内容正文:
12.2 影响导体电阻大小的因素
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快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】探究影响导体电阻大小的因素 1
【题型2】电阻大小影响因素的理解 4
xix
夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】探究影响导体电阻大小的因素
【典型例题】某学习小组预研究以下课题: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。给出三根镍铬合金线a、b、c(其长度关系 La=Lb>Lc,横截面积关系 Sa>Sb=Sc),电源、电流表、滑动变阻器、开关各一个、若干根导线,可以完成的研究课题是( )
A.只有①
B.只有②
C.①和②
D.①、②和③
【举一反三1】用如图所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,下列说法错误的是( )
A.若电路电流变化较大时,可以用小灯泡代替电流表判断电流强弱
B.两根电阻丝分别接入电路,按图接入乙电阻丝时电流表示数较小
C.该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关
D.根据图中的实验可以得出:导体电阻的大小与导体的材料有关
【举一反三2】小明利用一段镍铬合金丝AB研究导体的电阻大小与哪些因素有关,其设计的电路如图所示;闭合开关,当导线夹由A向B移动时,发现小灯泡逐渐变暗,由此得出的结论是:其他条件一定时, 。
【举一反三3】如图,闭合开关。用酒精灯给电阻丝加热,电阻丝温度升高,是通过 (选填“做功”或“热传递”)增大物体的内能,小灯泡的亮度变暗,说明温度升高,电阻丝电阻变 。
【举一反三4】在“探究影响电阻大小的因素”实验时,天天选取如表所示的四个导体,分别连接在如图乙所示电路的M、N间进行实验。
(1)实验时,通过观察 能更准确比较导体电阻的大小。在探究“导体电阻大小与长度的关系”时,应选取 两个导体进行探究;
(2)接下来,他分别将A和C两导体接入电路进行实验,发现对应电路中的电流,这表明 相同时,导体的 ,导体的电阻越大;
(3)他把C、D两导体接入电路进行实验,对应电路中的电流,则说明 ;
(4)在其他条件相同的情况下,电阻较小的材料导电性能较强,某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0,这就是超导现象。如果能实现在常温下超导,请列举一个常温下超导体的实际应用 。
【举一反三5】小明在做“探究影响导体电阻大小的因素”。实验时,做出了如下猜想:
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关;
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关;
猜想三;导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格材料如表所示。
(1)如图1所示的电路,实验前最好在导线a、b间连接 (选填“导线”或“电阻”),在M、N之间分别接上不同导体,闭合开关,通过观察 来比较导体电阻大小。
(2)为了验证猜想一,可依次把M、N跟 两根电阻丝的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
(3)分别将 两根电阻丝接入电路中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。
(4)小明在做“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,发现实验器材中电阻丝只有一根,其他器材足够,不能完成的实验探究是猜想 。
(5)要进一步研究导体材料的导电性能,就需要测量导体的电阻,小明的实验方案和操作过程均正确,电流表的连接和示数如图2所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差大,解决这一问题的措施是 。
【题型2】电阻大小影响因素的理解
【典型例题】关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是( )
A.自由电子定向移动的方向与电流方向相反
B.导体中通过的电流为零时,它的电阻也为零
C.有电流通过的小灯泡,其两端不一定有电压
D.只要将导体连入电路,电路中就有电流
【举一反三1】关于导体的电阻,下列说法正确的是( )
A.导体两端的电压增大,其电阻一定增大
B.导体中的电流增大,其电阻一定减小
C.若导体不接入电路,其电阻为0
D.导体的电阻与其两端电压及通过的电流无关,是导体本身的一种性质
