16.3 电阻（知识解读）-2024-2025学年九年级物理全一册同步知识解读与专题训练（人教版）

16.3 电阻（知识解读）（原卷版） •知识点1 半导体材料的特点和应用 •知识点2 超导体的特点和作用 •知识点3 电阻的概念 •知识点4 影响电阻大小的因素 •作业 巩固训练 知识点1 半导体材料的特点和应用 1、根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类。 （1）容易导电的物体叫导体，如：人体、大地、各种金属、石墨、酸碱盐的溶液等。 （2）不容易导电的物体叫绝缘体，如：玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等。 （3）导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如：硅、锗等。常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料。 2、半导体的特性 （1）在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质，半导体的导电性能就会成百万倍的增加--这是半导体最显著、最突出的特性。例如，晶体管就是利用这种特性制成的。 （2）当环境温度升高一些时，半导体的导电能力就显著地增加；当环境温度下降一些时，半导体的导电能力就显著地下降。这种特性称为“热敏”，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。 （3）当有光线照射在某些半导体时，这些半导体就像导体一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏”。例如，用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等，就是利用半导体的光敏特性制成的。 3、半导体最基本的是二极管和MOS管，原理都是基于N型和P型半导体构成的PN结。二极管是单向导电器件，可以实现整流控制等。MOS管是栅控器件，是目前集成电路中最基本的单元。 4、半导体是微电子产业的基础。控制是它的核心。在半导体中掺入少量的其他元素，它的导电性能会得到很大改善，从而可以把它们制成： （1）光敏电阻：有无光照电阻值差异很大。 （2）热敏电阻：温度略有变化，电阻值变化很明显。 （3）压敏电阻：电压变化，电阻值明显变化。 5、二极管：具有单向导电性。三极管：具有将电信号放大的作用。半导体元件的应用十分广泛，已成为电子计算机和其他电子仪器的重要元件。  【典例1-1】自动驾驶技术将成为未来汽车的主流配置。自动驾驶需要强大的AI芯片支持，制作芯片的主要材料是（　　） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．导体 【典例1-2】LED（发光二极管）灯的主要材料是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”），家用电饭锅的电阻丝 （选填“可以”或“不可以”）选用超导材料制作。 【变式1-1】华为P60系列手机搭载了自家研发的“麒麟980”芯片，这是先进的人工智能（AI）芯片。制造芯片的主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 【变式1-2】2024年通济桥生菜池雕像安装了串联的LED灯带，如图所示，LED灯是由 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的，将一只LED灯接在电池两端后不亮，对调电池正、负极后LED灯亮了，说明LED灯具有 性，若灯带中某只LED灯烧坏，则接通电路后其它灯的状态是 （选填“亮”或“不亮”）。 知识点2 超导体的特点和作用 1、在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零。一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。 2、超导材料的特性 （1）零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时，如铅在7.20K（-265.95摄氏度）以下，电阻就变成了零。 （2）完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。 （3）约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 （4）同位素效应：超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。 3、超导材料的应用主要有 （1）利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。 （2）利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。 （3）利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。 4、超导现象：人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。超导现象出现的基本标志是零电阻效应和迈斯纳效应。 【典例2-1】随着科技的发展，新材料广泛应用于社会的各个领域，极大地促进了社会的进步。关于新材料的应用，下列说法中正确的是（　　） A．电饭锅的发热体常用超导体材料制作，可提高发热效率 B．我国的J20战斗机常采用低强度、高密度新型复合材料制成 C．炒菜锅手柄利用新型陶瓷制作，说明它有良好的导热性 D．LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间 【典例2-2】2023年8月29日，横空出世的华为新手机mate60向世界展示了中国高科技企业的集体实力。手机、智能家用电器、军事领域等都离不开芯片，芯片核心主要是由 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的；最新芯片技术已采用2纳米制程，纳米是 （选填“长度”“时间”或“质量”）单位；研究发现，铝在-271.76℃以下时，电阻变成了零，这就是 现象。 【变式2-1】荷兰科学家昂内斯于1911年发现超导现象，他将水银冷却到269℃，发现突然提升了水银的（　　） A．弹性 B．硬度 C．导电性 D．导热性 【变式2-2】石墨烯被称为“黑金”，是新材料之王。它是由碳原子构成的片状结构的材料，这种 材料在一定条件下电阻可以降为零，这是 现象。石墨烯的这一特点可以在生活中用于 （填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。 知识点3 电阻的概念 1、电阻符号：R。 2、电阻在电路图中的元件符号：。 3、电阻定义：电阻是导体对电流的阻碍作用的大小。 4、电阻单位：欧姆．简称：欧．符号：Ω．其他单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。 5、电阻换算：1MΩ=103kΩ；1kΩ=103Ω。 6、电阻是导体本身的一种性质，与电压、电流无关，与材料、长度、横截面积、温度等四个因素有关。 7、电阻器的定义：在电子技术中，经常用到具有一定电阻值的元件，叫电阻器，又叫定值电阻。 【典例3-1】作为国际通用测量语言的国际单位制，极大方便了国际交流。在国际单位制中，电阻的单位是（　　） A．安培（A） B．欧姆（Ω） C．伏特（V） D．库仑（C） 【典例3-2】物理学中，常用物理量表示物质某一性质的不同，例如：表示物质吸热能力的物理量是 ，表示导体对电流的阻碍作用大小的物理量是 。（均填物理量名称） 【变式3-1】在求学期间，他曾因玩物丧志和家境贫寒而辍学，经历挫折的他知耻而后勇，一边工作一边自学，终于取得博士学位。凭着对科学的热爱，他经历无数探索与失败，终于得出了导体中电流跟电压、电阻之间的关系。这位科学家是（　　） A．焦耳 B．伏特 C．牛顿 D．欧姆 【变式3-2】电阻的单位是 ，单位的换算关系是： ， 。 知识点4 影响电阻大小的因素 探究“影响导体电阻大小因素”实验 1、实验目的、猜想、方法 （1）实验目的：探究影响导体电阻大小与什么因素有关。 （2）实验猜想：影响导体电阻大小的因素可能是，导体的材料、长度、横截面积等。 （3）实验方法：控制变量法、转换法。（控制变量法：物理学中对于多因素的问题，常常采用控制因素的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法） 2、实验器材：干电池、开关、电流表、若干导线、不同的待测电阻丝。 3、器材作用 （1）干电池：提供电压。 （2）开关：控制电路通断。 （3）电流表：测量电流大小。 （4）导线：连接电路。 实物图 电路图 4、实验步骤 步骤①根据电路图连接电路，并进行测量。 步骤②探究电阻大小跟导体长度的关系，选择长度不同，横截面积和材料都相同的两根电阻丝。 步骤③探究电阻的大小跟导体横截面积的关系，选择横截面积不同，长度和材料都相同的两根电阻丝。 步骤④探究电阻的大小跟导体材料的关系，选择材料不同，长度和横截面积都相同的两根电阻丝。 步骤⑤整理实验器材。 5、实验结论及应用：影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积、温度。 （1）导体的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）导体的长度、材料一定时，导体的横截面积越小，导体的电阻越大。 （3）导体的电阻与材料有关。 【典例4-1】某同学采用如图的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”，实验中用到了甲乙两根电阻丝的粗细相同，下列说法错误的是（　　） A．两根电阻丝分别接入电路中，可探究导体长度对导体电阻大小的影响 B．两根电路丝分别接入电路中，电流表示数在接入乙电阻丝时较大 C．图中的实验器材不能探究导体的材料对电阻大小的影响 D．本实验是通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小 【典例4-2】在探究影响导体电阻大小的因素时，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。实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如下表： 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 为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。 （1）为了验证上述猜想①，应该选用编号为 两根电阻丝进行实验；分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的 有关； （2）有同学认为：可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的变化情况。老师指出：此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化 （选填“明显”或“不明显”）； （3）本实验运用了 法来研究每一个因素对电阻大小的影响。试根据你学过的物理知识再列出一个用这种方法研究的例子： ； （4）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就 （选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻，从而可以减小输电线上的电能损失。 【典例4-3】如图所示，是“探究影响导体电阻大小因素”的实验装置以及所选四种导体的相关参数： 编号 材料 长度/m 横截面积/ A 镍铬合金 1.0 1.0 B 镍铬合金 1.0 0.5 C 镍铬合金 0.5 0.5 D 锰铜合金 0.5 0.5 （1）要探究导体电阻与长度的关系，应将编号 的两段导体分别接入M、N两点间。 （2）若将编号A和B的两段导体分别接入M、N两点间，闭合开关后流过编号 （填“A”或“B”）的导体的电流大，初步得到的结论是：当材料和长度相同时， 。 （3）若将编号为C和D的两段导体分别接入M、N两点间，闭合开关后，比较电流表的示数，可得出电阻大小与 有关。 （4）若把一根白炽灯的钨丝接入M、N两点间，闭合开关，并用酒精灯加热，发现小灯泡的亮度逐渐变暗，可以得出导体的电阻还跟导体的 有关。 （5）我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铜质输电线换成较粗的铜质输电线，这样就 了输电线的电阻，从而可以 输电线上的电能损失。（以上两空均填“增大”或“减小”） 【变式4-1】小刚同学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，a比b的横截面积小，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．本实验主要探究方法有控制变量法和转换法 C．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系 D．为了更明显比较两条合金丝的电阻，可在电路中并联一个电流表 【变式4-2】如图是探究导体电阻的大小与导体的长度的关系实验，可通过观察来比较导体a、b电阻的大小，当接入电路的镍铬合金丝由a换成b后，如果小灯泡的亮度变化不明显，可在原电路中连接一个 （选填“电压表”或“电流表”）。近年，我国许多城乡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，这样就 （选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻。 【变式4-3】小明利用如图所示的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”，在实验中他使用四根电阻丝，其材料规格如下表所示。 编号 材料 长度/m 横截面积/ 灯泡亮度 A 锰铜合金 0.5 0.8 亮 B 镍铬合金 0.5 0.8 较亮 C 镍铬合金 0.5 0.4 较暗 D 镍铬合金 1.0 0.4 暗 （1）实验中通过观察 来比较电阻丝电阻的大小。 （2）分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的材料有关。 （3）分别将编号为B、C的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的 有关。 （4）分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验，其得到的实验结论被实际应用到了 的工作原理中（填字母）。 A．电压表    B．电流表    C．滑动变阻器    D．定值电阻 （5）实验过程中小明更换电阻丝后，发现小灯泡亮度变化不明显，可在电路中串联一块 来增强实验效果（选填“电流表”或“电压表”）。 一、单选题 1．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料—石墨烯，就是其中的一种，石墨烯是人类已知强度最高的物质，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性，许多方面可以用来替代硅材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．隔热手套 B．防弹衣 C．电脑元件 D．太阳能电池 2．2023年8月29日，搭载某款芯片的新型手机发布。此芯片有自主知识产权，彰显了我国科技实力的再度崛起，为我国整个科技产业注入了信心和动力。根据所学物理知识可知，制造芯片的主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．纳米材料 D．超导体 3．物理学中，电阻的国际单位是（　　） A．安培 B．欧姆 C．库仑 D．焦耳 4．如图所示钨丝与小灯泡L 连接，闭合开关S，小灯泡L 发光，钨丝不发光，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（　　） A．钨丝的电阻随温度升高而减小 B．钨丝的电阻随温度升高而不变 C．加热时钨丝的电流等于小灯泡L 的电流 D．加热时钨丝的电流小于小灯泡L 的电流 5．