第1课时 电阻
题组1 电阻
1.如图1所示,小文自制“导电性检测器”,通过观察 来判断A、B间接入物体的导电能力;实验时,前后两次在A、B间接入不同物体,发现灯泡发光,但亮度几乎不变,可能的原因是
。?
图1
图2
2.为了探究甲、乙两种物质的导电性能好坏,小春同学连接了如图2所示的电路,其中A、B两个接线柱是用来接入待测物质的。
(1)实验中,要比较物体导电性能的强弱,应保持
不变,通过观察
来判断物体的导电性能。这种研究方法叫 (选填“等效替代法”“转换法”或“理想实验法”)。
(2)在A、B两接线柱间分别接入甲、乙两种物质后,电流表的示数分别为0.1
A和0.5
A,则导电性能好的是 物质。?
3.下列有关电阻的说法,正确的是
( )
A.导体的电阻越大,对电流的阻碍作用越大
B.通过导体的电流越大,导体的电阻越小
C.导体的电阻越大,导电性能越强
D.导体未接入电路中时没有电阻
4.有两段导体1和2,接入电路中时通过导体1的电流较大,通过导体2的电流较小,则下列说法中正确的是
( )
A.导体1的电阻大
B.导体2的电阻大
C.两段导体的电阻一样大
D.无法确定
题后反思
导体与灯泡串联,保持电压不变时,导体电阻越大,电流越小,灯泡越暗;导体电阻越小,电流越大,灯泡越亮。将电阻的大小转换为灯泡的亮度(或电流的大小)进行比较,这是转换法的应用。
题组2 影响电阻大小的因素
5.如图3所示,取出一支铅笔的笔芯,使铅笔芯一端的夹子a固定,当来回移动另一端的夹子b时,灯泡的亮度发生了变化,这说明铅笔芯是 (选填“导体”或“绝缘体”),还能说明导体电阻的大小与 有关。?
图3
图4
6.如图4所示是四根高压输电线上的一个装置,利用这个装置将四根导线并联起来,相当于增大了导线的 ,从而减小了导线的 ,可达到减少输电线上电能损失的目的。
7.铅笔的类型很多,如画画用6B软铅笔,写字用软硬适中的HB铅笔,制图用6H硬铅笔,涂答题卡要求用2B铅笔等。不同的铅笔芯,其导电性能一般也不相同。如何通过实验比较不同类型铅笔芯的导电性能呢?可以将 、 均相同的不同类型的铅笔芯并联在电路中,分别用电流表测出通过它们的电流,通过的电流大的导电性能好(不考虑温度的影响)。?
8.给你一根镍铬合金丝和一根铜丝(长度和横截面积都相同)、一个电源、一只电流表、一只滑动变阻器、一个开关、若干根导线,现需要研究的课题有:①导体的电阻跟它的横截面积的关系;②导体的电阻跟它的长度的关系;③导体的电阻跟它的材料的关系。利用上述实验器材,可以完成的研究课题是
( )
A.只有③
B.②和③
C.①和③
D.①、②和③
9.如图5所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮;用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知
( )
图5
A.钨丝的电阻随温度的升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于通过小灯泡L的电流
10.科学方法在物理问题的研究中,起到了重要的作用。比如,两个定值电阻,一个阻值为5
Ω,一个阻值为10
Ω,二者粗细均匀。以下描述正确的是
( )
A.若这两个电阻的材料相同,则5
Ω的长度一定大于10
Ω的长度
B.若这两个电阻的材料不同,则5
Ω的长度一定小于10
Ω的长度
C.若这两个电阻的材料、横截面积相同,则5
Ω的长度一定小于10
Ω的长度
D.若这两个电阻的材料、长度相同,则5
Ω的横截面积一定小于10
Ω的横截面积
11.
