内容正文:
16.3 电阻 教材知识梳理 课时练习版
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知识点1 电阻
1. 定义:在物理学中,用电阻来表示导体对电流① 作用的大小.
2. 符号和单位
(1) 符号:通常用字母② 来表示.
(2) 单位:③ ,简称④ ,符号为⑤ ;此外常见的电阻单位还有kΩ和MΩ等.
(3) 单位换算:1kΩ=⑥ Ω,1MΩ=⑦ Ω.
3. 电阻器:我们经常要用到具有一定电阻的元件——电阻器,它也叫作⑧ ,在电路图中用符号“”表示.
导体的电阻是导体本身的一种性质,它由导体自身情况决定,不管这段导体是否接入电路,是否有电流通过以及通过电流的大小,也不管导体两端是否有电压以及电压的大小,导体的电阻总是存在的,只是在没有电流通过时,导体的这种对电流的阻碍作用没有表现出来.
知
拓
展
识
知识点2 影响电阻大小的因素
(1)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、⑨ 、⑩ 和温度有关;
(2)同种材料的导体在同一温度下,长度越⑪ ,横截面积越小,导体的电阻越大;
(3)大多数导体的电阻随温度的升高而增大,但也有少数导体的电阻随温度的升高而减小.
知识点3 半导体和超导现象
1. 半导体:导电性能介于⑫ 和⑬ 之间,如锗、硅.
2. 超导现象:当温度降低到某个临界值时一些金属的电阻会⑭ ,这种现象叫做超导现象.零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特征.
实验 探究影响导体电阻大小的因素
【实验器材】
1.实验装置
【猜想】
2.导体的电阻可能与导体的材料、长度、横截面积有关.
【实验与记录】
3.实验方法
(1)转换法:通过① 反映导体的电阻大小
(2)控制变量法:
a.探究导体电阻与长度的关系时,控制导体的横截面积和材料相同,只改变导体的② ;
b.探究导体电阻与横截面积的关系时,控制导体的长度和材料相同,只改变导体的横截面积;
c.探究导体电阻与材料的关系时,控制导体的长度和横截面积相同,只改变导体的材料.
4.实验数据记录
接入的导体
长度
横截面积
电流I/A
A(镍铬丝)
l
S
B(镍铬丝)
2l
S
C(镍铬丝)
l
2S
D(康铜丝)
l
S
【交流与小结】
5.实验结论:导体电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关.
(1)同种材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越③ ;
(2)同种材料、长度相同的导体,横截面积越大,电阻越④ .
6.实验中用电流表相比小灯泡的优点:电阻值区别较小时电流表示数变化比较明显.
7.实验中串联定值电阻的目的:⑤ .
参考答案
知识点答案
①阻碍 ②R ③欧姆 ④欧 ⑤Ω ⑥103 ⑦106 ⑧定值电阻 ⑨横截面积 ⑩长度 ⑪长 ⑫导体 ⑬绝缘体 ⑭突然消失
实验 探究影响导体电阻大小的因素答案
①电流表的示数大小 ②长度 ③大 ④小 ⑤保护电路
课时练习
一、单选题(本大题共9小题)
1.给你两根长度相同的镍铬合金线(其中一根的横截面积是另一根的2倍)、一个电源、一只电流表、一个开关、若干根导线,现需要研究的课题有:(1)导体的电阻跟它的横截面积的关系;(2)导体的电阻跟它的长度的关系;(3)导体的电阻跟它的材料的关系。由上述实验器材,能完成的研究课题是 ( )
A.只有(1) B.只有(2)
C.(1)和(2) D.(1)(2)和(3)
2.下列关于电流的说法中正确的是( )
A.电压是使自由电荷定向移动形成电流的原因
B.导体中的电流都是由自由电子定向移动形成的
C.物理学中规定负电荷定向移动的方向为电流的方向
D.若通过导体的电流很大,则说明该导体的电阻很小
3.下列关于导体的电阻对电流有阻碍作用的说法中正确的是
A.导体中有电流,导体才能有电阻
B.电阻大小取决于通过它的电流大小
C.电阻是导体本身的一种性质,与通过它的电流大小无关
D.电阻与导体的长度、横截面积无关
4.如图所示的电路元件是( )
A.电阻 B.电池 C.开关 D.灯泡
5.关于导体电阻,下列说法正确的是 ( )
A.铜导线电阻比铁导线电阻小
B.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
C.只增加导体的横截面积,导体的电阻增大
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
6.同学们利用如图甲所示的电路探究影响电阻大小的因素,其中1、2、3电阻丝的材料如图乙所示,2、3电阻丝的长度相同、横截面积相同,1电阻丝的长度最长、横截面积最大。下列说法中正确的是( )
A. 实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,接入、之间的电阻越大
B. 在、间接入2电阻丝后发现电流表有示数,但是灯泡不发光,说明灯泡断路
