12.3 电阻
一、多选题
1.周末雨后,小亮和家人一起到公园划船游玩,下列有关场景分析正确的是( )
A.小亮在水中的“倒影”是由光线实际会聚而成的
B.船桨在水中“折断”现象是由于光的折射造成的
C.雨后出现彩虹说明白光是由各种色光混合而成的
D.湖边的LED灯主要元件是由超导材料制成的
2.如图所示两个实验,甲用酒精灯加热金属丝时,灯泡变暗。乙将玻璃芯加热到红炽状态时,灯泡将发光,下面描述这两个实验现象中说法正确的是( )
A.加热金属丝会使其电阻变小,电流表示数增大
B.加热使玻璃芯由绝缘体变成了导体,实验说明导体和绝缘体之间没有绝对界限
C.甲图中,灯泡和金属丝发热不同,但电流相同
D.不加热时,这两个实验所示的电路在闭合开关后都没有电流
3.下列关于物理概念和规律的说法,正确的是( )
A.由公式可知,物质的密度跟质量成正比,跟体积成反比
B.由公式可知,导体的电阻大小等于导体两端的电压与导体中通过的电流之比
C.串联电路中各处的电流相等,并联电路中各支路两端的电压相等
D.滑动摩擦力和压强都与压力大小和接触面积有关
二、单选题
4.如图所示,碳纳米管是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管表现出良好的导电性,也有良好的导热性能,被巨大的压力压扁后,撤去压力,碳纳米管能立即恢复原状。根据上述信息判断,碳纳米管可以制作( )
A.高铁的减震装置 B.火箭外壳
C.电线的外皮 D.消防服外套
5.如图所示,舞台上有一个“静电球”,当女孩触摸“静电球”时,关于这个现象,下列说法正确的是( )
A.头发与静电球带的是异种电荷 B.“飞”起来的头发上产生了电荷
C.“飞”起来的头发带的是同种电荷 D.头发“飞”起来是由于静电球的吸引
6.通常情况下,下列物品由半导体材料制成的是( )
A.玻璃杯 B.陶瓷碗 C.LED灯 D.铝锅
7.用实验的方法研究影响电阻大小的因素,老师给同学们提供了以下备选的导线规格,见下表。你认为对导体选择最合理的是( )
材料 编号 长度(m) 横截面积(mm2)
锰铜合金 a 1 0.5
b 1.5 0.5
c 1 1
d 1.5 1
镍铬合金 e 1 0.5
f 1.5 0.5
g 1 1
A.a b c d B.a e f g C.b c f g D.c d e f
8.通常情况下,下列物品属于导体的是( )
A.玻璃杯 B.陶瓷碗 C.塑料勺 D.铝锅
9.2021年标志着“中国芯”正在崛起的新一代5G芯片将开始量产,芯片是指含有集成电路的硅片,其主要材料是( )
A.超导材料 B.绝缘材料
C.隔热材料 D.半导体材料
10.春节期间,清华大学教授冯冠平与他的团队研制出石墨烯防雾护目镜,在护目镜上加一层石墨烯材料,并用锂电池通电,使护目镜保持与体温一致的温度,解决了起雾问题。该镜利用了石墨烯具有哪两种的物理属性( )
A.熔点与延展性 B.硬度与弹性
C.导电性与透光性 D.绝缘性与导热性
11.航天器为了安全穿过大气层返回地球,外表面有一种特殊“外衣”,其制作材料必要考虑的物理属性是( )
A.弹性 B.隔热性 C.导电性 D.透明度
12.小亮想探究“在温度一定的条件下,导体电阻与长度、横截面积的关系”。他已选好代号为“a”的导体,他还应选用下表中哪两个导体进行实验探究( )
导体代号 a b c d e
导体长度L/m 1.5 0.5 1.0 1.0 1.5
导体横截面积S/ 1.2 1.2 0.8 1.2 2.0
导体材料 镍铬 镍铬 镍铬 锰铜 镍铬
A.b、c B.c、e C.c、d D.b、e
三、实验题
13.在探究影响导体电阻大小的因素时,小明作出了如下猜想:导体的电阻可能与①导体的长度有关、②导体的横截面积有关、③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示。
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)按照图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察___________来比较导体电阻的大小,这种研究方法叫___________(填“等效替代法”或“转换法”);
(2)为了验证上述猜想①,应该选用编号___________、___________两根电阻丝分别接入电路进行实验,这是应用___________法的研究思想;
