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学科教师辅导讲义
学员编号: 年 级: 课 时 数: 1
学员姓名: 辅导科目: 学科教师:
授课类型
T同步( )
C专题( )
T能力( )
授课日期及时段
教学内容
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第十三讲电流的测量和物质的导电性(二)
)
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同步知识梳理
)(大脑放电影~)
知识点1 物质的导电能力
1.物质导电能力的检测
(1)可以通过__电流表__来判断电路中电流的有无或大小(如图1)。
(2)可以通过用电器的工作情况来判断电路中电流的有无或大小(如图2)。
2.导体和绝缘体
(1)导体:__容易__导电的物质叫作导体。金属、石墨(碳)、人体、大地、盐类的水溶液等都是导体。
(2)绝缘体:__不容易__导电的物质叫作绝缘体。橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等都是绝缘体。
(3)半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作半导体。常见的半导体材料是__硅__和__锗__。半导体主要用于电子工业或IT产品。
(4)导体和绝缘体不是绝对的,有些绝缘体在条件改变时会变成导体。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。
3.金属导电的微观解释
金属中有大量能__自由移动__的电子,它们能从一个地方移动到另一个地方,所以金属能导电。而在绝缘体中因为几乎没有__自由移动__的电子而不能导电。
知识点2 电阻
1.概念:电阻是导体对电流的__阻碍__作用。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用__越大__。电阻的大小是由导体__自身性质__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。
2.符号:电阻用字母R表示。电路图中电阻的符号是:。
3.单位:在国际单位制中,电阻的单位是__欧姆__,简称欧,符号是Ω。比欧大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们之间的换算关系如下:1兆欧(MΩ)=103千欧(kΩ)=106欧(Ω)。
知识点3 影响导体电阻大小的因素
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。
知识点4 滑动变阻器及变阻器的应用
1.滑动变阻器的构造原理
(1)原理:靠改变连入电路的电阻丝的__有效长度__来改变电阻。
(2)作用:调节滑动变阻器可以逐渐改变连入电路中的电阻,从而逐渐改变电路中的电流,有时还起到__保护__电路的作用。
(3)构造:滑动变阻器是由绝缘体瓷筒、线圈、金属棒、滑片、上下接线柱等元件组成。套在瓷筒上的线圈由漆包合金丝绕成,它的两头分别与两个下接线柱相连,套在金属棒上的滑片可在棒上滑动,并与线圈紧密接触,线圈上能接触滑片的地方,绝缘漆已被刮去。(如图所示)
结构示意图:
(4)结构示意图和符号:滑动变阻器的结构示意图如图甲所示,在电路图中的符号如图乙所示。
2.滑动变阻器的使用方法(如图所示)
(1)串联在电路中,连接时要接“__一上一下__”两个接线柱。
(2)接通电路前,应将滑片滑到__最大阻值处__。
说明 使用滑动变阻器前要了解该变阻器的最大阻值和该变阻器允许通过的最大电流。
3.滑动变阻器“一上一下”的几种接法
(1)正确接法:
①如图1中甲、乙两种接法均为正确接法,且这两种接法滑动变阻器的有效电阻都是__A、P__之间的电阻。在这两种接法中,当滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻均变大;当滑片P向左移动时,滑动变阻器的电阻均变小。
②如图2中甲、乙两种接法均为正确接法,且这两种接法滑动变阻器的有效电阻都是__B、P__之间的电阻。在这两种接法中,当滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻均变小;当滑片P向左移动时,滑动变阻器的电阻均变大。
(2)常见的错误接法:
如图3中甲接法,无论滑片P是否移动,被接入电路中的电阻总是为A、B之间的总电阻(即R为定值),不会发生变化;而乙接法中,被接入电路的部分始终是CD(即R=0),相当于用导线直接相连。
4.滑动变阻器的铭牌
某滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,其含义:该滑动变阻器允许通过的__最大__电流是1A,当电阻全部接入电路中时,电阻的阻值是20Ω(或者说滑动变阻器电阻的变化范围是0~20Ω)。
知识点5 旋钮型变阻器
如图,E相当于滑动变阻器中的电阻丝,D相当于滑片,A、C相当于两个下接线柱,B为上接线柱,连入电路时,A、C选其一,B必连。若连AB,则__AD__间为有效电阻,顺时针转动旋钮时,AD长度变__长__,电阻变__大__。
知识点6 变阻器的应用
电路中的电流大小的改变可以通过改变__电阻大小__来实现。
(1)音响设备上的调音台,通过改变电阻改变声音的品质。
(2)电视机、收音机、手机上的音量控制器通过改变流过听筒中的__电流大小__,控制音量。扩音设备中的音量控制器通过改变流过扬声器中的电流大小,控制音量。
(3)电动汽车通过改变电阻来改变行车速度。
(4)电灯上的调光器通过改变电阻,使通过灯泡的电流变化,调节灯泡的明暗。
(
同步题型分析
)(热个身先~~~)
考点1、导体和绝缘体
【典例1】导体和绝缘体的区别在于 ③ 。
①导体中有电子,绝缘体中没有电子
②导体中有能自由移动的电荷,绝缘体中没有电荷
③导体中有能自由移动的电荷,绝缘体中几乎没有能自由移动的电荷
【解答】解:导体中有能自由移动的电荷,绝缘体中几乎没有能自由移动的电荷,故①②错误,③正确。
故选:③。
【典例2】芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志。制造过程中微小的静电就可能损坏精密芯片元件,因此工作人员必须穿着防静电服。防静电服的面料中嵌入特定材料来导走静电,该材料可能是( )
A.塑料 B.橡胶 C.金属 D.陶瓷
【解答】解:防静电服面料中掺入的材料能导走身上静电,说明掺入的材料容易导电,属于导体。
ABD、通常情况下,塑料、橡胶、陶瓷不容易导电,属于绝缘体,故ABD不符合题意;
C、金属容易导电,属于导体,故C符合题意。
故选:C。
【典例3】我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,电脑可以直接读取机读卡上的答案,是因为2B铅笔中的石墨是 导体 (填“导体”或“绝缘体”),若使用了不合格的2B铅笔,可能导致电脑无法识别,是由于不合格铅笔芯的导电性 弱 (填“强”或“弱”)。
【解答】解:用2B铅笔填涂机读卡,因为2B铅笔中的石墨是导体,电脑可以直接读取机读卡上的答案,若使用了不合格的2B铅笔,由于不合格铅笔芯的导电性变弱,可能导致电脑无法识别。
故答案为:导体;弱。
【典例4】有下列六种材料:①盐水 ②石墨 ③橡胶 ④汽油 ⑤陶瓷 ⑥铜丝,其中属于导体的是 盐水、石墨、铜丝 ,属于绝缘体的是 橡胶、汽油、陶瓷 。
