第6讲 电阻与变阻器 期末复习提升课件-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第6讲 电阻与变阻器 思维导图 知识要点： 1. 电阻的意义、符号及单位。 2. 影响导体电阻大小的因素。 3. 半导体与超导现象。 4. 滑动变阻器的构造及工作原理。 5. 变阻器的应用。 一、电阻 1. 电阻是指导体对电流的阻碍作用。 2. 电阻用字母R表示，单位是欧姆，符号为 Ω，更大的单位是千欧 （kΩ）、兆欧（MΩ）。1兆欧=1×103千欧，1千欧=1×103欧。 3. 电阻在电路中的元件符号为“ ”。电阻的大小是由导体自身 的性质决定的。不管导体是否连入电路，是否有电流通过，导体的电阻 总是存在的。 4. 影响电阻大小的因素。 （1）导体的电阻大小与导体的长度、材料、横截面积（粗细）有 关。同种材料的导体，在横截面积相同时，长度越长，电阻越大；在长 度相同时，横截面积越小，电阻越大。 （2）金属导体的电阻随温度的升高而增大。某些导体在温度降低 到一定程度时，电阻消失，从而变成超导体。 （3）不同物质的导电能力不同，常见导体的导电能力大小为：银 >铜>铝>钨>铁。 二、半导体与超导现象 1. 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。半导体的导电 性能易受温度、光照、杂质等外界因素的影响，可以制成热敏电阻、光 敏电阻和压敏电阻等。半导体是制造电子元件的重要材料，二极管、三 极管都是由半导体材料制成的。 2. 超导现象：某些物质在很低的温度时，电阻就变为0，这种现 象称为超导现象。电阻为0的材料称为超导材料，超导材料也称为超 导体。 三、变阻器 1. 滑动变阻器是通过改变接入电路中的电阻丝的有效长度来改变 电阻大小的，在电路中的元件符号为“ ”。 2. 滑动变阻器接入电路时要“一上一下”连接，以下面接线柱为准判定接入的有效电阻值。 3. 变阻器的应用。 在电路中，变阻器的作用主要是通过调节其电阻值，改变电路中的 电流，还可以起到保护电路的作用。实验室常用的变阻器是滑动变阻器 和电阻箱，生活中一般将变阻器叫作电位器，常见的有机械式电位器和 数字电位器。 知识点一：影响电阻大小的因素 　如图所示，线路板上的三根合金丝的长度相同，①和②的粗细相 同，但比③细。小乐用该装置探究影响导体电阻大小的因素。下列说法 中错误的是 （ ） A. 通过比较灯泡的亮暗来确定电阻的大小运用了转换法 B. 探究电阻大小与导体的材料是否有关，应选合金丝①和③ C. 探究电阻大小与导体的长度是否有关，选合金丝②即能完成 D. 电路中再串联一个电流表，可更准确地比较导体的电阻大小 　影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度。 “探究影响电阻大小的因素”实验中，在探究电阻大小与某一因素的关系 时采用了控制变量法；通过灯泡的亮暗或电流表的示数变化来判断电阻 的大小运用了转换法。 　实验中通过灯泡的亮暗来反映电阻的大小，运用了转换 法；探究电阻大小与导体的材料是否有关，需要控制导体的长度、横截 面积相同，材料不同，应选合金丝①和②；探究电阻大小与导体的长度 是否有关，需要控制导体的材料、横截面积相同，长度不同，选合金丝 ②，通过改变合金丝接入电路中的有效长度即可完成实验；电路中再串 联一个电流表，电流表的示数变化可以更准确地比较导体的电阻大小。 　B 　本题考查探究影响电阻大小的因素实验，掌握转换法、控 制变量法在实验中的运用是解题的关键。 　如图所示，甲、乙是由同种材料制成的均匀导线，它们的 长度相等，甲的横截面积是乙的两倍，要想使这两段导线的电阻相等， 下列措施中可行的是（　D　） A. 将甲均匀拉长到原来的2倍 B. 将甲截去一半的长度 C. 将乙对折后合并 D. 将乙截去一半的长度 D 知识点二：半导体与超导现象 学习了电学知识后，小刚对水果电池和发光二极管都非常感兴趣， 如图甲所示，他把两种不同的金属片A、B插入柠檬中制成一个水果电 池，将制成的水果电池与电压表连接在一起，电压表的示数为0.3 V。 （1）若把图甲中的电压表换为图乙中的二极管，由于二极管具有  　 性，要使二极管发光，金属片  　（填“A”或“B”）要接二极管的负极； 水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，此时水果电池主要实 现了把  　能转化为电能。 （2）小刚的妈妈从市面上买回一个变光二极管，如图丙所示；通过实 验发现，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，则该变光 二极管的内部结构可能是图丙中的   　（填字母）。 （3）制作发光二极管的主要材料是 　 　（填字母）。 A. 绝缘体 B. 导体 C. 半导体 D. 超导体 　（1）电流从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出， 可确定水果电池的正、负极，并结合已知条件分析回答；水果电池连接 好二极管后，二极管发出微弱的光，此时水果电池主要实现了把化学能 转化为电能。（2）当电流从二极管的正接线柱流入，从负接线柱流出 时，二极管将电路接通；当电流从二极管的负接线柱流入时，二极管在 电路中处于断开状态。（3）制作发光二极管的主要材料是半导体。 （1）二极管具有单向导电性，由电流从电压表的正接线柱 流入，从负接线柱流出可知，A为水果电池的正极，B为水果电池的负 极，因为当电流从正极流入时，二极管能通电且发光，所以金属片B要 接二极管的负极；水果电池连接好二极管后，二极管发出微弱的光，此 时水果电池主要实现了把化学能转化为电能。（2）当电流从二极管的 正接线柱流入，从负接线柱流出时，二极管将电路接通；当电流从二极 管的负接线柱流入时，二极管在电路中处于断开状态；根据题意可知， 电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，所以两个二极管并 联，且红光二极管的正接线柱在P端，负接线柱在Q端，绿光二极管的正 接线柱在Q端，负接线柱在P端，所以图丙中的C正确。（3）制作发光二 极管的主要材料是半导体。 （1）单向导电 B 化学 （2）C （3）C 本题考查电路的基本连接方式、二极管单向导电性的特点和 能量转化，掌握二极管的工作原理是解题的关键。 我国科学家首次通过实验发现二维极限下的单层Bi-2212具备高温超导所需的因素。在超导状态下，导体的电阻为 ⁠。超导材料适合应用于下列物体中的 ⁠（填序号）。 ①制成电饭锅的发热体 ②制作电动机线圈 ③制成白炽灯的灯丝 ④制作 远距离输电导线 ⑤制成滑动变阻器的电阻线 0 ②④ 知识点三：变阻器 　如图甲所示为日常生活中经常用到的旋钮型变阻器，如图乙所示 为物理实验中经常用到的滑动变阻器。 （1）铜线和镍铬合金线两种材料中，较适合用于制作旋钮型变阻器的 是 　　　　　　。  （2）图甲中的“②”接线柱与图乙中“ 　　　　”（填字母）部件的作 用相同。  （3）要使旋钮触片顺时针旋转时电阻增大，应将图甲中 　　　　两个 接线柱接入电路。 　变阻器的原理是通过改变电阻丝连入电路中的有效长度来 改变电阻，应选用电阻大的材料作为电阻丝；根据滑动变阻器的接法和 滑片的移动方向来判断滑动变阻器接入电路的电阻大小的变化。 　（1）为了能比较容易地改变阻值（即电阻丝的电阻要大 一些），在其他条件相同时，镍铬合金线比铜线的电阻要大，故应选用 镍铬合金线。（2）图乙中的“P”是滑动变阻器的滑片，通过移动滑片P 可以改变接入电路的电阻大小，所以图甲中的“②”接线柱与图乙中“P”的 作用相同。（3）将①、②两接线柱接入电路，此时接入电路的有效电 阻丝是右图中的蓝色部分，顺时针旋转旋钮触片时，接入电路的电阻变 大。 　（1）镍铬合金线　（2）P　（3）①、② 　本题考查变阻器的使用，理解各类变阻器的工作原理是解 题的关键。 　如图所示为小明按设计连接的铅笔芯变阻器电路，将导线 a固定在铅笔芯一端，闭合开关后，把导线b沿铅笔芯向右移动，灯泡变 亮。他设计的电路图是（　B　） A. B. C. D. B 　我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导 体的长度、横截面积和材料有关，进一步研究表明，在温度不变时，导 体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，这个规律叫 作电阻定律，用公式表示为R=，其中R、L、S分别表示导体的电阻、导体的长度和横截面积，而ρ是反映材料导电性能的物理量，我们把它叫作材料的电阻率。材料电阻率的大小与什么因素有关？小红提出如下猜想： 猜想1：电阻率与材料的长度有关。 猜想2：电阻率与材料的横截面 积有关。 猜想3：电阻率与材料的种类有关。 