专题08 《电阻和变阻器》压轴培优题型训练【八大题型】-2024-2025学年九年级上册物理《压轴挑战》培优专题训练（苏科版）

专题08 《和》压轴培优题型训练【八大题型】 一．电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系（共11小题） 二．探究影响电阻大小的因素（共7小题） 三．温度对导体电阻的影响（共3小题） 四．半导体的特点（共3小题） 五．滑动变阻器的使用（共2小题） 六．用滑动变阻器改变小灯泡的亮度（共7小题） 七．滑动变阻器的作用（共3小题） 八．电阻箱（共2小题） 一．电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系（共11小题） 1．在“伏安法测灯泡电阻”实验中，小章发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是（　　） A．导体电阻与导体两端的电压有关 B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比 C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻减小 D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小 2．有一根粗细均匀的电阻丝，当加2V的电压时，通过的电流为4A；当把电阻丝均匀的拉长后（粗细仍均匀），再增加2V的电压，这时电流为0.5A．电阻丝拉长后的长度变为原来的（　　） A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 3．小鹏利用一段电阻丝及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出电阻大小R与长度L的关系式：R＝　 　。 L/m 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 R/Ω 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4．小明设计了如图甲所示的电路图，来“探究导体电阻大小与导体长度的关系”，他在A、B间接入表中待研究的电阻丝，（忽略温度对灯丝电阻的影响）： 序号 材料 长度 横截面积 1 锰铜合金丝 L S 2 镍铬合金丝 L S 3 镍铬合金丝 L 2S 4 镍铬合金丝 2L S （1）小明选择序号为　 　的两根电阻丝来探究探究导体电阻大小与导体长度的关系。 （2）他正确选择后，将电阻丝分别接入AB间，闭合开关，观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中，两次电流表指针均有偏转，但第一次的示数大于第二次的示数，说明第一次接入的电阻丝阻值　 　（填“较大”或“较小”）；其中第二次实验中灯泡不亮（仪器及电路连接均正常），你认为原因是　 　。 （3）小明继续用上述电源设计了图乙所示的电路图，来探究导体电阻大小还与导体长度的关系。他选择两根电阻丝分别接入R1与R2所在位置。他只要通过比较　 　就可以判断R1与R2的阻值大小，如果R1＞R2，你所观察到的现象是　 　。 （4）在做完第2次实验后，由于电源电压不足，小明更换了电源，在实验时小明发现电流表的示数第3次较大，于是他得出：“在材料，长度相同的情况下，横截面积越大，电阻越小。”他所得出的结论是否准确？ 　 　。其原因是：　 　。 （5）在1、2次实验中，我们可以探究导体的电阻与　 　关系。 5．某小组同学通过实验研究导体的电阻与哪些因素有关。如图所示，他们在常温下将横截面积、长度不同的铁丝接入电路的MN两点间，利用电流表和电压表测量后计算出阻值，将数据记录在表一、表二中。 表一铁丝 实验序号 横截面积S（毫米2） 长度l（米） 电阻R（欧） 1 0.2 1.0 0.5 2 0.2 2.0 1.0 3 0.2 3.0 1.5 表二铁丝 实验序号 横截面积S（毫米2） 长度l（米） 电阻R（欧） 4 0.1 1.0 1.0 5 0.3 4.5 1.5 6 0.4 2.0 0.5 （1）分析比较实验序号1与4或2与6可得出的初步结论是：常温下，　 　 （2）分析比较 　 　（选填“表一”或“表二”）的相关数据可得出的初步结论是：常温下，　 　。 （3）请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论。 ①分析比较1与6、2与4或3与5的数据及相关条件，可得出的初步结论是：常温下，　 　。 ②分析比较1与6、2与4和3与5的数据及相关条件，可得出的初步结论是：常温下，　 　。 （4）他们继续分析表一和表二的数据及相关条件，发现无法得到导体的电阻与材料的关系。为了进一步探究导体的电阻与材料的关系，需添加的器材为 　 　（选填“甲”、“乙”或“丙”）。 器材：导体甲横截面积为0.2毫米2、长度为2米的铁丝 导体乙横截面积为0.1毫米2、长度为2米的镍铬合金丝 导体丙横截面积为0.3毫米2、长度为4.5米的锰铜丝。 6．渝区某学校的初三学生在学习电阻概念之前，有三种不同的猜想，猜想一：电阻与导体的长度有关；猜想二：电阻的大小可能与导体的横截面积有关；猜想三：可能与导体的材料有关。他们根据自己的猜想设计实验方案，并分成两组进行实验，他们将导体分别接在某一恒定电压的两端，用电流表测量通过导体的电流来了解大小，然后将相关实验数据整理后，填入下表中。 实验 序号 导体的材料 导体的长度 （米） 导体的横截面积 （×10﹣6米2） 通过导体的电流 （安） 1 镍铬合金 0.1 2 0.3 2 0.3 6 0.3 3 0.4 8 0.3 4 0.3 10 0.5 5 铁镍铝合金 0.25 5 0.2 6 0.45 9 0.2 7 0.5 5 　 　 8 0.9 9 0.1 （1）比较实验序号　 　的数据及相关条件，可以验证猜想一，依据是：　 　。 （2）实验完成以后，某同学发现表格中的数据不能验证上述全部的猜想，你认为理由是　 　。 学进一步分析比较实验序号1、2、3或5、6数据中所记录的导体长度及横截面，结合相关条件，可初步得出的结论是：常温下，　 　。 上述进一步分析出来的规律，实验序号7所空缺的数据应该为　 　。 7．小禹在复习“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验时，产生了一些疑惑：实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体，而不选用常见的铜丝？难道选用钢丝会不利于探究？带着这些思考，小禹决定进行实验验证； （1）为了能够更好地反映出电阻的变化，小禹可以在如图所示的电路中接入 　 　，且与研究导体 　 　联。 （2）连接电路时，开关必须处于 　 　状态。 （3）实验中，选择一根带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变 　 　。 （4）分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验，记录实验结果于下表，对比实验记录，发现用 　 　作为研究导体，实验现象不明显。不明显之处是：　 　。 研究导体 铜丝 镍铬合金丝 长度/cm 100 80 50 100 100 80 50 100 直径/mm 0.5 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 0.5 0.7 灯泡亮度 很亮 很亮 很亮 很亮 较亮 较亮 亮 亮 电流/A 0.42 0.42 0.43 0.43 0.24 0.26 0.31 0.30 8．某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系，如图所示是该实验的电路图。 （1）闭合开关，向右移动铅笔芯上的滑片P1，电路中的电流 　 　（选填“变大”“变小、“或”不变”）。 （2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，应该将滑动变阻器的滑片P2向 　 　移动。 （3）移动铅笔芯上面的滑片P1，记录铅笔芯AP1之间的距离和电压表的示数，数据如下： AP1/mm 0 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0 U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 通过数据反映出的规律和 　 　可以推出导体的电阻与导体的长度成 　 　比的结论。若图示位置时电压表示数为0.9V，滑片P2向右移动一段距离，电压表示数变为1.2V，滑片P2再向右移动一段相同的距离，电压表示数为 　 　V。 9．材料的电阻与温度有关。进一步研究表明：在温度变化范围不太大时，电阻随温度的变化可以近似地表示为如下关系式：R＝R0（1+at） 其中，R是温度为t时的电阻，R0是温度为0℃时的电阻，a称作电阻温度系数，单位是℃﹣1下面列出了一些材料在0～120℃的电阻温度系数： 材料 a/℃﹣1 铝 0.0039 铜 0.00393 铁 0.0050 钨 0.0045 锰铜合金 0.000006 镍铜合金 0.000002 ①对于上述材料，随温度升高，材料的电阻将 　 　。 ②在上述R﹣t图象中，其中 　 　表示金属电阻随温度变化的规律。 10．在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。 （1）小明的猜想是：①、电阻可能与导体的材料有关； 小亮的猜想是：②、电阻可能与导体的长度有关； 小敏的猜想是：③、电阻可能与导体的横截面积有关； 三位同学为上述探究活动准备了四条材料、长度、粗细如图1所示的电阻线，他们已经完成了如图2的部分实物连接（接点A、B待接入电阻线）。 （2）他们通过比较　 　来判断接入A、B间电阻的大小； （3）若电阻受温度的影响可以忽略，要探究猜想②，应该选用两条电阻丝　 　（填导线的代号字母）分别接入A、B进行对比； （4）如将电阻线b、d分别接入A、B，可以探究猜想　 　；（填序号） （5）实验中如果用电流表替换小灯泡，是否可行？答：　 　，原因是　 　。 11．物理课上老师讲到导体电阻的大小 与导体横截面积有关，小邹同学想导体的电阻大小与横截面积究竟有什么关系呢，小邹用自己家8弦古筝（古筝弦为铁铬铝合金丝，长度均为1m，古筝弦的横截面积近似圆形，直径分别为0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50mm、0.55mm、0.70mm、0.90mm）自制了一个实验板，在实验板两端分别有接线柱与合金丝导通。物理实验室还为小邹提供了：符合实验要求的电源、导线、开关、电流表、电压表、滑动变阻器。请你使用上述器材，设计一个实验证明“当导体的材料、长度和温度一定时，导体电阻大小与导体横截面积成反比”，请你运用所学物理知识。 （1）画出实验电路图。 （2）写出实验步骤。 （3）画出实验数据表格。 二．探究影响电阻大小的因素（共7小题） 12．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中。（规格不同的导体有若干） （1）小明设计了如图甲所示电路。为判断a、b两点间导体电阻的大小，小明应注意观察　 　，具体指明该方案存在的不足：　 　。 （2）小红设计了如图乙所示的电路，当她将一段导体接入a、b两点间并闭合开关后发现灯不亮，经检查电路无断路、短路故障，你认为灯不亮的原因是：　 　。 （3）“科学研究表明：在导体的材料、横截面积和温度相同的条件下，导体电阻的大小与长度成正比”。 小丽设计了如图丙所示电路，你认为用小丽的方案能否得到这个结论？请用欧姆定律加以解释。　 　。 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。 （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。 （3）分别将A和D两电阻丝接入图示电路中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。 14．