内容正文:
浙教版八上科学第四章
4.3物质的导电性与电阻
01 思维导图
02 基础知识
☀知识点一 物质的导电能力
1、容易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、食盐水。
2、不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。
注:纯净的水是 的,但由于普通的水中溶有大量其他的物质,因此普通的水是能导电的。家庭电路中的所有导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料包裹着的,主要是为了 。
3、导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。硅、锗。
导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时会相互转化。如: 的玻璃会导电;导体的 后,会使它的导电能力下降,甚至不容易导电。
4、金属导体导电的原因是:_________________________。绝缘体不导电的原因是:内部几乎没有自由电荷。
☀知识点二 电阻
1、电阻的概念:电阻是导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用越强,电阻就越大。绝缘体的电阻非常大,导电能力弱。
2、电阻的符号:电阻的符号:___________
3、 电阻的单位及换算:1兆欧(MΩ)=103千欧(KΩ)A=106欧(Ω)
☀知识点三 影响电阻大小的因素
1.实验方法
(1)应采用____法来进行实验。
(2)导体的电阻大小无法直接观察到,可以采用____法来进行实验,用灯泡的亮度或电流表示数的大小来反映导体电阻的大小。
2.实验探究及结论
(1)导体电阻与长度的关系:在导体的材料和横截面积相同的情况下,长度越长,导体的电阻____。
(2)导体电阻与横截面积的关系:在导体的材料和长度相同的情况下,横截面积越大(越粗),电阻____。
(3)导体电阻与材料的关系:不同的材料,导电能力的强弱是不相同的。因此,导电能力也是材料的一种特性。
(4)导体的电阻与温度的关系:①导体的电阻还跟导体的温度有关,如同一金属导体,温度越高,电阻____;当气温高或人体出汗时,人体电阻____,而人体皮肤很干燥时,电阻较大。②某些物质在很低的温度时,电阻就变成了零,这就是____现象。如水银在-269摄氏度时,电阻会突然消失。
注意:(1)串联电路的总电阻与各分电阻的关系是R=R1+R2,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大.
(2)并联电路的总电阻与各分电阻的关系是,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小.
03 经典例题
ღ题型一 导体和绝缘体
例1.芯片是指含有集成电路的硅片,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
例2.下列说法正确的是()
A.导体能带电,绝缘体不能带电
B.导体能导电,绝缘体不能导电
C.导体中有电子,绝缘体中没有电子
D.导体中有大量自由移动的电荷,绝缘体中几乎没有自由移动的电荷
例3.如图是实验室带灯座的小灯泡,通常情况下都是由导体构成的一组是…()
A.灯丝和接线柱 B.金属螺旋和玻璃外壳
C.灯丝和玻璃外壳 D.接线柱和塑料螺旋帽
例4.考试时同学们要用2B铅笔填涂机读卡,以便电脑可以直接读取机读卡上的答案,这是因为2B铅笔中的石墨是 (填“导体”或“绝缘体”);老师建议同学们使用“考试专用笔”,若使用了不合格的2B铅笔,则铅笔芯的导电性变 (填“强”或“弱”),可能使电脑无法识别。若没有填涂答案,则相当于 (填“断路”或“短路”)。
例5.金属是一种良好的导体,金属之所以能导电是因为金属内部()
A.有大量的电子 B.有大量的电荷
C.有大量的原子 D.有大量的自由电子
ღ题型二 电阻和电阻的串并联
例1.两个电阻并联起来相当于()
A.增大了电阻的长度 B.减小了电阻的长度
C.增大了电阻的横截面积 D.减小了电阻的横截面积
例2.下列有关电阻的说法错误的是 ( )
A.电阻是导体对电流的阻碍作用
B.电阻的大小表示物体导电能力的强弱
C.电阻是导体本身的一种性质
D.一般情况下导体的电阻都等于零
例3.两个导体的电阻 欧, 欧,并联使用时,总电阻R的阻值范围⋯⋯⋯⋯()
A.小于1欧 B.在1 欧与 10 欧之间
C.大于 10欧 D.无法确定
例4.教室里有多盏日光灯,使用时开的灯越多,则电路中()
A.总电流越小 B.总电阻越小 C.总电阻越大 D.总电压越大
例5.如图所示,ab间的总电阻是…()
A.5欧 B.10欧 C.20欧 D.0
例6.光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变。“光强”是表示光的强弱程度的物理量,照射光越强,光强越大,光强符号用E 表示,国际单位为坎德拉( cd)。实验测得光敏电阻的阻值R 与光强E之间的关系如图所示,由图可知 ( )
A.光敏电阻的阻值随光强的增强而变大
B.光敏电阻的阻值随光强的增强而变小
C.光敏电阻的阻值随光强的增强先变大后变小
D.光敏电阻的阻值随光强的增强先变小后变大
例7. 在如图所示的电路中,电阻R21,若保持电路的总电流不变,则为了使通过R1 的电流稍增大一点,可采用的措施是( )
A.与R2并联一个比R2小得多的电阻
B.与R2 并联一个比R2大得多的电阻
C.与R2串联一个比R2小得多的电阻
D.与R2串联一个比 R2大得多的电阻
例8. 用均匀电阻丝制成半径为r的半圆圈,如图所示,已知O、a两点间的电阻为R,则b、c两点间的电阻为( )
A. B. C.R D.无法计算
ღ题型三 影响电阻的因素
例1.如图所示的两导体是由同种材料组成的,且长度相等,则()