由同种材料制成的三根电阻丝R1、R2、R3，已知它们的长度关系为l1＞l2=l3，截面积关系为S1=S2＜S3，现将它们串联接入电路，关于他们的电阻和通过他们的电流，正确的是（ ） A．R1＜R2=R3，I1=I2=I3 B．R1＞R2＞R3，I1=I2=I3 C．R1=R2＞R3，I1＞I2＞I3 D．R1＜R2＜R3，I1=I2＞I3 6．由同种材料制成的AB和BC两段导体，它们的长度相同，AB的横截面积比BC的小，将它们按照如图所示的方式串联在电路中，不计温度的影响，下列判断正确的是（　　） A．两段导体的电阻值：RAB＝RBC B．通过两段导体的电流：IAB＝IBC C．两段导体的电阻值：RAB＜RBC D．通过两段导体的电流：IAB＜IBC 7．关于导体、半导体和超导体，下列说法不正确的是（　　） A．数码相机中的图像传感器是用半导体材料制成的 B．导体的电阻是它本身的性质，与通过它的电流大小有关 C．发光二极管是半导体材料，具有单向导电性 D．若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗 8．不同材料的导电性能不同，下列说法正确的是（　　） A．绝缘体不容易导电，是因为没有电子 B．半导体具有单向导电性 C．电阻的大小与加在导体两端的电压有关 D．超导材料的导电性能最好，可以用来制作电热丝 9．小明用如图所示实验装置“探究影响电阻大小的因素”，a、b为长度一样的镍铬合金，b比a横截面积大，下列说法正确的是（　　） A．断开开关，镍铬合金丝a和b依然有电阻 B．利用此装置只能探究导体电阻大小和导体横截面积的关系 C．为了准确比较两条合金丝的电阻，可以在电路中串联一个电压表 D．用夹子分别将a、b接入电路，接入a时小灯泡更亮 10．如图-1所示是计算机中的风冷散热器，它是一种利用风来进行热传递以降低芯片温度的设备。如图-2所示，当芯片温度升至40℃时，紧贴芯片的热管中的导热液体会沸腾产生蒸气，蒸气运行到能增大散热面积的多片状结构散热片处，风扇高速旋转向散热片吹风降温，热管中的导热液重新变为液态，回流至热管底部，如此循环达到散热目的。下列说法不正确的是（　　） A．制造芯片的主要材料属于导体 B．制造热管和散热片的材料，具有较好的导热性 C．散热片制造成多片状的结构的好处是散热效果好 D．热管中的导热液体应选择比热容大的液体 二、填空题 11．单位换算：3A＝ mA；100Ω＝ kΩ；2mV＝ V。 12．一个长度为L的导线，电阻为R，把这跟导线均匀拉长为2L，电阻变成 ；再把这跟拉长的电阻对折，接在电路中，电阻是 。 13．小明用图所示电路探究影响电阻大小的因素，其中a、b、c为三根不同的电阻丝（材质相同，长度La=Lc＜Lb，横截面积Sa=Sb＜Sc）；闭合开关后，小明发现V1示数大于V3示数，说明其他条件相同时， 越大，电阻丝的阻值越小；此实验中除了用到转换法，还用到了 法。 14．石墨烯，被誉为“新材料之王”，具有透明度高、硬度高、导热性好、导电性好等特点。请你选取其中的一种或多种特点，并设想该特点的应用前景：利用石墨烯 的特点，可以将其制作成 。 15．如第题图所示是一款迷你台灯扇，它既可以照明又可以吹风且互不影响，台灯扇的灯和电动机在电路中应是 （填“串联”或“并联”）的，台灯扇中的发光二极管具有 性。 16．如图，两个水果组成一个水果电池，点亮发光二极管。两水果之间 （填“串联”或“并联”），B金属片相当于电池的 （填“正极”或“负极”）。发光二极管的主要材料为 （填“导体”“半导体”或“超导体”），现将二极管正负极接线对调，二极管不发光，两端 （填“有”或“没有”）电压。 17．如图是游客在科技馆触碰静电球的情景，她的头发蓬松飞扬，是因为 ；为了安全，整个过程中游客需要踩在橡胶垫上，是因为橡胶是 （选填“导体”或“绝缘体”）。 18．如图所示电路，当开关S闭合时，三个电阻并联。则表1是 （选填“电压”或“电流”）表，电流表A1测量的是通过电阻 的电流。 三、实验题 19．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，小明设计了如图电路。 （1）在连接电路过程中，发现还缺少一个重要元件，他应该在电路中再接入的元件是 ； （2）为粗略判断a、b两点间接入导体电阻值的大小，可观察灯泡的亮度，灯泡越暗，表示接入电阻值越 ； （3）另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进：甲把灯泡更换为电流表； 乙在原电路中再串联接入电流表。你认为 同学的改进更好一些； （4）若只有一根粗细均匀的镍铬合金丝，不能完成的探究是 （选填序号）。 ①导体电阻与长度关系； ②导体电阻与横截面积关系； ③导体电阻与材料关系。 20．如图所示是探究“影响导体电阻大小因素”的实验电路，如表给出了可供选择的几种导体，分别用A、B、C、D四个字母代表。问： （1）实验中，通过观察电流表的示数可以判断导体的 大小； （2）通过对A和 导体进行实验，可探究电阻的大小与长度的关系； （3）分别将A和C两导体接入电路进行实验，发现接入C导体时，电流表的示数比接入A导体时更大，说明导体的电阻与导体的 有关。 导体代号 长度（m） 横截面积（mm2） 材料 A 0.6 0.4 镍铬合金 B 1.0 0.4 镍铬合金 C 0.6 0.6 镍铬合金 D 0.6 0.6 锰铜 21．小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”，图乙是备用的几种导体（A、B、C、D代表导体，S代表导体的横截面积），请你回答以下问题： （1）在图甲中M、N之间接入不同导体时，可通过 来判断导体的电阻大小，且小灯泡在电路中有 的作用。 （2）为了探究导体的电阻与导体长度的关系，M、N之间应接入图乙中的 （选填导体的代表字母）。之所以这样做，是为了控制 相同，这种研究方法叫 法，实验可得到的结论是： ； （3）实验中，如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小，你的解决办法是： 。 （4）完成上述实验后，小明进一步进行了如图丙所示的实验，他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接，闭合开关S后，用酒精灯给钨丝加热，可以观察到电流表示数变小，这表明：温度升高，钨丝的电阻 。 22．在探究影响导体电阻大小的因素时，小强、小丽两位同学的猜想如下： 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。 实验室提供了4根电阻丝（规格、材料如表）。为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。 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）为了验证上述猜想①，应该选用编号为 两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想 （填序号）。分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时， ； （2）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样是为了 输电线的电阻（选填“增大”或“减小”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 16.3 电阻（知识解读）（解析版） •知识点1 半导体材料的特点和应用 •知识点2 超导体的特点和作用 •知识点3 电阻的概念 •知识点4 影响电阻大小的因素 •作业 巩固训练 知识点1 半导体材料的特点和应用 1、根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类。 （1）容易导电的物体叫导体，如：人体、大地、各种金属、石墨、酸碱盐的溶液等。 （2）不容易导电的物体叫绝缘体，如：玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等。 （3）导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如：硅、锗等。常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料。 