学习了伏安法测电阻后，小雨小组想进一步探究电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，他们将不同导体接在图示电路的A、B之间进行实验，得到数据如下表： 导体编号 材料 长度l/m 横截面积S/m2 电阻R/Ω a 锰铜合金 1.0 2×10﹣7 2.0 b 镍铬合金 1.0 2×10﹣7 5.0 C 镍铬合金 1.0 4×10﹣7 2.5 d 镍铬合金 2.0 4×10﹣7 5.0 （1）分析数据表格，归纳得出R＝k 　 　，其中k锰铜＝　 　（填上数值和单位）。将数据表格形式变成公式形式，运用了 　 　法。 （2）小红通过对数据的进一步分析，发现同种材料的k值是一定的，不同材料的k值一般不同。k的值反映的是导体电阻与 　 　的关系。 （3）小雨向老师请教，老师说，k的物理意义与比热容的相似，它反映了导体材料的一种特性，我们把它称之为电阻率，用ρ表示。请你类比比热容的定义，写出电阻率的定义：　 　。 （4）判断：电阻率大的导体电阻大。 （5）小雨想制作一些个头小巧的定值电阻，他找到了一些材料的电阻率如下表，你认为选择以下 　 　材料更合适。 材料 银 铜 金 铝 铁 康铜 镍铬合金 电阻率/Ω•m 1.6×10﹣8 1.75×10﹣8 2.4×10﹣8 1.83×10﹣8 9.78×10﹣8 5.0×10﹣7 1.0×10﹣6 （6）小明查阅资料发现：电阻率其实还与温度等因素有关。金属材料在温度不高时，电阻率ρ与温度t的关系为ρ＝ρ0（1+αt），式中ρt与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率；α是电阻率温度系数，与材料有关。定值电阻的电阻值在常温范围下随温度变化极小，因此，制作定值电阻时，应选用电阻率温度系数α较 　 　的材料。 15．学习了电流、电压和电阻知识后，同学们发现电流与水管中的水流相似、电压与水压差相似。李明和同学们提出：导体对电流的阻碍作用可能与水管对水流的阻碍作用相似，所以影响导体电阻大小的因素，他们提出了以下猜想： 猜想一：（类比管道长短）导体电阻大小可能与导体的长度有关； 猜想二：（类比管道粗细）导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关。 于是他们从实验室老师那儿借来了某合金材料制成的各种长度和横截面积的电阻丝，并设计了如图所示的电路。 （1）连接电路时，开关S应处于　 　状态（选填“断开”或“闭合”），闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于　 　（选填“a”或“b”）位置； （2）闭合开关后，他们发现电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，你判断他们的电路出现的故障可能是　 　。 （3）电路连接正确后，他们经过认真测量，得到了下表所示的数据： 比较表中数据，要验证他们的猜想一，可选哪三组数据做比较？　 　； 比较表中数据，要验证他们的猜想二，可选哪三组数据做比较？　 　； （4）本实验采用的研究方法是　 　； （5）实验结束后，细心的同学发现还有一个影响电阻的因素没有研究，这个因素是　 　； 物理量序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 长度L/m 2.0 4.0 6.0 2.0 4.0 6.0 2.0 4.0 6.0 … 横截面S/mm2 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 4.0 4.0 4.0 … 电阻R/Ω 2.0 4.0 6.0 1.0 2.0 3.0 0.5 1.0 1.5 … 16．为了探究影响导体电阻大小的因素，小明找到了不同规格的导线，如表所示： 导线 材料 长度 横截面积 A 镍铬 L0 S0 B 镍铬 2L0 S0 C 镍铬 ▲ 2S0 D 锰铜 L0 S0 （1）要探究电阻大小与导体长度的关系，应选择A和　 　两根导线进行实验； （2）要探究电阻大小与导体材料的关系，应选择A和　 　两根导线进行实验； （3）小明用A、C 两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，则导线C 的长度应为　 　。 （4）除上述影响电阻的因素外，另一个影响电阻大小的因素是　 　。 17．图1是小明做“探究影响导体电阻大小的因素”实验所采用的电路，a、b、c、d是四根合金丝，用一只电压表分别测出它们两端的电压，得到的一次实验部分数据如表所示。 导体 材料 长度 横截面积 电压表示数/V a 镍铬 L S 1.0 b 镍铬 2L S c 镍铬 L 2S 0.5 d 锰铜 L S （1）四根合金丝串联在电路中，它们两端的电压之比等于它们的　 　之比，为探究导体电阻与横截面积的关系，应比较合金丝a和　 　两端的电压，合金丝d两端电压如图2所示，示数为　 　V； （2）在得到上表数据的过程中，　 　（选填“能”或“不能”）改变滑动变阻器滑片的位置，为得到更可靠的实验结论，应多次实验，每次实验测量合金丝两端电压之前，需进行的一项实验操作是　 　。 （3）关于导体电阻与长度的关系，小明还进行了理论探究：某金属丝电阻为R，长度为L若把n根这样的电阻丝串联在电路中，则总长度为nL，总电阻为　 　，从而得到导体电阻与长度的关系，依此关系，上表中合金丝b两端的电压应该为　 　V。 18．为探究影响导体电阻大小的因素，小明找到了不同规格的导线，如表所示。 导线 材料 长度 横截面积 A 镍铬 L0 S0 B 镍铬 2L0 S0 C 镍铬 2L0 2S0 D 锰铜 L0 S0 （1）要探究电阻大小与导体长度的关系，应选择　 　 和　 　两根导线进行实验； （2）如果选择A和D两根导线进行实验；可以探究电阻大小与　 　的关系。 （3）小明用B、C两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，结论是当材料相同，　 　相同，横截面越大，电阻越　 　。 三．温度对导体电阻的影响（共3小题） 19．某研究小组连接了如图所示的电路，实验中：把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，这一现象表明此时电路中产生了电流。当增大两接点间的温差，发现灵敏电流计的指针偏转角度增大。请你写出研究小组探究的科学问题是 　 　。 20．为了探究“铅笔芯的电阻随温度的变化规律”，小明设计了如图电路，电源电压恒定，R0为定值电阻。 （1）在本实验中电阻R0的作用是 　 　； （2）小明检查电路后认为电路设计存在问题，实验过程中没有保持铅笔芯两端的电压相同，无法判断其电阻变化。小明的观点是否正确？　 　。理由是： 　 　； （3）闭合开关后用酒精灯对铅笔芯进行加热，每隔10秒记录一次电流值，实验测得的数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 电流/A 0.16 0.19 0.21 0.22 由此可以得出：铅笔芯的电阻随温度的升高而 　 　。 21．铅笔的类型很多，如作画用6B软铅笔，写字用软硬适中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔，做试卷涂答题卡要求用2B铅笔。 （1）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？请你简要写出两种不同的实验方法。 （2）小明同学由“金属导体的电阻一般随导体温度的升高而增大”联想到：铅笔芯的电阻与它的温度之间是否也存在这种关系呢？小明决定进行实验探究，他设计了如图所示的实验装置及电路。主要实验过程： 加热时间/s 0 10 20 30 通过铅笔芯的电流/A H 0.150 0.160 0.175 0.185 HB 0.265 0.270 0.285 0.295 2B 0.320 0.340 0.340 0.37 a．先将H型铅笔芯接入电路，闭合开关，测量并记录通过他的电流； b．用酒精灯给铅笔芯加热，使铅笔芯的温度逐渐升高，每隔10s测量并记录通过它的电流； c．再分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路，重复以上实验； ①表格中是小明他们记录的实验数据。分析表中数据可初步得出结论　 　。 ②认为小明他们的实验存在什么不足，写出其中一条　 　。 四．半导体的特点（共3小题） 22．有一种红外感应LED灯，采用先进的人体热红外线检测感应技术，在晚上或光线较暗并有人在感应范围内活动的情况下自动开启，当人体离开或停止活动后延时熄灭，该照明灯的“智能控制电路”是由　 　（选填“超导体”或“半导体”）制成的红外“开关”和光控“开关”组成。由以上信息可判断这两个“开关”是　 　，接入电路的，写出你判断的理由　 　。 23．半导体是一种重要的材料，它在现代生活中有着广泛的应用，半导体的导电性能介于绝缘体和导体之间，它有一些奇妙的特性：①电阻率随着温度的增加而减小；②微量的杂质对半导体的导电性能产生极大的影响（若在纯净的半导体中掺入百万分之一的杂质，半导体的导电能力可提高100万倍）；③光照可以改变半导体的电阻。 半导体材料有硅、锗、砷化镓等。其中硅的原料取自遍地都是的砂砾。半导体制作的晶体管是电子工业的重要元件，半导体集成电路在计算机中大量应用。 根据上边这些材料。请你思考： （1）若要减小某半导体的电阻，可以采用的方法有　 　（请写出两种方法）。 （2）你认为半导体材料除了奇妙的特性外还有哪些优点？（至少列举一点）。 　 　。 （3）若要你设计实验初步研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有　 　，可能会用到的测量工具有　 　。 （4）除了计算机以外，生活中哪些地方还可能应用了半导体？请至少举出一个例子。　 　。 24．阅读短文，回答问题： 白光LED灯 目前，常用的白光LED以蓝光LED为芯片，其上涂有黄色荧光粉，通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光，生活中常用的白光LED灯是将多个白光LED连接而成的。 实验表明，白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过LED的电流随时间变化的规律如图1所示，电流的占空比D＝，在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。 人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度”）与LED发光强度变化并不一致，当光强度均匀增大时，视觉亮度并非均匀增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍；强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。 生活中，白光LED调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律，使视觉亮度均匀变化。 （1）文中所述人眼感觉到的白光是由　 　混合而成的。 （2）文中所述白光LED发出的两种色光　 　。 A．均由荧光粉产生 B．均由LED芯片产生 C．波长短的由LED芯片产生，波长长的由荧光粉产生 D．波长短的由荧光粉产生，波长长的由LED芯片产生 （3）白光LED灯通入图中所示电流时，在0﹣2T时间内，不发光的时间段为　 　和　 　。 （4）下列是四种电流的t0和T值，它们的I0均相同。分别用它们对同一白光LED灯供电，其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是　 　。 A．t0＝1.8s，T＝2s B．t0＝0.8s，T＝1.0s C．t0＝0.05s，T＝0.1s D．t0＝0.02s，T＝0.03s （5）某白光LED调光台灯共有5级亮度，要使人眼对1～5级的“视觉亮度”均匀增大，下列图象中电流的占空比设置符合要求的是　 　。 五．滑动变阻器的使用（共2小题） 25．