16.3 电阻 尖子生同步培优小练 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
15.5 串、并联电路中电流的规律
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．关于电流、电压、电阻，下列说法中不正确的是（　　）
A．电源是提供电压的装置
B．导体对电流的阻碍作用越大，电阻就越小
C．电压的作用是使自由电荷定向移动形成电流
D．导体的电阻大小与电流、电压无关
2．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，要研究导体电阻大小与其长度的关系，可以选用表格中的导体代号是（　　）
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
a
1.0
0.3
锰铜
b
1.0
0.6
锰铜
c
0.5
0.6
锰铜
d
1.0
0.6
镍铬合金
A．a、b B．b、c C．b、d D．a、d
3．关于导体和绝缘体，下列说法正确的是（　　）
A．绝缘体对电流的阻碍作用大，但能够带电
B．导体能够导电是因为内部有正电荷能够自由移动
C．能够导电的物体叫导体，不能导电的物体叫绝缘体
D．绝缘体不能导电的原因是因为绝缘体内没有电子
4．用一个导体制成长度相等但横截面积不同的两个圆柱体A和B，A比B的横截面积大，如图所示连接，将它们接入某电路中，通过A、B导体的电流分别为IA、IB，AB导体两端的电压分别为UA、UB，则下列说法正确的是
A．IA＞IB UA＞UB B．IA=IB UA=UB
C．IA=IB UA＜UB D．IA=IB UA＞UB
5．决定导体电阻大小的因素是（　　）
A．加在导体两端的电压 B．通过导体的电流强度
C．电流大小 D．导体的材料、长度、横截面积
6．小明测量不同型号铅笔在纸上涂划所得线条的电阻，实验步骤如下：
(1)用铅笔在纸上画出两段长为15cm的线条，在其中一段线条上重复涂划3次，另一段6次；
(2)换用不同型号铅笔重复(1)的操作，得到多组等长等宽的线条如图；
(3)测出每段线条两端的电阻记录在表中。
铅笔型号
线条两端电阻（MΩ）
重复涂划次数（次）
2B
4B
6B
8B
9B
碳含量%由低到高
3
①
0.79
0.67
0.49
③
6
②
0.65
0.43
0.28
④
根据实验数据，可推测电阻最小的是（　　）
A．① B．② C．③ D．④
7．石墨烯又称单层墨，仅由一层碳原子组成，石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬的纳米材料，它的熔点超过3000℃，它具有优良的导热性，而且由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广、更优秀，有可能代替硅成为新的半导体材料。近些年来科学家一直致力于挖掘石墨烯更多隐藏的性质，近日英国曼彻斯特大学的科学家们在《NATURE》上撰文，描述了他们用两块硝酸硼和两块石墨烯组装成一个“巨无霸汉堡”，这是科学家们首次将一般为半导体的石墨烯变成绝缘体……，根据以上信息，判断下列说法正确的是（　　）
A．石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻
B．石墨烯所制作的半导体导电性好，电阻可以为零
C．电热丝如果用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料制作，能产生更多的热量
D．因为石墨烯有优良的导热性，所以石墨烯适合用来制成保温隔热材料
8．2019年初，我国年仅22岁的年轻科学家曹原解决了困扰世界物理学家107年的难题，取得了在石墨烯超导领域中的重大突破，让超导科技向前迈出了一大步。超导就是导体电阻为零的现象，可以大大减少电阻的电热损耗。下列电器中最适用超导材料的是（ ）
A．保险丝 B．变阻器的电阻丝
C．电烤炉的电热丝 D．输电导线
9．某导线长5m，它的电阻是10Ω，现用拉丝机将它均匀地拉长1倍，则它的电阻将（ ）
A．大于10Ω B．等于10Ω
C．小于10Ω D．不能确定是否变化
10．关于导体电阻，下列说法中正确的是
A．导体两端的电压越大，导体的电阻也越大
B．通过导体的电流越大，导体的电阻也越小
C．导体的电阻只决定于导体的长度、横截面积和温度
D．导体的电阻跟导体两端的电压和通过的电流都无关
11．在不计温度对电阻影响的情况下，比较两段铜导线的电阻，下列说法中正确的是（　　）
A．较长的铜导线电阻一定大 B．长度相同时，横截面积大的电阻就大
C．两段铜导线电阻一定相同 D．横截面积相同时，长的铜导线电阻大
