第3节 电阻
基础主干落实
一、电阻
1.概念:导体对 电流阻碍 作用的大小。
2.符号: R ,定值电阻的元件符号是 。
3.单位:国际单位制中,电阻的单位是 欧姆 ,简称 欧 ,符号是 Ω 。常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们的换算关系:1 kΩ= 1 000 Ω,1 MΩ=
1 000 kΩ。
二、影响电阻大小的因素
1.导体的 材料 不同,电阻 不同 。
2.在其他条件相同时,导体 越长 ,导体的电阻越大。
3.在其他条件相同时,导体的横截面积 越小 ,导体的电阻越大。
4.导体的电阻还与 温度 有关。
三、半导体和超导现象
1.半导体:导电性能介于 导体 和 绝缘体 之间,可以制成二极管、三极管等。
2.超导现象:一些金属或合金,当温度降低到某一温度时,电阻变为 零 的现象。
重点案例探析
重点一 电阻的理解
【典题1】(2023·常德中考)有A、B、C三根完全相同的导线,将A导线剪去一半,电阻变为R1;将B导线均匀拉伸到原来长度的两倍,电阻变为R2;将C导线从中间对折,电阻变为R3。下列大小关系正确的是 (B)
A.R1>R2>R3 B.R2>R1>R3
C.R2>R3>R1 D.R3>R1>R2
【点拨】对电阻的理解
导体的电阻是导体自身的性质,它的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过导体的电流无关。
重点二 探究影响导体电阻大小的因素
【典题2】(2023·西藏中考)某学习小组在“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,设计了如图所示的实验装置,实验中分别将A、B、C、D四根导体接入电路,四根导体的材料规格如表所示。
导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 电流表示数/A
A 1.0 0.4 锰铜 1.4
B 0.5 0.4 锰铜 2.7
C 1.0 0.6 锰铜 2.0
D 1.0 0.4 镍铬合金 0.6
(1)请你在图中用一根导线将电流表正确连入电路;
答:
(2)为比较A、B、C、D四根导体电阻的大小,可通过观察 电流表示数大小 来判断;
(3)要探究导体电阻大小与长度的关系,应选用 A、B 两根导体进行实验;
(4)将A、C两根导体分别接入电路中进行实验,可得出:当导体的长度和材料相同时,横截面积越大,电阻越 小 。
【点拨】“两法”助力实验探究:
(1)控制变量法的应用:因为电阻的大小与多个因素有关,在设计实验时,一定要注意控制的量和改变的量。
(2)转换法的利用:实验中,电阻的大小无法测量,故通过在电路中串联电流表或小灯泡。通过比较小灯泡的亮度或电流表的示数,判断电阻的大小。小灯泡越亮(电流表示数越大),电阻越小。
【A层 基础必会】
考点一 电阻
1.下列关于电阻的说法正确的是 (B)
A.某导体两端的电压越大,这个导体的电阻就越大
B.无论导体中是否有电流,它总是存在电阻的
C.某导体中电流越小,这个导体的电阻就越大
D.电阻是导体对电流的阻碍作用,导体中没有电流时,导体就没有电阻
2.人在皮肤干燥时电阻约为几千欧至几十千欧,5 kΩ= 5 000 Ω;我们平常说的绝缘体,其电阻一般应在1 MΩ以上,1 MΩ= 106 Ω。
考点二 探究影响导体电阻大小的因素
3.小明要探究“影响导体电阻大小的因素”,所用的实验器材有:实验导体、电流表、小灯泡,电池、开关、导线。
(1)小明同学实验时发现,实验所用的导线是由铜制成的,而不是常见的铝、铁材料。根据这个事实小明猜想,可能是不同材料其导电性能不同,可以作为导体的电阻大小与 材料 有关的猜想依据。
(2)小明选取了4根电阻丝,其规格、材料如表所示,并进行了如下探究:
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.2
B 镍铬合金 1.0 0.2
C 镍铬合金 0.5 0.4
D 康铜合金 0.5 0.2
实验中为什么小明选择通过比较电流表示数大小,来比较电阻丝电阻的大小关系,而不是用灯泡的亮度来比较 电流变化较小时能看出电流表的变化,而灯泡亮度变化不明显 。