在探究一个用电器中电流随电压变化关系时，小明连接好的电路如图所示，闭合开关，发现电流表、电压表均有示数，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数都不变化，小明连接的电路有不妥之处，改正的方法是（　　） A．将导线K的a端移至接线柱A B．将导线M的c端移至接线柱B C．将导线M的c端移至接线柱D D．将导线L的b端移至接线柱D 26．我们知道，滑动变阻器连入电路中的 电阻线越长，电阻越大。小亮想设计一个实验，探究通过滑动变阻器的电流I与连入电路中的线圈长度L是否成反比例的关系。 可选择的器材：研究对象滑动变阻器R1、学生电源、定值电阻R0、滑动变阻器R2、电阻箱R3（符号）、两个电流表、开关、若干导线及刻度尺。 （1）请选择适当器材，在虚线框内画出合理的电路图，并标出选择的电阻。 （2）针对你设计的电路，你认为闭合开关后，操作中应注意的问题是 　 　。 六．用滑动变阻器改变小灯泡的亮度（共7小题） 27．如图所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的方案是 （ ） A． B． C． D． 28．图中，用最大阻值较小的滑动变阻器来控制6伏小灯的亮暗。要求从正常发光到完全熄灭连续变化，电源为4节干电池，应采取的接法是（　　） A．C接M，B接N B．A接M，B接N，D接N C．A接Q，C接M，B接N D．A接N，B接Q，C接M，M接N 29．滑动变阻器是通过改变 　 　来改变电阻的。如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P向A端滑动时，小灯泡变亮，那么可以将滑动变阻器的C接线柱与 　 　接线柱接在电路的M、N两端。闭合开关前，滑片P应位于 　 　（选填“A”或“B”）端。 30．晓君在探究“用滑动变阻器改变灯泡的亮度”实验中，她将滑动变阻器、电源、开关、灯泡连成了一个电路，闭合开关，灯泡发光，但调节滑动变阻器的滑片P时，灯泡的亮度没有发生改变，原因可能是　 　。 31．一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板。无风时OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与圆弧形电阻相接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S即可。通过分析可知：金属杆OC与弧形电阻AB组合在一起相当于一个 　 　，通过观察小灯泡的 　 　可以粗略地知道风力的大小，在物理学中这种研究方法叫做 　 　法；电源电压一定时，风力越 　 　（填“大”或“小”），灯泡越暗。 32．某班同学做“用滑动变阻器改变电流”的实验，电路如图所示。 （1）闭合开关前应移动滑片P，使变阻器连入电路中的电阻 　 　，闭合开关后，要想让灯更亮些，则应将滑片P向 　 　移动 （2）若实验中电流不超过0.6A，请用笔画线将实物图连接起来。 （3）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是 　 　；乙同学发现无论怎样移动滑片，灯一直很亮，这可能是 　 　；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽亮又忽灭，这可能是 　 　。 33．同学们做“用滑动变阻器改变电流”的实验，如图所示。 （1）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片，灯的亮度都不发生变化，且一直很暗。这时，他接入电路的接线柱是　 　；乙同学发现无论怎样移动滑片，灯的亮度都不变，且一直很亮。这时，他接入电路的接线柱是　 　；丙同学缓慢向一个方向移动滑片，发现灯忽明忽暗，原因可能是　 　。 （2）用笔代替导线连接电路使其完整，要求：滑片向左移动时，灯的亮度变暗。 七．滑动变阻器的作用（共3小题） 34．如图1所示的实验器材，现用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压，电路中电流约为0.5A，并用变阻器改变小灯泡的电流，要求滑片向右滑动时灯泡变亮。 （1）按要求连接实物图。 （2）在图2虚线框内画出相应的电路图。 （3）在闭合开关前，滑动片P应调到　 　端。 （4）滑动变阻器的作用是　 　。 （5）当接变阻器的　 　两个接线柱接入电路的两种情况下，灯泡很亮，移动变阻器不起变阻作用。 35．连接在电路中的滑动变阻器，能够起很多作用： （1）在“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时，其主要作用是改变　 　；若“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”，其主要作用是保持　 　； （2）在做“伏安法测电阻”的实验中，则滑动变阻器的主要作用是　 　，从而可以减小实验误差； （3）上述三个实验电路中滑动变阻器所起的共同作用是　 　。 36．小明在学了欧姆定律后归纳了滑动变阻器在不同情况下的作用不同： （1）滑动变阻器本身的作用：通过改变接入电路中电阻线的　 　来改变电路中的电阻，从而来改变电路中的　 　（选填“电流”或“电压”）； （2）在探究电阻R不变时，研究通过它的电流与其两端电压的关系时，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来改变电阻两端的　 　； （3）在探究电阻两端的电压不变时，研究通过它的电流与电阻大小的关系时，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来　 　； （4）在“伏安法”测未知电阻实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来改变电阻两端的电压最终实现　 　的目的。 八．电阻箱（共2小题） 37．2n+1个阻值均为R的电阻通过导线首尾连成一圆环，相邻的两个电阻之间均可引出一接线柱，从而构成一变阻器，则利用该变阻器可获得不同阻值的个数为 　 　个；最大阻值为 　 　。 38．图（1）所示的电阻箱的示数为 　 　Ω。 图（2）所示的电压表的示数为 　 　V，电流表的示数为 　 　A。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 《和》压轴培优题型训练【八大题型】 一．电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系（共11小题） 二．探究影响电阻大小的因素（共7小题） 三．温度对导体电阻的影响（共3小题） 四．半导体的特点（共3小题） 五．滑动变阻器的使用（共2小题） 六．用滑动变阻器改变小灯泡的亮度（共7小题） 七．滑动变阻器的作用（共3小题） 八．电阻箱（共2小题） 一．电阻大小与导线长度、横截面积、材料之间的关系（共11小题） 1．在“伏安法测灯泡电阻”实验中，小章发现当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，测量的小灯泡电阻也相应减小，造成这一变化的合理解释是（　　） A．导体电阻与导体两端的电压有关 B．根据欧姆定律，电流一定时，导体的电阻与电压成正比 C．电压减小时，通过小灯泡的电流不变，电阻减小 D．电压减小时，小灯泡亮度变暗，温度变低，电阻变小 【答案】D 【解答】解：（1）导体的电阻是导体本身的基本性质，它与导体的材料、长度以及横截面积，还有温度有关，与导体两端的电压和导体中电流大小都无关。故ABC都不正确； （2）温度影响导体电阻阻值的大小，对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。当小灯泡两端电压减小时，它的亮度随之减弱，实际电功率减小，温度降低，所以测量的小灯泡电阻也相应减小。故D解释正确。 故选：D。 2．有一根粗细均匀的电阻丝，当加2V的电压时，通过的电流为4A；当把电阻丝均匀的拉长后（粗细仍均匀），再增加2V的电压，这时电流为0.5A．电阻丝拉长后的长度变为原来的（　　） A．2倍 B．4倍 C．8倍 D．16倍 【答案】B 【解答】解： 电阻丝拉长前的电阻：R1＝＝＝0.5Ω， 电阻丝拉长后的电阻：R2＝＝＝8Ω， 所以，电阻丝拉长后的电阻是原来的16倍； 由电阻的影响因素（即电阻定律）可得：R＝ρ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 电阻丝可看做圆柱体，且体积不变，则V＝LS﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 由①②可得R＝ρ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③， 由于电阻丝拉长后的电阻是原来的16倍， 则由③可知，电阻丝的长度变为原来的4倍，故B正确，ACD错误。 故选：B。 3．小鹏利用一段电阻丝及相关器材进行实验，记录的实验数据如下表所示。请根据表中数据归纳出电阻大小R与长度L的关系式：R＝　5L（Ω/m）　。 L/m 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 R/Ω 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 【答案】见试题解答内容 【解答】解： 由表中数据知，在导体材料与导体横截面积不变的情况下，导体的电阻阻值与导体长度成正比， 设R＝kL，将表中的R＝1.5Ω，L＝0.3m代入得：1.5Ω＝0.3m×k，则k＝5Ω/m，则R＝5L（Ω/m）。 故答案为：5L（Ω/m）。 4．小明设计了如图甲所示的电路图，来“探究导体电阻大小与导体长度的关系”，他在A、B间接入表中待研究的电阻丝，（忽略温度对灯丝电阻的影响）： 序号 材料 长度 横截面积 1 锰铜合金丝 L S 2 镍铬合金丝 L S 3 镍铬合金丝 L 2S 4 镍铬合金丝 2L S （1）小明选择序号为　2和4　的两根电阻丝来探究探究导体电阻大小与导体长度的关系。 （2）他正确选择后，将电阻丝分别接入AB间，闭合开关，观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中，两次电流表指针均有偏转，但第一次的示数大于第二次的示数，说明第一次接入的电阻丝阻值　较小　（填“较大”或“较小”）；其中第二次实验中灯泡不亮（仪器及电路连接均正常），你认为原因是　第二次接入的电阻大，电路电流小，灯泡的功率过小　。 （3）小明继续用上述电源设计了图乙所示的电路图，来探究导体电阻大小还与导体长度的关系。他选择两根电阻丝分别接入R1与R2所在位置。他只要通过比较　电压表的示数　就可以判断R1与R2的阻值大小，如果R1＞R2，你所观察到的现象是　电压表V1的示数大于电压表V2的示数　。 （4）在做完第2次实验后，由于电源电压不足，小明更换了电源，在实验时小明发现电流表的示数第3次较大，于是他得出：“在材料，长度相同的情况下，横截面积越大，电阻越小。”他所得出的结论是否准确？ 　不能　。其原因是：　没有控制电压一定　。 （5）在1、2次实验中，我们可以探究导体的电阻与　材料　关系。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）应用控制变量法探究导体电阻大小与导体长度的关系，应该选择导体的材料和横截面积都相同，而长度不同的两根电阻丝。从表格中可知，序号2和序号4的材料、横截面积都相同，长度不同，所以应选用序号2和4； （2）电流表第一次的示数大于第二次的示数，表明第一次的电流比第二次的大，说明第一次的电阻阻值比第二次的电阻阻值小；由于第二次电路中的电阻大，会造成电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，灯泡的实际功率变小，以至于灯泡不亮； （3）电压表分别测量的是导体R1和R2两端的电压，由于R1和R2串联，所以通过它们的电流相等，根据公式U＝IR可知，导体的电阻越大，导体中两端的电压就越大，因此可以利用电压表的示数的大小来比较导体电阻的大小，这也是一种转换的方法。 