2、半导体的特性 （1）在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质，半导体的导电性能就会成百万倍的增加--这是半导体最显著、最突出的特性。例如，晶体管就是利用这种特性制成的。 （2）当环境温度升高一些时，半导体的导电能力就显著地增加；当环境温度下降一些时，半导体的导电能力就显著地下降。这种特性称为“热敏”，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。 （3）当有光线照射在某些半导体时，这些半导体就像导体一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏”。例如，用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等，就是利用半导体的光敏特性制成的。 3、半导体最基本的是二极管和MOS管，原理都是基于N型和P型半导体构成的PN结。二极管是单向导电器件，可以实现整流控制等。MOS管是栅控器件，是目前集成电路中最基本的单元。 4、半导体是微电子产业的基础。控制是它的核心。在半导体中掺入少量的其他元素，它的导电性能会得到很大改善，从而可以把它们制成： （1）光敏电阻：有无光照电阻值差异很大。 （2）热敏电阻：温度略有变化，电阻值变化很明显。 （3）压敏电阻：电压变化，电阻值明显变化。 5、二极管：具有单向导电性。三极管：具有将电信号放大的作用。半导体元件的应用十分广泛，已成为电子计算机和其他电子仪器的重要元件。  【典例1-1】自动驾驶技术将成为未来汽车的主流配置。自动驾驶需要强大的AI芯片支持，制作芯片的主要材料是（　　） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．导体 【答案】A 【详解】自动驾驶需要强大的AI芯片支持，制作芯片的主要材料是半导体，具有单向导电性，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例1-2】LED（发光二极管）灯的主要材料是 （选填“导体”“半导体”或“超导体”），家用电饭锅的电阻丝 （选填“可以”或“不可以”）选用超导材料制作。 【答案】 半导体 不可以 【解析】【小题1】[1]半导体材料有硅、锗和砷化镓等，二极管的主要材料是半导体，这一电子元件具有单向导电性。 [2]某些物质在很低的温度时，电阻就变成了零，这就是超导现象。超导体通电不会发热，不能采用超导材料制作电热丝。所以家用电饭锅的电阻丝不可以选用超导材料制作。 【变式1-1】华为P60系列手机搭载了自家研发的“麒麟980”芯片，这是先进的人工智能（AI）芯片。制造芯片的主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．绝缘体 D．超导体 【答案】B 【详解】制造芯片的材料是半导体，常见的半导体有硅、锗等，半导体可以做出许多电子元件，例如二极管、三极管、集成电路、电脑芯片等，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1-2】2024年通济桥生菜池雕像安装了串联的LED灯带，如图所示，LED灯是由 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的，将一只LED灯接在电池两端后不亮，对调电池正、负极后LED灯亮了，说明LED灯具有 性，若灯带中某只LED灯烧坏，则接通电路后其它灯的状态是 （选填“亮”或“不亮”）。 【答案】 半导体 单向导电 不亮 【详解】[1]LED灯是由半导体材料制成的，半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。 [2]将一只LED灯接在电池两端不亮，对调电池正负极后电流方向发生变化，此时灯亮了，说明LED灯具有单向导电性。 [3]灯带中的LED灯是串联的，一只烧坏，电路断路，其余的都不亮。 知识点2 超导体的特点和作用 1、在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零。一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。 2、超导材料的特性 （1）零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时，如铅在7.20K（-265.95摄氏度）以下，电阻就变成了零。 （2）完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。 （3）约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。 （4）同位素效应：超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。 3、超导材料的应用主要有 （1）利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。 （2）利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。 （3）利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。 4、超导现象：人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。超导现象出现的基本标志是零电阻效应和迈斯纳效应。 【典例2-1】随着科技的发展，新材料广泛应用于社会的各个领域，极大地促进了社会的进步。关于新材料的应用，下列说法中正确的是（　　） A．电饭锅的发热体常用超导体材料制作，可提高发热效率 B．我国的J20战斗机常采用低强度、高密度新型复合材料制成 C．炒菜锅手柄利用新型陶瓷制作，说明它有良好的导热性 D．LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间 【答案】D 【详解】A．超导体的电阻为零，电流流过超导体时，超导体不能发热，超导体不能用来制作电饭锅的发热体，故A错误； B．战斗机在保证安全的前提下，要尽可能的轻，所以要选用高强度、低密度的材料，故B错误； C．炒菜锅的手柄是用来防止人的手被烫到，所以炒菜锅的手柄应该用热的不良导体制作，故C错误； D．容易导电的物体叫导体，不易于导电的物体叫绝缘体，LED灯的核心部件材料是半导体，它的导电性能介于导体与绝缘体之间，故D正确。 故选D。 【典例2-2】2023年8月29日，横空出世的华为新手机mate60向世界展示了中国高科技企业的集体实力。手机、智能家用电器、军事领域等都离不开芯片，芯片核心主要是由 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制成的；最新芯片技术已采用2纳米制程，纳米是 （选填“长度”“时间”或“质量”）单位；研究发现，铝在-271.76℃以下时，电阻变成了零，这就是 现象。 【答案】 半导体 长度 超导 【详解】[1]芯片核心主要是由半导体材料制成的。 [2]纳米是长度单位。 [3]铝在−271.76℃以下时，电阻变成了零，这就是超导现象，超导体的电阻为0。 【变式2-1】荷兰科学家昂内斯于1911年发现超导现象，他将水银冷却到269℃，发现突然提升了水银的（　　） A．弹性 B．硬度 C．导电性 D．导热性 【答案】C 【详解】将水银冷却到269℃，出现超导现象，电阻降为0，对电流没有阻碍作用，提升了水银的导电性，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式2-2】石墨烯被称为“黑金”，是新材料之王。它是由碳原子构成的片状结构的材料，这种 材料在一定条件下电阻可以降为零，这是 现象。石墨烯的这一特点可以在生活中用于 （填“电饭煲发热丝”、“电动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。 【答案】 超导 电动机线圈 【详解】[1]石墨烯在一定条件下电阻可以降为零，这样的材料叫做超导体；超导体的电阻为零，电流流过超导体时，超导体不能发热，所以电能无法转化为内能，所有利用电流热效应工作的电器设备都不能用超导材料制作，所以超导体不能应用在电饭煲发热丝、小灯泡的灯丝上。 [2]电动机线圈工作时将电能转化为机械能，不需要产生热量，可以使用超导体。 知识点3 电阻的概念 1、电阻符号：R。 