C. 在、间分别接入1、2两根电阻丝,发现两次电流表的示数相同,说明电阻的大小与导体的长度无关
D. 在、间分别接入2、3两根电阻丝可以探究电阻与材料的关系
7.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中,下列说法正确的是 ( )
A.AB段电阻大,电流小
B.BC段电阻大,电流大
C.AB段电阻大,电流与BC段相等
D.BC段电阻大,电流与AB段相等
8.下列图像中,能正确表示导体电阻R与其两端电压U关系的是( )
A.一条过原点的直线(R随U增大) B.一条水平直线
C.一条曲线(R随U增大而减小) D.一条垂直直线
9.关于电阻,下列说法正确的是( )
A.导体电阻与电压成正比,与电流成反比
B.长度相同的铜线,粗的比细的电阻大
C.超导体在低温下电阻为零,可用于远距离输电
D.滑动变阻器通过改变材料来调节电阻
二、填空题(本大题共7小题)
10.如图所示的电路,AB和CD均为镍铬合金线。这个实验装置可以探究电阻大小与 的关系。若增加串联电池个数,AB的电阻值将保持不变,你判断的依据是 。
11.“点亮小灯泡”活动中,准备了电源、开关、导线、小灯泡、若干长短粗细不同的铅笔芯和圆珠笔芯。连接如图所示电路,保持电源电压不变,将 接在A、B两触点上能“点亮”小灯泡;若A、B两点间的距离保持5cm不变,使用更 的笔芯能增加小灯泡的亮度。
12.如图所示情境形象地反映了电流和电压、电阻的关系,图中小人 (选填“甲”“乙”或“丙”)可模拟为电流,图中信息还反映出导体的电阻与导体的 有关。
第14题图
13.电阻是表示导体对电流 作用的大小.影响电阻大小的因素是导体的横截面积、长度和 .
14.加在某导体两端的电压为6V,通过它的电流为0.4A,它的电阻是______Ω;当加在它两端的电压为0V时,它的电阻是______Ω。
15.把一根粗细均匀的细铁丝剪去一半,其电阻将 ;若将它均匀拉长,其电阻将 。
16.小佑收集了很多材料和长度都相同但粗细不同的铅笔芯,如图所示是用他身边的器材自制的简易调光灯电路。闭合开关,夹子A向右移动的过程中灯泡亮度应该 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
三、作图题(本大题共1小题)
17.请在图中画出定值电阻R的阻值随通过它的电流I变化的图像。
四、实验题(本大题共1小题)
18.“探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置如图所示,在实验中使用四根电阻丝,其材料规格如下表所示。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
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 比较电阻丝电阻的大小;
(2)实验中采用的研究方法是 和转换法;
(3)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;
(4)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;
(5)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;
A.电压表 B.电流表 C.滑动变阻器
(6)实验过程中某小组同学更换电阻丝后发现小灯泡亮度变化不明显,可用 代替小灯泡完成实验。
五、综合题(本大题共1小题)
19.阅读短文,回答问题。
神奇的热电偶
物理学家塞贝克发现了一种现象:把两根铜丝和一根铁丝与灵敏电流计串联成闭合电路,然后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,表明这时闭合电路中产生了电流。这种电流称为“热电流”,把这种电路称为“热电偶电路”。
某研究小组的同学们按如图所示的电路,探究了决定“热电流”大小的因素,通过实验测得了电流的大小与温差关系的一组数据:
两连接点间的温差/℃
0
1
100
200
300
500
800
1 000
电路中的电流/A
0.000
0.001
0.064
0.142
0.229
0.417
0.731
0.956
(1)从表中数据可以发现,电路中的电流随两连接点间的温差的增大而 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)热电偶电路产生热电流的条件是:
① ;
② 。
六、计算题(本大题共2小题)
20.电阻是50Ω的一段导体,接入电压为5V的电路,电流是0. 1A,
(1)若该电阻接入电压0V的电路,电流是多少?电阻是多少?
(2)若剪去一半,剩下的一半电阻多少?把剩下的一半再拉长到原长,电阻又是多少?
21.小磊探究电阻大小跟导体长度的关系.他选择了材料和横截面积都相同、长度不同的多根金属丝,在相同条件下,测量这些金属丝的电阻,并记录数据如表.请你分析表中数据归纳出电阻R与导体长度L的关系式:R= .