如果R1＞R2，所观察到的现象是电压表V1的示数大于电压表V2的示数； （4）影响电流大小的因素是电压和导体的电阻，通过观察电流的变化判断电阻的变化时要控制电压一定，更换电源后，导体两端的电压发生了变化，故不能通过观察电流的变化判断电阻大小变化，也就不能得出“在材料，长度相同的情况下，横截面积越大，电阻越小。”的结论； （5）序号1和序号2的长度、横截面积相同，材料不同，运用控制变量法可以探究导体的电阻与导体材料的关系。 故答案为：（1）2和4；（2）较小；第二次接入的电阻大，电路电流小，灯泡的功率过小；（3）电压表V1的示数大于电压表V2的示数；（4）不能；没有控制电压一定；（5）材料。 5．某小组同学通过实验研究导体的电阻与哪些因素有关。如图所示，他们在常温下将横截面积、长度不同的铁丝接入电路的MN两点间，利用电流表和电压表测量后计算出阻值，将数据记录在表一、表二中。 表一铁丝 实验 序号 横截面积S （毫米2） 长度l（米） 电阻R （欧） 1 0.2 1.0 0.5 2 0.2 2.0 1.0 3 0.2 3.0 1.5 表二铁丝 实验 序号 横截面积S （毫米2） 长度l（米） 电阻R （欧） 4 0.1 1.0 1.0 5 0.3 4.5 1.5 6 0.4 2.0 0.5 （1）分析比较实验序号1与4或2与6可得出的初步结论是：常温下，　导体的材料、长度相同，导体的横截面积越大，电阻越小　 （2）分析比较 　表一　（选填“表一”或“表二”）的相关数据可得出的初步结论是：常温下，　导体的材料和横截面积相同时，导体的电阻与长度成正比　。 （3）请进一步综合分析表一、表二的相关数据，并归纳得出结论。 ①分析比较1与6、2与4或3与5的数据及相关条件，可得出的初步结论是：常温下，　同种材料的导体，长度与横截面积的比值相同，电阻相同　。 ②分析比较1与6、2与4和3与5的数据及相关条件，可得出的初步结论是：常温下，　同种材料的导体，长度与横截面积的比值越大，电阻越大　。 （4）他们继续分析表一和表二的数据及相关条件，发现无法得到导体的电阻与材料的关系。为了进一步探究导体的电阻与材料的关系，需添加的器材为 　丙　（选填“甲”、“乙”或“丙”）。 器材：导体甲横截面积为0.2毫米2、长度为2米的铁丝 导体乙横截面积为0.1毫米2、长度为2米的镍铬合金丝 导体丙横截面积为0.3毫米2、长度为4.5米的锰铜丝。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）从表中数据可知，1与4或2与6的材料相同，长度相同，横截面积不同，电阻不同，故而得到结论：常温下，导体的材料、长度相同，导体的横截面积越大，电阻越小； （2）根据控制变量法，可知表一中的材料相同、横截面积相同，长度不同，可以探究长度与电阻大小的关系，从数据可知，长度越长，电阻越大，即常温下，导体的材料和横截面积相同时，导体的电阻与长度成正比； （3）①从表中数据可知，1与6、2与4或3与5的电阻相同，比较发现它们的长度与横截面积的比值相同，故而得到结论：常温下，同种材料的导体，长度与横截面积的比值相同，电阻相同； ②从表中数据可知，1与6、2与4或3与5的长度与横截面积的比值越大，电阻越大，故而得到结论：常温下，同种材料的导体，长度与横截面积的比值越大，电阻越大； （4）分析可知，导体丙的横截面积和长度与5的横截面积和长度相同，材料不同，故可用来探究材料与电阻的关系； 故答案为：（1）导体的材料、长度相同，导体的横截面积越大，电阻越小； （2）表一；导体的材料和横截面积相同时，导体的电阻与长度成正比； （3）（a）同种材料的导体，长度与横截面积的比值相同，电阻相同； （b）同种材料的导体，长度与横截面积的比值越大，电阻越大； （4）丙。 6．渝区某学校的初三学生在学习电阻概念之前，有三种不同的猜想，猜想一：电阻与导体的长度有关；猜想二：电阻的大小可能与导体的横截面积有关；猜想三：可能与导体的材料有关。他们根据自己的猜想设计实验方案，并分成两组进行实验，他们将导体分别接在某一恒定电压的两端，用电流表测量通过导体的电流来了解大小，然后将相关实验数据整理后，填入下表中。 实验 序号 导体的材料 导体的长度 （米） 导体的横截面积 （×10﹣6米2） 通过导体的电流 （安） 1 镍铬合金 0.1 2 0.3 2 0.3 6 0.3 3 0.4 8 0.3 4 0.3 10 0.5 5 铁镍铝合金 0.25 5 0.2 6 0.45 9 0.2 7 0.5 5 　0.1　 8 0.9 9 0.1 （1）比较实验序号　6、8　的数据及相关条件，可以验证猜想一，依据是：　横截面积相等的同种材料的导体，接在同一恒定电压两端，对电流的阻碍作用不同，长度越大，电阻越大　。 （2）实验完成以后，某同学发现表格中的数据不能验证上述全部的猜想，你认为理由是　实验中没有导体长度和横截面积相同而材料不同的导体　。 学进一步分析比较实验序号1、2、3或5、6数据中所记录的导体长度及横截面，结合相关条件，可初步得出的结论是：常温下，　同种材料的导体，其长度与横截面积的比值相同，导体对电流阻碍作用相同，导体电阻相同　。 上述进一步分析出来的规律，实验序号7所空缺的数据应该为　0.1A　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）要探究猜想一：导体的电阻可能跟导体的长度有关，应控制导体的材料与横截面积相同，而长度不同，故符合要求的实验序号为6、8； （2）要验证上述全部的猜想，从表中数据可以看出，实验中没有长度和横截面积相等而材料不同的导体，所以没法研究电阻与导体材料的关系； 分析比较实验序号1、2、3或5、6数据可以发现，导体的材料相同，导体的长度和横截面积的比值相同，则导体对电流的阻碍作用相同，即导体的电阻相同； 进一步比较实验序号7和8可知，导体的材料相同，导体的长度和横截面积的比值相同，则导体对电流的阻碍作用相同，所以实验序号7所空缺的数据应该为0.1A。 故答案为：（1）6、8；横截面积相等的同种材料的导体，接在同一恒定电压两端，对电流的阻碍作用不同，长度越大，电阻越大； （2）实验中没有导体长度和横截面积相同而材料不同的导体；同种材料的导体，其长度与横截面积的比值相同，导体对电流阻碍作用相同，导体电阻相同；0.1A。 7．小禹在复习“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验时，产生了一些疑惑：实验中为什么选择不常见的镍铬合金作为研究的导体，而不选用常见的铜丝？难道选用钢丝会不利于探究？带着这些思考，小禹决定进行实验验证； （1）为了能够更好地反映出电阻的变化，小禹可以在如图所示的电路中接入 　电流表　，且与研究导体 　串　联。 （2）连接电路时，开关必须处于 　断开　状态。 （3）实验中，选择一根带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变 　接入导体的长度　。 （4）分别用铜丝、镍铬合金丝进行实验，记录实验结果于下表，对比实验记录，发现用 　铜丝　作为研究导体，实验现象不明显。不明显之处是：　铜丝电阻小，电流变化小　。 研究导体 铜丝 镍铬合金丝 长度/cm 100 80 50 100 100 80 50 100 直径/mm 0.5 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 0.5 0.7 灯泡亮度 很亮 很亮 很亮 很亮 较亮 较亮 亮 亮 电流/A 0.42 0.42 0.43 0.43 0.24 0.26 0.31 0.30 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）电阻的大小是不便于直接观察的，所以我们将电阻的大小转化为电流表的示数来观察，即在电压一定时，电流越大，表明电阻越小，即通过观察电流表的示数来比较导体电阻的大小；电流表应与研究导体串联； （2）为保护电路，连接电路时，开关必须处于断开状态； （3）实验中，选择带鳄鱼夹的导线，主要是为了方便改变接入导体的长度； （4）由于铜的电阻率小，所以由表格数据可知，长度变化时，发现通过铜丝的电流变化不明显，原因是铜导线的电阻小，在电压一定时，通过铜丝的电流变化很小； 故答案为：（1）电流表；串；（2）断开；（3）接入导体的长度；（4）铜丝；铜丝电阻小，电流变化小。 8．某实验小组的同学用铅笔芯探究导体的电阻与长度的关系，如图所示是该实验的电路图。 （1）闭合开关，向右移动铅笔芯上的滑片P1，电路中的电流 　不变　（选填“变大”“变小、“或”不变”）。 （2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，应该将滑动变阻器的滑片P2向 　右　移动。 （3）移动铅笔芯上面的滑片P1，记录铅笔芯AP1之间的距离和电压表的示数，数据如下： AP1/mm 0 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0 U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 通过数据反映出的规律和 　欧姆定律　可以推出导体的电阻与导体的长度成 　正　比的结论。若图示位置时电压表示数为0.9V，滑片P2向右移动一段距离，电压表示数变为1.2V，滑片P2再向右移动一段相同的距离，电压表示数为 　1.8　V。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）由图知，铅笔芯和滑动变阻器串联，电压表测滑片P1左侧部分铅笔芯的电压，因电压表在电路中相当于断路，所以可知整个铅笔芯连入电路，则向右移动滑片P1时，不能改变电路中的电阻，电源电压不变，由欧姆定律可知，电路中的电流不变； （2）如果滑片P1滑动到铅笔芯最右端时，电压表示数很小，说明滑动变阻器分压太大，应该减小滑动变阻器两端的电压，减小滑动变阻器连入的电阻，即应该将滑动变阻器的滑片P2向右移动； （3）由表中数据可知，电压表的示数（即铅笔芯AP1段两端的电压）随AP1长度的增大而增大，并且成倍数的增大，所以铅笔芯AP1段两端的电压与AP1的长度成正比； 电路中电流不变，由U＝IR可知，铅笔芯AP1段两端的电压与AP1的电阻成正比； 由此可以推出：导体的电阻与导体的长度成正比。 图示位置时电压表示数为0.9V，设电源电压为U、整个铅笔芯的电阻为R0、与电压表并联部分的电阻为R0左、此时滑动变阻器连入电阻为R1， 串联电路的电流处处相等，由欧姆定律可得此时电路中电流： ＝，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 当滑片P2向右移动一段距离，设滑动变阻器连入电阻减小值为ΔR，电压表示数变为1.2V， 由欧姆定律可得此时电路中电流： ＝，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 得： ＝＝1﹣， 化简可得： R0+R1＝4ΔR， 代入①得： ＝，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③ 当滑片P2再向右移动一段相同的距离，滑动变阻器连入电阻减小值为2ΔR， 设此时铅笔芯两端电压为U3， 由欧姆定律可得此时电路中电流： ＝＝＝，﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④ 得： ＝＝， 解得：U3＝1.8V。 故答案为：（1）不变；（2）右；（3）欧姆定律；正；1.8。 9．材料的电阻与温度有关。进一步研究表明：在温度变化范围不太大时，电阻随温度的变化可以近似地表示为如下关系式：R＝R0（1+at） 其中，R是温度为t时的电阻，R0是温度为0℃时的电阻，a称作电阻温度系数，单位是℃﹣1下面列出了一些材料在0～120℃的电阻温度系数： 材料 a/℃﹣1 铝 0.0039 铜 0.00393 铁 0.0050 钨 0.0045 锰铜合金 0.000006 镍铜合金 0.000002 ①对于上述材料，随温度升高，材料的电阻将 　变大　。 ②在上述R﹣t图象中，其中 　a　表示金属电阻随温度变化的规律。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由表格中数据可以看出电阻温度系数大于0，这表示随着温度的升高，它的电阻将变大； （2）根据表中的金属导线的电阻温度系数可知，金属电阻随温度的增加而升高，由此可知，在上述R﹣T图象中，应该a应该是金属的电阻随温度变化的规律图象。 