A. B.
C. D.
例2.如图所示为“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,A、B之间接导体。
(1)本实验通过 来比较导体电阻的大小,这种科学方法为 。
(2)如果手边除了图示元件外,第15题图只有一根较长的金属丝,则他不能探究导体的电阻是否与 和 有关。
例3.小科为探究“铅笔芯电阻大小与温度的关系”,选用不同型号的铅笔芯进行了如下实验。
步骤一:将H型铅笔芯接入电路,闭合开关,测量并记录通过它的电流;
步骤二:用酒精灯给铅笔芯加热,每隔 20 秒测量并记录通过它的电流;
步骤三:分别将 HB型、2B型铅笔芯接入电路,____以上实验过程。如表是记录的通过电流的实验数据,请分析回答下列问题:
时间
0
20s
40s
60s
H
0.15A
0.17A
0.19A
0.22A
HB
0.25A
0.27A
0.29A
0.30A
2B
0.32A
0.34A
0.36A
0.38A
(1)实验中,小科是通过 的变化来判断铅笔芯电阻的变化的。
(2)分析表中数据可以得出结论: 。
(3)相同温度下,不同型号的铅笔芯(长度和粗细相同)电阻较大的是 型,它们电阻大小不同是因为它们的 不同。
例4.在“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验中:
(1)甲同学的猜想:①电阻可能与导体的材料有关;乙同学的猜想:②电阻可能与导体的温度有关;丙同学的猜想:③电阻可能与导体的横截面积有关。根据你掌握的电学知识,你的猜想:④电阻还可能与 有关。
(2)现有金属材料甲和乙制成的各种不同规格的导线,规格如下表。先用导线 A 和 B 进行实验,可以探究 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的猜想。要想探究猜想①,应该选用 (填导线的字母)两根导线进行实验。
导线
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
金属甲
1
0.2
B
金属甲
1
0.1
C
金属乙
1
0.1
D
金属乙
0.5
0.1
例5.一块厚薄均匀的长方体铁块如图,分别沿图中所示的不同方向接入电路,则()
A.沿 AB 方向接入电路时电阻最小
B.沿CD方向接入电路时电阻最小
C.沿EF方向接入电路时电阻最小
D.沿各个方向接入电路时的电阻一样大
例6.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.利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
C.利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、材料的关系
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
例7.某实验小组在探究“电阻的大小与哪些因素有关”时,老师提供的器材如图所示,实验板上固定了A、B、C、D四根金属丝,S表示金属丝的横截面积,A、B、D长度相同。实验时,将金属丝分别接入电路中的M、N两点之间,请你回答下列问题。
(1)将金属丝 分别接入M、N两点间,可探究电阻的大小与导体横截面积的关系。
(2)将B、C两根金属丝分别接入M、N两点间,可探究 。
例8.决定电阻大小的因素
(1)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的 、 和 ,还有温度对电阻也有影响。
(2)研究导体电阻与哪些因素有关时所采用的方法是 。
(3)在其他都相同的条件下,导体的长度越长,电阻越 ;横截面积越小,电阻越 。
04 强化提升
一、单选题
1.将一根短的金属丝缓慢拉长,下列量变大的是()
A.质量 B.电阻 C.体积 D.密度
2.下列各因素和导体电阻大小无关的是 ( )
A.导体的长度 B.导体的横截面积
C.导体中的电流 D.制成导体的材料
3.两个导体串联后的总电阻大于其中任何一个导体的电阻,因为导体串联相当于( )
A.减小了导体长度 B.减小了导体横截面积
C.增大了导体长度 D.增大了导体横截面积
4.下列关于导体和绝缘体的说法不正确的是( )
A.金属能导电是因为金属中有自由电子 B.酸、碱、盐的水溶液是导体,其导电的特点是离子导电
C.绝缘体不容易导电,是因为绝缘体内没有电荷 D.有些绝缘体在一定的条件下会变成导体
5.一支铅笔的自述:①将我斜插在盛水的玻璃杯中,你会看到我的身子变弯了;②我若躺在亮处,大家就能看见我;③我和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,它在纸上“滚”,我在纸上“滑”;④你若把我的内芯接入电路,电流能从我的身上流过。你认为铅笔的自述中正确的是( )
A.只有① B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④都正确
6.橡皮泥具有取材方便、容易变形且变形后不反弹、可重复使用和价格便宜等特点,是一种理想的科学实验材料。如图所示,小温将一段柱状彩色橡皮泥接入电路,研究其导电性,闭合开关后,LED灯发光。若将橡皮泥揉搓成细条状后再接入电路,其他条件不变,则LED灯的亮度( )
A.增强 B.不变 C.减弱 D.条件不足,无法确定
7. 长度相同,粗细和材料不同,而电阻相同的甲、乙两根导线,当把粗的导线甲均匀拉长到和细的导线乙一样粗细时,则( )
A. B. C. D.无法判断
8. 有两个圆环A和B,均由相同粗细的铜导线围成。其中圆环A 所围的面积是圆环B 的两倍,则原先的两根铜导线的电阻之比为( )
A.2: 1 B. :1 C.4: 1 D.1: 2
9.经过下列操作后导体的电阻将发生变化的是( )
A.增大导体两端的电压
B.将导体对折后拉到原长,然后接入电路
C.减小通过导体的电流
D.将导体拉长后接入电路
二、实验探究题
10.在学习了有关电阻的知识后,科学兴趣小组的同学在探究食盐水的导电性能时,设计了如图所示的电路和实验。
(1)为验证有关猜想,同学们将电路中的a、b分别插入溶液中,插入位置如甲、乙、丙、丁四图所示,则同学们的猜想是食盐水的导电性能可能:
①与食盐水的 有关;
②与两金属片在食盐水中的 有关;
③ 有关。
(2)实验证明猜想①成立。试解释电解水实验中(水中已加入适量氢氧化钠),越到后面电解水的速度会越快。
11.小明为了研究物质的导电性能或电阻大小与温度的关系,连接了如图电路。开关 S1、S2闭合后,分别用酒精灯给玻璃芯柱、细铁丝加热,请回答下列问题。
(1)如图所示,灯泡 L1 和 L2 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2)在玻璃芯柱温度不断升高而发红的过程中,看到 L1 灯泡亮度逐渐变亮,说明 。
(3)在细铁丝温度不断升高而发红的过程中,看到 的现象,说明铁丝的电阻随温度升高而增大。
(4)本实验用到的科学方法是转换法,体现在将____(填字母)。
A.绝缘体转化为导体
B.电阻的大小转化为灯泡的明暗程度