【解答】解:(1)盐水、石墨、铜丝都善于导电,属于导体;
(2)橡胶、汽油、陶瓷都不善于导电,属于绝缘体。
故答案为:盐水、石墨、铜丝;橡胶、汽油、陶瓷。
【变式1】在学习《电路》的探究活动中,某同学将带有a,b两根导线的灯泡玻璃芯接到如图电路中:
(1)在用酒精灯加热灯泡芯的玻璃至发烫变红时,灯泡L逐渐变亮;停止加热后,灯泡L又变暗直至不亮。这说明玻璃加热到一定程度后会转变成 导体 (填“导体”或“绝缘体”)。
(2)若将图中电路的灯泡L移除,再接通灯泡芯两端的导线即灯泡芯的a、b两端,闭合开关S时保险丝熔断,其原因是电路处于 短路 状态。
【解答】解:(1)在用酒精灯加热灯泡芯的玻璃至发烫变红时,灯泡L逐渐变亮,说明玻璃容易导电了;停止加热后,灯泡L又变暗直至不亮,玻璃不容易导电。这说明玻璃加热到一定程度后会转变成导体;
(2)若将图中电路的灯泡L移除,再接通灯泡芯两端的导线即灯泡芯的a、b两端,导线将电源正负极直接连接了,闭合开关S时形成短路,因而保险丝熔断。
故答案为:(1)导体;(2)短路。
【变式2】小军怀疑家里饮用的“纯净水”不纯净,于是他设计了一个电学实验来验证。如图A4﹣3﹣2所示是小军设计的电路,其中A、B为两金属棒,放在玻璃杯C中。小军取一小杯“纯净水”倒入玻璃杯C中,若灯泡亮,则说明“纯净水”是 不纯净 (填“纯净”或“不纯净”)的,这是因为 纯净水是绝缘体 。
【解答】解:纯净水是绝缘体,小军取一小杯“纯净水”倒入C中,灯亮,说明“纯净水”能导电,则“纯净水”中有其它物质,并不纯净;
故答案为:不纯净;纯净水是绝缘体。
【变式3】(1)在常温下,下列物质中, ①③⑤ 是绝缘体(填序号)①橡皮②碳棒③棉花④食盐水⑤纯净的水⑥人体;
(2)常温下的玻璃是良好的绝缘体,但玻璃在加热条件下会变成导体;常温下的金属是良好的导体,当温度下降时,其电阻也会减小,当温度降到某一温度(临界温度)时,电阻消失,变为超导体。以下两个电阻随温度变化的曲线图中,表示玻璃的是 乙 (选填“甲”或“乙”)。
【解答】解:(1)常温下橡皮、棉花、纯净的水不容易导电,是绝缘体;碳棒、食盐水、人体容易导电,是导体;
(2)常温下的玻璃是良好的绝缘体,但玻璃在加热条件下会变成导体,由此可知玻璃的电阻随温度的升高而减小,因此乙图是表示玻璃的。
故答案为:(1)①③⑤;(2)乙。
知识点2、半导体
【典例1】2025年,中国芯片在AI端测、存算一体、模拟计算等多个热门领域密集涌现突破性成果,部分领域已实现从跟跑到领跑,芯片主要由以下哪种材料制成( )
A.导体 B.超导体 C.半导体 D.绝缘体
【解答】解:芯片主要由半导体材料制成的,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【变式1】半导体热敏电阻是以金属氧化物半导体材料(如锰、钴、镍等)制成的敏感元件,其电阻值随温度显著变化,关于半导体热敏电阻下列说法正确的是( )
A.利用半导体热敏电阻的特点,可以制作电子温度计
B.制作半导体热敏电阻的材料应该是超导体
C.制作半导体热敏电阻的材料应该是绝缘体
D.磁悬浮高速列车主要是利用半导体热敏电阻材料的特性
【解答】解:A、半导体热敏电阻的电阻值随温度显著变化,利用这一特性可以将温度变化转化为电阻变化,通过电路测量温度,故A正确;
B、超导体在特定温度下,电阻为零,不具备电阻随温度显著变化的特性,故B错误;
C、绝缘体的电阻极大,且阻值随温度变化不显著,故C错误;
D、磁悬浮高速列车主要是利用同名磁极相互排斥,故D错误。
故选:A。
【变式2】青少年科技创新材料中有一种变光二极管,电流从其P端流入时发红光,从其Q端流入时发绿光,奥秘在于其内部封装有一红一绿两个发光二极管,发光二极管具有单向导电性,其符号为,当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光,当电流从“﹣”极流入时二极管不能发光,则该变光二极管的内部结构可能是下图中的( )
A.B. C.D.
【解答】解:
因为二极管具有单向导电性,当电流从二极管的正接线柱流入,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,所以两二极管并联,且红发光二极管的正接线柱在P端,负接线柱在Q端,绿发光二极管的正接线柱在Q端,负接线柱在P端,所以C图正确。
故选:C。
知识点3、电阻大小的影响因素
【典例1】为了探究导体导电能力是否与材料等因素有关,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(如表所示)、电流表、开关等器材进行了如下实验。
步骤一:将①号金属丝的A、B端接入电路,使导线的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,并立即断开开关。
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。
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
(1)步骤二中,记录图乙所示电流表的示数为0.34A,请用箭头标出此时电流表指针的位置。
(2)编号①②实验对比,探究的问题是 导体电阻的大小与横截面积的关系 。
(3)实验中,每次都要等材料完全冷却后,再测量电流。这种做法主要是因为 要控制材料温度相同 。
(4)查阅资料得知:长度、粗细均相同的锰铜合金电阻非常小。试分析用④号金属丝实验时可能存在的安全隐患: 可能会导致电路中电流过大而烧坏电流表 。
【解答】解:(1)由图乙可知,电流表选用小量程,电流表分度值0.02A,其示数为0.34A,电流表指针的位置如下图:
(2)编号①②实验对比,①、②的材料、长度相同,横截面积不同,可以探究导体电阻的大小与横截面积的关系。
(3)实验中,需要控制材料温度相同,因此每次都要等材料完全冷却后,再测量电流。
(4)用④号金属丝实验时,接入的锰铜合金电阻丝阻值太小,可能会导致电路中电流过大而烧坏电流表。
故答案为:(1)略;(2)导体电阻的大小与横截面积的关系;(3)要控制材料温度相同;
(4) 可能会导致电路中电流过大而烧坏电流表。
【【变式1】小科设计了如图所示的电路图,做“探究导体电阻大小与导体长度的关系”的实验,在A、B间接入如表中待研究的电阻丝,电源电压U恒定,忽略温度对灯丝电阻的影响(图中R表示不同的电阻丝)。
序号
材料
长度
棋截面积
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)小科应选择序号为 2、4 (填序号)的两根电阻丝来探究导体电阻大小与导体长度的关系。
(2)为粗略判断A、B两点间导体电阻的大小,可观察 灯泡亮度 。
(3)另有小宁、小雨两位同学分别对小科的电路作了如下的改进:小宁把灯泡更换为电流表:小画在原电路中再串联接入一个电流表,小科思考后认为小画同学的改进更好一些。你认为他的理由是 灯泡能保护电路 。
【解答】解:(1)探究导体电阻大小与导体长度的关系,需要控制导体的材料、横截面积一定,改变导体的长度,应选择2和4;(2)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换为所串联的小灯泡的完度来观察,即在电压一定时,灯泡越亮,表明电阻越小,即通过观察小灯泡的亮度来比较电阻丝阻值的大小;
(3)从保护电路的角度分析,由于电阻丝的阻值较小,甲方案相当于短路,故不安全,所以应选择小画的方案,小灯泡有保护电路的作用。