①小明应把 A、B 两根导线分别接入MN间来探究导体电阻与长度的关系,通过实验小明正确地得出了该关系为材料和横截面积一定时,导体的长度越长导体的电阻 越大 ;
②在用A与C探究时,小明通过比较电流表的示数得出:在 材料、长度 一定时,导体的横截面积越大导体的电阻越小;
③小明想探究导体的电阻是否与材料有关,当把B和D两根导体分别接入电路中后,发现两次实验电流表示数相同。
但是小明根据表中的信息和数据,并结合(2)中①的结论,他得出:导体的电阻大小与导体的材料有关。请简述他分析实验信息、进行科学论证的过程: 由(2)中①的结论可知,B导体电阻大于A导体电阻,由③的现象可知B导体与D导体电阻相等,可得D导体电阻大于A导体电阻,而A导体与D导体长度、横截面积相同,只有材料不同,所以导体电阻大小与材料有关 。
考点三 影响电阻大小的因素及应用
4.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中,下列说法正确的是 (C)
A.AB段电阻较大,电流小
B.BC段电阻较小,电流大
C.AB段电阻较大,电流与BC段相等
D.BC段电阻较大,电流与AB段相等
5.小明选取一根粗细均匀的铅笔芯,连接成图示电路,把左端夹子固定,移动右端夹子,观察到小灯泡的亮度发生了变化。实验中,影响导体电阻大小的因素是 (A)
A.长度 B.横截面积
C.电流 D.电压
考点四 半导体和超导体
6.(2024·黔东南期末)汽车芯片,又称集成电路,是半导体元件产品的统称。目前在汽车上搭载的芯片越来越多,从车机系统,再到安全系统都能看到芯片的大量应用。芯片使用的材料是 (C)
A.导体材料 B.绝缘体材料
C.半导体材料 D.超导体材料
7.我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,2B铅笔中的石墨是 导体 (选填“导体”或“绝缘体”)。某些材料导电性能介于导体和绝缘体之间,常称作 半导体 。某些物质在很低的温度时,电阻会变成零,这就是 超导 现象。
【B层·能力提升】
8.有甲、乙、丙、丁四根导线,其中甲、乙、丙三根是铜线,丁是镍铬合金线。甲、乙导线粗细相同,甲比乙短;乙、丙两导线长短一样,乙比丙粗;丙、丁长短、粗细相同,则四根导线按其电阻大小排列是 (B)
A.R甲>R乙>R丙>R丁 B.R丁>R丙>R乙>R甲
C.R丙>R乙>R甲>R丁 D.R乙>R丁>R甲>R丙
9.(2023·黔东南期末)如图所示为物理课本部分插图,它展示的是不同材料导电性能的强弱排序。
导电性能是物质的一种属性,不同材料的导电性能不同,电阻率ρ就是反映材料导电性能的物理量。为了弄清电阻率ρ的相关知识,小红通过实验结合相关资料得出实验数据表。
实验 序号 材料 电阻 R/Ω 电阻率 ρ/(Ω·m) 长度 L/m 横截 面积S/m2
1 铜 0.17 1.7×10-8 1.0 1.0×10-7
2 铜 0.34 1.7×10-8 2.0 1.0×10-7
3 铜 0.34 1.7×10-8 1.0 0.5×10-7
4 铁 1.0 1.0×10-7 1.0 1.0×10-7
5 镍铬 合金 11.0 1.1×10-7 1.0 1.0×10-7
(1)由实验数据表的数据可得导体的电阻R与电阻率ρ、材料的长度L、横截面积S的关系式为R= ρ (用文中出现的字母表示)。
(2)老师告诉小红:物体的不同部分之间存在温度差时,就会发生热传递,且热量在物体中的传导过程和电流相似。传导是热传递的一种方式,同时物体对热量的传导有阻碍作用,称为“热阻”,可以用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与横截面积S成反比,还与物体的材料有关,关系式为R=,式中λ称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同;
①热量传导过程和电流相似,温度差相当于电路中的 电压 ,热阻相当于电路中的 电阻 (以上两空均选填“电压”“电流”或“电阻”);
②在其他因素不变的情况下,导热系数越小,热阻越 大 (选填“大”或“小”);铁锅等传热良好的炊具一般用热阻较 小 (选填“大”或“小”)的材料制成。