故答案为：（1）变大；（2）a。 10．在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。 （1）小明的猜想是：①、电阻可能与导体的材料有关； 小亮的猜想是：②、电阻可能与导体的长度有关； 小敏的猜想是：③、电阻可能与导体的横截面积有关； 三位同学为上述探究活动准备了四条材料、长度、粗细如图1所示的电阻线，他们已经完成了如图2的部分实物连接（接点A、B待接入电阻线）。 （2）他们通过比较　灯泡的亮度　来判断接入A、B间电阻的大小； （3）若电阻受温度的影响可以忽略，要探究猜想②，应该选用两条电阻丝　a、c　（填导线的代号字母）分别接入A、B进行对比； （4）如将电阻线b、d分别接入A、B，可以探究猜想　①　；（填序号） （5）实验中如果用电流表替换小灯泡，是否可行？答：　可以　，原因是　不同的电阻丝电阻不同，将电阻丝分别接入A、B间时，电路电流不同、电流表的示数也不同　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）不同的电阻丝电阻不同，将电阻丝分别接入A、B间时，电路电流不同、灯泡的亮度不同，可观察灯泡的亮暗来比较电阻丝电阻的大小。 （2）要探究猜想②，则根据控制变量法，选取的材料应是电阻丝材料相同、横截面积相等，长度不同，所以可用a、c电阻线。 （3）电阻线b、d的长度与横街面积相同，导体材料不同，所以能用来探究导体电阻大小与导体材料的关系。即是探究猜想①。 （4）实验中可以用电流表替换小灯泡，因为不同的电阻丝电阻不同，将电阻丝分别接入A、B间时，电路电流不同、电流表的示数也不同，可以通过观察电流表的示数来比较电阻的大小。 故答案为：灯泡的亮度；a、c；①；可以；不同的电阻丝电阻不同，将电阻丝分别接入A、B间时，电路电流不同、电流表的示数也不同。 11．物理课上老师讲到导体电阻的大小 与导体横截面积有关，小邹同学想导体的电阻大小与横截面积究竟有什么关系呢，小邹用自己家8弦古筝（古筝弦为铁铬铝合金丝，长度均为1m，古筝弦的横截面积近似圆形，直径分别为0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50mm、0.55mm、0.70mm、0.90mm）自制了一个实验板，在实验板两端分别有接线柱与合金丝导通。物理实验室还为小邹提供了：符合实验要求的电源、导线、开关、电流表、电压表、滑动变阻器。请你使用上述器材，设计一个实验证明“当导体的材料、长度和温度一定时，导体电阻大小与导体横截面积成反比”，请你运用所学物理知识。 （1）画出实验电路图。 （2）写出实验步骤。 （3）画出实验数据表格。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）使滑动变阻器与待测电阻丝串联，电压表测量待测电阻丝两端电压，电流表测量电路中的电流，开关控制整个电路；如下图所示： （2）实验步骤： ①断开开关，根据电路图连接实物图，将滑动变阻器的滑动端调到最大，闭合开关，调节滑动变阻器，记录下此时电压表和电流表的示数，记录在表格中； ②把另一根横截面积不同的电阻丝接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数不变，记录下此时电压表和电流表的示数，并填入表格内； ③再把另一根横截面积不同的电阻丝接入电路，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数不变，记录下此时电压表和电流表的示数，并填入表格内。 （3）实验数据表格： 实验次数 电压（V） 电流（A） 电阻（Ω） 1 2 3 二．探究影响电阻大小的因素（共7小题） 12．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中。（规格不同的导体有若干） （1）小明设计了如图甲所示电路。为判断a、b两点间导体电阻的大小，小明应注意观察　电流表示数变化　，具体指明该方案存在的不足：　ab间电阻较小时，会导致电路中电流过大烧坏电路中的元件　。 （2）小红设计了如图乙所示的电路，当她将一段导体接入a、b两点间并闭合开关后发现灯不亮，经检查电路无断路、短路故障，你认为灯不亮的原因是：　ab间电阻太大，灯泡两端实际电压远小于额定电压　。 （3）“科学研究表明：在导体的材料、横截面积和温度相同的条件下，导体电阻的大小与长度成正比”。 小丽设计了如图丙所示电路，你认为用小丽的方案能否得到这个结论？请用欧姆定律加以解释。　不能，改变导体长度时，无法控制ab间电压相等　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）为判断a、b两点间导体电阻的大小，应知道流过电阻的电流大小，所以应注意观察电流表的示数变化。该电路无保护电阻，当ab间电阻太小时，可导致电路中电流过大，烧坏电路中的元件。 （2）灯泡与电阻串联，电路无任何故障，但灯不亮，是因为电路中ab间电阻太大，远大于灯的电阻，灯的分压太小，灯两端的电压远小于灯的额定电压，故灯不亮。 （3）由电路中电流表可以读出流经电阻的电流大小，电阻与灯串联，当电路电阻一定时，电阻两端的电压也一定，由欧姆定律I＝，可求出电阻R＝．按照小丽设计的电路，当ab间电阻长度变化时，ab间电阻也发生了变化，电路电流变了，从而ab间的电压U也变了，由R＝，不能判断电阻大小的变化，从而达不到实验目的。 故答案为：（1）电流表示数变化，ab间电阻较小时，会导致电路中电流过大烧坏电路中的元件。 （2）ab间电阻太大，灯泡两端实际电压远小于额定电压。 （3）不能，改变导体长度时，无法控制ab间电压相等。 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 　电流表的示数　来比较导体电阻的大小。 （2）为了验证上述猜想①，应该选用编号 　A和B　两根电阻丝分别接入电路进行实验。 （3）分别将A和D两电阻丝接入图示电路中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 　材料　有关。 【答案】（1）电流表的示数；（2）A和B；（3）材料。 【解答】解： （1）在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察电流表的示数来比较导体电阻的大小，这种方法叫转换法； （2）要验证猜想①：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，长度不同，由表中数据可知，应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验； （3）分别将A和D两电阻丝接入如图电路中M、N两点间，电流表示数不相同，对比发现电阻丝的长度、横截面积相同，材料不同，因此可得出的结论为：当长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。 故答案为：（1）电流表的示数；（2）A和B；（3）材料。 14．学习了伏安法测电阻后，小雨小组想进一步探究电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，他们将不同导体接在图示电路的A、B之间进行实验，得到数据如下表： 导体编号 材料 长度l/m 横截面积S/m2 电阻R/Ω a 锰铜合金 1.0 2×10﹣7 2.0 b 镍铬合金 1.0 2×10﹣7 5.0 C 镍铬合金 1.0 4×10﹣7 2.5 d 镍铬合金 2.0 4×10﹣7 5.0 （1）分析数据表格，归纳得出R＝k 　　，其中k锰铜＝　4×10﹣7Ω•m　（填上数值和单位）。将数据表格形式变成公式形式，运用了 　等价变换　法。 （2）小红通过对数据的进一步分析，发现同种材料的k值是一定的，不同材料的k值一般不同。k的值反映的是导体电阻与 　材料　的关系。 （3）小雨向老师请教，老师说，k的物理意义与比热容的相似，它反映了导体材料的一种特性，我们把它称之为电阻率，用ρ表示。请你类比比热容的定义，写出电阻率的定义：　电阻与导体横截面积的乘积与导体长度之比　。 （4）判断：电阻率大的导体电阻大。 （5）小雨想制作一些个头小巧的定值电阻，他找到了一些材料的电阻率如下表，你认为选择以下 　镍铬合金　材料更合适。 材料 银 铜 金 铝 铁 康铜 镍铬合金 电阻率/Ω•m 1.6×10﹣8 1.75×10﹣8 2.4×10﹣8 1.83×10﹣8 9.78×10﹣8 5.0×10﹣7 1.0×10﹣6 （6）小明查阅资料发现：电阻率其实还与温度等因素有关。金属材料在温度不高时，电阻率ρ与温度t的关系为ρ＝ρ0（1+αt），式中ρt与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率；α是电阻率温度系数，与材料有关。定值电阻的电阻值在常温范围下随温度变化极小，因此，制作定值电阻时，应选用电阻率温度系数α较 　小　的材料。 【答案】（1）；4×10﹣7Ω•m；等价变换；（2）材料；（3）电阻与导体横截面积的乘积与导体长度之比；（5）镍铬合金；（6）小。 【解答】解：（1）分析表格可知，导体长度增加一倍，电阻增大一倍，横截面积增大一倍，电阻减小一倍，故导体长度与电阻成正比，导体横截面积与电阻成反比， 电阻的表达式为R＝k；已知锰铜合金的电阻为2.0Ω，长度为1m，横截面积为2×10﹣7m2，代入表达式可得k锰铜＝4×10﹣7Ω•m；将表格中数据变成另一种形式表现出来，叫做等价变换； （2）已知发现同种材料的k值是一定的，不同材料的k值一般不同，故k的值反映的是导体电阻与材料的关系； （3）参考比热容的定义，结合电阻率的表达式可知，电阻率的定义：电阻与导体横截面积的乘积与导体长度之比； （5）电阻率大的导体电阻大，制造较小的定值电阻需选电阻率大的材料，观察表格镍铬合金的电阻率最大，故选镍铬合金； （6）定值电阻的电阻值在常温范围下随温度变化极小，故需使其电阻率随温度的变化小，由电阻率ρ与温度t的关系为ρ＝ρ0（1+αt）可知，温度系数α越小，电阻率ρ变化越小，故选α较小的材料。 故答案为：（1）；4×10﹣7Ω•m；等价变换；（2）材料；（3）电阻与导体横截面积的乘积与导体长度之比；（5）镍铬合金；（6）小。 15．学习了电流、电压和电阻知识后，同学们发现电流与水管中的水流相似、电压与水压差相似。李明和同学们提出：导体对电流的阻碍作用可能与水管对水流的阻碍作用相似，所以影响导体电阻大小的因素，他们提出了以下猜想： 猜想一：（类比管道长短）导体电阻大小可能与导体的长度有关； 猜想二：（类比管道粗细）导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关。 于是他们从实验室老师那儿借来了某合金材料制成的各种长度和横截面积的电阻丝，并设计了如图所示的电路。 （1）连接电路时，开关S应处于　断开　状态（选填“断开”或“闭合”），闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于　b　（选填“a”或“b”）位置； （2）闭合开关后，他们发现电流表无示数，但电压表示数接近电源电压，你判断他们的电路出现的故障可能是　电阻丝处断路　。 （3）电路连接正确后，他们经过认真测量，得到了下表所示的数据： 比较表中数据，要验证他们的猜想一，可选哪三组数据做比较？　1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）　； 比较表中数据，要验证他们的猜想二，可选哪三组数据做比较？　