故答案为:(1)2、4;(2)灯泡亮度;(3)灯泡能保护电路。
【变式2】物理兴趣小组的同学开展“探究盐水电阻大小与哪些因素有关”的实验,他们提出了以下猜想:
猜想一:可能与盐水的浓度有关。
猜想二:可能与盐水的体积有关。
猜想三:可能与盐水的长度有关。
猜想四:可能与盐水的横截面积有关。
他们利用玻璃管(管中带有接线柱的金属活塞可左右移动)等器材,组装成如图所示电路进行实验。
(1)向玻璃管内注满盐水,闭合开关灯泡发光,说明盐水是导体,根据 小灯泡的亮度 可判断盐水电阻大小。
(2)探究猜想二时,用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水,灯泡的亮度逐渐变暗,这一实验过程是否能完整验证猜想二 不能 (选填“能”或“不能”)。
(3)实验中发现,盐水的电阻改变较小时,灯泡的亮度无明显变化。甲、乙同学分别对实验装置做以下改进:甲同学把灯泡更换为电流表,乙同学在原电路中串联接入电流表,改进方法更好的是 乙 同学,理由是可以起到 保护电路 作用。
(4)加入电流表后,请你猜想盐水的电阻还可能与 温度 有关。
【解答】解:(1)闭合开关灯泡发光,说明盐水能导电,属于导体。在电源电压不变时,盐水电阻越大,电路中电流越小,灯泡越暗,反之则越亮,所以可通过灯泡亮度判断盐水电阻大小,这是转换法的应用。
(2)探究猜想二(盐水电阻与体积有关)需控制盐水浓度、横截面积等其他变量不变。用注射器抽取部分盐水时,不仅体积变小,还会导致盐水的横截面积和长度都发生改变,无法单一验证体积对电阻的影响,不符合控制变量法要求。
(3)灯泡本身有电阻,可限制电路中的电流,避免短路等故障。甲同学去掉灯泡换电流表,电路中缺乏保护元件,风险较高;乙同学的改进既保留了灯泡的保护功能,又能通过电流表精准测量电流,进而判断电阻变化,改进更合理。
(4)控制盐水的浓度、体积、横截面积等不变,仅改变温度,用酒精灯加热盐水时,若电流表的示数发生变化,说明电流改变,即盐水电阻改变,从而证明盐水电阻与温度有关。
故答案为:(1)小灯泡的亮度;(2)不能;(3)乙;保护电路;(4)温度。
【典例2】图是小明自制的简易调光灯,闭合开关,回形针向左移动的过程中灯泡亮度应该 变亮 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”),但小明发现灯泡亮度变化不明显,他应该调换更 细 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来做实验,接着加热铅笔芯,发现灯泡亮度逐渐变亮,这一现象说明,温度越高,铅笔芯的电阻越 小 (选填“大”或“小”)。
【解答】解:
(1)闭合开关,回形针向左移动的过程中,铅笔芯接入电路中的长度变短,电阻减小,根据欧姆定律可知,电流变大,灯泡变亮;
小明发现回形针在移动的过程中灯泡亮度变化不明显,说明电流的变化比较小,根据I可知,即铅笔芯电阻变化较小,故应选用电阻较大的铅笔芯,即换用更细的铅笔芯;
(2)加热铅笔芯,会发现灯泡逐渐亮起来(即电流增大,铅笔芯的电阻减小);这一现象说明铅笔芯的电阻随温度升高而减小。
故答案为:变亮;细;小。
【变式1】导体电阻的大小受多种因素影响,研究影响电阻大小的因素有利于服务生产生活。
(1)如图甲,为探究电阻与导线长度的关系,应选择 BD (填字母)进行实验;
(2)如图乙,高压输电线上有一装置,利用这一装置将四根导线并联起来,相当于增大了导线的 横截面积 ,减小了导线的总电阻,从而减少导线上的电能损耗,这个装置是 导体 (填“导体”或“绝缘体”)。
【解答】解:(1)如图甲,为探究电阻与导线长度的关系,需要控制导体的材料、横截面积相同,长度不同,应选择BD进行实验;
(2)高压输电目的是减小电能的损失,在导线长度不能改变时,可以通过改变其横截面积来减小导线的电阻;利用图乙装置将四根导线并联,相当于增大了导线的横截面积,所以导线的电阻会减小,损失的电能也会减少;
中间的支架将四根导线并联起来,相当于一根很粗的导线,所以该装置是导体。
故答案为:(1)BD;(2)横截面积;导体。
【典例3】一根粗细均匀的电阻丝,其电阻为4 Ω。将它均匀拉长为原来的2倍,则其电阻变为________Ω(电阻丝温度不变)。
【答案】16 【解析】导体的电阻与长度成正比,因此长度变为原来的2倍后,电阻变成原来的2倍,即:4Ω×2=8Ω。导体的电阻与横截面积成反比,拉长后横截面积变为原来的一半,那么电阻又变成原来的2倍,即:8Ω×2=16Ω。
【变式1】一块合金导体长(前后):宽(左右):高(上下)=8:4:1,将该导体接入如图所示的电路的a、b两点之间,灯泡L均发光,则( )
A.左右接入时,灯泡亮度最暗
B.上下接入时,灯泡亮度最亮
C.上下接入时,灯泡亮度最暗
D.前后接入时,灯泡亮度最亮
【解答】解:将导体按照图中不同的方式连入电路,当上下接时,导体的横截面积最大且长度最短,根据电阻与横截面积成反比,与长度成正比可知,此时接入电路的电阻最小,根据欧姆定律可知,电路中的电流最大,灯泡最亮;
当前后两个接线柱接入电路时,导体的横截面积最小且长度最长,电阻最大,电路中的电流最小,灯泡最暗;
左右接入时,导体的电阻不是最大也不是最小,灯泡亮度在最暗和最亮之间;
综上所述,B正确。
故选:B。
【变式2】同种材料制成的四根导线,R1=4 Ω,R2=9 Ω,R3=11 Ω,R4=21 Ω,如果它们的长度相等,则横截面积最大的是________;如果它们的横截面积相等,则长度最长的是________。
【答案】R1;R4
【解析】(1)导线的电阻与横截面积成反比,即横截面积最大,电阻最小,那么横截面积最大的是R1;
(2)导线的电阻与长度成正比,即长度最大的电阻最大,那么长度最长的是R4。
知识点4 滑动变阻器
【典例1】变阻器是利用改变接入电路部分的 从而改变电路电流的装置。如图滑动变阻器铭牌上标有“10Ω1A”字样,其中“10Ω”字样表示 “1A”字样表示 。如图滑动变阻器已连接好两条导线,实验时闭合开关前滑片P应放在 (填“左”或“右”)端。
【答案】电阻丝长度;滑动变阻器的最大阻值为10欧(或变阻范围为0--10欧);滑动变阻器允许通过的最大电流为1安;左;
【解答】(1)变阻器是利用改变接入电路部分的电阻丝长度从而改变电路电流的装置。
(2)如图滑动变阻器铭牌上标有“10Ω1A”字样,其中“10Ω”字样表示滑动变阻器的最大阻值为10欧(或变阻范围为0--10欧),“1A”字样表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1安。(3)如图所示,变阻器接入的电阻丝为滑片右边的部分,因此滑片在最左端时阻值最大,则实验时闭合开关前滑片P应放在左端。
【典例2】如图所示,滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱,按要求回答下列问题
(1)使用接线柱A和D时,要使变阻器连入电路的电阻减小,滑片应向 ________端移动。
(2)如果滑片向右滑动,电路中的电流变大,则应使用接线柱________和________或________和________。
(3)当使用接线柱________和________时,连人电路的电阻最大,且无论怎样移动滑片P,电路中的总电阻也不会改变。
(4)把________和________接人电路时,其电阻为零。
(5)当使用接线柱B和D时,在电路未接通时,滑片P应移至 ________端。(A/B)
【答案】(1)右 (2)B;D;B;C (3)A;B (4)C;D (5)A