如图6所示是探究影响导体电阻大小因素的实验装置图,实验中分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中导线a、b、d长度相同,导线a、b、c粗细相同,导线b、d粗细不同。
图6
(1)该实验是通过观察电流表的示数来间接比较导线电阻的大小,这种研究物理问题的方法叫 法。?
(2)选用
两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的长度是否有关。
(3)选用a、b两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的 是否有关。?
(4)选用 两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积是否有关。?
题后反思
在探究导体电阻与哪些因素有关时,应使用控制变量法。
(1)探究导体电阻跟长度的关系时,要保证导体的材料和横截面积相同而改变导体的长度;
(2)探究导体电阻跟横截面积的关系时,要保证导体的材料和长度相同而改变导体的横截面积;
(3)探究导体电阻跟材料的关系时,要保证导体的长度和横截面积相同而改变导体的材料。
【能力提升】
12.我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关,进一步研究表明,在温度不变时,导体的电阻跟导体的长度成正比,跟导体的横截面积成反比,用公式表示为R=ρ,其中R、L、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积,而ρ是反映材料导电性能的物理量,我们把它叫做材料的电阻率。
为了探究“材料的电阻率大小与什么有关”。
小红同学提出如下猜想:
猜想一:电阻率与材料的长度有关;
猜想二:电阻率与材料的横截面积有关;
猜想三:电阻率与材料的种类有关。
于是小红找来不同规格的导线进行测量,实验数据如表格所示。
(1)为了便于研究多因素的问题,物理上通常采用 (选填“转换法”或“控制变量法”)。?
(2)分析比较实验序号 的数据,可以初步确定猜想二是错误的。?
(3)分析比较实验序号1、2的数据,可以初步确定猜想一是
(选填“正确”或“错误”)的。
(4)分析比较实验序号1、4、5的数据,可得到的初步结论:电阻率与材料的种类 。?
(5)根据表中的数据,如果要制作一个滑动变阻器,应选用 (选填“铜”“铁”或“镍铬合金”)导线作为电阻线圈,这是因为相同规格的这种材料电阻较 (选填“大”或“小”)。?
(6)根据表中的数据,一段长为100
m,横截面积为0.34
mm2的铜导线的电阻为 Ω。?
实验序号
材料
长度L/m
横截面积S/m2
电阻R/Ω
电阻率ρ/(Ω·m)
1
铜
1.0
1.0×10-7
0.17
1.7×10-8
2
铜
2.0
1.0×10-7
0.34
1.7×10-8
3
铜
1.0
0.5×10-7
0.34
1.7×10-8
4
镍铬合金
1.0
1.0×10-7
11.0
1.1×10-7
5
铁
1.0
1.0×10-7
1.0
1.0×10-7
答案
1.灯泡的亮度(或电流表示数大小)
两种物体的电阻差别不大
2.(1)电压 电流表示数大小 转换法 (2)乙
[解析]
(1)在电压一定时,物质的导电性能越好,通过它的电流越大,物质的导电性能越差,通过它的电流越小,所以实验中物体导电性能的强弱是通过电流表示数大小来判断的;这种研究方法叫转换法。
(2)在同一电路中接入甲物质时电流小,接入乙物质时电流大,说明乙物质的导电性能好。
3.A [解析]
导体的电阻越大,表示对电流的阻碍作用就越大,故A正确。电阻的大小与电流大小无关,故B错误。导体的电阻越大,导电性能越弱,故C错误。导体的电阻是导体本身的特性,与其是否接入电路无关,故D错误。
4.D [解析]
只知道通过导体1和2的电流关系,但不知道导体1和2两端的电压关系,则无法比较两导体的电阻大小,故D正确。
