对食盐水溶液的导电性能与什么因素有关提出了以下猜想：①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关；②食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关；③食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关。为了验证猜想，他们设计了如图所示的装置，将电路中的a、b两金属片分别插人甲、乙、丙、丁溶液中所示位置(金属片a、b每次插人溶液中的深度都相同)进行探究。
（1）食盐水溶液的导电性能可以由________来判断。
（2）将金属片a、b分别插入图甲、图乙所示位置，可探究猜想________(选填序号)。为了探究猜想②，应将金属片a、b分别插入________两图所示位置。
（3）将金属片a、b分别插人图乙、图丁所示位置，若I乙≠I丁，由此可得到的结论是________。
1.在汽车收音机上，有一种叫电位器的变阻器，电位器的外形及其内部构造，如图所示，图中甲、乙、丙三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。若将其中两个接线柱接入电路，正确的是（　　）
A．接甲、丙，旋动滑片可以改变通过电位器的电流
B．接乙、丙，旋动滑片不能改变通过电位器的电流
C．接甲、乙，顺时针旋动滑片时，电位器接入电路的电阻变大
D．接乙、丙，顺时针旋动滑片时，电位器接入电路的电阻变大
2.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．小灯泡的亮度越亮，表示接入的合金丝电阻越大
B．把镍铬合金丝换成铜丝或银丝，实验效果会更好
C．利用此装置能探究导体电阻大小与导体横截面积及长度的关系
D．为了准确比较两根合金丝的电阻，最好串联一个电压表和变阻器
3.图中甲、乙两个滑动变阻器的外形、尺寸完全相同，而且两个滑动金属片固联在一起，可以同时向左或向右移动同样的距离。已知甲的最大阻值比乙的最大阻值小，以下判断中正确的是（　　）
A．滑片向左移动时，电灯变亮
B．滑片向右移动时，电灯变亮
C．滑片无论向左或向右移动，电灯亮度不变
D．滑片在滑动变阻器中央时电灯最亮，从中间无论向左、向右移动，电灯都变暗
4.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中。(规格不同的导体有若干)
（1）小明设计了如图甲所示电路，指明该方案存在的不足：________。
（2）小红设计了如图乙所示的电路，当她将一段导体接入a、b两点间并闭合开关后发现灯不亮，经检查电路无断路、短路故障，你认为灯不亮的原因是________。
（3）小丽设计了如图丙所示电路，该电路中灯泡的作用有哪些？
①________；②________。
答案及解析
例1、D
解：
A、导体电阻与导体的材料、长度与横截面积有关，只知道导体的材料，不知道导体的长度和横截面积关系，无法确定铜线与铝线电阻的大小，故A错误；
B、长度相同、粗细也相同的铜线和铝线，由于材料不同，则电阻不相等，故B错误；
C、在材料、长度相同的情况下，导体越粗，横截面积越大，电阻越小，所以长度相同的两根铜线，粗的那根电阻较小，故C错误；
D、在材料、横截面积相同的情况下，导体越长，导体电阻越大，所以粗细相同的两根铝线，长的那根电阻较大，故D正确。
故选：D。
例2、A
解：在电路的A、B间分别接入a、b、c三根镍铬合金电阻丝，其中横截面积Sa＝Sb＞Sc，长度La＜Lb＝Lc；镍铬合金电阻丝的横截面积越大、长度越短，电阻越小，所以a的电阻最小，a接入电路中时的电流最大，通过灯泡的电流最大，灯泡最亮，故A正确。
故选：A。
例3、D
【解析】AB．滑动变阻器应该一上一下进行连接，连接AB或CD接线柱，移动变阻器的滑片，不能改变变阻器的阻值，故AB不符合题意；
C．连接BD接线柱，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的阻值变小，故C不符合题意；
D．连接AD接线柱，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的阻值变大，故D符合题意。
例4、D
【解析】
滑片P向右移动时，灯泡的亮度减小，即此时通过小灯泡的电流变小，说明变阻器接入电路的电阻变大，所以应该是变阻器滑片左边的电阻丝接入电路，故B接M，C接N ；
例5、（1）长度 （2）b、c （3）温度
【解析】（1）猜想：导体电阻可能与导体材料、横截面积、长度、温度有关。
（2）根据控制变量法的要求，探究导体电阻与导体材料的关系时，需要改变导体材料，而控制长度、横截面积相同，因此选用b和c；
（3）用酒精灯给电阻丝加热，可以改变电阻丝的温度，因此可以探究导体电阻与温度的关系。
1.B
解：
A、实验中通过小灯泡的亮度来反映电阻的大小，采用的是转换法；小灯泡越亮，电路中的电流越大，表示接入的导体的电阻越小，故A正确；
B、探究电阻大小与导体材料是否有关，需要控制导体的长度、横截面积相同，材料不同，应选合金丝①和②，故B错误；
C、探究电阻大小与导体长度是否有关，需要控制导体的材料、横截面积相同，长度不同，选合金丝②，通过改变合金丝接入电路中的长度既可完成实验，故C正确；
D、电路中再串联一个电流表，电流表的示数变化可以更准确地比较导体电阻大小，故D正确。
故选：B。
2.B
【解析】A.只拔出铜塞a、b，即a、b两铜塞所对应的电阻丝接入电路，故接入电路电阻为3欧，故A错误；
B．只拔出铜塞c、d，即c、d两铜塞所对应的电阻丝接入电路，接入电路电阻为7欧，故B正确；
C．将铜塞a、b、c、d全拔出，接入电路的电阻最大，即最大为10欧，故C错误；
D．要使接入电路电阻为7欧姆，拔出铜塞c、d或同时拔出铜塞a、b、d也可以，故D错误。
3.C
【解析】