2、电阻在电路图中的元件符号：。 3、电阻定义：电阻是导体对电流的阻碍作用的大小。 4、电阻单位：欧姆．简称：欧．符号：Ω．其他单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。 5、电阻换算：1MΩ=103kΩ；1kΩ=103Ω。 6、电阻是导体本身的一种性质，与电压、电流无关，与材料、长度、横截面积、温度等四个因素有关。 7、电阻器的定义：在电子技术中，经常用到具有一定电阻值的元件，叫电阻器，又叫定值电阻。 【典例3-1】作为国际通用测量语言的国际单位制，极大方便了国际交流。在国际单位制中，电阻的单位是（　　） A．安培（A） B．欧姆（Ω） C．伏特（V） D．库仑（C） 【答案】B 【详解】在国际单位制中， A．安培（A）是电流的单位，故A不符合题意； B．欧姆（Ω）是电阻的单位，故B符合题意； C．伏特（V）是电压的单位，故C不符合题意； D．库仑（C）是电荷量的单位，故D不符合题意。 故选B。 【典例3-2】物理学中，常用物理量表示物质某一性质的不同，例如：表示物质吸热能力的物理量是 ，表示导体对电流的阻碍作用大小的物理量是 。（均填物理量名称） 【答案】 比热容 电阻 【详解】[1]表示物质吸热能力的物理量是比热容，表示单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）热量的多少。 [2]表示导体对电流的阻碍作用大小的物理量是电阻，导体电阻越大对电流的阻碍作用越强。 【变式3-1】在求学期间，他曾因玩物丧志和家境贫寒而辍学，经历挫折的他知耻而后勇，一边工作一边自学，终于取得博士学位。凭着对科学的热爱，他经历无数探索与失败，终于得出了导体中电流跟电压、电阻之间的关系。这位科学家是（　　） A．焦耳 B．伏特 C．牛顿 D．欧姆 【答案】D 【详解】德国物理学家欧姆经历无数探索与失败，最先通过实验归纳出一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系，即欧姆定律，为了纪念他作出的杰出贡献，人们将他的名字命名为电阻的单位，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【变式3-2】电阻的单位是 ，单位的换算关系是： ， 。 【答案】 欧姆 1000或103 1000000或106 【详解】[1][2][3]电阻的单位是欧姆（Ω），是用德国物理学家欧姆的名字命名的单位，除了欧姆，电阻还有其它的单位，千欧和兆欧，，。 知识点4 影响电阻大小的因素 探究“影响导体电阻大小因素”实验 1、实验目的、猜想、方法 （1）实验目的：探究影响导体电阻大小与什么因素有关。 （2）实验猜想：影响导体电阻大小的因素可能是，导体的材料、长度、横截面积等。 （3）实验方法：控制变量法、转换法。（控制变量法：物理学中对于多因素的问题，常常采用控制因素的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法） 2、实验器材：干电池、开关、电流表、若干导线、不同的待测电阻丝。 3、器材作用 （1）干电池：提供电压。 （2）开关：控制电路通断。 （3）电流表：测量电流大小。 （4）导线：连接电路。 实物图 电路图 4、实验步骤 步骤①根据电路图连接电路，并进行测量。 步骤②探究电阻大小跟导体长度的关系，选择长度不同，横截面积和材料都相同的两根电阻丝。 步骤③探究电阻的大小跟导体横截面积的关系，选择横截面积不同，长度和材料都相同的两根电阻丝。 步骤④探究电阻的大小跟导体材料的关系，选择材料不同，长度和横截面积都相同的两根电阻丝。 步骤⑤整理实验器材。 5、实验结论及应用：影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积、温度。 （1）导体的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）导体的长度、材料一定时，导体的横截面积越小，导体的电阻越大。 （3）导体的电阻与材料有关。 【典例4-1】某同学采用如图的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”，实验中用到了甲乙两根电阻丝的粗细相同，下列说法错误的是（　　） A．两根电阻丝分别接入电路中，可探究导体长度对导体电阻大小的影响 B．两根电路丝分别接入电路中，电流表示数在接入乙电阻丝时较大 C．图中的实验器材不能探究导体的材料对电阻大小的影响 D．本实验是通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小 【答案】B 【详解】A．探究导体长度对导体电阻大小的影响时，需要改变导体的长度，控制其他变量相同，甲、乙两根电阻丝材料相同，粗细相同，长度不同，故两根电阻丝分别接入电路中，可探究导体长度对导体电阻大小的影响，故A正确，不符合题意； B．材料、粗细相同的电阻丝，长度越长，阻值越大，故乙电阻丝的阻值更大，根据欧姆定律可知，两根电路丝分别接入电路中，电流表示数在接入乙电阻丝时较小，故B错误，符合题意； C．探究导体的材料对电阻大小的影响时，需要改变电阻丝的种类，甲、乙为同种材质，故不能探究导体的材料对电阻大小的影响，故C正确，不符合题意； D．根据欧姆定律可知，接入电阻的阻值与通过的电流的大小成反比，本实验通过电流表的示数大小来反映所接电阻的大小，故D正确，不符合题意。 故选B。 【典例4-2】在探究影响导体电阻大小的因素时，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。实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如下表： 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 为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。 （1）为了验证上述猜想①，应该选用编号为 两根电阻丝进行实验；分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的 有关； （2）有同学认为：可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的变化情况。老师指出：此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化 （选填“明显”或“不明显”）； （3）本实验运用了 法来研究每一个因素对电阻大小的影响。试根据你学过的物理知识再列出一个用这种方法研究的例子： ； （4）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就 （选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻，从而可以减小输电线上的电能损失。 【答案】 A、B 材料 不明显 控制变量 研究电流与电压和电阻的关系 减小 【详解】（1）[1]由表知：电阻丝A与B的材料、横截面积相同而长度不同，所以可用A与B验证①导体的电阻与导体的长度有关。 （1）[2]A、D两根电阻丝长度与横截面积相同而材料不同，分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。 （2）[3]电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，根据欧姆定律可知，电路中电流变化较小，灯泡亮度变化不明显，所以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况这种方法不可取。 （3）[4][5]探究每一个因素对电阻大小的影响时运用了控制变量法；采用此方法进行探究的还有：①研究电流与电压和电阻的关系；②研究压强与压力和受力面积的关系；③研究物体的动能与质量和速度的关系等。 （4）[6]细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，导线的横截面积增大了，在其他条件相同时，电阻值减小了，导线上消耗损失的电能也就减小了，从而起到节能的效果。 