12.学习了电学知识后,小明对影响电阻大小的部分因素进行了探究,器 材 有 开关、电流表、干电池(电压恒为1.5伏)各一个,三根完全相同的合金丝,导线若干,连接如图所示的电路,小明将合金丝以不同方式分别接入电路 A、B之间,闭合开关S后,记录的数据如表。请根据实验数据,回答下列问题。
实验组号
A
B
C
D
E
连接方式
一根
两根
串联
三根
串联
两根并联
三根并联
电流表读数(A)
__(2)__
0.15
0.1
0.6
0.9
(1)为了探究电阻的大小与长度的关系,应选实验 ;为了探究电阻的大小与横截面积的关系,应选实验 。(均填实验组号字母)
(2)根据探究的已知结果,将一根合金丝接入电路时电流应是 安。
(3)为了避免电流过大而损坏电池,对实验电路可做的改进是 。
(4)实验中,电阻的大小并不能直接观察,而是通过 反映出来的,这种科学方法叫 。
13.如图为探究“影响导体电阻大小因素”的一套实验器材(其中ABC为锰铜合金,D为镍铬合金)。请回答下列问题;
(1)实验时无法借助仪器直接测得导体电阻大小,而是通过对比 得出。
(2)为探究导体电阻大小与横截面积的关系,可选取 两根导线进行实验。
(3)本实验在进行现象对比时,存在主观性。若在电路中串联一个 (填“电流表”或“电压表”),则可以通过定量的数据客观地比较导体电阻的大小。
14.在“探究影响电阻大小的因素”的实验中,某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证。实验中使用4根电阻丝,其规格、材料如表所示。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
电流大小/A
A
锰铜合金
0.5
0.8
0.40
B
镍铭合金
0.5
0.8
0.32
C
镍铬合金
0.5
0.4
0.16
D
镍铬合金
1.0
0.4
0.08
(1)实验中通过观察 来比较电阻的大小,此过程用到的研究方法是 。
(2)分别将C、D两根合金丝接入电路,可初步得出的结论是 。
(3)分别将 《填编号)两根合金丝接入电路,可初步得出的结论是导体的材料、长度相同时,横截面积越小,电阻越大。
15.为了探究导体导电能力是否与材料及长度有关,科学兴趣小组利用电压恒定的学生电源、不同规格的金属丝(如下表所示)、电流表、开关等器材进行了如下实验。
编号
材料
长度
横截面积
①
镍铬合金
1米
1毫米2
②
镍铬合金
1米
2毫米2
③
镍铁合金
1米
1毫米2
④
锰铜合金
1米
1毫米2
步骤一:将①号金属丝的A、B端接入电路,使a导线的P端与B相连(如图甲)。
步骤二:闭合开关,记录电流表示数I1,立刻断开开关。
步骤三:将P端分别移至金属丝的C、D点,闭合开关,记录电流表示数分别为I2、I3,并立刻断开开关。
步骤四:分别用②、③、④号金属丝替换①号金属丝重复上述步骤。
(1)步骤二记录的电流表示是如图乙所示,则大小为 。
(2)本实验过程中每次记录电流表示数后立刻断开开关,并等待片刻后再进行下一步的操作,这种做法的目的是 。
(3)小明在用④号金属丝实验时,发现无法通过电流表示数的变化探究其导电性与长度的关系。查阅资料:长度、粗细均相同的锰铜合金电阻比镍铬合金小得多,试分析用④号金属丝实验时现象不明显的原因: 。
16.如图所示是探究影响导体电阻大小因素的实验电路,如表中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:
导体代
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
锰铜合金
(1)实验中,通过观察电流表的示数可以判断导体的 大小,小灯泡在电路中的主要作用是 。
(2)通过对 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。
(4)若把A、B 两导体首尾相连后再接入电路M、N 两端,会发现电流表示数变得更小,说明两导体串联后的电阻值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)生活中,通常选择铜芯线、铝芯线作为输电线,而不选择铁芯线,是因为导体的电阻还与导体的 有关。
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浙教版八上科学第四章
4.3物质的导电性与电阻
01 思维导图
02 基础知识
☀知识点一 物质的导电能力
1、容易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、食盐水。
2、不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。
注:纯净的水是不导电的,但由于普通的水中溶有大量其他的物质,因此普通的水是能导电的。家庭电路中的所有导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料包裹着的,主要是为了防止导电而使人触电。
3、导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。硅、锗。
导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时会相互转化。如:被烧红的玻璃会导电;导体的表面若被氧化或腐蚀后,会使它的导电能力下降,甚至不容易导电。
4、金属导体导电的原因是:内部存在大量自由移动的电子。绝缘体不导电的原因是:内部几乎没有自由电荷。
☀知识点二 电阻
1、电阻的概念:电阻是导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用越强,电阻就越大。绝缘体的电阻非常大,导电能力弱。
2、电阻的符号:电阻的符号:—□—
3、电阻的单位及换算:1兆欧(MΩ)=103千欧(KΩ)A=106欧(Ω)
☀知识点三 影响电阻大小的因素
1.实验方法
(1)应采用__控制变量__法来进行实验。
(2)导体的电阻大小无法直接观察到,可以采用__转换__法来进行实验,用灯泡的亮度或电流表示数的大小来反映导体电阻的大小。
2.实验探究及结论
(1)导体电阻与长度的关系:在导体的材料和横截面积相同的情况下,长度越长,导体的电阻__越大__。
(2)导体电阻与横截面积的关系:在导体的材料和长度相同的情况下,横截面积越大(越粗),电阻__越小__。
(3)导体电阻与材料的关系:不同的材料,导电能力的强弱是不相同的。因此,导电能力也是材料的一种特性。
(4)导体的电阻与温度的关系:①导体的电阻还跟导体的温度有关,如同一金属导体,温度越高,电阻__越大__;当气温高或人体出汗时,人体电阻__较小__,而人体皮肤很干燥时,电阻较大。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。如水银在-269摄氏度时,电阻会突然消失。
注意:(1)串联电路的总电阻与各分电阻的关系是R=R1+R2,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大.
(2)并联电路的总电阻与各分电阻的关系是,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小.