(3)分别将A和D两电阻丝接入图电路中M、N两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当长度和横截面积相同时,导体电阻跟___________有关;
(4)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的输电线换成较粗的输电线,这样是为了___________输电线的电阻(选填“增大”或“减小”)。
14.在“探究影响导体电阻大小的因素”中,小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关
A、导体的材料 B、导体的长度 C.导体的横截面积
为了验证上述猜想,他用如图甲所示的器材进行实验,编号①②③是镍铭合金导体,④是锰铜导体。
(1)______状态。
(2)选用①②两根导体分别接入电路进行实验,可验证猜想______(选填猜想因素选项“A”“B”或“C”)。
(3)选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间,闭合开关电流表的示数不同,可知在导体的长度和横截面积相同时,导体电阻大小跟导体的______有关。
(4)用②导体接在M、N两点间后,用电压表测出其两端电压如图乙所示,读数为______V,此时电路中电流表的示数为0.2A,则②导体的电阻为______Ω。
四、填空题
15.小宇对物理现象很好奇,学习了电压表后,他很想知道为什么同一个表盘只要连接不同的接线柱,就可以实现量程的转换。于是,他将电学盒里的电压表(如图甲)的后盖打开,看到了如图乙所示的电路连接情况。小宇发现电压表其实是由一个小量程的电流表改装而成,“3V挡”和“15V挡”都是由同一个电流表分别与不同的电阻 ___________联而成,电阻越大,量程越 ___________,这里的电阻起到了 ___________作用。
16.为了保护孩子的视力,教室里日光灯更换成如图所示的护眼灯,每个教室里的9盏护眼灯的连接方式是_______联的。灯发光效率高,其发光部分主要由______材料制成。
17.光刻机工作原理如图所示,光照射电路图样(掩膜),带有掩膜结构的光透过缩图透镜打在涂有光刻胶的硅晶圆上,胶遇光变化且被腐蚀后留下凹槽,往凹槽里添加硼、磷等介质,就会形成半导体或者电容。根据相关信息可判断缩图透镜与 ___________(选填“近视镜”或“远视镜”)是同一类型,在晶圆上成 ___________(选填“正立”或“倒立”)的实像;晶圆的材料硅属于 ___________(选填“导体”“半导体”“绝缘体”或“超导体”)
18.小明用铜钥匙和玻璃相互刻画,发现铜钥匙留下刻痕,而玻璃上没有刻痕,说明______硬度大,玻璃还被广泛用于窗户,是因为玻璃具有______(选填“透光性”、“延展性”或“导电性”,下同)较好的物理属性;银首饰上的银花是用很细的银丝编制而成的,银锭可以拉成很细的银丝是利用了银的______较好的属性;利用铜制成电线,是利用了铜的______较好的属性。
19.当线路连接处接触不良时,该处的电阻将______,在该处就会产生局部过热,接触处的电阻又将随着温度的升高而______,从而形成电热的逐步积累,以致引发火灾。(以上两处均选填“增大”、“减小”或“不变”)
20.如图所示,在2022年央视春晚现场,首次运用LED(发光二极管)屏幕打造720°穹顶空间,LED的核心部分是由 ___________(选填“导体”“半导体”或“超导体”)材料制成,这些LED大屏幕相互之间应是 ___________(选填“串联”或“并联”)的。为了呈现绚丽多彩的效果,组成大屏幕的LED,应有红、___________、蓝三种颜色。
参考答案:
1.BC
【解析】
【详解】
A.小亮在水中的“倒影”属于平面镜成像,是光的反射所成的虚像,是反射光线的方向延长线会聚而成的,故A错误;
B.船桨在水中“折断”现象是由于光从水中斜射入空气中发生折射造成的,故B正确;
C.当太阳光射入雨后空气中的小水滴时,太阳光经过折射发生色散,从而形成彩虹,说明白光是由各种色光混合而成的,故C正确;
D.湖边的LED灯主要元件是由半导体材料制成的,故D错误。
故选BC。
2.BC
【解析】
【详解】
A.由图甲可知,用酒精灯对金属丝进行加热,金属丝的温度升高,电阻变大,使电路的总电阻变大,电流变小(电流表示数变小),所以灯泡亮度变暗,该现象说明了电阻丝的电阻随温度升高而增大,故A错误;