【解析】(1)电阻变小,肯定接入的部分变短,根据变阻器接入的部分确定滑片的移动方向;
(2)(3)(4)(5)在使用变阻器时,必须“一上一下”,接入电路的部分由下面的接线柱决定,据此对变阻器的接线柱的选择情况进行分析即可。
【解答】(1)使用接线柱A和D时,由于下面选择的接线柱时A,因此接入电路的是AP段。要使变阻器连入电路的电阻减小,那么接入的部分AP必须变短,因此滑片应向左端移动;
(2)如果滑片向右滑动,电路中的电流变大,那么接入的电阻变小,即接入的部分变短,因此变阻器使用的应该是PB段,即上面的接线柱任选,下面必须选择B,也就是B和D或B和C;
(3)无论怎样移动滑片P,电路中的总电阻也不会改变,那么应该是下面的电阻丝全部接入了,即选择接线柱A和B;
(4)如果变阻器接入的电阻为零,那么肯定是将上面的金属杆接入电路了,即接C和D;
(5)当使用接线柱B和D时,变阻器使用的是PB段,因此当滑片在A端时阻值最大,因此在电路未接通时,滑片P应该移动至A端。
【变式1】在如图所示的电路中,当开关闭合后将滑片P向右滑动时,灯变亮,滑动变阻器连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
【解答】解:滑动变阻器应“一上一下”各选取一个接线柱接入电路中,由题意可知,将滑片P向右滑动时,灯变亮,说明电路中的电流变大,则滑动变阻器接入电路的电阻变小,变阻器接入电路中电阻丝的长度变短,所以,由图可知一定选择了右下角的接线柱B,上方可选取C接线柱或D接线柱,则连入电路中的接线柱可能选择的是“B和C”或者“B和D”,故ACD错误,B正确。
故选:B。
【变式2】如图所示,若要使滑动变阻器的滑片P向左滑动时,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。如果小明把滑动变阻器接入电路,发现电灯泡非常亮,且调节滑片无效,则他将 CD 两个接线柱接入电路。
【解答】解:滑动变阻器的工作原理是靠改变接入电路电阻丝的长度,来改变电阻大小的;要使滑动变阻器的滑片P向左端滑动时小灯泡变亮,则应使电阻丝的有效部分变短,那么必须将A点接入电路,可以将C接线柱和A接线柱接在电路的M、N两端;
小明把滑动变阻器接入电路,发现电灯泡非常亮,是滑动变阻器连接的是两个上接线柱即CD连入电路,接入电阻为零,调节无效,电路中电流大,灯泡很亮。
故答案为:A;CD。
【变式3】如图所示,A为导线,BM、CN为两根相同的电阻丝,下列说法不正确的是( )
A.S和A接触,P向右移动灯泡变暗
B.S和B接触,P向右移动灯泡亮度不变
C.S和C接触,P向左移动灯泡变亮
D.S和B接触,P向左移动灯泡亮度不变
【解答】解:A、S和A接触,电阻丝MP、PN接入电路,P向右移动时,MPN的长度增大,则变阻器接入电路的电阻变大,由欧姆定律可知电路中的电流将变小,即灯泡变暗,故A正确;
B、S和B接触,电阻丝BP、PN接入电路,P向右移动时,BPN的总长度不变,所以变阻器接入电路的电阻不变,由欧姆定律可知电路中的电流不变,则灯泡亮度不变,故B正确;
C、S和C接触,电阻丝CP、PN接入电路,滑片P无论怎样移动,CP、PN的长度均不变,所以变阻器接入电路的电阻不变,由欧姆定律可知电路中的电流不变,则灯泡亮度不变,故C错误;
D、S和B接触,电阻丝BP、PN接入电路,P向左移动时,BPN的总长度不变,所以变阻器接入电路的电阻不变,由欧姆定律可知电路中的电流不变,则灯泡亮度不变,故D正确。
故选:C。
【变式4】如图虚线框内是光敏变阻器的结构图,AB为阻值均匀的薄膜电阻,EF为一条导电电极(相当于导线),在AB、EF之间是光导电层(无激光照射时为绝缘体;有激光照射时被照射处的光导电层导电,在该点处将薄膜电阻和导电电极接通),①、②、③为接线柱。
(1)光敏变阻器的结构中,起到滑动变阻器滑片作用结构是 光导电层 。
(2)请将光敏变阻器正确串联到如图的电路中,要求开关闭合后,当激光束水平左移时灯泡变暗。
【解答】解:(1)由题意可知,光敏变阻器的结构中,起到滑动变阻器滑片作用结构是光导电层;
(2)光敏变阻器接入电路时应选择一上一下两个接线柱接入电路,开关闭合后,当激光束水平向左移动时灯泡变暗,由欧姆定律可知光束水平向左移动移动,光敏电阻接入电路的电阻变大,所以应选择②③接入电路,如图:
。
故答案为:(1)光导电层;(2)见解答。
【典例3】城市街上出现的共享电动自行车为人们的低碳出行提供了便利。
(1)电动自行车右车把上有调速器,相当于一个如图所示的滑动变阻器。骑行者向后(逆时针)旋转车把,车能加速,图中接线柱的正确连接是 ab (填“ab”、“bc”或“ac”)。
(2)电动车骑行时,蓄电池是 电源 (填“电源”或“用电器”)为车上的电动机供电,电动机为车提供动力。
【解答】解:(1)电动自行车将右手把向后旋转,车子就能前进,并且向后旋转的角度越大,车速就越快,说明这右手把能改变电路中的电流,则这右手把就相当于一个滑动变阻器,由图可知,把ab接入电路,骑行者向后(逆时针)旋转车把,电阻变小,电流变大;
(2)电动车骑行时,蓄电池是电源,是提供电能的装置,为车上的电动机供电,电动机为车提供动力。
故答案为:(1)ab;(2)电源。
【变式1】为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车中电动机的转速由电流大小控制,工作原理如图。利用旋钮变阻器实现对转速的控制,图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。
(1)变阻器上旋钮滑片的材料应选用 导体 。(选填“导体”或“绝缘体”)
(2)车速仪可由电路中的电流表改装。驾驶员踩下“油门”,旋钮滑片逆时针转动,此时车速仪示数变大,那么接入MN的接线柱是 OE 。(字母“O”、“E”、“F”选两个)
【解答】解:(1)变阻器上旋钮滑片的材料是导体;
(2)由题意可知,驾驶员踩下“油门”,旋钮滑片逆时针转动,此时车速仪示数变大,电路中的电流变大,根据欧姆定律,电路的总电阻变小,则变阻器连入电路的电阻变小,如果接线柱M接O点,则接线柱N应该接E点。
故答案为:(1)导体;(2)OE。
【变式2】生活中很多电器需要调节电阻大小来使用,如图甲为亮度可调的台灯,电位器是调节其亮度的装置,乙图为电位器内部结构示意图,A、B、C是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。
(1)关于电位器上电阻片R的材料,应该选用________(选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)
(2)若顺时针旋转旋钮时灯泡变亮,则需将________(填“A和B”、“A和C”或“B和C”)接线柱接入电路。
【答案】(1)镍铬合金丝 (2)A和B
【解析】(1)电位器相当于滑动变阻器,根据滑动变阻器的工作原理判断;
(2)根据灯泡亮度的变化确定电流的变化,判断电阻的大小变化,从而确定使用部分长度的变化,最终确定接线情况。
【解答】(1)电位器的工作原理为:通过改变接入电路电阻丝的长度来改变电阻,从而调节电流和电压,因此制作电位器的材料电阻要大,故选镍铬合金线。
(2)灯泡变亮,说明电流变大,接入的电阻变小,也就是接入的电阻变短。当顺时针方向旋转时,AB之间的电阻片变短,因此应该将A和B两个接线柱接入电路。
【典例4】如图是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。则他设计的电路图是( )