参考答案
1.【答案】C
【解析】导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关。两根镍铬合金线材料相同,可以控制横截面积不变,只改变长度进行实验,也可以控制长度不变,只改变横截面积来进行实验。
2.【答案】A
【详解】A.电压的作用是产生电流,即使自由电荷定向移动形成电流的原因,故A正确;
B.导体中的电流都是由电荷的定向移动形成的,金属导体中的电流是由自由电子定向移动形成的,故B错误;
C.物理学中,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,故C错误;
D.若通过导体的电流很大,也可能是电阻不变,导体两端的电压很大,故D错误。
3.【答案】C
【详解】
电阻是导体本身的一种属性,大小有材料、长度、横截面积与温度决定.与电压和电流无关.D答案选C.
4.【答案】A
【详解】由图可知,上面有不同颜色的环形条纹,电路元件为电阻。故A符合题意,BCD不符合题意。
5.【答案】D
【解析】导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关,所以铜导线的电阻不一定比铁导线的电阻小,故A错误;导体的电阻是导体本身的一种性质,与导体两端电压无关,导体的电阻并不为零,故B错误;只增加导体的横截面积,导体的电阻减小,故C错误;导体的电阻表示导体对电流的阻碍作用,电阻越小,说明导体对电流的阻碍作用越小,故D正确。故选D。
6.【答案】D
【解析】电阻越大,对电流的阻碍作用越强,通过的电流越小,实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,接入、之间的电阻越小,故错误;在、间接入2电阻丝后发现电流表有示数,说明电路通路,不能说明灯泡断路,灯泡不发光,可能是通过灯泡的电流太弱,导致灯泡不发光,故错误;由图乙可知,1、2两根电阻丝的材料相同,长度和横截面积都不同,不符合控制变量法的要求,无法得出电阻的大小与导体的长度的关系,故错误;由题可知,2、3两根电阻丝的长度和横截面积都相同,材料不同,在、间分别接入2、3两电根阻丝可以探究电阻与材料的关系,故正确。
7.【答案】C
【解析】略
8.【答案】B
【详解】导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、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。也就是说,对于一个确定的导体,在不考虑温度等其他因素影响的情况下,其电阻值是一个定值。
A.一条过原点的直线(R随U增大):该图像表示电阻R随着电压U的增大而增大,这与导体电阻是导体本身的性质,与电压无关相矛盾,A不符合题意;
B.一条水平直线表示无论电压U如何变化,电阻R始终保持不变,这符合导体电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压无关这一特点,B符合题意;
C.一条曲线(R随U增大而减小),此图像表明电阻R随着电压U的增大而减小,这与导体电阻的性质不符,C不符合题意;
D.一条垂直直线表示在某一固定电压下,电阻可以取任意值,这不符合实际情况,因为对于一个确定的导体,其电阻是固定的,D不符合题意。
9.【答案】C
【详解】A.导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的材料、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,A错误;
B.在材料和长度相同时,导体的横截面积越大(越粗),电阻越小。所以长度相同的铜线,粗的比细的电阻小,B错误;
C.超导体在低温下电阻为零,根据焦耳定律Q=I2Rt,当R=0时,输电过程中不会产生热量,可减少电能的损失,因此可用于远距离输电,C正确;
D.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来调节电阻的,而不是改变材料,D错误。
10.【答案】横截面积;见解析
【详解】[1]这个实验装置中采用的是两根材料相同,长度相同,横截面积不同的导体来做实验,研究电阻大小与导体横截面积的关系。
[2]电阻是导体本身的一种性质,导体电阻大小不仅跟材料有关,还与其长度和横截面积有关,与电压和电流无关,所以增加串联电池个数,AB的电阻值将保持不变。
11.【答案】铅笔芯;粗
【详解】铅笔芯主要材料是石墨,是导体,圆珠笔芯是塑料制成的,是绝缘体;因此将铅笔芯接在A、B两触点上能“点亮”小灯泡。
影响导体电阻的主要因素是长度、材料、横截面积和温度,在长度、材料和温度一定时,横截面积越大,电阻越小,因此为增加小灯泡的亮度,可以使用更粗的铅笔芯。
12.【答案】丙 横截面积
【解析】由图可知,乙阻碍丙移动,所以乙表示电阻,甲推动丙运动,所以甲表示电压,丙在甲的推动下移动,所以丙可模拟为电流;图中信息还反映出导体的电阻与导体的横截面积有关,即其他条件相同时,导体的横截面积越小,其电阻越大。
上分警示电流、电压与电阻
在电流、电压、电阻的关系中,电压可看成“动力”,电阻可看成“阻力”,“动力”越大,电流越大,“阻力”越大,电流越小。对于给定的导体,其“阻力”大小与电压、电流无关。
13.【答案】阻碍;材料
【分析】
根据题中“影响电阻大小的因素”可知,本题考查电阻的知识,根据电阻的概念和影响因素解答本题.