12．实验室中有一根镍铬合金丝，若要增大它的电阻，下列方法中正确的是（不考虑温度变化）（　　）
A．使通过镍铬合金丝的电流变小
B．将镍铬合金丝对折后接入电路中
C．将镍铬合金丝拉长后接入电路中
D．将镍铬合金丝剪去一段后接入电路中
13．由同种材料制成的三根电阻丝，已知它们的长度关系L1＞L2＝L3，横截面积的关系为S1=S2＜S3，现将它们并联接入电路，关于它们的电阻和通过他们的电流，正确的是（ ）
A．R1B．R1=R2>R3， I1=I2>I3
C．R1>R2>R3，I1D．R1>R2>R3，I1=I2=I3
14．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．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
C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面、长度的关系
D．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
二、填空题（本大题共4小题）
15．两根材料相同的导线，粗细相同、长度不同，不考虑温度对电阻的影响，则R长______R短（选填“大于”“小于”或“等于”）。石墨烯是一种由碳原子构成的片状结构材料，它的原子由______和核外电子构成。这种材料在一定条件下电阻可以降为零，因此可用于制作输电导线以消除电能的损耗。
16．如图甲闭合开关，观察小灯泡的发光情况，发现小灯泡不发光。说明：______，给玻璃珠加热，如图乙所示，当玻璃加热到红炽状态时发现小灯泡发光，说明：_____________。
17．就导电性能来说，金属的导电性能一般比非金属___________（选填“强”或“弱”）；有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作___________．某些物质在温度极低时，电阻会变成零，这就是_____________现象．
18．如图所示，用导线把电池、小灯泡和一段粗细均匀的电阻丝连接起来。当金属夹从电阻丝上的某点，沿电阻丝向______移动的过程中，小灯泡亮度逐渐变暗，这表明导体电阻的大小跟导体的______有关，如要继续研究电阻与温度的关系，还需要添加的仪器是______。
三、解答题（本大题共3小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
19．在探究“影响导体电阻大小的因素”实验时，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；
序号
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
他们设计了如上图所示的实验电路；
(1)为了验证上述猜想②，应该选用编号为______的两根电阻丝进行实验；
(2)小兵又分别将A和D两电阻丝接人电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：在长度和横截面积相同时，______；
(3)在最近几年，我国城乡各地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，这样就可以______输电线上电能损失（填“增大”或“减小”）。
20．阅读以下材料，回答相关问题．
物体电阻与温度的关系当温度不断升高，物体的电阻是否会不断变化，最终变成无限大呢？其实，不同材料的物体情况各有不同．金属导体，如铁、铜等，其电阻率（电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量）随温度的升高而变在．这是因为温度升高，金属材料中自由电子运动的阻力会增大，电阻就会不断变大．到了一定温度，物态开始发生变化，例如：从固体变成液体，再从液体变成气体．在物态变化时，由于原子的排列变得更为混乱、分散，电阻率还会出现跳跃式的上升．半导体，由于其特殊的晶体结构，所以具有特殊的性质．如硅、锗等元素，它们原子核的最外层有4个电子，既不容易挣脱束缚，也没有被原子核紧紧束缚，所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间．但温度升高，半导体原子最外层的电子获得能量，挣脱原子核的束缚成为自由电子，可供其他电子移动的空穴增多，所以导电性能增加，电阻率下降．