1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）　； （4）本实验采用的研究方法是　控制变量法　； （5）实验结束后，细心的同学发现还有一个影响电阻的因素没有研究，这个因素是　材料　； 物理量序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 长度L/m 2.0 4.0 6.0 2.0 4.0 6.0 2.0 4.0 6.0 … 横截面S/mm2 1.0 1.0 1.0 2.0 2.0 2.0 4.0 4.0 4.0 … 电阻R/Ω 2.0 4.0 6.0 1.0 2.0 3.0 0.5 1.0 1.5 … 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）连接电路时，开关应断开；由电路图知，闭合开关前，滑片应置于b端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大； （2）电流表无示数，电路发生断路，电压表等于电源电压，则与电压表并联的电阻丝断路； （3）根据题意，导体的材料和温度是相同的； 要探究电阻与导体长度的关系，需使横截面积相同，则需选择1、2、3（或4、5、6或7、8、9）进行比较； 要探究电阻与导体横截面积的关系，需使导体的长度相同，则需选择1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）的数据进行比较； （4）由（3）分析知，实验中用到了控制变量法； （5）由于导体的电阻大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，通常情况下忽略温度的影响，实验中已经探究了电阻与长度和横截面积的关系，还未探究电阻与材料的关系。 故答案为：（1）断开；b；（2）电阻丝处断路；（3）1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）；1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）；（4）控制变量法；（5）材料。 16．为了探究影响导体电阻大小的因素，小明找到了不同规格的导线，如表所示： 导线 材料 长度 横截面积 A 镍铬 L0 S0 B 镍铬 2L0 S0 C 镍铬 ▲ 2S0 D 锰铜 L0 S0 （1）要探究电阻大小与导体长度的关系，应选择A和　B　两根导线进行实验； （2）要探究电阻大小与导体材料的关系，应选择A和　D　两根导线进行实验； （3）小明用A、C 两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，则导线C 的长度应为　L0　。 （4）除上述影响电阻的因素外，另一个影响电阻大小的因素是　温度　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）要研究电阻与导体长度有关，应选用和导线材料、横截面积都相同，长度不同的导线，故A、B符合要求； （2）要研究电阻与导体材料有关，应选用和导线长度、横截面积都相同，材料不同的导线，故A、D符合要求； （3）要研究电阻与导体横截面积有关，应选用和导线A、C的材料、长度都相同，横截面积不同的导线，故导线C的长度应为L0。 （4）影响电阻的因素除了材料、长度、横截面积外，另一个影响电阻大小的因素是温度。 故答案为：（1）B；（2）D；（3）L0；（4）温度。 17．图1是小明做“探究影响导体电阻大小的因素”实验所采用的电路，a、b、c、d是四根合金丝，用一只电压表分别测出它们两端的电压，得到的一次实验部分数据如表所示。 导体 材料 长度 横截面积 电压表示数/V a 镍铬 L S 1.0 b 镍铬 2L S c 镍铬 L 2S 0.5 d 锰铜 L S （1）四根合金丝串联在电路中，它们两端的电压之比等于它们的　电阻　之比，为探究导体电阻与横截面积的关系，应比较合金丝a和　c　两端的电压，合金丝d两端电压如图2所示，示数为　0.4　V； （2）在得到上表数据的过程中，　不能　（选填“能”或“不能”）改变滑动变阻器滑片的位置，为得到更可靠的实验结论，应多次实验，每次实验测量合金丝两端电压之前，需进行的一项实验操作是　调节滑动变阻器的滑片到不同的位置　。 （3）关于导体电阻与长度的关系，小明还进行了理论探究：某金属丝电阻为R，长度为L若把n根这样的电阻丝串联在电路中，则总长度为nL，总电阻为　nR　，从而得到导体电阻与长度的关系，依此关系，上表中合金丝b两端的电压应该为　2　V。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）当通过导体的电流相同时，根据欧姆定律可知，导体两端的电压与导体中的电阻成正比，可以利用电压表的示数来反映导体电阻的大小； 要探究导体的电阻跟导体的横截面积的关系，就要保证导体的材料和长度都相同，而导体的横截面积不同，所以选择a和c电阻丝； 电压表0﹣3V的量程对应的分度值为0.1V，根据指针位置电压为0.4V； （2）在得到上表数据的过程中，为了保证电压不变，不能改变滑动变阻器滑片的位置； 为得到更可靠的实验结论，应改变电阻两端电压进行多次实验，每次实验测量合金丝两端电压之前，需进行的一项实验操作是调节滑动变阻器的滑片到不同的位置； （3）n条长为l、电阻为R的导体，我们可以把它看成是由n段长度同为l电阻同为R的导体串联而成的，这n段导体的材料、横截面积都相同，则总长度为nL，总电阻为nR； 合金丝b的长度是a的2倍，所以b两端的电压U＝2×1V＝2V。 故答案为： （1）电阻；c；0.4； （2）不能；调节滑动变阻器的滑片到不同的位置； （3）nR；2。 18．为探究影响导体电阻大小的因素，小明找到了不同规格的导线，如表所示。 导线 材料 长度 横截面积 A 镍铬 L0 S0 B 镍铬 2L0 S0 C 镍铬 2L0 2S0 D 锰铜 L0 S0 （1）要探究电阻大小与导体长度的关系，应选择　A　 和　B　两根导线进行实验； （2）如果选择A和D两根导线进行实验；可以探究电阻大小与　材料　的关系。 （3）小明用B、C两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，结论是当材料相同，　长度　相同，横截面越大，电阻越　小　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）要研究电阻与导体长度有关，应使用导线材料、横截面积都相同，长度不同的导线，从表中数据可以看出，导线A和导线B的材料和横截面积相同，长度不同，因此选择导线A、B； （2）因为A和D两根导线的长度和横截面积相同，材料不同，所以选用A、D两根导体，可探究导体电阻大小与材料是否有关； （3）比较B、C两根导线的异同点，可以发现，两者的材料、长度相同，而横截面积不同，由此可知探究的是电阻与导体横截面积的关系，结论为：在材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越小。 故答案为：（1）A；B；（2）材料；（3）长度；小。 三．温度对导体电阻的影响（共3小题） 19．某研究小组连接了如图所示的电路，实验中：把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，这一现象表明此时电路中产生了电流。当增大两接点间的温差，发现灵敏电流计的指针偏转角度增大。请你写出研究小组探究的科学问题是 　电流的大小可能与导体两端的温度差有关　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： 把铜丝和铁丝的一个连接点放在盛有冰水混合物的容器里保持低温，另一个连接点放在火焰上加热，发现灵敏电流计的指针发生了偏转，这一现象表明此时电路中产生了电流，当增大两接点间的温差，发现灵敏电流计的指针偏转角度增大，由材料可知研究小组猜想：电流的大小可能与导体两端的温度差有关。 故答案为：电流的大小可能与导体两端的温度差有关。 20．为了探究“铅笔芯的电阻随温度的变化规律”，小明设计了如图电路，电源电压恒定，R0为定值电阻。 （1）在本实验中电阻R0的作用是 　保护电路　； （2）小明检查电路后认为电路设计存在问题，实验过程中没有保持铅笔芯两端的电压相同，无法判断其电阻变化。小明的观点是否正确？　不正确　。理由是： 　因为电路中电源电压及定值电阻R0不变，若电流变大，则总电阻变小，说明铅笔芯电阻变小；若电流变小，则总电阻变大，说明铅笔芯电阻变大，所以判断铅笔芯电阻的变化　； （3）闭合开关后用酒精灯对铅笔芯进行加热，每隔10秒记录一次电流值，实验测得的数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 电流/A 0.16 0.19 0.21 0.22 由此可以得出：铅笔芯的电阻随温度的升高而 　减小　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）由图可知，铅笔芯与定值电阻R0串联，当温度改变时，在铅笔芯电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流越来越大，应该在电路中串联一个定值电阻，这样就可以防止电路中的电流过大而烧坏仪表，即起到保护电路的作用； （2）小明的观点不正确； 电路中电源电压及定值电阻R0不变，若电流变大，则总电阻变小，说明铅笔芯电阻变小；若电流变小，则总电阻变大，说明铅笔芯电阻变大，所以能够判断铅笔芯电阻的变化； （3）随着酒精灯给铅笔芯加热，其温度升高，由表格可知：电路中电流增大，说明铅笔芯电阻减小。即铅笔芯的电阻随温度的升高而减小。 故答案为： （1）保护电路； （2）不正确；因为电路中电源电压及定值电阻R0不变，若电流变大，则总电阻变小，说明铅笔芯电阻变小；若电流变小，则总电阻变大，说明铅笔芯电阻变大，所以能够判断铅笔芯电阻的变化； （3）减小。 21．铅笔的类型很多，如作画用6B软铅笔，写字用软硬适中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔，做试卷涂答题卡要求用2B铅笔。 （1）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？请你简要写出两种不同的实验方法。 （2）小明同学由“金属导体的电阻一般随导体温度的升高而增大”联想到：铅笔芯的电阻与它的温度之间是否也存在这种关系呢？小明决定进行实验探究，他设计了如图所示的实验装置及电路。主要实验过程： 加热时间/s 0 10 20 30 通过铅笔芯的电流/A H 0.150 0.160 0.175 0.185 HB 0.265 0.270 0.285 0.295 2B 0.320 0.340 0.340 0.37 a．先将H型铅笔芯接入电路，闭合开关，测量并记录通过他的电流； b．用酒精灯给铅笔芯加热，使铅笔芯的温度逐渐升高，每隔10s测量并记录通过它的电流； c．再分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路，重复以上实验； ①表格中是小明他们记录的实验数据。分析表中数据可初步得出结论　铅笔芯的电阻随温度的升高而减小　。 ②认为小明他们的实验存在什么不足，写出其中一条　用酒精灯直接加热不能保证铅笔芯受热均匀　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）方法一：将长短、粗细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，电流大的导电性能好； 方法二：将长短、粗细均相同的不同类型的铅笔芯串联在电路中，分别用电压表测出它们两端的电压，电压小的导电性能好； 方法三：分别将长短、粗细均相同的不同类型的铅笔芯与小灯泡串联后接到同一电源上，小灯泡亮的导电性能好； 方法四：用“伏安法”分别测出长短、粗细均相同的不同类型的铅笔芯的电阻，电阻小的导电性能好。 （2）①通过分析数据可以看出，加热时间越长，通过不同类型铅笔芯的电流越大，结论：铅笔芯的电阻随温度的升高而减小。 ②不足之处：铅笔芯容易燃烧；不能直接测量铅笔芯的温度；不能控制铅笔芯两端电压不变；用酒精灯直接加热不能保证铅笔芯受热均匀。 故答案为：（1）方法一：将长短、粗细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，电流大的导电性能好； 方法二：将长短、粗细均相同的不同类型的铅笔芯串联在电路中，分别用电压表测出它们两端的电压，电压小的导电性能好； （2）铅笔芯的电阻随温度的升高而减小；用酒精灯直接加热不能保证铅笔芯受热均匀。 四．半导体的特点（共3小题） 22．