于是小红找来不同规格的导线进行测量，实验数据如下表所示： 实验次序 材料 长度L/m 横截面积 S/m2 电阻R/ Ω 电阻率ρ 1 铜 1.0 1.0×1 0.17 1.7×1 2 铜 2.0 1.0×1 0.34 1.7×1 3 铜 1.0 0.5×1 0.34 1.7×1 4 铁 1.0 1.0×1 1.0 1.0×1 5 镍铬合金 1.0 1.0×1 11.0 1.1×1 （1）你认为下面哪一个是电阻率的单位？ 　　　　（填字母）。  A. Ω·m B. Ω/m C. Ω/m2 （2）分析比较第1、2次实验的数据，可初步确定猜想1是 　　　　（填 “正确”或“错误”）的。 （3）分析比较第 　　　　次实验的数据，可以初步确定猜想2是错 误的。  （4）分析比较第1、4、5次实验的数据，可得到的初步结论是 　　 　　。 （5）根据表中的数据求出一段长10 m、横截面积为2 mm2的铁导线的电 阻为 　　　　 Ω。 　利用已知物理量的单位，结合公式两边的单位相等推导ρ 的单位。通过表格分析利用控制变量法研究猜想的正确与否。将铁的电 阻率、长度和横截面积代入公式即可得到铁导线的电阻。 　（1）已知R的单位是 Ω、L的单位是m、S的单位是m2，由 电阻定律公式R=，根据等式两边的单位相同，可知ρ的单位是 Ω·m。 （2）分析比较第1、2次实验的数据，长度不同时，电阻率相同，故猜 想1是错误的。（3）分析比较第1、3次实验的数据，横截面积不同时， 电阻率相同，可以确定猜想2是错误的。（4）分析比较第1、4、5次实 验的数据，它们的长度、横截面积相同，而材料不同时，电阻率不同， 可得到的初步结论是电阻率与材料的种类有关。（5）铁导线的横截面 积S=2 mm2=2×1 m2，则铁导线的电阻R== =0.5 Ω。 　（1）A　（2）错误　（3）1、3　（4）电阻率与材料的 种类有关　（5）0.5 　理解电阻率的公式R=及R、L、S所表示的物理意义是解题的关键。 1. 在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中，小明发现实验器材中金 属丝只有一根，其他器材足够，下列实验探究活动中他不可能完成的是 （　C　） A. 探究导体的电阻大小与长度的关系 B. 探究导体的电阻大小与横截面积的关系 C. 探究导体的电阻大小与材料的关系 D. 探究导体的电阻大小与温度的关系 C 2. 有A、B、C三根材料相同的导线，在温度相同时，已知A和B一样长， 但A比B粗；B和C一样粗，但B比C短，则它们的电阻大小关系是 （　D　） A. RA>RB>RC B. RB>RC>RA C. RC>RA>RB D. RC>RB>RA D 3. 为了验证玻璃在加热到红炽状态时也能导电，同学们利用白炽灯、灯 丝已断的灯泡玻璃芯、酒精灯、插头、导线若干，设计了如图所示的四 种方案，其中合理的是（　C　） A. B. C. D. C 4. 将如图乙所示的旋钮型变阻器接入如图甲所示电路的M、N之间，能 起到调节灯泡亮度的作用。若要使灯泡逐渐变亮，下列连接及操作方式 中可行的是（　B　） A. M、N分别连接X、Y，顺时针滑动触片 B. M、N分别连接X、Y，逆时针滑动触片 C. M、N分别连接X、Z，顺时针滑动触片 D. M、N分别连接Y、Z，逆时针滑动触片 B 5. 将两只滑动变阻器按如图所示的方法连接，要使它们连入电路的阻值 最大，应把（　A　） A. 滑片P1、P2都放在最右端 B. 滑片P1、P2都放在最左端 C. 滑片P1放在最右端，滑片P2放在最左端 D. 滑片P1放在最左端，滑片P2放在最右端 A 6. （1）如图甲所示的电阻箱中，接线柱间的电阻值是 Ω。如图 乙所示为插入式电阻箱的结构示意简图，图中A、B两个接线柱之间的电 阻值是 Ω。 （2）如图丙所示为某系列手机搭载的芯片，其芯片处理器是中国自主 研发和生产的国产芯片，制造该芯片的主要材料是 （填“半 导体”或“超导体”）。 2021 7 半导体 7. 已知由同种材料制成的四根导线R1=4 Ω，R2=9 Ω，R3=11 Ω，R4=21 Ω，若它们的长度相等，则横截面积最大的是 ⁠；若它们的横截面积相等，则长度最长的是 。  R1　 R4　 8. 在探究导体电阻大小与哪些因素有关时，选择了如图所示的实验装 置。AC是锰铜合金导线，DF是镍铬合金导线，它们的直径、长度均相同 且粗细均匀，B和E分别为AC和DF的中点。 （1）本实验中导体的电阻大小通过 ⁠来反映。 电流表的示数大小　 （2）为了探究导体的电阻大小与长度是否有关，第一次将AB段导线接 入电路，第二次将 ⁠段导线接入电路。 （3）为了探究导体的电阻大小与材料是否有关，第一次将AC段导线接 入电路，第二次将DE段导线接入电路，这样操作存在的问题是 ⁠ ⁠。 