10.(物理与生活)超导现象是指材料在低于某一温度时,电阻变为零的现象,这一温度称为超导转变温度(Tc)。如果发现常温下的超导材料,请问能应用在哪些方面(写出两点) 说明理由。
答:超导材料是一种电阻为零的材料,如果发现常温下的超导材料,我们可以应用在:①输电导线;②制成电动机线圈。
理由:①用超导材料做输电导线,可以减小由电能到内能的损耗,提高传输效率;
②利用超导材料制造电子元件,由于没有电阻,不必考虑散热问题。第3节 电阻
基础主干落实
一、电阻
1.概念:导体对 作用的大小。
2.符号: ,定值电阻的元件符号是 。
3.单位:国际单位制中,电阻的单位是 ,简称 ,符号是 。常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们的换算关系:1 kΩ= Ω,1 MΩ=
kΩ。
二、影响电阻大小的因素
1.导体的 不同,电阻 。
2.在其他条件相同时,导体 ,导体的电阻越大。
3.在其他条件相同时,导体的横截面积 ,导体的电阻越大。
4.导体的电阻还与 有关。
三、半导体和超导现象
1.半导体:导电性能介于 和 之间,可以制成二极管、三极管等。
2.超导现象:一些金属或合金,当温度降低到某一温度时,电阻变为 的现象。
重点案例探析
重点一 电阻的理解
【典题1】(2023·常德中考)有A、B、C三根完全相同的导线,将A导线剪去一半,电阻变为R1;将B导线均匀拉伸到原来长度的两倍,电阻变为R2;将C导线从中间对折,电阻变为R3。下列大小关系正确的是 ( )
A.R1>R2>R3 B.R2>R1>R3
C.R2>R3>R1 D.R3>R1>R2
【点拨】对电阻的理解
导体的电阻是导体自身的性质,它的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过导体的电流无关。
重点二 探究影响导体电阻大小的因素
【典题2】(2023·西藏中考)某学习小组在“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,设计了如图所示的实验装置,实验中分别将A、B、C、D四根导体接入电路,四根导体的材料规格如表所示。
导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 电流表示数/A
A 1.0 0.4 锰铜 1.4
B 0.5 0.4 锰铜 2.7
C 1.0 0.6 锰铜 2.0
D 1.0 0.4 镍铬合金 0.6
(1)请你在图中用一根导线将电流表正确连入电路;
(2)为比较A、B、C、D四根导体电阻的大小,可通过观察 来判断;
(3)要探究导体电阻大小与长度的关系,应选用 两根导体进行实验;
(4)将A、C两根导体分别接入电路中进行实验,可得出:当导体的长度和材料相同时,横截面积越大,电阻越 。
【点拨】“两法”助力实验探究:
(1)控制变量法的应用:因为电阻的大小与多个因素有关,在设计实验时,一定要注意控制的量和改变的量。
(2)转换法的利用:实验中,电阻的大小无法测量,故通过在电路中串联电流表或小灯泡。通过比较小灯泡的亮度或电流表的示数,判断电阻的大小。小灯泡越亮(电流表示数越大),电阻越小。
【A层 基础必会】
考点一 电阻
1.下列关于电阻的说法正确的是 ( )
A.某导体两端的电压越大,这个导体的电阻就越大
B.无论导体中是否有电流,它总是存在电阻的
C.某导体中电流越小,这个导体的电阻就越大
D.电阻是导体对电流的阻碍作用,导体中没有电流时,导体就没有电阻
2.人在皮肤干燥时电阻约为几千欧至几十千欧,5 kΩ= Ω;我们平常说的绝缘体,其电阻一般应在1 MΩ以上,1 MΩ= Ω。
考点二 探究影响导体电阻大小的因素
3.小明要探究“影响导体电阻大小的因素”,所用的实验器材有:实验导体、电流表、小灯泡,电池、开关、导线。
(1)小明同学实验时发现,实验所用的导线是由铜制成的,而不是常见的铝、铁材料。根据这个事实小明猜想,可能是不同材料其导电性能不同,可以作为导体的电阻大小与 有关的猜想依据。
(2)小明选取了4根电阻丝,其规格、材料如表所示,并进行了如下探究:
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.2