A. B.C. D.
【答案】B 【解析】(1)两个用电器相互影响,那么它们串联;不相互影响,那么它们并联;
(2)滑动变阻器使用的滑片哪边的部分,由下面的接线柱决定;
(3)首先判断灯泡和变阻器的串并联关系,然后根据滑片的移动方向和灯泡亮度变化判断变阻器下面接的哪边的接线柱,最后进行选择即可。
【解答】因为铅笔芯影响灯泡的亮度变化,所以它们应该串联;灯泡变亮,说明电流变大,电阻变小,根据导线b向右移动可知:接入电路的是铅笔芯滑片右边的部分,故B正确,而A、C、D错误。
【变式1】如图是利用“坐位体前屈测试仪”进行身体柔韧性测试。测试者向前推动固定在滑动变阻器滑片上的滑块,滑块被推动的距离越大,仪器的示数就越大。其中肯定不符合设计要求电路是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】本题考查滑动变阻器的使用,明确电表的测量对象是解题的基础,熟练应用欧姆定律、串联分压原理来分析电路中电流、电压的变化是解题的关键。先识别电路,然后判断滑动变阻器接入电路的阻值的变化,再根据欧姆定律判断电压表或电流表示数的变化。
【解答】A、电路为并联电路,电流表测量滑动变阻器的电流,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,并联电路分流作用,变阻器分得电流增大,电流表的示数变大,故A正确;
B、电路为并联电路,电流表测量定值电阻的电流,电流表的示数不变,故B错误,符合题意;
C、电路为串联电路,电压表测量变阻器两端的电压,当滑片向右滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,串联电路起分压作用,所以变阻器分得的电压变大,电压表的示数变大,故C正确;
电路为串联电路,电压表测量变阻器两端的电压,当滑片向左滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻减小,串联电路起分压作用,所以变阻器分得的电压变变小,定值电阻电压增大,电压表的示数变大,故D正确。
【变式2】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 。
【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。
【典例5】如图甲是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大电阻值是________Ω,图中A、B两个接线柱之间的电阻值是________Ω;乙图中电阻箱的示数是________Ω,它与滑动变阻器相比,最大好处是________
【答案】15;7;4705;能直接读出连入的电阻值
【解析】(1)插入式电阻箱的原理:是利用铜塞插入或拔出改变连入电路中电阻丝的长度来变阻的,即把铜塞插进去,铜塞处的电阻丝就会短路,电流不从电阻丝走了;(2)电阻箱的读数方法:分别读出旋钮对应的读数,用数字乘以底下的倍数,最后将四个数据相加;根据滑动变阻器和电阻箱的变阻特点分析回答.
【解答】(1)当5个铜塞都拔出时,此时5根电阻丝串联,总电阻最大,它们的总电阻R=5Ω+5Ω+2Ω+2Ω+1Ω=15Ω;当铜塞插入时,则该铜塞处的电阻丝就会短路,这部分电阻不连入.由图可知,A、B两个接线柱之间的电阻是5Ω+2Ω=7Ω.(2)由图可知,电阻箱接入电路的阻值:R=4×1000Ω+7×100Ω+0×10Ω+5×1Ω=4705Ω;和滑动变阻器比较,滑动变阻器能连续改变电阻,电阻箱跳跃式改变电阻,但电阻箱的最大好处是能直接读出连入的电阻值.
【变式1】如图所示,为一电阻箱结构示意图,下面关于此电阻箱接入电路电阻值大小的说法正确的是( )
A.只拔出铜塞a、b,接入电路电阻为7欧姆
B.只拔出铜塞c、d,接入电路电阻为7欧姆
C.要使接入电路电阻为7欧姆,只有拔出铜塞c、d才行
D.将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最小
【答案】B
【解答】A、只拔出铜塞a、b,c、d对应的电阻短路,则接入电路电阻为3欧,故该选项错误;
B、只拔出铜塞c、d时,a、b对应的电阻短路,则接入电路电阻为7欧,故该选项正确;
C、由电阻串联的特点可知,要使接入电路电阻为7欧姆,拔出铜塞c、d或同时拔出铜塞a、b、d也可以,故该选项错误;
D、将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最大,即最大为10欧,故该选项错误.
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一、单选题
1.为维护消费者权益,某技术质量监督部门对市场上的电线产品进行抽查。发现有一个品牌电线中的铜芯直径明显比电线规格上标定的直径要小,导线电阻偏大,工作时发热量高甚至烧坏。从影响导体电阻大小的因素来分析,引起这种电线电阻不符合规格的主要原因是( )
A.电线的长度 B.电线的横截面积
C.电线的材料 D.电线的温度
【答案】B【解答】铜芯的直径偏小,那么它的横截面积肯定偏小,而导体的电阻与横截面积成反比,因此导线电阻增大,那么引起这种电线电阻不符合规格的主要原因是横截面积,故B正确,额A、C、D错误。故选B。
2.在探究“导体的电阻大小与横截面积有什么关系”的实验中,请你根据表中所提供的信息选出合适的金属丝( )
金属丝代号
材料
长度L(m)
横截面积S(mm2)
①
镍铬合金
1.80
1.0
②
镍铬合金
0.90
1.0
③
镍铬合金
0.45
1.0
④
镍铬合金
0.90
2.0
⑤
镍铬合金
0.90
0.5
⑥
锰铜合金
0.90
0.5
⑦
镍铬合金
3.60
0.5
A.①②③ B.⑤⑥⑦ C.②④⑤ D.①④⑦
【答案】C
【解答】探究导体电阻的大小与横截面积的关系时,必须控制材料、长度和温度相同而改变横截面积,故选②④⑤,故C正确,而A、B、D错误。故选C。
3.下列四组物体中,都属于导体的一组是( )
A.陶瓷、玻璃球、塑料 B.人体、水银、食盐水溶液
C.大地、粉笔、色拉油 D.碳棒、硬币、干燥的空气
【答案】B
【解答】A.陶瓷、玻璃球、塑料,都不是导体,故A错误;
B.人体、水银、食盐水溶液都是导体,故B正确;
C.色拉油是绝缘体,故C错误;
D.干燥的空气是绝缘体,故D错误。故选B。
4.在研究导体电阻的大小与哪些因素有关的实验时,将一根粗细均匀的导体截成两段后分别接入电路中,如图所示,则这是用来研究( )
A.导体电阻与横截面积的关系 B.导体电阻与材料的关系
C.导体电阻与长度的关系 D.导体电阻与温度的关系
【答案】C
【解答】将一根粗细均匀的导体截成两段后,它们的材料、横截面积和温度相同,而长度不同,因此用来探究导体电阻与长度的关系,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
5.用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体,对于其电阻大小下列说法正确的是( )
A.当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B.当导体被均匀拉长至原来的二倍时,其电阻增大为原来的两倍
C.电阻是导体本身的一种性质,所以无论温度如何变化,电阻不可能变为零
D.电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关
【答案】D
【解答】A、导体的电阻与两端电压和通过电流无关,当电压和电流为零时,导体的电阻不为零,A错误;
B、当导体被均匀拉长至原来二倍时,长度变了,横截面积减为原来的一半,所以其电阻增大为原来的四倍,B错误;
C、温度会影响导体的电阻,当温度降低到某一温度时电阻会突然消失,电阻可能变为零,C错误;
D、电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关,说法正确,D正确。故选D
6.下面几种关于导体与绝缘体的说法中正确的是( )
A.绝缘体没有电子所以不能导电
B.导体内的电荷都会发生移动,所以导体能够导电
C.导体能导电,都是靠自由电子的移动
D.绝缘体不能导电,因为它几乎没有自由电荷
【答案】D【解答】解:A、绝缘体不善于导电的实质是它里面几乎没有可以自由移动的电荷,不是没有电子造成的,所以此选项是错误的;
B、对于金属导体而言,能够发生移动的只有核外带负电的电子,而原子核内部带正电的质子是不会发生移动的,所以此选项是错误的;
C、对于酸碱盐的水溶液能够导电的原因是能够电离出可以自由移动的阴阳离子,所以此选项是错误的;
D、绝缘体内电荷很多,只是自由移动的几乎没有,故不能导电,所以此选项是正确的;故选D.