AC　 没有控 制变量，AC段导线和DE段导线的长度和材料均不同 9. 现在市售的纯净水大多是自来水经过多层过滤后得到的饮用水，矿物 质较少，导电能力差。小明根据这两种水的导电能力不同设计了如图所 示的装置，验证他家购买的饮用水是矿泉水还是纯净水。P、Q是两根相 同的细长玻璃管，玻璃管P内装满已知矿泉水，玻璃管Q内装满待测的 “饮用水”。单刀双掷开关S从1拨到2时，（　B　） A. 若电流表的示数不变，则Q内是纯净水 B. 若电流表的示数不变，则Q内是矿泉水 C. 若电流表的示数变大，则Q内是纯净水 D. 若电流表的示数变小，则Q内是矿泉水 B 10. 为了便于调节某精密电子仪器电路中的电流，该仪器的调节部分使 用了两个滑动变阻器，如图所示。已知这两个滑动变阻器是分别用不同 的电阻丝绕在相同的绝缘瓷管上制成的，其中R1的总电阻是200 Ω，R2的 总电阻是5000 Ω，开始时两滑动变阻器都处于最大阻值处。下列方法中 能够既快又准确地使电流表指针指到要求位置的是（　B　） A. 先调节R1，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R2 B. 先调节R2，使电流表指针指到要求位置附近，再调节R1 C. 同时调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置 D. 交替、反复调节R1和R2，使电流表指针指到要求位置 B 【解析】因为R2比R1大很多，所以调节R2的阻值变化大，对电流的影响 大，所以要快速将电路中的电流调到要求位置，应先调节R2；当电流表 的指针指到要求位置附近时，只要调节R2就会引起阻值很大的变化，电 流I就有很大的改变，所以此时要调节对电流的影响较小的R1，才能使 指针准确地指到要求位置。 11. 一位同学设计了一个如图所示的风力测定仪，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，金属杆 OC偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与弧形电阻相 接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S，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 ⁠ ，观察 ⁠可以粗略地反映风力的大小。若要提高该装置 反映风力大小的性能，则可采取的方法是 ⁠ ⁠。 滑动变阻 器　 灯泡亮度　 在电路中串联一只电流 表 12. 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， 如下表所示： 导线编号 材料 长度 横截面积 A 镍铬合金 L0 S0 B 镍铬合金 2L0 S0 C 镍铬合金 ▲ 2S0 D 锰铜合金 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）除上述影响电阻大小的因素外，影响电阻大小的因素还 有 ⁠。 B　 D　 L0　 温度　 13. 一根粗细均匀的镍铬合金丝，其横截面的直径为d，电阻为R。把它 拉制成直径为的均匀细丝后，它的电阻变为（　D　） A. B. C. 100R D. 10000R D 【解析】如图所示。 横截面直径为d的镍铬丝拉制成直径为 分析可知，电阻变为原来的100×100=1×104倍，即为10000R。 14. 小明用电流表和滑动变阻器设计了如图甲所示的压力测量仪，可以 反映弹簧上方金属片受到的压力大小。其中R'是滑动变阻器，R是定值 电阻，电源电压恒定不变，压力表实际上是一个电流表。 （1）当开关S闭合，金属片受到的压力增大时，滑动变阻器接入电路的 阻值 （填“变大”“变小”或“不变”，下同），电流表的示数 ⁠ ⁠。 【解析】（1）当金属片受到的压力增大时，滑片下移，接入电路中的 电阻丝变长，滑动变阻器R'接入电路的阻值变大，电路中的总电阻变 大，则电路中的电流变小。 （2）我们将电流表中的电流刻度换成相应力的刻度，就能直接显 示金属片受到的压力大小。若刻度盘中央的力刻度值为100 N（如图乙 所示），则120 N的刻度应在100 N的 （填“左”或“右”）边。 变大　 变 小　 左 【解析】（2）若电流表中的电流刻度换成相应力的刻度，120 N的力比 100 N的力大，所以此时滑动变阻器接入电路的阻值更大，电流表的示 数应该更小，故120 N的刻度应在100 N的左边。 $$