5.导体 长度
6.横截面积 电阻
7.长度 横截面积 [解析]
铅笔芯的导电性能越好,其电阻越小;所以,要比较不同类型铅笔芯的导电性能,其实就是比较不同类型铅笔芯的电阻大小;根据影响电阻大小的因素可知,要比较不同类型铅笔芯的导电性能,需要控制铅笔芯的长度、横截面积均相同,改变铅笔芯的类型。
8.D [解析]
给出两根长度、横截面积相同的镍铬合金丝和铜丝。可以研究:①导体的电阻跟它的横截面积的关系。方法:取镍铬合金丝或铜丝,开始将镍铬合金丝(或铜丝)的一半接入电路;再将镍铬合金丝(或铜丝)对折接入电路,这样就在材料和长度不变的情况下,改变了横截面积,通过观察电流表示数可判断电阻大小。可以研究:②导体的电阻跟它的长度的关系。方法:取镍铬合金丝(或铜丝),开始将镍铬合金丝(或铜丝)的一半接入电路,再将其全部接入电路。这样就在材料和横截面积不变的情况下,改变了长度,通过观察电流表示数可判断电阻大小。可以研究:③导体的电阻跟它的材料的关系。方法:将镍铬合金丝和铜丝分别接入电路,这样就在长度和横截面积不变的情况下,改变了材料,通过观察电流表示数可判断电阻大小。
9.B [解析]
闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,说明通过小灯泡的电流变大,则钨丝的电阻减小,B正确;用酒精灯对钨丝加热,钨丝的温度升高,观察到小灯泡L的亮度逐渐变暗直至熄灭,说明通过小灯泡L的电流变小,钨丝的电阻增大,A、C错误;由于钨丝和小灯泡串联接入电路中,则通过它们的电流是相同的,D错误。
10.C
11.(1)转换 (2)b、c
(3)材料 (4)b、d
12.(1)控制变量法 (2)1、3
(3)错误 (4)有关
(5)镍铬合金 大 (6)5
[解析]
(2)分析比较实验序号为1、3的两组数据可知,导体材料、长度相同,横截面积不同时,电阻率相同,可以确定猜想二是错误的。(3)分析比较实验序号为1、2的两组数据可知,导体材料、横截面积相同,长度不同时,电阻率相同,故猜想一是错误的。(4)分析比较实验序号为1、4、5的三组数据,导体的长度、横截面积相同,而材料不同时,电阻率不同,可得到的初步结论是电阻率大小与材料的种类有关。(5)如果要制作一个滑动变阻器,滑动变阻器的电阻丝的电阻率要大一些,根据表中的数据可知应选用镍铬合金导线作为电阻线圈。(6)铜导线的电阻为R=ρ==5
Ω。第2课时 变阻器
题组1 变阻器
1.
滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 来改变电阻大小,从而改变流过电路中 的。?
2.某滑动变阻器的铭牌上标有“50
Ω 1
A”的字样,其中“50
Ω”表示此滑动变阻器的 ,“1
A”表示允许通过它的 。如图7所示,当滑片向C端滑动时,它接入电路的电阻 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
图7
3.如图8甲所示,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应滑到 (选填“a”或“b”)端;闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,电流表的示数如图乙所示,则通过灯泡L的电流为
A。?
图8
图9
4.在许多实验中,闭合开关前,常将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,这样做能起到 的作用。原因是这种情况下闭合开关后通过电路的电流 (选填“最大”或“最小”)。?
5.小宇同学想自制一个滑动变阻器,实验室有同规格的银丝、铜丝、铁丝和锰铜丝供他选择,下表为长1
m、横截面积为1
mm2的这四种材料在20
℃时的阻值。根据表格中的数据,他应该选择 做变阻器的电阻丝,原因是 。按图9连接好电路后,要使灯泡亮些,导线夹应向 (选填“A”或“B”)端移动。?