A.只把A和B接入电路，接入了左半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路电阻增大，电源电压不变，电流变小，故A错误。
B.只把A和C接入电路，电位器相当于定值电阻，移动滑片，不管是顺时针转动还是，电阻不变，电源电压不变，无法改变通过电位器的电流，故B错误。
C.只将B、C两点接入电路，接入了右半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路电阻变小，故C正确。
D.将A、B两点接入电路，接入了左半段，当滑片逆时针旋动时，电位器接入电路电阻减小，故D错误。
4.D
【解析】
如果把a、b两根导线接入电路里，要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大，需要把两端电阻串联起来使连入电路的电阻丝长度最大，所以应把P1放在最左端，P2放在最右端故选D。
5.（1）粗细（横截面积）；在粗细和长度相同时，镍铬合金线的电阻比铜线的电阻大，改变长度时，电阻变化大，现象明显
（2）增大
【解析】（1）根据影响电阻的因素的知识解答。镍铬合金和铜的材料不同，根据电阻与材料的关系解答。
（2）分析触片旋转时，接入电路电阻的大小变化，进而分析电流变化，得到音量的变化。
【解答】（1）除了材料会影响电阻大小以外，影响导体电阻大小的因素还有温度、导线长度和导线粗细（横截面积）。在研究电阻与导线长度关系时，往往选择镍铬合金线作为被测导线，而不是铜丝，原因是：在粗细和长度相同时，镍铬合金线的电阻比铜线的电阻大，改变长度时，电阻变化大，现象明显。
（2）根据图片可知，当触片顺时针旋转时，接入的电阻变小，因此通过喇叭的电流增大，则音量将增大。
6.（1）电流表示数的大小 （2）①；甲、丙
（3）食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关
【解析】（1）通过导体的电流与电阻成反比，即电流越大，导体的电阻越小，因此通过电流表的示数变化可以判断导体电阻的变化。
（2）观察图甲和图乙中哪个因素不同即可；根据控制变量法的要求选择对比实验；
（3）根据图片分析图乙和图丁中哪个因素不同即可。
【解答】（1）食盐水溶液的导电性能可以由电流表示数的大小来判断。
（2）图甲和图乙中，盐水的浓度不同，因此可以探究溶液导电性能与溶液浓度的关系，即验证探究①。
为了探究猜想②，即探究溶液导电性能与溶液质量的关系时，必须控制其他因素相同而改变溶液的质量，故选甲和丙。
（3）图乙和图丁中金属片a、b的距离不同，因此得到结论：食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关。
1.C
解：A、只把甲和丙接入电路，电位器相当于定值电阻，移动滑片，电阻不变，电源电压不变，无法改变通过电位器的电流，故A错误；
BD、把乙、丙接入电路，只接入右半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电阻变小，电源电压不变，根据I知电流变大，故B、D错误；
C、把甲、乙接入电路，只接入了左半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路电阻增大，故C正确。
故选：C。
2.C
【解析】
A．小灯泡越亮，说明电路中的电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，故A错误；
B．其他条件相同时铜丝或银丝的电阻很小，如果把镍铬合金丝换成导电能力非常好的铜丝或银丝进行实验，电路中电流变化不大，灯泡的亮度变化不明显，即实验效果不明显，故B错误；
C．利用此装置中的一根电阻丝，用移动夹子来改变接入电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系；已知a、b为长度一样的镍铬合金丝，b比a的横截面积大，所以利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，故C正确；
D．为了准确测量两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电流表，根据电流的大小来判断电阻的大小，故D错误。
3.B
【解析】
A．滑片向左移动时，甲滑动变阻器接入电路的电阻线变短，电阻变小；乙滑动变阻器接入电路的电阻线变长，电阻变大，甲、乙两变阻器电阻线改变的相同，因为相同长度的甲电阻丝的阻值比乙的小。所以电路中的电阻变大，电流变小，灯泡变暗，故A错误。
BC．同理可分析滑片向右移动时，电灯变亮，故B正确、C错误。
D．滑片放在滑动变阻器中央时，两变阻器各有一半的电阻线接入电路中，滑片向右移动时，总电阻变小、电流变大、电灯变亮；滑片向左移动时，总电阻变大，电流变小，电灯变暗，故D错误。
4.（1）ab间电阻小时，会导致电路中电流过大，烧坏电路中的元件
（2）ab间电阻太大
（3）保护电路；粗略反映电路中电流变化
【解析】（1）在甲电路中，除了电阻丝没有其他保护电阻，一旦电阻丝的阻值太小，就会导致通过电流表的电流太大，可能会烧毁电器元件；
（2）如果接入的电阻丝的电阻太大，那么通过灯泡的电流就会很小。而灯泡是依靠电流的热效应工作的，电流太小，就不能使灯泡发光。
（3）通过灯泡的电流大，那么灯泡亮度大；通过灯泡的电流小，那么灯泡亮度小，因此通过灯泡的亮度变化可以感知电流大小变化，进而对电阻的大小进行判断；灯泡本身有一定的电阻，因此可以防止电路中电流过大，对电路造成破坏。
【解答】（1）小明设计了如图甲所示电路，指明该方案存在的不足：ab间电阻小时，会导致电路中电流过大，烧坏电路中的元件。
（2）小红设计了如图乙所示的电路，当她将一段导体接入a、b两点间并闭合开关后发现灯不亮，经检查电路无断路、短路故障，我认为灯不亮的原因是：ab间电阻太大。
（3）小丽设计了如图丙所示电路，该电路中灯泡的作用：
①保护电路；②粗略反映电路中电流变化。
2023浙教版科学七升八暑期“快人一步”培优讲义（十二）
电阻与变阻器