掺有杂质的半导体变化较为复杂，当温度从绝对零度上升，半导体的电阻率先是减小，到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后，电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升．当温度升得更高，半导体会产生新的载体（和未掺杂质的半导体一样），于是电阻率会再度下降．绝缘体和电解质，它们的电阻率与温度的关系一般不成比例．还有一些物体，如锰铜合金和镍铬合金，其电阻率随温度变化极小，可以利用它们的这种性质来制作标准电阻．当温度极高时，物质就会进入新的状态，成为等离子体．此时，原子被电离，电子溢出，原子核组合成离子团，因此即使原本物质是绝缘体，成为等离子体后也可导电．如果温度更高会是什么情况？据报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组，利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度，该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态，其温度约为四万亿摄氏度，是太阳核心温度的25万倍．这种物质存在的时间极短（大约只有10﹣28s），所以它的电性质尚不明确．总之，物体电阻与温度之间的关系非常复杂，温度升高到一定程度时，物体的电阻并不一定会变得无限大，使得电流完全无法通过．
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）绝缘体成为等离子体后________导电．（选填“能够”或“不能”）
（2）本文的第二自然段，研究的推普看到题的自变量是温度，因变量是________．
（3）一般情况下，随着温度的升高，下列说法正确的是_____．
A．金属导体的导电性会增强
B．半导体材料的电阻率可能会减小
C．用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小．
21．阅读短文，并回答问题．
第四代电光源——LED光源
如图甲是时下较为流行的LED手电筒和LED吸顶灯，它的主要部分是高亮度白色发光二极管，这种发光二极管主要由硅、砷等半导体材料制成，具有光效高、耗电少，寿命长、易控制、免维护、安全环保等优点，是继白炽灯、卤素灯和节能荧光灯后新兴的第四代电光源，是极具发展前途的新光源．LED的发光原理与白炽灯先发热后发光的原理截然不同，是直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，是新一代固体冷光源，将逐步取代传统光源．图乙是LED的元件实物及符号．
由于二极管具有单向导电性，使用时必须将它的正极与电源正极相连，二极管才能处于导通状态，否则处于截止状态．利用图丙所示电路可以研究发光二极管的工作特性：把一个额定电压为3V的LED接入电源电压恒为4.5V的电路，闭合开关S，LED即处于导通状态，调节变阻器滑片，改变LED两端的电压和电路中电流，记录多组电压、电流数据，可以得到电压表与电流表示数关系，如丁所示．
（1）LED灯主要由半导体材料制成；它之所以节能，被称为冷光源，是因为电热转换损耗的能量较白炽灯 __________ （高/低）；
（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED ___________ （能/不能）发光
（3）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不能发光；此时两电表的示数为 __________ ．
A．4.5V 20mA B．3V 20mA C．4.5V 0mA D．3V 0mA
参考答案
1．B
【解析】A．电源是提供电压的装置，A正确，不合题意；
B．导体对电流的阻碍作用越大，电阻就越大，B错误，符合题意；
C．电压的作用是使自由电荷定向移动形成电流，C正确，不合题意；
D．导体的电阻是导体本身的一种性质，其大小与电流、电压无关，D正确，不合题意。
故选B。
2．B
【解析】“探究影响导体电阻大小的因素”实验采用的是控制变量法，研究导体电阻大小与其长度的关系，应该控制横截面积和材料相同，改变导体的长度，故应该选b、c进行比较。
故选B。
3．A
【解析】A．绝缘体对电流的阻碍作用大，不容易导电，但能带电，故A正确；
B．金属是导体，金属能够导电的原因是由于金属里面有大量的自由电子，故B错误；
C．根据定义可知，容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体，故C错误；
D．绝缘体不能导电的原因是因为绝缘体内部几乎没有自由电荷，但电子很多，故D错误。
故选A。
4．C