03 经典例题
ღ题型一 导体和绝缘体
例1.芯片是指含有集成电路的硅片,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
【解析】【分析】根据半导体的特点和用途分析。
【解答】半导体的导电能力在导体和绝缘体之间,是制造锌片的主要材料,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
例2.下列说法正确的是()
A.导体能带电,绝缘体不能带电
B.导体能导电,绝缘体不能导电
C.导体中有电子,绝缘体中没有电子
D.导体中有大量自由移动的电荷,绝缘体中几乎没有自由移动的电荷
【答案】D
【解析】【分析】根据导体导电的原因分析判断。
【解答】AB.导体容易导电,绝缘体不容易导电,故A、B错误;
CD.导体内有大量可以自由移动的电荷,而绝缘体内几乎没有可以自由移动的电荷,故D正确,C错误。
故选D。
例3.如图是实验室带灯座的小灯泡,通常情况下都是由导体构成的一组是…()
A.灯丝和接线柱 B.金属螺旋和玻璃外壳
C.灯丝和玻璃外壳 D.接线柱和塑料螺旋帽
【答案】A
【解析】【分析】 容易导电的物体称之为导体,常见的导体有:酸、碱、盐的溶液,金属,大地,人体等。不容易导电的物体称为绝缘体,常见的绝缘体有陶瓷、玻璃、橡胶、油等。
【解答】 A.灯丝和接线柱都属于导体,故A符合题意;
B.金属螺旋属于导体,玻璃外壳属于绝缘体,故B不合题意;
C.灯丝属于导体,玻璃外壳属于绝缘体,故C错误;
D.接线柱属于导体,塑料螺旋帽属于绝缘体,故D错误。
故选A。
例4.考试时同学们要用2B铅笔填涂机读卡,以便电脑可以直接读取机读卡上的答案,这是因为2B铅笔中的石墨是 (填“导体”或“绝缘体”);老师建议同学们使用“考试专用笔”,若使用了不合格的2B铅笔,则铅笔芯的导电性变 (填“强”或“弱”),可能使电脑无法识别。若没有填涂答案,则相当于 (填“断路”或“短路”)。
【答案】导体;弱;断路
【解析】【分析】导体善于导电,绝缘体不善于导电,物体的电阻越大,越不容易导电;
【解答】 当用2B铅笔中的石墨填涂机读卡时,由于石墨是导体,会使读卡机形成通路而识别。
当用了不合格的2B铅笔,由于铅笔芯的导电性变弱而无法使读卡机形成通路而识别。由此我们可以推断不合格的2B铅笔的电阻比合格的2B铅笔的电阻大。
若没有填涂答案,则相当于断路。
例5.金属是一种良好的导体,金属之所以能导电是因为金属内部()
A.有大量的电子 B.有大量的电荷
C.有大量的原子 D.有大量的自由电子
【答案】D
【解析】【分析】根据金属导电的原因分析判断。
【解答】 金属是一种良好的导体,金属之所以能导电是因为金属内部有可以自由移动的电子,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
ღ题型二 电阻和电阻的串并联
例1.两个电阻并联起来相当于()
A.增大了电阻的长度 B.减小了电阻的长度
C.增大了电阻的横截面积 D.减小了电阻的横截面积
【答案】C
【解析】【分析】根据电阻并联的情形推测影响电阻的哪个因素发生改变即可。
【解答】 两个电阻并联起来,长度不变,相当于增大了横截面积,因此并联后总电阻会变小,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
例2.下列有关电阻的说法错误的是 ( )
A.电阻是导体对电流的阻碍作用
B.电阻的大小表示物体导电能力的强弱
C.电阻是导体本身的一种性质
D.一般情况下导体的电阻都等于零
【答案】D
【解析】【分析】AB.根据电阻的定义判断;
CD.根据影响电阻的因素的知识分析。
【解答】AB.电阻是导体对电流的阻碍作用,大小表示物体导电能力的强弱,故A、B正确不合题意;
CD.电阻是导体本身的一种性质,只与材料、长度、横截面积和温度有关,与是否通电无关,故C正确不合题意,D错误符合题意。
故选D。
例3.两个导体的电阻 欧, 欧,并联使用时,总电阻R的阻值范围⋯⋯⋯⋯()
A.小于1欧 B.在1 欧与 10 欧之间
C.大于 10欧 D.无法确定
【答案】A
【解析】【分析】 并联电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和,电阻越并越小,小于其中任一个电阻。
【解答】 电阻并联,相当于增大了横截面积,电阻越并越小,小于任一个电阻,故并联电阻一定小于1欧。
故选A。
例4.教室里有多盏日光灯,使用时开的灯越多,则电路中()
A.总电流越小 B.总电阻越小 C.总电阻越大 D.总电压越大
【答案】B
【解析】【分析】根据电阻并联的特点分析总电阻的变化,根据并联电路的电压规律分析总电压的变化,根据欧姆定律分析总电流的变化。
【解答】 教室里有多盏日光灯, 它们之间为并联,使用时开的灯越多,相当于横截面积越大,那么总电阻越小。并联电路两端总电压等于支路电压,即总电压不变,根据可知,总电流变大,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
例5.如图所示,ab间的总电阻是…()
A.5欧 B.10欧 C.20欧 D.0
【答案】D
【解析】【分析】 (1)并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和。
(2)用电器短路是指用一根导线将某个用电器的两端连接起来,被短路的用电器中无电流通过。
【解答】根据图片可知,两个10Ω的电阻并联,但它们又被一根导线将电阻的两端连接起来,引起两个电阻同时短路,所以电路中电阻为零。
故选D。
例6.光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变。“光强”是表示光的强弱程度的物理量,照射光越强,光强越大,光强符号用E 表示,国际单位为坎德拉( cd)。实验测得光敏电阻的阻值R 与光强E之间的关系如图所示,由图可知 ( )
A.光敏电阻的阻值随光强的增强而变大
B.光敏电阻的阻值随光强的增强而变小
C.光敏电阻的阻值随光强的增强先变大后变小
D.光敏电阻的阻值随光强的增强先变小后变大
【答案】B
【解析】【分析】由图象可直接得出电阻与光强的关系。
【解答】 根据图片可知,光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
例7. 在如图所示的电路中,电阻R21,若保持电路的总电流不变,则为了使通过R1 的电流稍增大一点,可采用的措施是( )
A.与R2并联一个比R2小得多的电阻
B.与R2 并联一个比R2大得多的电阻
C.与R2串联一个比R2小得多的电阻
D.与R2串联一个比 R2大得多的电阻
【答案】C
【解析】【分析】首先根据并联电路的电流规律确定通过R2的电流大小变化,再根据欧姆定律分析它所在支路上的总电阻的变化,最后根据电阻串联的特点分析解答即可。
【解答】若保持电路的总电流不变,则为了使通过 R1的电流稍增大一点,
根据I总=I1+I2可知,就应当让通过R2的电流稍减小一点,
根据欧姆定律 可知,就需要增大R2所在位置的阻值;
根据R总=R+R'可知,可以与R2串联一个比 R2小得多的电阻。
故选C。
例8. 用均匀电阻丝制成半径为r的半圆圈,如图所示,已知O、a两点间的电阻为R,则b、c两点间的电阻为( )