7.如图,将金属膜覆盖在陶瓷圆筒上,雕刻出不同的螺旋状,可生产出不同阻值的定值电阻。下列四种不同方法雕刻出的定值电阻中,阻值最大的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:将金属膜覆盖在陶瓷圆筒上,然后雕刻成螺旋状,是改变了导体的长度和横截面积,由图可知:材料相同时,D图中的金属膜长度最长,横截面积最小,所以电阻最大,故D符合题意、ABC不符合题意。
故选:D。
8.自然杂志刊登:人类首次发现在14GPa压力下达到液氮温区的镍氧化物超导体。超导体具有在特定条件下电阻变为零的特性。根据超导体的这一特性不能用来制作( )
A.电磁铁 B.电动机 C.电热器 D.输电线
【解答】解:A.电磁铁是利用电流的磁效应工作的,电流通过超导体时可以产生磁场,且由于没有电阻,不会产生热量损耗,能够更好地工作,A选项不符合题意;
B.电动机工作时将电能转化为机械能,电流通过超导体线圈时,不会有热量损耗,能提高电动机的效率,B选项不符合题意;
C.电热器是利用电流的热效应工作的,需要电流通过电阻产生热量,而超导体电阻为零,无法产生热量,所以不能用来制作电热器,C选项符合题意;
D.输电线输送电能时,电阻越小,电能损耗越小。超导体电阻为零,用超导体制作输电线可以减少电能在输送过程中的损耗,D选项不符合题意。
故选:C。
9.如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )
A.钨丝的电阻随温度升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
【答案】B
【解答】用酒精灯给钨丝加热,小灯泡逐渐变暗,即电流逐渐变小,而钨丝的电阻逐渐变大,故A、C错误;
向钨丝吹气时,灯泡变亮,说明电流变大,而钨丝的电阻变小,故B正确;
灯泡与钨丝串联,则通过二者的电流相等,小灯泡的电阻大,功率大,因此能够发光,故D错误。故选B。
10.如图所示,A、B是由同种材料制成的长度相同,横截面积不同的两段导体,将它们串联后接入电路中,比较这两段导体的电阻及通过它们的电流,正确的是( )
A.RA<RB、IA<IB B.RA<RB、IA=IB
C.RA>RB、IA=IB D.RA=RB、IA<IB
【解答】解:对于A和B是由同种材料制成的长度相同的两段导体,由于B段的横截面积小,A段的横截面积大,故B段的电阻大于A段的电阻;且此两段电阻串联,据串联电流处处相等的关系可知,这两段导体中的电流是相等的。故选:B。
11.如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图,当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变小的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解答】A、当滑片P右移时,连入电路的电阻线长度变长,电阻变大,不符合题意;
B、当滑片P右移时,没有电阻线连入电路,不能改变电路中的电阻,不符合题意;
C、当滑片P右移时,连入电路的电阻线长度不变,不能改变电阻的大小,不符合题意;
D、当滑片P右移时,连入电路的电阻线长度变短,电阻变小,符合题意.故答案为:D.
12.甲变阻器标有“50Ω 1.5A”,乙变阻器标有“10Ω 2.5A”,两变阻器的瓷筒的粗细、长度一样,电阻线由同种合金材料制成,则( )
A.甲的电阻线较粗 B.乙的电阻线较粗
C.两变阻器的电阻线粗细相同 D.无法判定
【答案】B【解答】解:电阻线的材料、长度相同时,横截面积越大,其电阻值就越小.由于甲变阻器最大阻值是50Ω,乙变阻器最大阻值是10Ω,甲的电阻值大,乙的电阻值小,所以甲的横截面积小,乙的横截面积大.故选B.
13.将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在( )
A.P1放在最右端,P2放在最右端 B.P1放在最左端,P2放在最左端
C.P1放在最右端,P2放在最左端 D.P1放在最左端,P2放在最右端
【答案】D
【解答】如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,需要把两端电阻串联起来,所以应把P1放在最左端,P2放在最右端。
故答案为:D.
14.滑动变阻器连入电路的四种接法(如图),当滑片 P 向右滑动时,连入电路阻值增大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:A、由图知,滑动变阻器的电阻丝的左半部分接入电路,当滑片 P 向右滑动时, 接入电路的电阻丝的长度变长,电阻变大,A符合题意;
B、由图知,滑动变阻器的电阻丝全部接入电路,当滑片 P 向右滑动时, 接入电路的电阻丝的长度不变,电阻不变,B不符合题意;
C、由图知,滑动变阻器的电阻丝的右半部分接入电路,当滑片 P 向右滑动时, 接入电路的电阻丝的长度变短,电阻变小,C不符合题意;
D、由图知,滑动变阻器的电阻丝的右半部分接入电路,当滑片 P 向右滑动时, 接入电路的电阻丝的长度变短,电阻变小,D不符合题意。
故答案为:A。
15.根据电路图连接实物图是一项重要的实验技能。下列滑动变阻器的连接方式与电路图相对应的是( )
A.B.C.D.
【答案】C
【解答】根据图片可知,滑动变阻器下面的接线柱接在左边,而上面的接线柱任意选择,此时使用的是滑片左边的部分电阻丝,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
16.如图甲为调光台灯,图乙为一简单调光台灯的电路图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使得滑片P向右移动时,灯泡的亮度减小,则下列方法中正确的是( )
A.A接M,B接N B.C接M,D接N C.A接M,D接N D.B接M,C接N
【答案】D
【解答】 使得滑片P向右移动时, 变阻器滑片右边的电阻变小,左边的电阻变大。因为灯泡的亮度减小,所以电流变小,而电阻变大,那么变阻器肯定使用滑片左边的部分,即左下角的C接线柱必选,而上到的A、B接线柱任选一个。故选D
17.如图所示,是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片和滑杆相连,滑杆可绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列说法正确的是( )
A.油量变少,电流表示数不变 B.油量越少,电流表示数越大
C.油量越多,电流表示数越小 D.油量越多,电流表示数越大
【答案】D
【解答】当油量变少时,浮子向下运动,而变阻器的滑片向上运动;由于变阻器使用的是下半部分,因此它的阻值变大,电流表的示数变小,故A、B错误;
当油量越多时,浮子向上运动,而变阻器的滑片向下运动;由于变阻器使用的是下半部分,因此它的阻值变小,电流表的示数变大,故C错误,D正确。
故选D。
二、填空题
18.科技馆是通过科学性、知识性、趣味性相结合的展览内容和参与互动的形式来展览教育。
(1)图甲是科技馆的人体静电表演装置,启动后,手触摸金属球,本来垂披的头发就会呈现出“怒发冲冠”的样子,产生这种现象的原因是
(2)图乙是科技馆内另一个网红项目——验电球。使用时用两只手分别接触验电球的金属部分,灯就会亮起,但人没有触电。以上现象说明人体是 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”)。
【答案】(1)头发带上同种电荷,因同种电荷相互排斥而竖起。(2)导体
【解答】(1)启动后,手触摸金属球,本来垂披的头发就会呈现出“怒发冲冠”的样子,产生这种现象的原因是:头发带上同种电荷,因同种电荷相互排斥而竖起。
(2)灯泡发光,说明人体与灯泡构成通路,即有电流通过人体,因此人体是导体。
19. 和 都是重要的电工材料,导线芯线用金属制成的,因为金属 性好;导线芯线外壳包有塑料,是因为塑料是 ,可以防止 .
【答案】导体;绝缘体;导电;绝缘体;漏电
【解答】导体和绝缘体都是重要的电工材料,因为金属导电性好,因此导线的芯线用金属做成,而导线的外壳都包着塑料是因为塑料是绝缘体,可以防止漏电。
20.如图所示为某同学设计的探究“影响导体电阻大小因素”的电路。
(1)利用该电路,可将不同导体分别接到M、N之间,闭合开关,通过比较 来判断不同导体的电阻大小,这种研究方法就是 ;
(2)如果他手中只有一根粗细均匀的细钢丝,那可以研究影响导体电阻大小的因素有 。(填一个即可)
【答案】(1)电流表示数大小;转换法(2)长度(或粗细、横截面积)
【解答】(1)实验中,通过观察电流表示数大小来判断不同导体的电阻大小,这种研究方法是转换法;(2)利用一根粗细均匀的细钢丝,可以改变长度研究电阻与长度的关系;或将细钢丝对折研究电阻与横截面积的关系。
故答案为:(1)电流表示数大小;转换法;(2)长度(或粗细、横截面积)。
21.铜丝、电阻丝、超导体、胶木棒、陶瓷、盐水中,属于导体的有 ,其中常用来做电热器发热材料的是 .