【举一反三2】两块金属板M和N之间夹有一滴水银,当金属板M和N靠近时,通过精密测量可以发现M和N之间的电阻将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.以上三种情况都有可能
【举一反三3】关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是( )
A.自由电子定向移动的方向与电流方向相反
B.导体中通过的电流为零时,它的电阻也为零
C.有电流通过的小灯泡,其两端不一定有电压
D.只要将导体连入电路,电路中就有电流
【举一反三4】下列有关电阻的说法,正确的是( )
A.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
B.通过导体的电流越大,导体的电阻越小
C.导体的电阻与材料、长度和横截面积等因素有关
D.长度相同的铁丝和镍铬合金丝电阻一定不同
【举一反三5】如图,将包装口香糖的纸剪成中间较窄的细条,然后将锡箔细条的两端连接电池正负极,很快发现细条中较窄处ab段开始冒烟起火,这是因为细条将电池短路。若ab段长度等于bc段长度,则ab段电阻 bc段电阻,此时ab段电流 bc段电流。
【举一反三6】甲、乙、丙是三根用相同材料制成的均匀的合金丝,甲、乙长度相同,但甲较粗,乙、丙粗细相同,但丙较长,则这三根合金丝中,阻值最大的是 。
【举一反三7】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 。
【举一反三8】同种材料制成的两根导线,R1=5Ω,R2=20Ω,若它们长度相同,则导线的横截面积S1 S2,若它们的横截面积相同,则导线的长度L1 L2。(均选填“>”“=”或“<”)
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12.2 影响导体电阻大小的因素
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快速定位题型
题 型 目 录
【题型1】探究影响导体电阻大小的因素 1
【题型2】电阻大小影响因素的理解 6
xix
夯实必备知识
新 知 梳 理
【题型1】探究影响导体电阻大小的因素
【典型例题】某学习小组预研究以下课题: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。给出三根镍铬合金线a、b、c(其长度关系 La=Lb>Lc,横截面积关系 Sa>Sb=Sc),电源、电流表、滑动变阻器、开关各一个、若干根导线,可以完成的研究课题是( )
A.只有①
B.只有②
C.①和②
D.①、②和③
【答案】C
【解析】①研究导体的电阻跟导体横截面积的关系时,根据控制变量法可知,需要使用长度相同、材料相同、横截面积不同的实验器材,而两根长度相同、横截面积不同的镍铬合金线a、b正好符合实验要求;②研究导体的电阻跟导体长度的关系时,根据控制变量法可知,要使材料相同、横截面积相同、长度不同的实验器材,而两根长度不同、横截面积相同的镍铬合金线b、c正好符合实验要求;③探究导体的电阻跟它的材料的关系,应控制导体的长度、横截面积都相等而材料不同,由题意可知,三根合金线的材料相同,因此不能探究导体的电阻跟它的材料的关系,可知实验③不能完成;由以上分析可知,可以验证①②,可知C符合题意,ABD不符合题意。
【举一反三1】用如图所示的电路探究“影响电阻大小的因素”,下列说法错误的是( )
A.若电路电流变化较大时,可以用小灯泡代替电流表判断电流强弱
B.两根电阻丝分别接入电路,按图接入乙电阻丝时电流表示数较小
C.该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关
D.根据图中的实验可以得出:导体电阻的大小与导体的材料有关
【答案】D
【解析】在探究“影响电阻大小的因素”实验时,若电路电流变化较大时,如果接入灯泡,灯泡的亮度变化较大,易观察,所以可通过观察灯泡亮度来反映导体对电流阻碍作用的大小,故A正确,不符合题意;
两根电阻丝分别接入电路,按图接入长的合金丝乙时,其它条件不变,电阻变大,电流表示数较小,故B正确,不符合题意;
图中的实验控制了导体的材料和横截面积不变,所以探究的是导体的电阻与导体的长度的关系,故C正确,不符合题意;
根据图中的实验可得出的结论是:在导体的材料和横截面积一定时,长度越长,电阻越大,故D错误,符合题意。
【举一反三2】小明利用一段镍铬合金丝AB研究导体的电阻大小与哪些因素有关,其设计的电路如图所示;闭合开关,当导线夹由A向B移动时,发现小灯泡逐渐变暗,由此得出的结论是:其他条件一定时, 。
【答案】导体的长度越长,导体的电阻越大
【解析】闭合开关,当导线夹由A向B移动时,连入电路的电阻丝变长,电阻变大,小灯泡的亮度将会变暗,由此得出的结论是在材料和横截面积一定时,导体的长度越长,电阻越大。
【举一反三3】如图,闭合开关。用酒精灯给电阻丝加热,电阻丝温度升高,是通过 (选填“做功”或“热传递”)增大物体的内能,小灯泡的亮度变暗,说明温度升高,电阻丝电阻变 。