【解析】两个导体串联在电路中，串联电路中各处的电流相等，所以通过A、B导体的电流大小相等，即IA=IB，A和B是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两端导体，A比B的横截面积大，B段导体的电阻大，RA＜RB；根据U=IR可知，I相同，RA＜RB，UA＜UB．
故选C．
5．D
【解析】AB．导体的电阻与导体两端的电压和通过导体的电流无关，故AB不符合题意；
C．导体的电阻与导体的电功率也无关，故C不符合题意；
D．导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关，故D符合题意。
故选D。
6．D
【解析】由表格数据可知，重复涂划次数相同时，铅笔的含碳量越高则电阻越小，铅笔的含碳量相同时，重复涂划次数越多则电阻越小，故电阻最小的是④。
故选D。
7．A
【解析】A．由于它特殊的电子结构，电阻会随着光照程度改变，在功能上比硅覆盖面更广、更优秀，所以石墨烯将来可以顶替硅制作光敏电阻，故A正确；
B．石墨烯所制作的半导体具有良好的导电性，半导体的电阻不可能为零，故B错误；
C．用硝酸硼和石墨烯组装而成的绝缘体材料不导电，不能产生热，故C错误；
D．保温隔热材料，要求导热性能差，而石墨烯有优良的导热性，故石墨烯不适合用来制成保温隔热材料，故D错误。
故选A。
8．D
【解析】AC．保险丝、电烤炉的电热丝是利用电流的热效应工作的，超导体电阻为零，无法将电能转化为内能，故超导体不能用来制作保险丝、电烤炉的电热丝，故AC不符合题意；
B．变阻器是通过改变电阻丝的长度改变电阻的，超导体电阻为零，不能用超导体制作变阻器的电阻丝，故B不符合题意；
D．输电导线若没有电阻，就不会出现由于电阻而引起的电能耗损，故D符合题意。
9．A
【解析】
试题分析：当导线被拉长后，长度变长的同时，横截面积变小，这是题目的隐含信息，结合电阻的影响因素分析．
用拉丝机将它均匀地拉长1倍后，长度变为原来的2倍，而横截面积变为原来的，故电阻应变为原来的4倍，即为R=40Ω，故A符合题意，B、C、D不符合题意；
故选A．
10．D
【解析】电阻是导体本身的一种性质，大小取决于材料、长度、横截面面积和温度，与加在电阻两端电压和通过导体的电流无关，故A、B、C选项错误；
导体的电阻跟导体两端的电压和通过的电流都无关，即D选项正确．
故选D．
11．D
【解析】A．较长的铜导线电阻不一定大，因为其横截面积的大小不知，无法知道电阻的大小，故A错误；
B．长度相同，横截面积大的导体电阻无法确定，因为其材料不知，故B错误；
C．两段铜导线的电阻在其长度和横截面积不知的情况下，其大小无法比较，故C错误；
D．横截面积相同、长度长的铜导线其电阻大，故D正确。
故选D。
12．C
【解析】A．电阻是导体本身的一种性质，与电流的大小无关，使通过镍铬合金丝的电流变小时，电阻不变，故A错误；
B．将镍铬合金丝对折后接入电路中，此时镍铬合金丝的长度变短同时横截面积变大，所以镍铬合金丝的电阻变小，故B错误；
C．将镍铬合金丝拉长后接入电路中，此时镍铬合金丝的长度变长同时横截面积变小，所以电阻变大，故C正确；
D．将镍铬合金丝剪去一段后接入电路中，此时镍铬合金丝的长度变短，所以镍铬合金丝的电阻变小，故D错误。
故选C。
13．C
【解析】AB．三根电阻丝是同种材料制成的，电阻丝2和电阻丝3相比，由长度关系L2＝L3它们长度相同，由横截面积的关系S2＜S3，可得电阻丝2比电阻丝3细，故R2>R3；如果把电阻丝1和电阻丝2相比，它们粗细相同，电阻丝1比电阻丝2长，R1>R2，那么，这三根电阻丝R1、R2、R3从大到小排列应为R1>R2>R3，故A项、B项不符合题意；
CD．由上面可知R1>R2>R3，根据并联电路特点，并联电路中各支路两端的电压相等，即U1=U2=U3，再由欧姆定律false得，I1故选C。
14．C
【解析】A．小灯泡越亮，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．为了准确比较两条合金丝的电阻，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B错误；
C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，也可以研究电阻与长度的关系，长度可以选择其中一根导线，一次全部接入，另一次只接入其中一部分即可，故C正确。
D．利用此装置中的一根电阻丝，用夹子改变电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系，故D错误；
15．大于 原子核