【答案】铜丝、电阻丝、超导体、盐水;电阻丝
【解答】解:(1)铜丝、电阻丝、超导材料、盐水一般情况下都属于导体,胶木棒、陶瓷属于绝缘体;(2)生活中的加热设备的发热体是利用电流的热效应来工作的,铜丝、电阻丝、超导体、胶木棒、陶瓷、盐水中常用来做电热器发热材料的是电阻丝.
故答案为:铜丝、电阻丝、超导体、盐水; 电阻丝.
22、已知导体的电阻R与它的长度L成正比与它的横截面积S成反比。现有一段均匀导线,将其对折两次后并联在一起,测得其电阻为0.5Ω,则该导线原来的电阻为 8 Ω;若把原来这根导线的一半均匀拉长为三倍,另一半不变,其电阻又是原来的 5 倍。
【解答】解:现有一段均匀导线,将其对折两次后并联在一起,导线的长度变为原来的四分之一,横截面积变为原来的4倍,电阻会变为原来的十六分之一,测得其电阻为0.5Ω,则该导线原来的电阻为0.5Ω×16=8Ω;
原来这根导线的一半的阻值为4Ω,这根导线的一半均匀拉长为三倍,则这一半电阻变为原来的9倍,为36Ω;另一半不变,为4Ω,根据串联电路的电阻规律可知,总电阻为36Ω+4Ω=40Ω,总电阻又是原来的5倍。
故答案为:8;5。
23.一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 ,观察小灯泡的 可以粗略地知道风力的大小。若要得到更准确的结果,可采取的措施是 。
【答案】滑动变阻器;亮度;在电路中串联一个电流表
【解答】(1)根据图片可知,当风力增大时,OC倾斜角度增大,那么接入的BP段长度变小,电阻变小,因此 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;
(2)观察小灯泡的亮度可以粗略知道风力的大小;
(3)若要得到更准确的结果,可采取的措施是:在电路中串联一个电流表。
三、实验探究题
24.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图电路。
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
1.0
0.5
(1)在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是 .
(2)为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察 .
(3)另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表:乙在原电路中串联接入电流表。你认为 同学的改进更好一些,理由是 .
(4)同学们为了完成探究活动,从实验室借来了四根电阻丝(如表),则选择A、B两电阻丝进行实验是为了探究导体电阻大小与 的关系.
【答案】(1)开关(2)灯泡的亮度(3)乙;灯泡能保护电路(4)长度
【解答】(1)根据电路图可知,电路中再接入的元件是开关。
(2)为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察灯泡的亮度.
(3)我认为乙同学的改进更好一些,理由是:灯泡能保护电路。
(4)根据表格中A、B数据可知,两个电阻丝的长度不同,而材料和横截面积相同,因此探究导体电阻与长度的关系。
25.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,实验测得的数据如下表所示:
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 。
【答案】(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。所以能够完成实验(3)减小
【解答】(1)如果铅笔芯的电阻过小,电流则会很大,烧坏电流表,所以电阻R0的作用是通过限制电流的大小来保护电路。
(2)小明的说法不正确,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。 所以能够完成实验
(3)由表中的数据可知,随温度的升高电流是增大的,所以可知电阻R。的电压是增大的,所以铅笔芯的电压是减小的,故电阻是减小的,所以铅笔芯的电阻随温度的升高而减小。
26、某兴趣小组的同学们用如图所示的液体电阻演示器来探究影响电阻大小的因素。装置中的储存容器内装有同种导电液体,通过调节可移动电极板可以改变注射器内导电液的长度。
(1)该装置中电阻R的作用是 保护电路 。
(2)该小组的同学们通过实验得到左边注射器中的电流与导电液体长度的关系如表所示:
L/厘米
1
2
3
4
5
I/毫安
4.2
3.1
3.0
2.6
2.3
分析可知,液体的电阻和液体长度的关系为:在材料和横截面积相同时, 导体越长,电阻越大 。
(3)当两个注射器中的液柱长度相同时,实验时发现 电流表A1的示数小于电流表A2的示数 ,由此得到的结论是:在材料和长度相同时,液体的横截面积越大,电阻越小。
(4)若小组同学还想探究液体的电阻和材料的关系,它们只需更换 左边注射器中的导电液 即可。
【解答】解:(1)实验中,R串联接入电路中,能起到保护电路的作用;
(2)根据表格中的数据可知,在材料和横截面积相同时,导体越长,通过导体的电流越小,则导体的电阻越大;
(3)当两个注射器中液柱的材料和长度相同时,导体的横截面积不同,左边导体的横截面积要小于右边导体的横截面积,实验中发现电流表A1的示数小于电流表A2的示数,则表明导体的横截面积越大,通过的电流越大,导体的电阻越小;
(4)断开开关,更换左边注射器中的导电液,导体的材料是不同的,横截面积相同,当液柱长度与表中某次长度相同时,比较更换前后电流表A1的示数,根据控制变量法可知,可探究液体的电阻和导体材料的关系。
故答案为:(1)保护电路;(2)导体越长,电阻越大;(3)电流表A1的示数小于电流表A2的示数;(4)左边注射器中的导电液。
27.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
1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 0.34A 。
(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 防止温度对电阻的影响 。
(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: 锰铜合金电阻小,电流变化小 。
【解答】解:(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。
故答案为:(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。
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教学内容
(
第十三讲电流的测量和物质的导电性(二)
)
(
同步知识梳理
)(大脑放电影~)
知识点1 物质的导电能力
1.物质导电能力的检测
(1)可以通过__电流表__来判断电路中电流的有无或大小(如图1)。
(2)可以通过用电器的工作情况来判断电路中电流的有无或大小(如图2)。
2.导体和绝缘体
(1)导体:__容易__导电的物质叫作导体。金属、石墨(碳)、人体、大地、盐类的水溶液等都是导体。
(2)绝缘体:__不容易__导电的物质叫作绝缘体。橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等都是绝缘体。
(3)半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作半导体。常见的半导体材料是__硅__和__锗__。半导体主要用于电子工业或IT产品。
(4)导体和绝缘体不是绝对的,有些绝缘体在条件改变时会变成导体。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。
3.金属导电的微观解释
金属中有大量能__自由移动__的电子,它们能从一个地方移动到另一个地方,所以金属能导电。而在绝缘体中因为几乎没有__自由移动__的电子而不能导电。
知识点2 电阻
1.概念:电阻是导体对电流的__阻碍__作用。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用__越大__。电阻的大小是由导体__自身性质__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。
2.符号:电阻用字母R表示。电路图中电阻的符号是:。