【答案】热传递 大
【解析】可以通过热传递和做功来改变物体内能。用酒精灯给电阻丝加热,电阻丝吸收火焰的热量,电阻丝温度升高,是通过热传递增大物体的内能。
观察到小灯泡的亮度变暗,说明通过小灯泡的电流变小,电路的电阻增大,这个现象说明导体的电阻除了跟自身因素有关以外,还跟温度有关,电阻丝电阻随混度的升高而增大。
【举一反三4】在“探究影响电阻大小的因素”实验时,天天选取如表所示的四个导体,分别连接在如图乙所示电路的M、N间进行实验。
(1)实验时,通过观察 能更准确比较导体电阻的大小。在探究“导体电阻大小与长度的关系”时,应选取 两个导体进行探究;
(2)接下来,他分别将A和C两导体接入电路进行实验,发现对应电路中的电流,这表明 相同时,导体的 ,导体的电阻越大;
(3)他把C、D两导体接入电路进行实验,对应电路中的电流,则说明 ;
(4)在其他条件相同的情况下,电阻较小的材料导电性能较强,某些物质在很低的温度时,电阻就变成了0,这就是超导现象。如果能实现在常温下超导,请列举一个常温下超导体的实际应用 。
【答案】(1)电流表示数 AB (2)导体的长度、材料 横截面积越小
(3)> (4)远距离输电
【解析】(1)电阻的大小无法直接观察得出,因此实验中运用转换法,通过观察电流表的示数和灯泡的亮度比较导体电阻的大小,灯泡的亮度不易分辨,通过观察电流表的示数能更准确比较导体电阻的大小。
探究“导体电阻大小与长度的关系”时,需要控制导体的材料、横截面积相同,长度不同,因此选择AB两导体。
(2)A和C两导体长度和材料相同,横截面积不同,且C导体的横截面积大,若发现电路中的电流,说明C导体的电阻小,则可得结论为:在导体的长度、材料相同时,导体的横截面积越小,电阻越大。
(3)C、D两导体长度和横截面积相同,材料不同,若对应电路中的电流,则说明C导体的电阻大于D导体的电阻。
(4)超导体可实际应用在远距离输电,超导体的低电阻特性能够降低电力传输中的能量损失。
【举一反三5】小明在做“探究影响导体电阻大小的因素”。实验时,做出了如下猜想:
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关;
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关;
猜想三;导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格材料如表所示。
(1)如图1所示的电路,实验前最好在导线a、b间连接 (选填“导线”或“电阻”),在M、N之间分别接上不同导体,闭合开关,通过观察 来比较导体电阻大小。
(2)为了验证猜想一,可依次把M、N跟 两根电阻丝的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小。
(3)分别将 两根电阻丝接入电路中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。
(4)小明在做“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,发现实验器材中电阻丝只有一根,其他器材足够,不能完成的实验探究是猜想 。
(5)要进一步研究导体材料的导电性能,就需要测量导体的电阻,小明的实验方案和操作过程均正确,电流表的连接和示数如图2所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差大,解决这一问题的措施是 。
【答案】(1)电阻 电流表示数 (2)AB (3)AD 材料 (4)三 (5)把电流表的换成小量程
【解析】(1)实验前最好在导线a、b间连接电阻,可以起到保护电路的作用。
在M、N之间分别接上不同导体,闭合开关,通过观察电流表示数来比较导体电阻大小,这是转换法。
(2)A、B的材料和横截面积相同,长度不同,可以验证猜想一。
(3)A、D长度的和横截面积相同,材料不同,可以验证猜想三,分别将两根电阻丝接入电路中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。
(4)只有一根电阻丝,可以改变金属夹的位置来改变电阻的长度,探究电阻与长度的关系;可以将导线对折来改变电阻的横向截面积,探究电阻与横截面积的关系;不能改变电阻丝的材料,所以不能验证猜想三,即不能探究电阻是否与材料有关。。
(5)电流表指针偏转过小,说明电流表的量程太大了,应该把电流表的换成小量程。
【题型2】电阻大小影响因素的理解
【典型例题】关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是( )
A.自由电子定向移动的方向与电流方向相反
B.导体中通过的电流为零时,它的电阻也为零
C.有电流通过的小灯泡,其两端不一定有电压
D.只要将导体连入电路,电路中就有电流
【答案】A
【解析】电流方向为正电荷定向移动的方向,自由电子定向移动的方向与电流方向相反,故A正确;