材料
阻值
材料
阻值
银
0.016
Ω
铁
0.096
Ω
铜
0.017
Ω
锰铜
0.44
Ω
6.如图10所示,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,能使电路中的电阻变小的接法是
( )
图10
7.小华想用滑动变阻器控制小灯泡的亮度,便设计了如图11所示的四种电路,其中正确的是
( )
图11
A.②③
B.③④
C.①③
D.①②
8.如图12所示的四种电路,同种元件的参数均相同,能利用滑动变阻器调节灯泡从亮到熄灭的电路是
( )
图12
9.将如图13所示的实验器材连成电路,用电流表、电压表分别测通过灯泡的电流和灯泡两端的电压,电路中电流约为0.4
A,并用变阻器改变灯泡的亮度,要求滑片向右滑动时灯泡变亮。
图13
(1)按要求连接实物图。
(2)在虚线框中画出相应的电路图。
(3)连接电路时开关应处于
状态,变阻器的滑片应处于最 (选填“左”或“右”)端。
(4)滑片P向左移动时,电流表示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),灯泡亮度
(选填“变亮”“变暗”或“不变”)。?
(5)闭合开关后,若灯泡不亮,电流表无示数,但电压表示数约等于电源电压,此时故障可能是 ;若移动滑片P发现两表示数均比较大且不变,则原因是
。?
题后反思
滑动变阻器的连接:
(1)接线原则为“一上一下”。滑片远离所连接的下端接线柱,接入电路的阻值变大;滑片靠近所连接的下端接线柱,接入电路的阻值变小。
(2)同时接“下”,接入电路的电阻最大,阻值不可以通过移动滑片P来改变,相当于一个定值电阻。
(3)同时接“上”,接入电路的电阻为0,阻值不可以通过移动滑片P来改变,相当于一根导线。
题组2 变阻器的应用
10.王老师经常骑电动自行车上班。骑行时,王老师旋动右手的“调速”把手,发现电动机带动后轮的转速发生改变,与这个调速把手联动的电路元件实质是一个 ,它是通过改变电阻丝接入电路的 对电路起到调节作用的。?
11.如图14所示是收音机上的“音量”旋钮。它是通过调节电路中的 ,从而控制声音的响度,它的实质是一个 。若要使声音的响度变大,则应将滑片P向
(选填“a”或“b”)方向滑动。?
图14
12.如图15所示,图甲为亮度可调的台灯,电位器是调节其亮度的装置;图乙为电位器的内部结构示意图,a、b、c是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。若顺时针旋转旋钮时灯泡变亮,则需将 (选填“a和b”“b和c”或“a和c”)接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料,应该选用 (选填“铜丝”或“镍铬合金丝”),在闭合开关前,应将阻值调到 (选填“最大”或“最小”)来保护电路。?
图15
13.智能手机已普遍使用电阻触摸屏,如图16所示,在竖直方向上触摸屏相当于一根电阻丝,触摸P点时电阻丝被分为上、下两部分,电阻分别为R1、R2。当触摸点在竖直方向移动时,上、下两部分的电阻值会因长度的改变而改变,若触摸点P到屏下端的距离减小,则电阻R1阻值 ,电阻R2阻值 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)?
图16
14.电阻箱也是一种变阻器。如图17所示是两种常见的电阻箱——旋盘式电阻箱和插孔式电阻箱的示意图,则图甲中电阻箱的示数为 Ω,它与滑动变阻器相比,最大好处是 ;图乙中电阻箱的示数为 Ω。?