B.乙图中玻璃为绝缘体,不加热时灯泡不发光;用酒精灯对玻璃进行加热,玻璃的温度升高,加热到红炽状态时,灯泡将发光,此时玻璃变成了导体,该现象说明了玻璃在高温条件下可以变成导体,即导体和绝缘体之间没有绝对界限,故B正确;
C.甲图中,灯泡和金属丝串联在电路中,虽发热不同,但电流相同,故C正确;
D.不加热时,甲图中金属丝的电阻较小,因此电路中有电流通过;而乙图中玻璃为绝缘体,电阻太大,电路中通过的电流非常小,故D错误。
故选BC。
3.BC
【解析】
【详解】
A.密度是物质的一种特性,密度的大小跟物质的种类、状态、温度有关,和质量的多少,体积的大小及形状变化无关,故A错误;
B.由公式可知,导体的电阻大小等于导体两端的电压与导体中通过的电流之比,故B正确;
C.串联电路中各处的电流相等,并联电路中各支路两端的电压相等,故C正确;
D.滑动摩擦力与压力大小和接触面的粗糙程度有关;压强与压力大小和受力面积大小有关,故D错误。
故选BC。
4.A
【解析】
【详解】
A.碳纳米管被巨大的压力压扁后,撤去压力,碳纳米管能立即恢复原状,说明其弹性很好,所以可以制作高铁的减震装置,故A符合题意;
B.火箭的外壳要耐高温,而题干信息中没有说明碳纳米管是否具有耐高温的性质,故B不符合题意;
C.制作电线的外皮必须是绝缘体,而碳纳米管表现出良好的导电性,不安全,故C不符合题意;
D.消防外套的材料的隔热性很好,而碳纳米管有良好的导热性能,所以不能制作消防外套,故D不符合题意。
故选A。
5.C
【解析】
【详解】
人体是导体,当人触摸静电球时,人体也带了和静电球同种电荷的电,人的头发上也会带上与静电球同种电荷的电,因同种电荷相互排斥,因此头发会飞起来。故ABD错误,C正确。
故选C。
6.C
【解析】
【详解】
AB.玻璃杯和陶瓷碗是绝缘材料制成,故AB不符合题意;
C.LED灯是由发光二极管组成,其主要材料是半导体材料,故C符合题意;
D.铝锅是导体材料制成,故D不符合题意。
故选C。
7.B
【解析】
【详解】
电阻的大小与材料、长度和横截面积都有关系,实验探究时应采用控制变量法;
(1)要研究长度与导体电阻大小的关系,就要控制导体的材料、横截面积相同,导体的长度不同,在表格中给的导线中,ab和ef符合条件;
(2)要研究横截面积与导体电阻大小的关系,就要控制导体的材料、长度相同,导体的横截面积不同,在表格中给的导线中,ac和eg符合条件;
(3)要研究材料与导体电阻大小的关系,就要控制导体的长度、横截面积相同,导体的材料不同,在表格中给的导线中,ae、bf和cg符合条件.通过以上分析可知,可以选择的导线组合为:abce;abcf;abcg;aefg;befg;cefg,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
8.D
【解析】
【详解】
A.根据导电性的不同,材料可分为导体,半导体,绝缘体三大类,容易导电的物体叫导体,不容易导电的物体叫绝缘体,导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。玻璃杯的材料是玻璃,玻璃不容易导电,所以玻璃杯属于绝缘体,故A不符合题意。
BC.陶瓷碗的材料是陶瓷,陶瓷不容易导电,塑料勺的材料是塑料,塑料也不容易导电,所以陶瓷碗和塑料勺都属于绝缘体,故BC不符合题意。
D.铝锅的材料是金属,由于金属容易导电,所以铝锅属于导体,故D符合题意。
故选D。
9.D
【解析】
【详解】
A.利用超导材料零电阻的性质可实现无损耗输电,故A不符合题意;
BCD.导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体。常见的半导体材料有:硅、锗、砷、镓等。芯片的核心部件是其中的电子芯片,是半导体(硅)制成的,故BC不符合题意,D符合题意。
故选D。
10.C
【解析】
【详解】
由题意可知,石墨烯制成的防雾护目镜,能够通电加热,这说明石墨烯具有良好的导电性;用石墨烯材料制成的防雾护目镜,能够让医护人员看清物体,这说明石墨烯具有良好的透光性。与熔点与延展性、绝缘性与导热性没有关系,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.B
【解析】
【详解】