A. B. C.R D.无法计算
【答案】A
【解析】【分析】根据并联电路的电阻特点,结合导体电阻与长度成正比的规律分析计算即可。
【解答】根据图片可知,abO与acO并联,且二者阻值相等,
因为oa两点间的电阻为R,根据并联电路电阻的关系可得,Rabo=Raco=2R,
该电阻丝的总电阻等于两端串联,即2R+2R=4R;
将b、c两点接入电路,则cab的电阻为 ,
cOb 的电阻为
根据并联电路电阻的关系可得:。
故选A。
ღ题型三 影响电阻的因素
例1.如图所示的两导体是由同种材料组成的,且长度相等,则()
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】【分析】导体电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】根据题意可知,两导体材料相同,长度相同,R1的横截面积大于R2,则R1<R2。串联电路中各处电流都相等,即I1=I2。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
例2.如图所示为“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路,A、B之间接导体。
(1)本实验通过 来比较导体电阻的大小,这种科学方法为 。
(2)如果手边除了图示元件外,第15题图只有一根较长的金属丝,则他不能探究导体的电阻是否与 和 有关。
【答案】(1)电流表示数的大小;转换法
(2)长度;横截面积
【解析】【分析】 (1)根据欧姆定律,电压不变,电阻的变化会引起电路中电流的变化,实验通过电流表的示数变化来反映电阻的变化。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
(2)电阻与多个因素有关,应用控制变量法进行分析。
【解答】 (1)在电源电压不变的情况下,ab之间接入的电阻越大,电路中的总电阻越大,电流就越小,所以可以根据电流表示数的大小来判断所接入导体电阻的大小,这就是转换法。
(2)当探究导体电阻与长度的关系时,可控制横截面积和材料不变,改变导体的长度,能够完成;
当探究导体电阻与横截面积的关系时,可控制长度和材料不变,只需对折就能改变横截面积,能够完成;
当探究导体电阻与材料的关系时,可控制长度和横截面积不变,因为只有一个金属丝,所以无法改变材料,不能够完成。
例3.小科为探究“铅笔芯电阻大小与温度的关系”,选用不同型号的铅笔芯进行了如下实验。
步骤一:将H型铅笔芯接入电路,闭合开关,测量并记录通过它的电流;
步骤二:用酒精灯给铅笔芯加热,每隔 20 秒测量并记录通过它的电流;
步骤三:分别将 HB型、2B型铅笔芯接入电路,____以上实验过程。如表是记录的通过电流的实验数据,请分析回答下列问题:
时间
0
20s
40s
60s
H
0.15A
0.17A
0.19A
0.22A
HB
0.25A
0.27A
0.29A
0.30A
2B
0.32A
0.34A
0.36A
0.38A
(1)实验中,小科是通过 的变化来判断铅笔芯电阻的变化的。
(2)分析表中数据可以得出结论: 。
(3)相同温度下,不同型号的铅笔芯(长度和粗细相同)电阻较大的是 型,它们电阻大小不同是因为它们的 不同。
【答案】(1)电流
(2)不同型号铅笔芯的电阻随温度的升高而减小
(3)H;材料
【解析】【分析】 (1)当导体两端的电压一定时,导体的电阻越大,导体中的电流就越小,因此可以利用导体中电流的大小来反映导体阻值的大小。这是一种转换的思路。
(2)要研究电阻与温度的关系,就要在其他因素不变的情况下,改变导体的温度。在此题中导体的温度高低可以由加热的时间的长短来反映。根据表中的实验数据:加热时间越长体现温度越高、电流越大反映电阻越小,两者结合,即可得到电阻与温度的关系。
(3)电阻大小与材料、长度、横截面积有关。
【解答】 (1)在电压一定的情况下,导体中的电流越大,则导体电阻越小,则可以通过导体中的电流的大小来反映导体电阻的大小。
(2)由表中数据可知,随着时间的推移,即温度的升高,无论是哪种型号的铅笔芯中的电流都在增大,也就是说它们芯的电阻都在减小。由此可知不同型号铅笔芯的电阻随温度的升高而减小。
(3)根据表格数据可知,相同温度下,H型铅笔芯电流最小而电阻最大,即电阻较大的是H型,
它们的电阻大小不同是因为它们的材料不同。
例4.在“探究导体的电阻与哪些因素有关”的实验中:
(1)甲同学的猜想:①电阻可能与导体的材料有关;乙同学的猜想:②电阻可能与导体的温度有关;丙同学的猜想:③电阻可能与导体的横截面积有关。根据你掌握的电学知识,你的猜想:④电阻还可能与 有关。
(2)现有金属材料甲和乙制成的各种不同规格的导线,规格如下表。先用导线 A 和 B 进行实验,可以探究 (填“甲”“乙”或“丙”)同学的猜想。要想探究猜想①,应该选用 (填导线的字母)两根导线进行实验。
导线
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
金属甲
1
0.2
B
金属甲
1
0.1
C
金属乙
1
0.1
D
金属乙
0.5
0.1
【答案】(1)导体的长度
(2)横截面积;BC
【解析】【分析】(1)根据导体电阻影响因素的知识解答;
(2)根据表格数据分析A和B的哪个因素不同即可。根据控制变量法的要求选择对照实验。
【解答】(1)我的猜想:④电阻还可能与导体的长度有关。
(2)①根据表格数据可知,A和B只有横截面积不同,因此可以探究导体电阻与横截面积的关系,即探究猜想甲;
②要探究猜想①,即探究导体电阻与材料的关系时,需要控制导体长度和横截面积相同,只改变材料,故选BC。
例5.一块厚薄均匀的长方体铁块如图,分别沿图中所示的不同方向接入电路,则()
A.沿 AB 方向接入电路时电阻最小
B.沿CD方向接入电路时电阻最小
C.沿EF方向接入电路时电阻最小
D.沿各个方向接入电路时的电阻一样大
【答案】B
【解析】【分析】导体电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】根据图片可知,长方体铁块的材料不变,沿CD接入电路时,铁块的横截面积最大而长度最小,那么此时接入的阻值最小,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
例6.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.利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
C.利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、材料的关系
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
【答案】B
【解析】【分析】 (1)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;
(2)因为两根电阻丝的材料一样,故运用控制变量法,可以探究导体的电阻大小和横截面积、长度的关系。