【典例4-3】如图所示，是“探究影响导体电阻大小因素”的实验装置以及所选四种导体的相关参数： 编号 材料 长度/m 横截面积/ A 镍铬合金 1.0 1.0 B 镍铬合金 1.0 0.5 C 镍铬合金 0.5 0.5 D 锰铜合金 0.5 0.5 （1）要探究导体电阻与长度的关系，应将编号 的两段导体分别接入M、N两点间。 （2）若将编号A和B的两段导体分别接入M、N两点间，闭合开关后流过编号 （填“A”或“B”）的导体的电流大，初步得到的结论是：当材料和长度相同时， 。 （3）若将编号为C和D的两段导体分别接入M、N两点间，闭合开关后，比较电流表的示数，可得出电阻大小与 有关。 （4）若把一根白炽灯的钨丝接入M、N两点间，闭合开关，并用酒精灯加热，发现小灯泡的亮度逐渐变暗，可以得出导体的电阻还跟导体的 有关。 （5）我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铜质输电线换成较粗的铜质输电线，这样就 了输电线的电阻，从而可以 输电线上的电能损失。（以上两空均填“增大”或“减小”） 【答案】 BC A 横截面积越大，电阻越小 材料 温度 减小 减小 【详解】（1）[1]要探究导体电阻与长度的关系，应该只改变长度，材料和横截面积均相同，结合表格中的数据可知应该选择BC。 （2）[2] [3]对比编号A和B的两段导体可以发现只有横截面积不同，A的横截面积更大。导体电阻与横截面积的关系：其他条件相同时，横截面积越大，电阻越小。A的电阻小，电压相同时通过的电流大。因此可以的出结论，当材料和长度相同时，横截面积越大，电阻越小。 （3）[4] 对比编号为C和D的两段导体，只有材料不同，因此实验结果可得出电阻大小与材料有关。 （4）[5] 用酒精灯加热，电阻温度升高，发现小灯泡的亮度逐渐变暗，说明电流减小，电阻变大，得出导体的电阻还跟导体的温度有关。 （5）[6]由导体的电阻的影响因素知，其它条件相同时，横截面积越大，导体的电阻越小。细的铜质输电线换成较粗的铜质输电线，导线的横截面积增大了，电阻值减小了。 [7]导线的横截面积增大了，电阻值减小了，根据得，导线上消耗损失的电能也就减小了，从而起到节能的效果。 【变式4-1】小刚同学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，a比b的横截面积小，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．本实验主要探究方法有控制变量法和转换法 C．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系 D．为了更明显比较两条合金丝的电阻，可在电路中并联一个电流表 【答案】B 【详解】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，这用到了转换法，故A错误； B．电路中的电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，这用到了转换法，通过改变夹子的位置能改变金属丝接入电路中的长度，故可以探究导体电阻大小和长度的关系，这用到了控制变量法，故B正确； C．由题意可知，两段金属丝的长度、材料相同，横截面积不同，可以探究导体电阻大小和横截面积的关系；把其中一根金属丝接入电路中，通过改变夹子的位置能改变金属丝接入电路中的长度，故可以探究导体电阻大小和长度的关系，这用到了控制变量法，实验中采用了控制变量法和转换法，故C错误； D．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D错误。 故选B。 【变式4-2】如图是探究导体电阻的大小与导体的长度的关系实验，可通过观察来比较导体a、b电阻的大小，当接入电路的镍铬合金丝由a换成b后，如果小灯泡的亮度变化不明显，可在原电路中连接一个 （选填“电压表”或“电流表”）。近年，我国许多城乡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，这样就 （选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻。 【答案】 电流表 减小 【详解】[1]小灯泡的亮度变化不明显，说明电路电流变化较小，不容易观察，可以在电路中串联一个电流表，比较电流大小。 [2]将原来细的输电线换成较粗的输电线，这样就可以增大横截面积来减小了输电线的电阻。 【变式4-3】小明利用如图所示的实验装置“探究影响导体电阻大小的因素”，在实验中他使用四根电阻丝，其材料规格如下表所示。 编号 材料 长度/m 横截面积/ 灯泡亮度 A 锰铜合金 0.5 0.8 亮 B 镍铬合金 0.5 0.8 较亮 C 镍铬合金 0.5 0.4 较暗 D 镍铬合金 1.0 0.4 暗 （1）实验中通过观察 来比较电阻丝电阻的大小。 （2）分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的材料有关。 （3）分别将编号为B、C的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的 有关。 （4）分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验，其得到的实验结论被实际应用到了 的工作原理中（填字母）。 A．电压表    B．电流表    C．滑动变阻器    D．定值电阻 （5）实验过程中小明更换电阻丝后，发现小灯泡亮度变化不明显，可在电路中串联一块 来增强实验效果（选填“电流表”或“电压表”）。 【答案】 灯泡亮度 A、B 横截面积 C 电流表 【详解】（1）[1]将不同的电阻丝接入电路，电流大小不同，灯泡亮度不同，因此实验中是通过观察灯泡亮度来比较电阻大小的。 （2）[2]要探究导体的电阻与导体材料的关系，应控制长度和横截面积相同，而材料不同，因此应将编号为A、B的电阻丝接入电路进行实验。 （3）[3]如果选用编号为B、C两根电阻丝进行实验，即此时的长度和材料相同，但横截面积不同，故是为了验证导体的电阻与横截面积的关系。 （4）[4]如果选用编号为C、D两根电阻丝进行实验，即此时的材料和横截面积相同，但长度不同，从而得出结论：在材料和横截面积相同，导体长度越长，电阻越大，该结论被实际应用到了滑动变阻器的工作原理中，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （5）[5]发现小灯泡的亮度变化不明显，则电路的电流变化较小；由于电流表能精确测量电流的大小，所以可在电路中串联一个电流表代替小灯泡完成实验。 一、单选题 1．各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料—石墨烯，就是其中的一种，石墨烯是人类已知强度最高的物质，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性，许多方面可以用来替代硅材料。下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（　　） A．隔热手套 B．防弹衣 C．电脑元件 D．太阳能电池 【答案】A 【详解】根据题意石墨烯有着出色的导电性和导热性，则可以应用在太阳能电池、电脑软件方面，但不能用作隔热手套；因为强度高，所以可以用做防弹衣，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．2023年8月29日，搭载某款芯片的新型手机发布。此芯片有自主知识产权，彰显了我国科技实力的再度崛起，为我国整个科技产业注入了信心和动力。根据所学物理知识可知，制造芯片的主要材料是（　　） A．导体 B．半导体 C．纳米材料 D．超导体 【答案】B 【详解】半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，制造芯片的主要材料是半导体，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．物理学中，电阻的国际单位是（　　） A．安培 B．欧姆 C．库仑 D．焦耳 【答案】B 【详解】A．电流的国际单位是安培，故A不符合题意； B．电阻的国际单位是欧姆，故B符合题意； C．电量的国际单位是库仑，故C不符合题意； D．功和能的国际单位是焦耳，故D不符合题意。 故选B。 4．如图所示钨丝与小灯泡L 连接，闭合开关S，小灯泡L 发光，钨丝不发光，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（　　） A．