图17
题后反思
收音机、复读机等音量的大小调节,实质是调节滑动变阻器,通过改变其接入电路的电阻,从而改变电路中的电流来实现的;同样,电动车的快慢改变,实质也是通过改变接入电路的电阻,从而改变电路中的电流来实现的。
答案
1.长度 电流
2.最大阻值是50
Ω(或变阻范围为0~50
Ω)
最大电流为1
A 变小
[解析]
某滑动变阻器的铭牌上标有“50
Ω 1
A”的字样,其中“50
Ω”表示此滑动变阻器的最大阻值是50
Ω,或该滑动变阻器的变阻范围为0~50
Ω;“1
A”表示允许通过它的最大电流为1
A。由图知,当滑片向C端滑动时,变阻器接入电路中电阻丝的长度变短,则它接入电路的电阻变小。
3.b 0.3
4.保护电路 最小
5.锰铜丝 在长度、横截面积相同时,锰铜丝的电阻大 A
[解析]
由表可知,在长度和横截面积都相同时,锰铜丝的电阻最大,所以用来作电阻线变阻效果最好;要使灯泡亮些,应使电路中电流增大,电路电阻减小,即导线夹向A端移动。
6.D [解析]
图A滑动变阻器的接线柱接C和D,无电阻丝连入电路,不符合题意;图B滑动变阻器的接线柱接B和D,连入电路中的电阻丝是PB部分,当滑片P向左滑动时,PB电阻丝长度变大,其接入电路的电阻变大,不符合题意;图C滑动变阻器的接线柱接B和A,连入电路中的电阻丝是AB部分,无论怎样移动滑片,滑动变阻器接入电路的电阻不变,不符合题意;图D滑动变阻器的接线柱接A和D,连入电路中的电阻丝是AP部分,当滑片P向左滑动时,AP电阻丝长度变小,接入电路的电阻变小,符合题意。
7.A
8.D [解析]
图A中滑动变阻器与灯泡并联,滑片移动不影响灯泡的亮暗,且滑动变阻器接入电路中的电阻过小时会造成电路中的电流过大,烧坏电路元件,不符合题意;图B中滑动变阻器与灯泡串联,当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,通过灯泡的电流最小,但灯泡不一定熄灭,不符合题意;图C中滑片P使灯泡处于短路状态,无论怎样滑动滑片灯泡都不亮,且滑动变阻器连入电路中的电阻过小时会造成电路中的电流过大,烧坏电路元件,不符合题意;图D中滑动变阻器滑片右边的电阻与灯泡并联,当滑片P滑到最右端时,会引起灯泡短路,可实现灯泡由亮到熄灭,符合题意。
9.(1)如图所示(滑动变阻器接法不唯一)
(2)如图所示
(3)断开 左
(4)变小 变暗
(5)灯泡断路
滑动变阻器上面的两个接线柱同时接入电路
10.滑动变阻器 长度
11.电流 滑动变阻器 a
[解析]
(1)收音机上的“音量”旋钮实质是滑动变阻器,靠改变连入电路中电阻的大小,从而改变电路中的电流,以达到调节音量的目的。(2)此时滑动变阻器接入电路的部分是滑片P左半段,要想使声音的响度变大,就要增大电路中的电流,即减小变阻器连入电路中的阻值,故应将滑片P滑向a端。
12.b和c 镍铬合金丝 最大
[解析]
顺时针旋转旋钮时,灯泡变亮,此时电路中电流变大,而电源电压不变,则电路中电阻变小,故应将接线柱b和c接入电路。
在长度和粗细都相同的情况下,镍铬合金丝的电阻大,在移动滑片改变相同的长度时,镍铬合金丝的阻值会有明显的变化,能起到明显改变电阻的目的,而铜丝则起不到明显改变电阻的目的。
在闭合开关前,应将阻值调到最大来保护电路。
13.增大 减小
14.427 能直接读出连入电路的电阻值 100
[解析]
由图甲可知,电阻箱接入电路的阻值:R=0×1000
Ω+4×100
Ω+2×10
Ω+7×1
Ω=427
Ω。电阻箱和滑动变阻器比较,滑动变阻器能连续改变接入电路的电阻,电阻箱不能连续改变(跳跃式改变)接入电路的电阻,但电阻箱能直接读出连入电路的电阻值。对于图乙所示插孔式电阻箱,当4个铜塞都拔出时,此时4根电阻丝串联,总电阻最大,它们的总电阻为R=10
Ω+20
Ω+20
Ω+50
Ω=100
Ω;当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻不连入电路。由图乙可知,该电阻箱的示数为100
Ω。