【解答】解:A、小灯泡越亮,说明小灯泡的实际功率越大,电源电压一定,由可知,表示接入的合金丝电阻越小,故A错误;
BC、利用此装置中的一根电阻丝,用移动夹子来改变接入电阻丝的长度,也可以探究导体电阻大小和长度的关系;
已知a、b为长度一样的镍铬合金丝,b 比a的横截面积大,所以利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系,故B正确、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,电压表不能串联在电路中,而应该并联在电路中,故D错误。
故选:B。
例7.某实验小组在探究“电阻的大小与哪些因素有关”时,老师提供的器材如图所示,实验板上固定了A、B、C、D四根金属丝,S表示金属丝的横截面积,A、B、D长度相同。实验时,将金属丝分别接入电路中的M、N两点之间,请你回答下列问题。
(1)将金属丝 分别接入M、N两点间,可探究电阻的大小与导体横截面积的关系。
(2)将B、C两根金属丝分别接入M、N两点间,可探究 。
【答案】(1)BD
(2)导体电阻大小与导体长度的关系
【解析】【分析】电阻大小与导体长度、横截面积、材料和温度有关,实验时利用控制变量法进行探究。
【解答】(1)探究电阻的大小与导体横截面积的关系,需控制材料、长度相同,改变横截面积,故选B、D两电阻丝。
(2)B、C两电阻丝材料和横截面积相同,长度不同,故可探究电阻的大小与导体长度的关系。
故答案为:(1)B、D;(2)电阻的大小与导体长度的关系。
例8.决定电阻大小的因素
(1)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的 、 和 ,还有温度对电阻也有影响。
(2)研究导体电阻与哪些因素有关时所采用的方法是 。
(3)在其他都相同的条件下,导体的长度越长,电阻越 ;横截面积越小,电阻越 。
【答案】(1)长度;横截面积;材料
(2)控制变量法
(3)大;大
【解析】【分析】导体的电阻与自身性质有关,与通过导体的电流以及导体两端的电压无关。
【解答】 导体对电流的阻碍 作用就叫该导体的电阻。电阻,通常用“R”表示,表示导体对 电流 阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同。 导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小取决于导体的长度横截面积和材料, 还有温度对电阻也有影响。
04 强化提升
一、单选题
1.将一根短的金属丝缓慢拉长,下列量变大的是()
A.质量 B.电阻 C.体积 D.密度
【答案】B
【解析】【分析】导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】 将一根短的金属丝缓慢拉长, 只是长度和横截面积改变,它的质量、密度和体积不变,只有电阻变大了,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
2.下列各因素和导体电阻大小无关的是 ( )
A.导体的长度 B.导体的横截面积
C.导体中的电流 D.制成导体的材料
【答案】C
【解析】【分析】根据影响导体电阻的影响因素的知识分析判断。
【解答】影响导体电阻大小的因素包括:导体的长度、横截面积、材料和温度,而电流和电压大小不会影响电阻大小,故C符合题意,而A、B、D不合题意。
故选C。
3.两个导体串联后的总电阻大于其中任何一个导体的电阻,因为导体串联相当于( )
A.减小了导体长度 B.减小了导体横截面积
C.增大了导体长度 D.增大了导体横截面积
【答案】C
【解析】【分析】导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】 两个导体串联后的总电阻大于其中任何一个导体的电阻,因为导体串联相当于增大了导体的长度,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
4.下列关于导体和绝缘体的说法不正确的是( )
A.金属能导电是因为金属中有自由电子
B.酸、碱、盐的水溶液是导体,其导电的特点是离子导电
C.绝缘体不容易导电,是因为绝缘体内没有电荷
D.有些绝缘体在一定的条件下会变成导体
【答案】C
【解析】【分析】善于传导电流的物质称为导体,不善于传导电流的物质称为绝缘体。导体中存在大量可以自由移动的自由电子。
【解答】A.金属能导电的原因是金属中存在大量的自由电子,故A正确;
B.酸碱盐的水溶液导电,靠的就是溶液中大量的正、负离子,故B正确;
C.绝缘体不容易导电,是因为绝缘体内几乎没有自由移动的电荷,并不是没有电荷,故C错误,符合题意;
D.导体和绝缘体没有绝对的界限,有些绝缘体在一定的条件下会变成导体,故D正确。
故答案为:C。
5.一支铅笔的自述:①将我斜插在盛水的玻璃杯中,你会看到我的身子变弯了;②我若躺在亮处,大家就能看见我;③我和圆珠笔是好朋友,都爱在纸上“玩”,不同的是,它在纸上“滚”,我在纸上“滑”;④你若把我的内芯接入电路,电流能从我的身上流过。你认为铅笔的自述中正确的是( )
A.只有① B.只有①②
C.只有①②③ D.①②③④都正确
【答案】D
【解析】【分析】(1)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象。例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。(2)我们能够看见本身不发光的物体,是因为物体漫反射的光射向人的眼睛的缘故。(3)两个相互接触的物体,运动物体始终没有离开接触面,这种摩擦是滑动摩擦;运动物体和接触面之间总是改变,这种摩擦是滚动摩擦。(4)善于导电的物体叫导体,不善于导电的物体叫绝缘体。本题从一只铅笔入手,考查了光的折射、光的反射、摩擦力以及导体和绝缘体的知识,题目比较新颖,综合性强,属于开放性问题,要求同学们多观察、多思考,对于生活中的物品多思考一下它蕴含的物理知识。
【解答】解:(1)当光从一种介质射入另一种介质时,光线的传播方向会发生偏折,这就是光的折射现象;正是由于这种现象,才导致了插入水中的铅笔像“折断”了一样。(2)铅笔本身不发光,它的表面能反射其他光源的光线,被反射的光线会射向各个方向,所以我们才能从不同的角度看到它。(3)铅笔始终没有离开纸,属于滑动摩擦。圆珠笔的笔尖是个滚珠,滚珠不停地在纸面上滚动,接触面总是改变,所以圆珠笔和纸之间的摩擦是滚动摩擦。(4)电流可以通过铅笔的内芯,说明铅笔芯是导体。
故答案为:D
6.橡皮泥具有取材方便、容易变形且变形后不反弹、可重复使用和价格便宜等特点,是一种理想的科学实验材料。如图所示,小温将一段柱状彩色橡皮泥接入电路,研究其导电性,闭合开关后,LED灯发光。若将橡皮泥揉搓成细条状后再接入电路,其他条件不变,则LED灯的亮度( )
A.增强 B.不变
C.减弱 D.条件不足,无法确定
【答案】C
【解析】【分析】LED灯串联在电路中,电源电压一定,导体电阻越大,电路电流越小,导体电阻越小,电路电流越大,可以通过LED灯亮度大小判断导体电阻大小;导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关,实验探究时应采用控制变量法。