因为航天器在穿过稠密的大气层返回地球的过程中与大气剧烈摩擦,产生高温,为了防止烧毁航天器,所以这种材料应具备耐高温的特点;还有要防止舱内温度过高导致对宇航员产生危险,这种材料还应具备隔热性好的特点,它的弹性、导电性和透明度不是必要考虑的,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
12.D
【解析】
【详解】
探究导体电阻与长度的关系,要选择横截面积和材料与a相同,长度与a不同的导体,因此选b;探究导体电阻与横截面积的关系,要选择长度和材料与a相同,横截面积与a不同的导体,因此要选e,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
13. 电流表的示数 转换法 A B 控制变量 材料 减小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]实验中用电流表示数的大小来比较电阻的大小,用到的是转换法。
(2)[3][4][5]导体的电阻可能与导体的长度有关,应控制导体材料与横截面积相同而长度不同,由表中数据可知,应选编号为A和B两个电阻丝进行实验。此处用到的实验思想是控制变量法。
(3)[6]分别将A和D两电阻丝接入图电路中M、N两点间,电流表示数不相同,由于此时导体的长度和横截面积都相同,但材料不同,故得到的结论是:当长度和横截面积相同时,导体电阻跟材料有关。
(4)在其他条件不变的情况下,电阻的横截面积越大,电阻越小,将原来细的输电线换成较粗的输电线,这样是为了减小输电线的电阻。
14. 断开 B 材料 2.4 12
【解析】
【详解】
(1)[1]为避免误操作引起短路现象,保护电路各个原件,连接电路时要求开关断开。
(2)[2]①②两根导体的材料和模截面积相同,长度不同,根据控制变量法的要求,选择编号①②分别接入电路进行实验,可验证猜想导体的电阻与导体长度的关系,即验证猜想B。
(3)[3]①④两根导体的长度和横截面积相同,材料不同,分别接入图中M、N两点间,闭合开关电流表的示数不同,说明电路中的电阻不同,由此可知:在导体的长度和横截面积相同时,导体电阻大小跟导体的材料有关。
(4)[4]如图乙,电压表使用的是的量程,分度值为0.2V,示数是2.4V。
[5]电路中电流表的示数为0.2A,则②导体的电阻为
15. 串 大 分压
【解析】
【详解】
[1][2][3]由乙图可知,电压表使用“3V挡”时电流表与3.8kΩ的R2串联接入电路,电压表使用“15V挡”时电流表与15.7kΩ的R1串联接入电路,由此可知,串联的电阻越大,量程越大,这里的电阻起到了分压作用。
16. 并 半导体
【解析】
【详解】
[1]如图所示的护眼灯,每个教室里的这9盏护眼灯是互不影响的,所以它们之间一定是并联的。
[2]是发光二极管做成的,发光二极管是半导体材料。
17. 远视眼 倒立 半导体
【解析】
【详解】
[1]由图可知,该透镜将光会聚,所以这是一个凸透镜成像的过程,缩图透镜是凸透镜,凸透镜可以矫正远视眼。
[2]由图可知通过缩图透镜,掩膜上的电路在硅片上的像变小,所以可知该凸透镜成倒立、缩小的实像。
[3]由短文可知,晶圆的材料硅属于半导体。
18. 玻璃 透光性 延展性 导电性
【解析】
【详解】
[1]硬度是描述物质软硬程度的物理量。用铜钥匙和玻璃相互刻画,铜钥匙上留下刻痕,玻璃上没有刻痕,说明玻璃的硬度大。
[2]玻璃是透明的,光线容易通过。因此玻璃被广泛用于窗户,是因为玻璃具有透光性较好的物理属性。
[3]银具有良好的导电性和延展性。银锭可以拉成很细的银丝是利用了银的延展性较好的物理属性。
[4]铜具有良好的导电性和导热性。用铜制成电线,是利用了铜的导电性较好的物理属性。
19. 增大 增大
【解析】
【详解】
[1]金属导体电阻受导体的材料、横截面积、长度和温度有关,其他因素不变的情况下,导体横截面积越小,导体电阻越大。线路采用金属导体制作,线路接触不良相当于减小了导体的横截面积,故当线路连接处接触不良时,该处的电阻将增大。
[2]金属导体的电阻受温度影响,温度越高,导体电阻越大,故接触不良位置的电阻会随着温度的升高而增大。
20. 半导体 并联 绿
【解析】
【详解】
[1]LED灯是一种新型的高效节能光,它的核心元件是发光二极管,二极管主要是由半导体材料制成的。
[2] LED大屏幕相互不影响,所以是并联电路。
[3]光的三原色为:红、绿、蓝。为了呈现绚丽多彩的效果,组成大屏幕的LED,应有红、绿、蓝三种颜色。