【解析】[1]电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关，其他条件相同时，导体越长，电阻越大，所以R长大于R短。
[2]原子由位于中心的带正电的原子核和绕核转动的带负电的电子组成。
16．玻璃珠不容易导电，是绝缘体 红炽状态的玻璃珠是导体
【解析】[1]电路中灯泡不发光，说明此时电路中无电流，电路断路，进而说明玻璃珠不容易导电，是绝缘体。
[2]当玻璃加热到红炽状态时发现小灯泡发光，说明此时电路中有电流，电路是通路，进而说明红炽状态的玻璃珠是导体。
17．强； 半导体； 超导。
【解析】[1]金属的导电性能一般比非金属强；
[2][3]有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作半导体。某些物质在温度极低时，电阻会变成零，导电性能极强，这就是超导现象。
18．右 长度 酒精灯
【解析】[1][2]灯泡逐渐变暗，说明灯泡的实际功率减小，由功率公式可知，电路中的电流变小，由欧姆定律可知，电路中的电阻变大，即电阻丝接入电路的阻值变大，因此金属夹向右滑动，并且导体电阻的大小跟导体的长度有关。
[3]如要继续研究电阻与温度的关系，需要用酒精灯来加热导体。
19．A、C 导体的电阻与导体的材料有关 减小
【解析】(1)[1]本实验采用控制变量法，探究导体的电阻与导体的横截面积有关，应该控制导体的长度和材料相同，该变导体的横截面积，故选A、C。
(2)[2]A和D的长度和横截面积相同，但是材料不同，小兵又分别将A和D两电阻丝接人电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，因此可以得出结论是在长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。
(3)[3]将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，增大了输电线的横截面积，长度一定时，电阻减小，所以减小了输电线上电能的损失。
20．能够 电阻 B
【解析】（1）由题意知：当温度极高时，物质就会进入新的状态，成为等离子体．此时，原子被电离，电子溢出，原子核组合成离子团，因此即使原本物质是绝缘体，成为等离子体后也可导电；所以，绝缘体成为等离子体后能够导电；
（2）当温度不断升高，物体的电阻是否会不断变大，最终变成无限大呢？研究电阻随温度的变化关系，研究的科学问题的自变量是温度，因变量是电阻；
（3）A．由题意可知，金属导体，如铁、铜等，其电阻率（电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量）随温度的升高而变大．电阻变大，导电性会减小；故A错误
B．半导体，由于其特殊的晶体结构，所以具有特殊的性质，如硅、锗等元素，它们原子核的最外层有4个电子，既不容易挣脱束缚，也没有被原子核紧紧束缚，所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间．但温度升高，半导体原子最外层的电子获得能量，挣脱原子核的束缚成为自由电子，可供其他电子移动的空穴增多，所以导电性能增加，电阻率下降，掺有杂质的半导体变化较为复杂，当温度从绝对零度上升，半导体的电阻率先是减小，到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后，电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升．当温度升得更高，半导体会产生新的载体（和未掺杂质的半导体一样），于是电阻率会再度下降，所以，半导体材料的电阻率可能会减小，故B正确；
C．镍铬合金其电阻率随温度变化极小，可以利用它们的这种性质来制作标准电阻，用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值保持不变，故C错误．
21．低 不能 C
【解析】（1）根据题意知，LED灯直接把电能转换成光能的器件，因而其发光效率较高，转移为内能的部分少，即电热转换损耗的能量较白炽灯低；
（2）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光，由于二极管具有单向导电性，断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不会有电流通过，故不能发光．
（3）在图丙中，闭合S，调节滑动变阻器，使LED正常发光；断开S，改变电源的正负极后再闭合S，LED不能发光，即LED没有电流通过，所以电流表示数为0mA，此时电压表通过滑动变阻器能够测量电源电压，所以电压表示数为1.5V．故选C．