有一种红外感应LED灯，采用先进的人体热红外线检测感应技术，在晚上或光线较暗并有人在感应范围内活动的情况下自动开启，当人体离开或停止活动后延时熄灭，该照明灯的“智能控制电路”是由　半导体　（选填“超导体”或“半导体”）制成的红外“开关”和光控“开关”组成。由以上信息可判断这两个“开关”是　串联　，接入电路的，写出你判断的理由　只闭合其中一个“开关”时电路不能接通，只有两只“开关”都闭合时电路才能接通　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：红外感应LED灯，采用先进的人体热红外线检测感应技术，在晚上或光线较暗并有人在感应范围内活动的情况下自动开启，故该照明灯的“智能控制电路”是由半导体材料制成的红外“开关”和光控“开关”组成； 只闭合其中一个“开关”时电路不能接通，只有两只“开关”都闭合时电路才能接通，说明两个“开关”是串联连接的。 故答案为：半导体；串联；只闭合其中一个“开关”时电路不能接通，只有两只“开关”都闭合时电路才能接通。 23．半导体是一种重要的材料，它在现代生活中有着广泛的应用，半导体的导电性能介于绝缘体和导体之间，它有一些奇妙的特性：①电阻率随着温度的增加而减小；②微量的杂质对半导体的导电性能产生极大的影响（若在纯净的半导体中掺入百万分之一的杂质，半导体的导电能力可提高100万倍）；③光照可以改变半导体的电阻。 半导体材料有硅、锗、砷化镓等。其中硅的原料取自遍地都是的砂砾。半导体制作的晶体管是电子工业的重要元件，半导体集成电路在计算机中大量应用。 根据上边这些材料。请你思考： （1）若要减小某半导体的电阻，可以采用的方法有　掺入杂质或提高温度　（请写出两种方法）。 （2）你认为半导体材料除了奇妙的特性外还有哪些优点？（至少列举一点）。 　半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化　。 （3）若要你设计实验初步研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有　电流表　，可能会用到的测量工具有　滑动变阻器　。 （4）除了计算机以外，生活中哪些地方还可能应用了半导体？请至少举出一个例子。　条形码扫描器　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）掺入杂质或提高温度，都可以减小半导体的电阻； （2）半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间；半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化； （3）研究某半导体元件的电阻大小和温度的关系，必须要用到的测量工具有电流表；可能会用到的测量工具有滑动变阻器； （4）根据半导体的特点及五大特性，半导体的应用很广泛，比如：条形码扫描器、微处理器、机器人等。 故答案为：（1）掺入杂质或提高温度；（2）半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化；（3）电流表；滑动变阻器；（4）条形码扫描器。 24．阅读短文，回答问题： 白光LED灯 目前，常用的白光LED以蓝光LED为芯片，其上涂有黄色荧光粉，通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光，生活中常用的白光LED灯是将多个白光LED连接而成的。 实验表明，白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比。通常通过LED的电流随时间变化的规律如图1所示，电流的占空比D＝，在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。 人眼对亮度的感觉（即“视觉亮度”）与LED发光强度变化并不一致，当光强度均匀增大时，视觉亮度并非均匀增加。弱光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加多于一倍；强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加不足一倍。 生活中，白光LED调光台灯的电流设置了恰当的占空比变化规律，使视觉亮度均匀变化。 （1）文中所述人眼感觉到的白光是由　黄光与蓝光　混合而成的。 （2）文中所述白光LED发出的两种色光　C　。 A．均由荧光粉产生 B．均由LED芯片产生 C．波长短的由LED芯片产生，波长长的由荧光粉产生 D．波长短的由荧光粉产生，波长长的由LED芯片产生 （3）白光LED灯通入图中所示电流时，在0﹣2T时间内，不发光的时间段为　t0～T　和　t0+T～2T　。 （4）下列是四种电流的t0和T值，它们的I0均相同。分别用它们对同一白光LED灯供电，其中人眼感觉不到闪烁，且发光强度最大的是　D　。 A．t0＝1.8s，T＝2s B．t0＝0.8s，T＝1.0s C．t0＝0.05s，T＝0.1s D．t0＝0.02s，T＝0.03s （5）某白光LED调光台灯共有5级亮度，要使人眼对1～5级的“视觉亮度”均匀增大，下列图象中电流的占空比设置符合要求的是　B　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）常用的白光LED以蓝光LED为芯片，其上涂有黄色荧光粉，通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，该黄光与另一部分蓝光混合射出，人眼便感觉到白光，所以白光是黄光和蓝光混合而成的。 （2）通电后，LED芯片发出蓝光，其中一部分照射到荧光粉上，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，蓝光由LED芯片发出，荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，故选项AB都错误；荧光粉发出波长比蓝光长的黄光，蓝光波长短，黄光波长长，故选项C正确，选项D错误。 故选：C。 （3）由图象知，t0～T 和 t0+T～2T 时间段，电流为零，灯泡不发光。 （4）在电流周期T小于人眼视觉暂留时间（约0.1s）的情形下，人眼便感觉不到灯的闪烁。 A． T＝2s＞0.1s，人眼会感到灯闪烁，选项错误。 B．T＝1.0s＞0.1s，人眼会感到灯闪烁，选项错误。 CD．TC＝0.1s＝0.1s，人眼不会感到灯闪烁，TD＝0.03s＜0.1s，人眼不会感到灯闪烁， 根据D＝得， TC＝0.1s时，电流占空比：DC＝＝＝0.5， TD＝0.03s时，电流占空比：DD＝＝≈0.67， 因为电流相等，DC＜DD， 因为白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比， 所以当TD＝0.03s，灯的发光强度最强， 故选项C错误，选项D正确。 （5）A、白光LED的发光强度与其通过电流的占空比成正比，但是发光强度和视觉亮度不成正比，所以电流占空比和视觉亮度不成正比，如图是正比函数，故选项A错误。 BC、根据D＝，在电流周期一定时，电流越大电流占空比越大，发光越强，所以可以认为M点和N点下方都是弱光，M点和N点上方方都是强光， 如图B，M点以下是弱光，电流占空比增大，光强增大，光强增大一倍，视觉亮度的增加大于一倍；M点以上是强光，强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加小于一倍，图象和题意相符，故选项B正确。 如图，N点以下是弱光，光强增大一倍，视觉亮度的增加小于一倍；M点以上是强光，强光时，光强增大一倍，视觉亮度的增加大于一倍，图象不符合要求，故选项C错误。 D、因为白光LED调光台灯共有5级亮度，当1级亮度时，电流不能为零，电流占空比不能为零，故选项D错误。 故选：B。 故答案为：（1）黄光与蓝光；（2）C；（3）t0～T；t0+T～2T；（4）D；（5）B。 五．滑动变阻器的使用（共2小题） 25．在探究一个用电器中电流随电压变化关系时，小明连接好的电路如图所示，闭合开关，发现电流表、电压表均有示数，调节滑动变阻器，电流表、电压表示数都不变化，小明连接的电路有不妥之处，改正的方法是（　　） A．将导线K的a端移至接线柱A B．将导线M的c端移至接线柱B C．将导线M的c端移至接线柱D D．将导线L的b端移至接线柱D 【答案】B 【解答】解： A、将导线K的a端移至接线柱A时，滑动变阻器可以改变用电器两端的电压，但电压表测电源电压示数不变，不能进行实验探究，故A不可行； B、将导线M的c端移至接线柱B时，电压表测用电器两端的电压，通过移动滑片可以改变用电器两端的电压，进行实验探究，故B可行； C、将导线M的c端移至接线柱D时，滑动变阻器被断路，不能改变用电器两端的电压，无法进行实验探究，故C不可行； D、将导线L的b端移至接线柱D时，滑动变阻器被断路，不能改变用电器两端的电压，无法进行实验探究，故D不可行。 故选：B。 26．我们知道，滑动变阻器连入电路中的 电阻线越长，电阻越大。小亮想设计一个实验，探究通过滑动变阻器的电流I与连入电路中的线圈长度L是否成反比例的关系。 可选择的器材：研究对象滑动变阻器R1、学生电源、定值电阻R0、滑动变阻器R2、电阻箱R3（符号）、两个电流表、开关、若干导线及刻度尺。 （1）请选择适当器材，在虚线框内画出合理的电路图，并标出选择的电阻。 （2）针对你设计的电路，你认为闭合开关后，操作中应注意的问题是 　a电路图，实验时滑片不能移动到最左端，应避免短路； b电路图，注意保持滑动变阻器R1两端的电压不变　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）根据控制变量法可知：保持滑动变阻器两端的电压相同，将电流表与变阻器串联连入电路，如图a或b： 。 （2）a电路图，实验时由于没有串联保护电阻，滑片不能移动到最左端，应避免短路； b图由于定值电阻R0串联在干路上，则在移动滑片时滑动变阻器两端的电压会发生改变，故应注意保持滑动变阻器R1两端的电压不变。 故答案为：（1）如上图；（2）a电路图，滑片不能移动到最左端，应避免短路； b电路图，注意保持滑动变阻器R1两端的电压不变。 六．用滑动变阻器改变小灯泡的亮度（共7小题） 27．如图所示，是用滑动变阻器调节灯泡亮度的几种方案，你认为可能达到目的方案是 （ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解： A、如图，灯泡和滑动变阻器的下半段被导线短路，灯泡不亮，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度。A不符合题意。 B、滑动变阻器的上半段被短路，灯泡和滑动变阻器的下半段是并联的，灯泡两端电压始终等于电源电压，所以滑动变阻器不能改变灯泡的亮度。B不符合题意。 C、滑动变阻器和灯泡是串联的，移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电阻，改变电路中的电流，改变灯泡的亮度。C符合题意。 D、灯泡和滑动变阻器都被导线短路，灯泡不能发光，滑动变阻器更不能调节灯泡的亮度。D不符合题意。 故选：C。 28．图中，用最大阻值较小的滑动变阻器来控制6伏小灯的亮暗。要求从正常发光到完全熄灭连续变化，电源为4节干电池，应采取的接法是（　　） A．C接M，B接N B．A接M，B接N，D接N C．A接Q，C接M，B接N D．A接N，B接Q，C接M，M接N 【答案】C 【解答】解：选项的连接如下图所示： A、C接M，B接N，当滑片移到右端时接入电路的电阻为0，此时灯泡正常发光，当滑片向左移动时灯泡两端分得的电压变小，灯泡变暗，不能使灯泡完全熄灭，故A不符合题意； B、A接M，B接N，D接N，当滑片移到左端时接入电路的电阻为0，此时灯泡正常发光，当滑片向右移动时灯泡两端分得的电压变小，灯泡变暗，不能使灯泡完全熄灭，故B不符合题意； C、A接Q，C接M，B接N，灯泡与滑动变阻器AP部分并联后与PB部分串联，当滑片P移至A端时灯泡被短路熄灭，当滑片从A端向B端移动时灯泡两端分得的电压变大，灯泡由熄灭变亮，当移至B端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联灯泡正常发光，故C符合题意； D、A接N，B接Q，C接M，M接N，滑动变阻器与灯泡并联，滑片的移动（接入电路的阻值不为0时）不能改变灯泡两端的电压，即灯泡的亮暗不变；当变阻器接入电路的阻值为0时，会造成电源短路，故D不符合题意。 