【解答】将一段柱状彩色橡皮泥接入电路,研究其导电性,闭合开关后,LED灯发光。若将橡皮泥揉搓成细条状后再接入电路,橡皮泥的长度变长,横截面积变小,橡皮泥的电阻变大,电路中电流变小,其他条件不变,则LED灯的亮度减弱。
故答案为:C。
7. 长度相同,粗细和材料不同,而电阻相同的甲、乙两根导线,当把粗的导线甲均匀拉长到和细的导线乙一样粗细时,则( )
A. B. C. D.无法判断
【答案】B
【解析】【分析】导体的电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】 当把粗的导线甲均匀拉长到和细的导线乙一样粗细时, 甲的长度变大而横截面积变小,二者都会导致甲的电阻变大。原来甲和乙的电阻相同,那么拉长后R甲>R乙。
故选B。
8. 有两个圆环A和B,均由相同粗细的铜导线围成。其中圆环A 所围的面积是圆环B 的两倍,则原先的两根铜导线的电阻之比为( )
A.2: 1 B. :1 C.4: 1 D.1: 2
【答案】B
【解析】【分析】首先根据圆的面积公式S=πr2列式计算出二者的半径之比,再根据圆的周长公式C=2πr计算出二者的周长之比,最后根据电阻与长度成正比的规律计算二者的电阻之比即可。
【解答】根据题意可知, ,即 ,
所以 ;
那么圆环的周长之比:;
因为两导线的粗细相同,且由同种材料做成,
所以 。
故选B。
9.经过下列操作后导体的电阻将发生变化的是( )
A.增大导体两端的电压
B.将导体对折后拉到原长,然后接入电路
C.减小通过导体的电流
D.将导体拉长后接入电路
【答案】D
【解析】【分析】AC.根据电阻大小的影响因素的知识判断;
BD.电阻与长度成正比,与横截面积成反比,据此分析判断。
【解答】A.电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体本身的材料、长度、横截面积,与其两端的电压大小无关,故A错误;
B.导体对折后拉到原长,则导体的材料、长度和横截面积都没有发生变化,所以电阻的大小不变,故B错误;
C.电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体本身的材料、长度、横截面积,与通过它的电流大小无关,故C错误;
D.导体被拉长后,导体的横截面积变小,长度变长,电阻变大,故D正确。
故选D。
二、实验探究题
10.在学习了有关电阻的知识后,科学兴趣小组的同学在探究食盐水的导电性能时,设计了如图所示的电路和实验。
(1)为验证有关猜想,同学们将电路中的a、b分别插入溶液中,插入位置如甲、乙、丙、丁四图所示,则同学们的猜想是食盐水的导电性能可能:
①与食盐水的 有关;
②与两金属片在食盐水中的 有关;
③ 有关。
(2)实验证明猜想①成立。试解释电解水实验中(水中已加入适量氢氧化钠),越到后面电解水的速度会越快。
【答案】(1)浓度;距离;两个金属片伸入盐水中的深度
(2)随着水的电解,氢氧化钠溶液的浓度越来越大,导电能力逐渐增强,电解速度逐渐加快。
【解析】【分析】(1)根据图片分析哪些变量发生改变,进而确定同学们的猜想;
(2)反应物的浓度越大,则反应速率越快,注意氢氧化钠对溶液导电能力的影响。
【解答】(1)根据甲和乙可知,盐水的浓度发生改变;根据乙和丙可知,金属片在盐水中的距离不同;根据甲和丁可知,金属片浸没在盐水中的深度不同。
那么得到猜想:
①与食盐水的浓度有关;
②与两金属片在食盐水中的距离有关;
③与两个金属片伸入盐水中的深度有关。
(2) 解水实验中(水中已加入适量氢氧化钠),越到后面电解水的速度会越快的原因:随着水的电解,氢氧化钠溶液的浓度越来越大,导电能力逐渐增强,电解速度逐渐加快。
11.小明为了研究物质的导电性能或电阻大小与温度的关系,连接了如图电路。开关 S1、S2闭合后,分别用酒精灯给玻璃芯柱、细铁丝加热,请回答下列问题。
(1)如图所示,灯泡 L1 和 L2 的连接方式是 (填“串联”或“并联”)。
(2)在玻璃芯柱温度不断升高而发红的过程中,看到 L1 灯泡亮度逐渐变亮,说明 。
(3)在细铁丝温度不断升高而发红的过程中,看到 的现象,说明铁丝的电阻随温度升高而增大。
(4)本实验用到的科学方法是转换法,体现在将____(填字母)。
A.绝缘体转化为导体
B.电阻的大小转化为灯泡的明暗程度
【答案】(1)并联
(2)玻璃的导电能力随温度的升高而增强
(3)L2变暗
(4)B
【解析】【分析】(1)用电器首尾相连为串联,并排连接在电路两点之间为并联;
(2)根据亮度变化确定电流变化,根据欧姆定律分析电阻变化;
(3)铁丝的电阻变大,则通过铁丝的电流变小,据此分析灯泡L2的亮度变化即可;
(4)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】(1)根据图片可知,两个灯泡并排连接在电源正负极之间,应该为并联;
(2) 在玻璃芯柱温度不断升高而发红的过程中,看到 L1 灯泡亮度逐渐变亮, 说明电流变大,即玻璃芯柱的电阻变小,那么得到:玻璃的导电能力随温度的升高而增强。
(3)在细铁丝温度不断升高而发红的过程中,看到L2变暗的现象,说明铁丝的电阻随温度升高而增大。
(4)在本实验中,将电阻的变化转换成灯泡的亮度变化,即使用了转换法,故选B。
12.学习了电学知识后,小明对影响电阻大小的部分因素进行了探究,器 材 有 开关、电流表、干电池(电压恒为1.5伏)各一个,三根完全相同的合金丝,导线若干,连接如图所示的电路,小明将合金丝以不同方式分别接入电路 A、B之间,闭合开关S后,记录的数据如表。请根据实验数据,回答下列问题。
实验组号
A
B
C
D
E
连接方式
一根
两根
串联
三根
串联
两根并联
三根并联
电流表读数(A)
__(2)__
0.15
0.1
0.6
0.9
(1)为了探究电阻的大小与长度的关系,应选实验 ;为了探究电阻的大小与横截面积的关系,应选实验 。(均填实验组号字母)
(2)根据探究的已知结果,将一根合金丝接入电路时电流应是 安。
(3)为了避免电流过大而损坏电池,对实验电路可做的改进是 。
(4)实验中,电阻的大小并不能直接观察,而是通过 反映出来的,这种科学方法叫 。
【答案】(1)ABC;ADE
(2)0.3
(3)在电路中串联一个电阻(或小灯泡)
(4)电流表的示数;转换法
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(2)当电压一定时,电流与电阻成反比,据此计算接入一根合金丝时的电流;
(3)在电路中接入保护电阻即可;
(4)在实验中,电流表的示数越大,则说明导体的电阻越小。物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】(1) 为了探究电阻的大小与长度的关系,需要控制材料和横截面积相同,只改变长的,应选实验ABC;为了探究电阻的大小与横截面积的关系,需要控制材料和长度相同,只改变横截面积,故应选实验ADE;
(2)根据表格可知,B的长度是A的2倍,则B的电阻是A的2倍,根据电流与电阻成反比可知,B的电流是A的电流的一半,则接入一根合金丝时的电流:0.15A×2=0.3A;
(3) 为了避免电流过大而损坏电池,对实验电路可做的改进是:在电路中串联一个电阻(或小灯泡)。