导体的电阻是导体的一种属性,与电流电压无关,导体中通过的电流为零时,它的电阻不为零,故B错误;
电压是形成电流的首要条件,小灯泡有电流通过,则小灯泡两端一定有电压,故C错误;
导体接入电路,如果开关没有闭合,电路没有构成通路,则电路中也没有电流,故D错误。
【举一反三1】关于导体的电阻,下列说法正确的是( )
A.导体两端的电压增大,其电阻一定增大
B.导体中的电流增大,其电阻一定减小
C.若导体不接入电路,其电阻为0
D.导体的电阻与其两端电压及通过的电流无关,是导体本身的一种性质
【答案】D
【解析】电阻是导体对电流的阻碍作用,是导体本身的一种属性;其大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关,而与导体两端的电压、通过的电流无关,若导体不接入电路,其电阻也不为0,其阻值与是否接入电路无关,故A、B、C错误,D正确。
【举一反三2】两块金属板M和N之间夹有一滴水银,当金属板M和N靠近时,通过精密测量可以发现M和N之间的电阻将( )
A.变大
B.变小
C.不变
D.以上三种情况都有可能
【答案】B
【解析】导体电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关。汞是液体导体,当金属板M和N靠近时,水银滴横截面积变大,长度变小,电阻变小,可知B符合题意,ACD不符合题意。
【举一反三3】关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是( )
A.自由电子定向移动的方向与电流方向相反
B.导体中通过的电流为零时,它的电阻也为零
C.有电流通过的小灯泡,其两端不一定有电压
D.只要将导体连入电路,电路中就有电流
【答案】A
【解析】电流方向为正电荷定向移动的方向,自由电子定向移动的方向与电流方向相反,故A正确;
导体的电阻是导体的一种属性,与电流电压无关,导体中通过的电流为零时,它的电阻不为零,故B错误;
电压是形成电流的首要条件,小灯泡有电流通过,则小灯泡两端一定有电压,故C错误;
导体接入电路,如果开关没有闭合,电路没有构成通路,则电路中也没有电流,故D错误。
【举一反三4】下列有关电阻的说法,正确的是( )
A.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
B.通过导体的电流越大,导体的电阻越小
C.导体的电阻与材料、长度和横截面积等因素有关
D.长度相同的铁丝和镍铬合金丝电阻一定不同
【答案】C
【解析】电阻是导体本身的一种性质,其大小取决于导体的材料、长度、横截面积以及温度等因素,与导体两端的电压和通过的电流无关。
电阻是导体本身的属性,即便导体两端电压为零,其材料、长度、横截面积等决定电阻大小的因素不变,电阻也不会为零,故A错误;
导体电阻与通过它的电流大小没有关系,电流变化并不会改变电阻值,故B错误;
导体的电阻确实与材料、长度、横截面积有关,还受温度影响,故C正确;
虽然铁丝和镍铬合金丝材料不同,但电阻大小还与横截面积有关,若长度相同,横截面积合适时,它们的电阻有可能相同,故D错误。
【举一反三5】如图,将包装口香糖的纸剪成中间较窄的细条,然后将锡箔细条的两端连接电池正负极,很快发现细条中较窄处ab段开始冒烟起火,这是因为细条将电池短路。若ab段长度等于bc段长度,则ab段电阻 bc段电阻,此时ab段电流 bc段电流。
【答案】大于 等于
【解析】锡箔纸条两端的铝面直接接触电池的正负极,造成短路,这样电流会很大,铝纸条中间最细处的横截面积较小,电阻较大,即ab段电阻大于bc段电阻;串联电路中电流处处相同,所以ab段电流等于bc段电流。
【举一反三6】甲、乙、丙是三根用相同材料制成的均匀的合金丝,甲、乙长度相同,但甲较粗,乙、丙粗细相同,但丙较长,则这三根合金丝中,阻值最大的是 。
【答案】丙
【解析】导体的阻值大小与导体的材料、长度、横截面积有关,当导体的材料和温度一定时,导体的长度越长,导体的电阻越大,导体的横截面积越小,导体的电阻越大。由于三根合金丝材料相同,甲、乙长度相同,但甲较粗,所以乙的电阻大于甲的电阻,乙、丙粗细相同,但丙较长,所以丙的电阻大于乙的电阻,综上可知,这三根合金丝中,阻值最大的是丙。
【举一反三7】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 。
【答案】变小 变大
【解析】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。
【举一反三8】同种材料制成的两根导线,R1=5Ω,R2=20Ω,若它们长度相同,则导线的横截面积S1 S2,若它们的横截面积相同,则导线的长度L1 L2。(均选填“>”“=”或“<”)
【答案】> <
【解析】导体的材料相同,长度相同,横截面积越大电阻越小,因为R1<R2,所以S1>S2。
导体的材料相同,横截面积相同,长度越长电阻越大,因为R1<R2,所以L1<L2。
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