故选：C。 29．滑动变阻器是通过改变 　接入电路中电阻线的长度　来改变电阻的。如图所示，若要使滑动变阻器的滑片P向A端滑动时，小灯泡变亮，那么可以将滑动变阻器的C接线柱与 　A　接线柱接在电路的M、N两端。闭合开关前，滑片P应位于 　B　（选填“A”或“B”）端。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的； （2）滑片P向A端滑动时，灯泡变亮，说明电路中电流变大；根据欧姆定律可知，在电源电压不变时，电流变大，滑动变阻器接入电路的阻值变小，所以滑动变阻器的C接线柱与A接线柱接在电路的M、N两端。 （3）闭合开关前，滑片在阻值最大处即B处。 故答案为：接入电路中电阻丝的长度；A；B。 30．晓君在探究“用滑动变阻器改变灯泡的亮度”实验中，她将滑动变阻器、电源、开关、灯泡连成了一个电路，闭合开关，灯泡发光，但调节滑动变阻器的滑片P时，灯泡的亮度没有发生改变，原因可能是　同时使用了滑动变阻器的上面两个或下面两个接线柱　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： 据上面的分析可知，闭合开关，灯泡发光，但调节滑动变阻器的滑片P时，灯泡的亮度没有发生改变，说明此时滑动变阻器不能改变电阻，原因可能是同时使用了滑动变阻器的上面两个或下面两个接线柱，此时滑动变阻器相当于导线或定值电阻。 故答案为：同时使用了滑动变阻器的上面两个或下面两个接线柱。 31．一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板。无风时OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与圆弧形电阻相接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S即可。通过分析可知：金属杆OC与弧形电阻AB组合在一起相当于一个 　滑动变阻器　，通过观察小灯泡的 　亮度　可以粗略地知道风力的大小，在物理学中这种研究方法叫做 　转换　法；电源电压一定时，风力越 　小　（填“大”或“小”），灯泡越暗。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）无风时OC是竖直的，连入电路的电阻是AB段，有风时，OC杆偏转一定的角度，连入电路的电阻变为BP段，连入电路的电阻随风的大小而改变，风力测定仪相当于滑动变阻器。 （2）风越强，OC杆偏转的角度越大，BP段越小，电阻变小，电源电压不变，电路中的电流变大，灯泡越亮，所以通过灯泡的亮度判断风力的大小，这就是常用的转换法。 （3）在电源电压一定时，风力越小，电阻丝越长，所以电路的电流越小。 故答案为：滑动变阻器；亮度；转换；小。 32．某班同学做“用滑动变阻器改变电流”的实验，电路如图所示。 （1）闭合开关前应移动滑片P，使变阻器连入电路中的电阻 　最大　，闭合开关后，要想让灯更亮些，则应将滑片P向 　左　移动 （2）若实验中电流不超过0.6A，请用笔画线将实物图连接起来。 （3）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是 　变阻器同时接下面两个接线柱　；乙同学发现无论怎样移动滑片，灯一直很亮，这可能是 　变阻器接了上面两个接线柱　；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽亮又忽灭，这可能是 　变阻器滑片接触不良　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）据所学知识可知，对于滑动变阻器，闭合开关前滑片应该处于最大阻值处；据电路图可知，要想让灯更亮些，即有效阻值变小，所以滑片应该向左移动； （2）按电流流向法连接实物图：从电源的正极出发，依次串联电流表、滑动变阻器、小灯泡、开关回到电源的负极，且电流表选择小量程，如下图所示： （3）据上面的分析可知，甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是变阻器同时接下面两个接线柱导致的；乙同学发现无论怎样移动滑片，灯一直很亮，这可能是变阻器接了上面两个接线柱导致的；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽亮又忽灭，这可能是变阻器滑片接触不良导致的。 故答案为：（1）最大；左；（2）见上面的分析；（3）变阻器同时接下面两个接线柱；变阻器接了上面两个接线柱；变阻器滑片接触不良。 33．同学们做“用滑动变阻器改变电流”的实验，如图所示。 （1）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片，灯的亮度都不发生变化，且一直很暗。这时，他接入电路的接线柱是　A、B　；乙同学发现无论怎样移动滑片，灯的亮度都不变，且一直很亮。这时，他接入电路的接线柱是　C、D　；丙同学缓慢向一个方向移动滑片，发现灯忽明忽暗，原因可能是　接触不良　。 （2）用笔代替导线连接电路使其完整，要求：滑片向左移动时，灯的亮度变暗。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是滑动变阻器连接的是下面两个接线柱；乙同学发现无论怎样移动滑片P，灯一直很亮，这可能是滑动变阻器连接的是上面两个接线柱；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽然亮又忽然不亮，这可能是接触不良。 （2）滑动变阻器滑片左移，灯泡变暗→电路中电流变小→总电阻变大→滑动变阻器电阻变大→滑片靠近下面的接线柱，所以把右下端的接线柱接入。连接如图所示： 故答案为：（1）A、B；C、D；接触不良；（2）见上图。 七．滑动变阻器的作用（共3小题） 34．如图1所示的实验器材，现用电流表、电压表分别测出通过灯泡的电流和灯泡两端的电压，电路中电流约为0.5A，并用变阻器改变小灯泡的电流，要求滑片向右滑动时灯泡变亮。 （1）按要求连接实物图。 （2）在图2虚线框内画出相应的电路图。 （3）在闭合开关前，滑动片P应调到　左　端。 （4）滑动变阻器的作用是　保护电路，且通过改变电阻改变电路中的电流和用电器两端的电压　。 （5）当接变阻器的　最上面　两个接线柱接入电路的两种情况下，灯泡很亮，移动变阻器不起变阻作用。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）由电路图可知，电源的电压为3V，所以电压表的量程为0～3V，且与灯泡并联； 电路中电流约为0.5A，所以电流表的量程选0～0.6A，且与灯泡串联； 滑动变阻器的右下方接线柱必须接到电路中，然后把上端的任意接线柱连入电路，最后与开关、电源组成电路，如下图所示： （2）先画出电源的符合，从正极开始依次画出开关、灯泡、电流表、滑动变阻器回到负极，最后电压表并联在灯泡的两端，如下图所示： （3）闭合开关前，滑片应该打到最大阻值处，所以滑片应该处于最左端； （4）此时滑动变阻器的作用是：保护电路，且通过改变电阻改变电路中的电流和用电器两端的电压； （5）当接变阻器的最上面两个接线柱接入电路的两种情况下，灯泡很亮，移动变阻器不起变阻作用。 故答案为：（1）见上图；（2）见上图；（3）左；（4）保护电路，且通过改变电阻改变电路中的电流和用电器两端的电压；（5）最上面。 35．连接在电路中的滑动变阻器，能够起很多作用： （1）在“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时，其主要作用是改变　导体两端电压　；若“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”，其主要作用是保持　导体两端电压不变　； （2）在做“伏安法测电阻”的实验中，则滑动变阻器的主要作用是　多次测量求平均值　，从而可以减小实验误差； （3）上述三个实验电路中滑动变阻器所起的共同作用是　保护电路　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）图甲是研究欧姆定律的实验，在该实验中：探究导体中的电流与导体两端的电压的关系时，滑动变阻器的作用是改变电路中的电流和电阻两端的电压；探究导体中的电流与导体的电阻的关系时，滑动变阻器的作用是保持电阻两端的电压不变； （2）伏安法测定值电阻的阻值实验，在实验中需要通过改变滑动变阻器的阻值，多测几组数据求平均值，来减小误差； （3）通过上面分析不难看出，不论甲、乙两个电路研究目的是什么，滑动变阻器对两个电路起的共同作用是保护电路。 故答案为：（1）导体两端电压；导体两端电压不变； （2）多次测量求平均值； （3）保护电路； 36．小明在学了欧姆定律后归纳了滑动变阻器在不同情况下的作用不同： （1）滑动变阻器本身的作用：通过改变接入电路中电阻线的　长度　来改变电路中的电阻，从而来改变电路中的　电流　（选填“电流”或“电压”）； （2）在探究电阻R不变时，研究通过它的电流与其两端电压的关系时，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来改变电阻两端的　电压　； （3）在探究电阻两端的电压不变时，研究通过它的电流与电阻大小的关系时，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来　保持用电器两端的电压不变　； （4）在“伏安法”测未知电阻实验中，滑动变阻器的作用是：通过改变电路中的电流从而来改变电阻两端的电压最终实现　多次测量求平均值减小误差　的目的。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：（1）根据滑动变阻器的制成原理可知：滑动变阻器是通过改变电阻丝接入电路的长度来改变电阻的。从而达到改变电路中电流的目的。 （2）在探究电阻不变，电流与电压的关系时，为了改变电阻两端的电压，就需要通过改变滑动变阻器接入电路的阻值来实现。 （3）根据控制变量法的思路，研究导体中的电流与电阻的关系时，要保持导体两端的电压不变，而电路中换用阻值不同的电阻时，电阻两端的电压就要改变。为了保持电阻两端的电压不变，就需要改变滑动变阻器接入电路的阻值。 （4）测量导体的电阻时，通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流，可以多测几组数据，通过求平均值来减小误差。 故答案为：（1）长度；电流。 （2）电压。 （3）保持用电器两端电压不变。 （4）多次测量求平均值，减小误差。 八．电阻箱（共2小题） 37．2n+1个阻值均为R的电阻通过导线首尾连成一圆环，相邻的两个电阻之间均可引出一接线柱，从而构成一变阻器，则利用该变阻器可获得不同阻值的个数为 　n　个；最大阻值为 　＝　。 【答案】见试题解答内容 【解答】解：该变阻器可以得到的电路是一个电阻与2n个电阻并联、两个电阻与2n﹣1个电阻并联、…n个电阻与n+1个电阻并联，依此类推又为n个电阻与n+1个电阻并联、…两个电阻与2n﹣1个电阻并联、一个电阻与2n个电阻并联与前面重复，因此利用该变阻器可获得不同阻值的个数为n个； 当n个电阻与n+1个电阻并联时，阻值最大，即＝。 故答案为：n；＝。 38．图（1）所示的电阻箱的示数为 　2011　Ω。 图（2）所示的电压表的示数为 　2.4　V，电流表的示数为 　0.5　A。 【答案】见试题解答内容 【解答】解： （1）由图示电阻箱可知，电阻箱连入电路的电阻为：R＝2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+1×1Ω＝2011Ω； （2）电压表使用量程0～3V，分度值为0.1V，示数为U＝2V+4×0.1V＝2.4V，电流表使用量程0～0.6A，分度值0.02A，示数为I＝0.4A+5×0.02A＝0.5A。 故答案为：2011；2.4；0.5。 学科网（北京）股份有限公司1 学科网（北京）股份有限公司 $$