B 镍铬合金 1.0 0.2
C 镍铬合金 0.5 0.4
D 康铜合金 0.5 0.2
实验中为什么小明选择通过比较电流表示数大小,来比较电阻丝电阻的大小关系,而不是用灯泡的亮度来比较 。
①小明应把 两根导线分别接入MN间来探究导体电阻与长度的关系,通过实验小明正确地得出了该关系为材料和横截面积一定时,导体的长度越长导体的电阻 ;
②在用A与C探究时,小明通过比较电流表的示数得出:在 一定时,导体的横截面积越大导体的电阻越小;
③小明想探究导体的电阻是否与材料有关,当把B和D两根导体分别接入电路中后,发现两次实验电流表示数相同。
但是小明根据表中的信息和数据,并结合(2)中①的结论,他得出:导体的电阻大小与导体的材料有关。请简述他分析实验信息、进行科学论证的过程: 。
考点三 影响电阻大小的因素及应用
4.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中,下列说法正确的是 ( )
A.AB段电阻较大,电流小
B.BC段电阻较小,电流大
C.AB段电阻较大,电流与BC段相等
D.BC段电阻较大,电流与AB段相等
5.小明选取一根粗细均匀的铅笔芯,连接成图示电路,把左端夹子固定,移动右端夹子,观察到小灯泡的亮度发生了变化。实验中,影响导体电阻大小的因素是 ( )
A.长度 B.横截面积
C.电流 D.电压
考点四 半导体和超导体
6.(2024·黔东南期末)汽车芯片,又称集成电路,是半导体元件产品的统称。目前在汽车上搭载的芯片越来越多,从车机系统,再到安全系统都能看到芯片的大量应用。芯片使用的材料是 ( )
A.导体材料 B.绝缘体材料
C.半导体材料 D.超导体材料
7.我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,2B铅笔中的石墨是 (选填“导体”或“绝缘体”)。某些材料导电性能介于导体和绝缘体之间,常称作 。某些物质在很低的温度时,电阻会变成零,这就是 现象。
【B层·能力提升】
8.有甲、乙、丙、丁四根导线,其中甲、乙、丙三根是铜线,丁是镍铬合金线。甲、乙导线粗细相同,甲比乙短;乙、丙两导线长短一样,乙比丙粗;丙、丁长短、粗细相同,则四根导线按其电阻大小排列是 ( )
A.R甲>R乙>R丙>R丁 B.R丁>R丙>R乙>R甲
C.R丙>R乙>R甲>R丁 D.R乙>R丁>R甲>R丙
9.(2023·黔东南期末)如图所示为物理课本部分插图,它展示的是不同材料导电性能的强弱排序。
导电性能是物质的一种属性,不同材料的导电性能不同,电阻率ρ就是反映材料导电性能的物理量。为了弄清电阻率ρ的相关知识,小红通过实验结合相关资料得出实验数据表。
实验 序号 材料 电阻 R/Ω 电阻率 ρ/(Ω·m) 长度 L/m 横截 面积S/m2
1 铜 0.17 1.7×10-8 1.0 1.0×10-7
2 铜 0.34 1.7×10-8 2.0 1.0×10-7
3 铜 0.34 1.7×10-8 1.0 0.5×10-7
4 铁 1.0 1.0×10-7 1.0 1.0×10-7
5 镍铬 合金 11.0 1.1×10-7 1.0 1.0×10-7
(1)由实验数据表的数据可得导体的电阻R与电阻率ρ、材料的长度L、横截面积S的关系式为R= (用文中出现的字母表示)。
(2)老师告诉小红:物体的不同部分之间存在温度差时,就会发生热传递,且热量在物体中的传导过程和电流相似。传导是热传递的一种方式,同时物体对热量的传导有阻碍作用,称为“热阻”,可以用R表示。物体的热阻与物体在热传导方向上的长度L成正比、与横截面积S成反比,还与物体的材料有关,关系式为R=,式中λ称为材料的导热系数,不同材料的导热系数一般不同;
①热量传导过程和电流相似,温度差相当于电路中的 ,热阻相当于电路中的 (以上两空均选填“电压”“电流”或“电阻”);
②在其他因素不变的情况下,导热系数越小,热阻越 (选填“大”或“小”);铁锅等传热良好的炊具一般用热阻较 (选填“大”或“小”)的材料制成。
10.(物理与生活)超导现象是指材料在低于某一温度时,电阻变为零的现象,这一温度称为超导转变温度(Tc)。如果发现常温下的超导材料,请问能应用在哪些方面(写出两点) 说明理由。