【详解】
电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小;电阻是导体本身的属性,在不考虑温度对导体电阻的影响下,导体电阻的大小决定于导体本身的材料、长度和横截面积.
14.【答案】15;15
【详解】根据欧姆定律,变形可得。导体电阻;
电阻是导体本身的一种性质,它的大小只与导体的材料、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。当加在它两端的电压为0V时,由于导体的材料、长度、横截面积和温度都没有发生变化,所以它的电阻仍然是15Ω。
15.【答案】变小;变大
【详解】电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。在材料和温度不变的情况下,导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积成反比。 首先,当把一根粗细均匀的细铁丝剪去一半时,其材料、横截面积和温度都没有改变,但长度变为原来的一半。根据电阻与长度的关系,电阻将变为原来的一半,即电阻减小。 若将这根铁丝均匀拉长,其材料和温度没有改变,但长度变长,同时横截面积变小。根据电阻与长度和横截面积的关系,电阻将增大。
16.【答案】变亮
【详解】由图得,铅笔芯与灯泡串联,闭合开关,夹子A向右移动的过程中铅笔芯接入电路中长度变短,铅笔芯接入电路中电阻变小,电路中电阻变小,由欧姆定律得,通过灯泡的电流变大,灯泡变亮。
17.【答案】
【详解】电阻是导体本身的一种性质,它的大小与导体的长度、材料、横截面积和温度有关,与通过的电流大小无关,则刻画出定值电阻R的阻值随其电流变化的大致图像。
18.【答案】 小灯泡亮度 ; 控制变量法 ; A、B ; 横截面积 ; C ; 电流表
【详解】
(1)[1]在实验中,电阻的大小是通过观察灯泡的亮度来体现的,灯泡的亮度越暗,说明电阻越大。
(2)[2]导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积及温度有关,因此要研究电阻大小与每一个因素的具体关系时,要用到控制变量法;通过观察灯泡的亮度来体现电阻的大小,这是用到转换法,故本实验中采用的研究方法有控制变量法和转换法。
(3)[3]电阻大小若不考虑温度的前提下,要研究导体的电阻大小与导体的材料有关,就要使导体的长度和横截面积保持不变,故选用编号A、B。
(4)[4]编号B、C两根电阻丝,材料、长度都相同,横截面积不同,将电阻丝分别接入电路中,灯泡的发光情况不同,故可以得出结论:导体的电阻大小与导体的横截面积有关。
(5)[5]编号C、D两根电阻丝,材料、横截面积都相同,长度不同,把他们分别接入电路中,灯泡的发光情况不同,且接编号D的电阻丝比接编号C的电阻丝,灯泡发光情况要暗,相当于改变电阻丝接入电路中的长度来改变接入电路中电阻的大小,与滑动变阻器的工作原理相同,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(6)[6]更换电阻丝后,小灯泡的亮度不明显,说明电阻丝的电阻太大,流过小灯泡的电流太小,为了完成实验可以用电流表代替小灯泡。通过观察电流表示数的大小,来判断接入电路中电阻丝阻值的大小。
19.【答案】(1)增大
(2)两连接点间有温度差
用不同金属丝组成闭合回路
20.【答案】(1)0,50Ω (2)25Ω,100Ω
【详解】解:(1)电压是产生电流的原因,电路中没有电压,不能有电流,若该电阻接入电压0V的电路,电流是0A,电阻是导体本身具有的性质,与电压和电流无关,所以电阻仍是50Ω。
(2)导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关,若剪去一半,长度变为原来的一半,电阻也变为原来的一半,所以剩下的一半电阻25Ω。把剩下的一半再拉长到原长,长度与原来相等,面积变为原来的,电阻变为原来的2倍,即100Ω。
答:(1)若该电阻接入电压0V的电路,电流是0A,电阻是50Ω;
(2)若剪去一半,剩下的一半电阻是25Ω,把剩下的一半再拉长到原长,电阻是100Ω。
21.【答案】(0.07Ω/cm)•L
【详解】
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=2.1Ω,L=30cm0.3m代入得:2.1Ω=30cm×k,则k=0.07Ω/cm,则R=(0.07Ω/cm)•L.
点睛:分析表中数据可看出电阻与导体长度成正比,设出它们的函数关系时,然后从表中找出一组数据,代入,确定电阻R与长度L的关系.
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