钨丝的电阻随温度升高而减小 B．钨丝的电阻随温度升高而不变 C．加热时钨丝的电流等于小灯泡L 的电流 D．加热时钨丝的电流小于小灯泡L 的电流 【答案】C 【详解】AB．当开关S闭合后，发现小灯泡L发光，钨丝不发光，用酒精灯对白炽灯的钨丝加热，钨丝的温度升高，观察到小灯泡L的亮度明显变暗，说明通过小灯泡L的电流变小，进而说明钨丝的电阻增大，故AB不符合题意； CD．由于钨丝和小灯泡串联接入电路中，由于串联电路电流处处相等，则通过它们的电流是相同的，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 5．由同种材料制成的三根电阻丝R1、R2、R3，已知它们的长度关系为l1＞l2=l3，截面积关系为S1=S2＜S3，现将它们串联接入电路，关于他们的电阻和通过他们的电流，正确的是（　　） A．R1＜R2=R3，I1=I2=I3 B．R1＞R2＞R3，I1=I2=I3 C．R1=R2＞R3，I1＞I2＞I3 D．R1＜R2＜R3，I1=I2＞I3 【答案】B 【详解】A、B、C是三根同种材料制成的电阻丝，2和3相比，它们长度相同，2比3细，故R2＞R3 如果把1和2相比，它们粗细相同，1比2长R1＞R2 那么，这三根电阻线R1、R2、R3从大到小排列应为 R1＞R2＞R3 根据串联电路特点，串联电路中各部分导体的电流相等，即I1=I2=I3 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 6．由同种材料制成的AB和BC两段导体，它们的长度相同，AB的横截面积比BC的小，将它们按照如图所示的方式串联在电路中，不计温度的影响，下列判断正确的是（　　） A．两段导体的电阻值：RAB＝RBC B．通过两段导体的电流：IAB＝IBC C．两段导体的电阻值：RAB＜RBC D．通过两段导体的电流：IAB＜IBC 【答案】B 【详解】AC．由同种材料制成的AB和BC两段导体，它们的长度相同，AB的横截面积比BC的小，所以AB的电阻大于BC的电阻，即RAB>RBC，故AC错误； BD．因为串联电路电流处处相等，所以通过两段导体的电流相等，即IAB＝IBC，故B正确，D错误。 故选B。 7．关于导体、半导体和超导体，下列说法不正确的是（　　） A．数码相机中的图像传感器是用半导体材料制成的 B．导体的电阻是它本身的性质，与通过它的电流大小有关 C．发光二极管是半导体材料，具有单向导电性 D．若用超导材料制造输电线可大大降低电能损耗 【答案】B 【详解】A．数码相机中的图像传感器是用半导体材料制成的，故A正确，不符合题意； B．导体的电阻是它本身的性质，与通过它的电流大小无关，故B错误，符合题意； C．发光二极管是由半导体材料制成的，具有单向导电性，故C正确，不符合题意； D．若用超导材料制造输电线，因为它的电阻为零，可大大降低电能损耗，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．不同材料的导电性能不同，下列说法正确的是（　　） A．绝缘体不容易导电，是因为没有电子 B．半导体具有单向导电性 C．电阻的大小与加在导体两端的电压有关 D．超导材料的导电性能最好，可以用来制作电热丝 【答案】B 【详解】A．绝缘体不容易导电，是因为绝缘体内部几乎没有能够自由移动的电荷，故A错误； B．半导体具有单向导电性，电流只有从其中一端才能进入，故B正确； C．电阻是本身的一种属性，与电流、电压无关，故C错误； D．超导体的电阻为零，接入电路，电流通过不会产生热量，所以不能用来制作电热丝，故D错误。 故选B。 9．小明用如图所示实验装置“探究影响电阻大小的因素”，a、b为长度一样的镍铬合金，b比a横截面积大，下列说法正确的是（　　） A．断开开关，镍铬合金丝a和b依然有电阻 B．利用此装置只能探究导体电阻大小和导体横截面积的关系 C．为了准确比较两条合金丝的电阻，可以在电路中串联一个电压表 D．用夹子分别将a、b接入电路，接入a时小灯泡更亮 【答案】A 【详解】A．导体的电阻大小与导体的材料、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，即使断开开关，没有电流电压，仍然有电阻，故A正确； B．因为两根电阻丝的材料一样，长度相同，横截面积不同，可以探究导体的电阻大小和横截面积的关系，也可以只利用一根电阻丝探究与长度的关系，故B错误； C．在此实验装置中，运用转换法，电阻的大小通过比较小灯泡的亮度来判断，但是现象不是很明显，效果不好，为了准确比较电阻的大小，可以在电路中串联一只电流表，但不能串联电压表，故C错误； D．a、b为长度一样的镍铬合金丝，b比a横截面积大，所以a的电阻大于b的电阻，接入a时电阻大，电流小，灯暗，故D错误。 故选A。 10．如图-1所示是计算机中的风冷散热器，它是一种利用风来进行热传递以降低芯片温度的设备。如图-2所示，当芯片温度升至40℃时，紧贴芯片的热管中的导热液体会沸腾产生蒸气，蒸气运行到能增大散热面积的多片状结构散热片处，风扇高速旋转向散热片吹风降温，热管中的导热液重新变为液态，回流至热管底部，如此循环达到散热目的。下列说法不正确的是（　　） A．制造芯片的主要材料属于导体 B．制造热管和散热片的材料，具有较好的导热性 C．散热片制造成多片状的结构的好处是散热效果好 D．热管中的导热液体应选择比热容大的液体 【答案】A 【详解】A．制作芯片的主要材料是半导体，半导体材料具有单向导电性，A错误，符合题意； B．热管和散热片需要及时地把热量传递出去，因而具有较好的导热性，B正确，不符合题意； C．散热片制成多片状的结构，可以增大与空气的接触面积，更好地传递热量，散热效果更好，C正确，不符合题意； D．导热液体主要是用来散热的，应选取比热容大的液体，升高一定温度能吸收更多的热量，D正确，不符合题意 故选A。 二、填空题 11．单位换算：3A＝ mA；100Ω＝ kΩ；2mV＝ V。 【答案】 3000 0.1 0.002 【详解】[1]电流的单位换算关系 1A＝1000mA＝106μA 所以 3A＝3×1000mA＝3000mA [2]电阻的单位换算关系 1MΩ＝103kΩ＝106Ω 所以 [3]电压的单位换算关系 1V＝103mV＝106μV 所以 12．一个长度为L的导线，电阻为R，把这跟导线均匀拉长为2L，电阻变成 ；再把这跟拉长的电阻对折，接在电路中，电阻是 。 【答案】 4R R 【详解】[1]一根粗细均匀的长为L的金属导线，其电阻为R，当把它均匀拉长到2L时，长度变为原来的2倍，同时横截面积变为原来的一半，这样使导线的电阻变为原来的4倍，电阻变成4R。 [2]再把这跟拉长的电阻对折，长度变为原来的一半，同时横截面积变为原来的2倍，这样使导线的电阻变为原来的四分之一，电阻为R。 13．小明用图所示电路探究影响电阻大小的因素，其中a、b、c为三根不同的电阻丝（材质相同，长度La=Lc＜Lb，横截面积Sa=Sb＜Sc）；闭合开关后，小明发现V1示数大于V3示数，说明其他条件相同时， 越大，电阻丝的阻值越小；此实验中除了用到转换法，还用到了 法。 【答案】 横截面积 控制变量 【详解】[1][2]三根不同的电阻丝串联，电压表V1、V2、V3分别测量电阻丝a、b、c的电阻，V1示数大于V3示数，根据可知，Ra、Rc的电阻大小关系是Ra＞Rc 说明材质、长度相同时，横截面积越大，电阻丝的阻值越小；此实验中，通过电压表示数反映电阻大小，用到转换法，整个实验还用到了控制变量法。 14．石墨烯，被誉为“新材料之王”，具有透明度高、硬度高、导热性好、导电性好等特点。请你选取其中的一种或多种特点，并设想该特点的应用前景：利用石墨烯 的特点，可以将其制作成 。 【答案】 导电性好 输电导线 【详解】[1][2] 根据题意可知，因为它的导电性能较好，可以用它制成输电导线。 15．如第题图所示是一款迷你台灯扇，它既可以照明又可以吹风且互不影响，台灯扇的灯和电动机在电路中应是 （填“串联”或“并联”）的，台灯扇中的发光二极管具有 性。 【答案】 并联 单向导电 【详解】[1]既可以照明又可以吹风且互不影响说明灯和电动机并联接入电路。 [2]发光二极管具有单向导电性。 16．如图，两个水果组成一个水果电池，点亮发光二极管。两水果之间 （填“串联”或“并联”），B金属片相当于电池的 （填“正极”或“负极”）。发光二极管的主要材料为 （填“导体”“半导体”或“超导体”），现将二极管正负极接线对调，二极管不发光，两端 （填“有”或“没有”）电压。 