(4)实验中,电阻的大小并不能直接观察,而是通过电流表的示数反映出来的,这种科学方法叫转换法。
13.如图为探究“影响导体电阻大小因素”的一套实验器材(其中ABC为锰铜合金,D为镍铬合金)。请回答下列问题;
(1)实验时无法借助仪器直接测得导体电阻大小,而是通过对比 得出。
(2)为探究导体电阻大小与横截面积的关系,可选取 两根导线进行实验。
(3)本实验在进行现象对比时,存在主观性。若在电路中串联一个 (填“电流表”或“电压表”),则可以通过定量的数据客观地比较导体电阻的大小。
【答案】(1)小灯泡亮度
(2)AC
(3)电流表
【解析】【分析】(1)根据图片可知,电源电压相同时,电阻大小不同,则通过电路的电流大小不同,那么灯泡亮度不同;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)当电阻变化较小时,那么电流变化很小,因此灯泡的亮度相差很小,用肉眼几乎看不出来,此时可以用电流表准确反映电流的大小变化。
【解答】(1)实验时无法借助仪器直接测得导体电阻大小,而是通过对比小灯泡亮度得出。
(2)为探究导体电阻大小与横截面积的关系,需要控制导体的材料和长度相同,只改变横截面积,故选可AC两根导线进行实验。
(3)本实验在进行现象对比时,存在主观性。若在电路中串联一个电流表,则可以通过定量的数据客观地比较导体电阻的大小。
14.在“探究影响电阻大小的因素”的实验中,某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证。实验中使用4根电阻丝,其规格、材料如表所示。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
电流大小/A
A
锰铜合金
0.5
0.8
0.40
B
镍铭合金
0.5
0.8
0.32
C
镍铬合金
0.5
0.4
0.16
D
镍铬合金
1.0
0.4
0.08
(1)实验中通过观察 来比较电阻的大小,此过程用到的研究方法是 。
(2)分别将C、D两根合金丝接入电路,可初步得出的结论是 。
(3)分别将 《填编号)两根合金丝接入电路,可初步得出的结论是导体的材料、长度相同时,横截面积越小,电阻越大。
【答案】(1)电流表的示数大小;转换法
(2)导体的材料、横截面积相同时,长度越长,电阻越大
(3)BC
【解析】【分析】物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
【解答】(1)在该实验中,电阻的大小是通过电流的大小来体现的,电流越小说明电阻越大。
(2)C、D两根合金丝长度不同,其他条件都相同。但是接入D合金丝时,电路中的电流小,说明电路中的电阻大,可以得出的结论是:导体的材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。
(3)BC两根导线长度相同,横截面积不同,电阻不同, 可初步得出的结论是导体的材料、长度相同时,横截面积越小,电阻越大。
15.为了探究导体导电能力是否与材料及长度有关,科学兴趣小组利用电压恒定的学生电源、不同规格的金属丝(如下表所示)、电流表、开关等器材进行了如下实验。
编号
材料
长度
横截面积
①
镍铬合金
1米
1毫米2
②
镍铬合金
1米
2毫米2
③
镍铁合金
1米
1毫米2
④
锰铜合金
1米
1毫米2
步骤一:将①号金属丝的A、B端接入电路,使a导线的P端与B相连(如图甲)。
步骤二:闭合开关,记录电流表示数I1,立刻断开开关。
步骤三:将P端分别移至金属丝的C、D点,闭合开关,记录电流表示数分别为I2、I3,并立刻断开开关。
步骤四:分别用②、③、④号金属丝替换①号金属丝重复上述步骤。
(1)步骤二记录的电流表示是如图乙所示,则大小为 。
(2)本实验过程中每次记录电流表示数后立刻断开开关,并等待片刻后再进行下一步的操作,这种做法的目的是 。
(3)小明在用④号金属丝实验时,发现无法通过电流表示数的变化探究其导电性与长度的关系。查阅资料:长度、粗细均相同的锰铜合金电阻比镍铬合金小得多,试分析用④号金属丝实验时现象不明显的原因: 。
【答案】(1)0.34A
(2)防止温度对电阻的影响
(3)锰铜合金电阻小,电流变化小
【解析】【分析】(1)根据电流表的量程和分度值确定读数;
(2)防止温度对电阻的影响;
(3)电阻小在电压一定时,通过铜丝的电流变化很小,据此分析。
【解答】(1)电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,故电流表示数为0.34A;
(2)电阻会受到温度的影响,电路接通时电阻会产生热量从而改变电阻的大小,故实验过程中每次记录电流表示数后立刻断开开关的目的是防止温度对电阻的影响;
(3)锰铜合金电阻比镍铬合金小得多,小明在用锰铜合金实验时,在电压一定时,通过锰铜合金的电流变化很小,故实验现象不明显。
16.如图所示是探究影响导体电阻大小因素的实验电路,如表中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:
导体代
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
锰铜合金
(1)实验中,通过观察电流表的示数可以判断导体的 大小,小灯泡在电路中的主要作用是 。
(2)通过对 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。
(4)若把A、B 两导体首尾相连后再接入电路M、N 两端,会发现电流表示数变得更小,说明两导体串联后的电阻值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)生活中,通常选择铜芯线、铝芯线作为输电线,而不选择铁芯线,是因为导体的电阻还与导体的 有关。
【答案】(1)电阻;保护电路
(2)A;B
(3)横截面积
(4)变大
(5)材料
【解析】【分析】电阻是导体对电流阻碍作用的物理量,其大小受多种因素影响,主要包括:材料性质:不同材料的电导率不同,因此电阻值也不同。例如,铜和铝是良好的导体,而橡胶和玻璃则是绝缘体。长度:导体的电阻与其长度成正比,即导体越长,电阻越大。这是因为电流通过更长路径时遇到的阻碍更多。横截面积:电阻与导体的横截面积成反比。横截面积越大,电流通过时的阻碍越小,因此电阻越小。温度:电阻受温度影响,通常在金属导体中,温度上升会导致电阻增大。而在某些材料(如半导体)中,温度升高则可能导致电阻降低。
【解答】(1) 实验中,通过观察电流表的示数可以判断导体的电阻大小,小灯泡在电路中的主要作用是 保护电路 ;
(2) 通过对A和B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横截面积有关。
(4) 若把A、B 两导体首尾相连后再接入电路M、N 两端,会发现电流表示数变得更小,说明两导体串联后的电阻值将变大;
(5) 生活中,通常选择铜芯线、铝芯线作为输电线,而不选择铁芯线,是因为导体的电阻还与导体的材料有关。
故答案为:(1)电阻、保护电路(2)A、B(3) 横截面积 (4) 变大 (5) 材料
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