【答案】 串联 正极 半导体 有 【详解】[1]由图得，电路中只有一条闭合回路，两水果之间串联。 [2]半导体材料具有单向导电性，电流从二极管正极流入，负极流出，由图得，B金属片相当于电池的正极。 [3]利用半导体材料可以制成发光二极管。 [4]二极管不发光，但与电源两端相连接，二极管两端有电压。 17．如图是游客在科技馆触碰静电球的情景，她的头发蓬松飞扬，是因为 ；为了安全，整个过程中游客需要踩在橡胶垫上，是因为橡胶是 （选填“导体”或“绝缘体”）。 【答案】 头发和电球带同种电荷，同种电荷相互排斥 绝缘体 【详解】[1]游客在科技馆触碰静电球的情景，她的头发蓬松飞扬，是因为头发与电球带有同种电荷，同种电荷相互排斥。 [2]绝缘体指是的：不容易导电的物体，常见的绝缘体有：橡胶、塑料、沥青、松香、玻璃、干木柴、纯净水、陶瓷等；游客需要踩在橡胶垫上，是因为橡胶是绝缘体，防止人发生触电。 18．如图所示电路，当开关S闭合时，三个电阻并联。则表1是 （选填“电压”或“电流”）表，电流表A1测量的是通过电阻 的电流。 【答案】 电流 R2和R3 【详解】 [1][2]如图所示电路，当开关S闭合时，三个电阻并联。电流从正极流出分为两路，一路经过R3、电流表A1和开关流回负极，另一个必须经过1表，因而表1必须是电流表，每个用电器才可以有独立的路径，且流过表1的电流分别经过R1和R2，R2的电流流进A1和开关回到负极，因而电流表A1测量的是通过电阻R2和R3的电流。 三、实验题 19．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，小明设计了如图电路。 （1）在连接电路过程中，发现还缺少一个重要元件，他应该在电路中再接入的元件是 ； （2）为粗略判断a、b两点间接入导体电阻值的大小，可观察灯泡的亮度，灯泡越暗，表示接入电阻值越 ； （3）另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进：甲把灯泡更换为电流表； 乙在原电路中再串联接入电流表。你认为 同学的改进更好一些； （4）若只有一根粗细均匀的镍铬合金丝，不能完成的探究是 （选填序号）。 ①导体电阻与长度关系； ②导体电阻与横截面积关系； ③导体电阻与材料关系。 【答案】 开关 大 乙 ③ 【详解】（1）[1]电路的基本组成是电源、开关、用电器、导线。由图可知，电路中缺少电路的基本组成元件是开关。 （2）[2]灯泡与ab间的导体串联，灯泡越暗，说明通过灯泡的电流越小，由欧姆定律得，此时电路中电阻越大，说明a、b间的电阻越大。 （3）[3]将灯泡换为电流表，a、b间的电阻决定电路中的电流，当a、b间电阻过小时，电流会过大，电路可能会被烧坏；在原电路中串联一个电流表，可以起到保护电路的作用，因此乙同学的方案更好，可以起到保护电路的作用。 （4）[4]实验时，通过改变连入电阻丝长度，此时横截面积和材料不变，可以探究导体电阻与长度的关系，可完成①的探究，故①不符合题意； 实验时，可以将电阻丝对折起来使用，改变连入电阻丝横截面积，控制长度和材料不变，可以探究导体电阻与横截面积的关系，可完成②的探究，故②不符合题意； 当探究导体电阻与材料的关系时，应控制长度和横截面积不变，因为只有一根金属丝，所以无法改变材料，不能够完成③的探究，故③不符合题意。 故选③。 20．如图所示是探究“影响导体电阻大小因素”的实验电路，如表给出了可供选择的几种导体，分别用A、B、C、D四个字母代表。问： （1）实验中，通过观察电流表的示数可以判断导体的 大小； （2）通过对A和 导体进行实验，可探究电阻的大小与长度的关系； （3）分别将A和C两导体接入电路进行实验，发现接入C导体时，电流表的示数比接入A导体时更大，说明导体的电阻与导体的 有关。 导体代号 长度（m） 横截面积（mm2） 材料 A 0.6 0.4 镍铬合金 B 1.0 0.4 镍铬合金 C 0.6 0.6 镍铬合金 D 0.6 0.6 锰铜 【答案】 电阻 B 横截面积 【详解】 （1）[1]实验中，通过观察电流表的示数可以判断导体的电阻的大小，运用了转换法。 （2）[2]探究电阻的大小与长度的关系，根据控制变量法，要控制导体的材料和横截面积一定，而导体的长度不同，故选取A、B导体进行实验。 （3）[3]选取A、C导体进行实验时，导体的材料、长度相同，横截面积不同，发现接入C导体时，电流表的示数比接入A导体时更大，说明导体的电阻与导体的横截面积有关。 21．小明用如图甲所示的电路探究“影响电阻大小的因素”，图乙是备用的几种导体（A、B、C、D代表导体，S代表导体的横截面积），请你回答以下问题： （1）在图甲中M、N之间接入不同导体时，可通过 来判断导体的电阻大小，且小灯泡在电路中有 的作用。 （2）为了探究导体的电阻与导体长度的关系，M、N之间应接入图乙中的 （选填导体的代表字母）。之所以这样做，是为了控制 相同，这种研究方法叫 法，实验可得到的结论是： ； （3）实验中，如果接入M、N之间的导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小，你的解决办法是： 。 （4）完成上述实验后，小明进一步进行了如图丙所示的实验，他把M、N与废日光灯管中的钨丝连接，闭合开关S后，用酒精灯给钨丝加热，可以观察到电流表示数变小，这表明：温度升高，钨丝的电阻 。 【答案】 灯泡的明暗程度 保护电路 BD 导体材料和横截面积 控制变量 导体材料和横截面积不变时，导体的长度越长，导体的电阻越大 见解析 越大 【详解】（1）[1][2]由题意可得，在图甲中接入导体的电阻越大，通过电路的电流越小，灯泡的亮度越暗，所以可以通过小灯泡的明暗程度来判断电路中电阻的大小，同时，当电路中接入的电阻过小时，灯泡还能起到保护电路的作用，防止电源短路。 （2）[3][4][5][6]根据单一变量原则，为了探究导体的电阻与导体长度的关系，应该通过控制变量法控制导体材料和横截面积相同，选择B、D导体接入电路进行实验，从而得到导体材料和横截面积不变时，导体的长度越长，导体的电阻越大。 （3）[7]导体电阻阻值比较接近而无法通过灯泡的亮暗判断电阻大小，可以在电路中串联电流表，直接测量电路中电流的大小。 （4）[8]用酒精灯给钨丝加热，可以观察到电流表示数变小，说明电路中电阻变大，表明钨丝的电阻大小还与温度有关，温度越高，电阻越大。 22．在探究影响导体电阻大小的因素时，小强、小丽两位同学的猜想如下： 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。 实验室提供了4根电阻丝（规格、材料如表）。为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。 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）为了验证上述猜想①，应该选用编号为 两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想 （填序号）。分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时， ； （2）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样是为了 输电线的电阻（选填“增大”或“减小”）。 【答案】 A、B ② 导体的电阻与导体的材料有关 减小 【详解】（1）[1]为了验证上述猜想①，即导体的电阻与导体的长度有关，应控制导体的材料与横截面积均相同，由表中数据可知，应该选用编号为A、B两根电阻丝进行实验。 [2]如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，导体的材料与长度均相同，是为了探究导体的电阻与导体的横截面积的关系，是为了验证猜想②。 [3] A和D两根电阻丝横截面积与长度均相同，而材料不同，分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。 （2）[4]细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，导线的横截面积增大了，电阻值减小了，导线上消耗损失的电能也就减小了，从而起到节能的效果。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$