3.单位:在国际单位制中,电阻的单位是__欧姆__,简称欧,符号是Ω。比欧大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ),它们之间的换算关系如下:1兆欧(MΩ)=103千欧(kΩ)=106欧(Ω)。
知识点3 影响导体电阻大小的因素
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。
知识点4 滑动变阻器及变阻器的应用
1.滑动变阻器的构造原理
(1)原理:靠改变连入电路的电阻丝的__有效长度__来改变电阻。
(2)作用:调节滑动变阻器可以逐渐改变连入电路中的电阻,从而逐渐改变电路中的电流,有时还起到__保护__电路的作用。
(3)构造:滑动变阻器是由绝缘体瓷筒、线圈、金属棒、滑片、上下接线柱等元件组成。套在瓷筒上的线圈由漆包合金丝绕成,它的两头分别与两个下接线柱相连,套在金属棒上的滑片可在棒上滑动,并与线圈紧密接触,线圈上能接触滑片的地方,绝缘漆已被刮去。(如图所示)
结构示意图:
(4)结构示意图和符号:滑动变阻器的结构示意图如图甲所示,在电路图中的符号如图乙所示。
2.滑动变阻器的使用方法(如图所示)
(1)串联在电路中,连接时要接“__一上一下__”两个接线柱。
(2)接通电路前,应将滑片滑到__最大阻值处__。
说明 使用滑动变阻器前要了解该变阻器的最大阻值和该变阻器允许通过的最大电流。
3.滑动变阻器“一上一下”的几种接法
(1)正确接法:
①如图1中甲、乙两种接法均为正确接法,且这两种接法滑动变阻器的有效电阻都是__A、P__之间的电阻。在这两种接法中,当滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻均变大;当滑片P向左移动时,滑动变阻器的电阻均变小。
②如图2中甲、乙两种接法均为正确接法,且这两种接法滑动变阻器的有效电阻都是__B、P__之间的电阻。在这两种接法中,当滑片P向右移动时,滑动变阻器的电阻均变小;当滑片P向左移动时,滑动变阻器的电阻均变大。
(2)常见的错误接法:
如图3中甲接法,无论滑片P是否移动,被接入电路中的电阻总是为A、B之间的总电阻(即R为定值),不会发生变化;而乙接法中,被接入电路的部分始终是CD(即R=0),相当于用导线直接相连。
4.滑动变阻器的铭牌
某滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样,其含义:该滑动变阻器允许通过的__最大__电流是1A,当电阻全部接入电路中时,电阻的阻值是20Ω(或者说滑动变阻器电阻的变化范围是0~20Ω)。
知识点5 旋钮型变阻器
如图,E相当于滑动变阻器中的电阻丝,D相当于滑片,A、C相当于两个下接线柱,B为上接线柱,连入电路时,A、C选其一,B必连。若连AB,则__AD__间为有效电阻,顺时针转动旋钮时,AD长度变__长__,电阻变__大__。
知识点6 变阻器的应用
电路中的电流大小的改变可以通过改变__电阻大小__来实现。
(1)音响设备上的调音台,通过改变电阻改变声音的品质。
(2)电视机、收音机、手机上的音量控制器通过改变流过听筒中的__电流大小__,控制音量。扩音设备中的音量控制器通过改变流过扬声器中的电流大小,控制音量。
(3)电动汽车通过改变电阻来改变行车速度。
(4)电灯上的调光器通过改变电阻,使通过灯泡的电流变化,调节灯泡的明暗。
(
同步题型分析
)(热个身先~~~)
考点1、电阻大小的影响因素
【典例1】导体和绝缘体的区别在于 。
①导体中有电子,绝缘体中没有电子
②导体中有能自由移动的电荷,绝缘体中没有电荷
③导体中有能自由移动的电荷,绝缘体中几乎没有能自由移动的电荷
【典例2】芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志。制造过程中微小的静电就可能损坏精密芯片元件,因此工作人员必须穿着防静电服。防静电服的面料中嵌入特定材料来导走静电,该材料可能是( )
A.塑料 B.橡胶 C.金属 D.陶瓷
【典例3】我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,电脑可以直接读取机读卡上的答案,是因为2B铅笔中的石墨是 (填“导体”或“绝缘体”),若使用了不合格的2B铅笔,可能导致电脑无法识别,是由于不合格铅笔芯的导电性 (填“强”或“弱”)。
【典例4】有下列六种材料:①盐水 ②石墨 ③橡胶 ④汽油 ⑤陶瓷 ⑥铜丝,其中属于导体的是 ,属于绝缘体的是 。
【变式1】在学习《电路》的探究活动中,某同学将带有a,b两根导线的灯泡玻璃芯接到如图电路中:
(1)在用酒精灯加热灯泡芯的玻璃至发烫变红时,灯泡L逐渐变亮;停止加热后,灯泡L又变暗直至不亮。这说明玻璃加热到一定程度后会转变成 (填“导体”或“绝缘体”)。
(2)若将图中电路的灯泡L移除,再接通灯泡芯两端的导线即灯泡芯的a、b两端,闭合开关S时保险丝熔断,其原因是电路处于 状态。
【变式2】小军怀疑家里饮用的“纯净水”不纯净,于是他设计了一个电学实验来验证。如图A4﹣3﹣2所示是小军设计的电路,其中A、B为两金属棒,放在玻璃杯C中。小军取一小杯“纯净水”倒入玻璃杯C中,若灯泡亮,则说明“纯净水”是 (填“纯净”或“不纯净”)的,这是因为 。
【变式3】(1)在常温下,下列物质中, 是绝缘体(填序号)①橡皮②碳棒③棉花④食盐水⑤纯净的水⑥人体;
(2)常温下的玻璃是良好的绝缘体,但玻璃在加热条件下会变成导体;常温下的金属是良好的导体,当温度下降时,其电阻也会减小,当温度降到某一温度(临界温度)时,电阻消失,变为超导体。以下两个电阻随温度变化的曲线图中,表示玻璃的是 (选填“甲”或“乙”)。
知识点2、半导体
【典例1】2025年,中国芯片在AI端测、存算一体、模拟计算等多个热门领域密集涌现突破性成果,部分领域已实现从跟跑到领跑,芯片主要由以下哪种材料制成( )
A.导体 B.超导体 C.半导体 D.绝缘体
【变式1】半导体热敏电阻是以金属氧化物半导体材料(如锰、钴、镍等)制成的敏感元件,其电阻值随温度显著变化,关于半导体热敏电阻下列说法正确的是( )
A.利用半导体热敏电阻的特点,可以制作电子温度计
B.制作半导体热敏电阻的材料应该是超导体
C.制作半导体热敏电阻的材料应该是绝缘体
D.磁悬浮高速列车主要是利用半导体热敏电阻材料的特性
【变式2】青少年科技创新材料中有一种变光二极管,电流从其P端流入时发红光,从其Q端流入时发绿光,奥秘在于其内部封装有一红一绿两个发光二极管,发光二极管具有单向导电性,其符号为,当电流从“+”极流入时二极管能通电且发光,当电流从“﹣”极流入时二极管不能发光,则该变光二极管的内部结构可能是下图中的( )
A.
B.
C.
D.
知识点3、电阻大小的影响因素
【典例1】为了探究导体导电能力是否与材料等因素有关,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(如表所示)、电流表、开关等器材进行了如下实验。
步骤一:将①号金属丝的A、B端接入电路,使导线的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,并立即断开开关。
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。
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
(1)步骤二中,记录图乙所示电流表的示数为0.34A,请用箭头标出此时电流表指针的位置。
(2)编号①②实验对比,探究的问题是 。
(3)实验中,每次都要等材料完全冷却后,再测量电流。这种做法主要是因为 。
(4)查阅资料得知:长度、粗细均相同的锰铜合金电阻非常小。试分析用④号金属丝实验时可能存在的安全隐患: 。
【变式1】小科设计了如图所示的电路图,做“探究导体电阻大小与导体长度的关系”的实验,在A、B间接入如表中待研究的电阻丝,电源电压U恒定,忽略温度对灯丝电阻的影响(图中R表示不同的电阻丝)。
序号
材料
长度
棋截面积
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)小科应选择序号为 (填序号)的两根电阻丝来探究导体电阻大小与导体长度的关系。
(2)为粗略判断A、B两点间导体电阻的大小,可观察 。
(3)另有小宁、小雨两位同学分别对小科的电路作了如下的改进:小宁把灯泡更换为电流表:小画在原电路中再串联接入一个电流表,小科思考后认为小画同学的改进更好一些。你认为他的理由是 。
【变式2】物理兴趣小组的同学开展“探究盐水电阻大小与哪些因素有关”的实验,他们提出了以下猜想:
猜想一:可能与盐水的浓度有关。
猜想二:可能与盐水的体积有关。
猜想三:可能与盐水的长度有关。
猜想四:可能与盐水的横截面积有关。
他们利用玻璃管(管中带有接线柱的金属活塞可左右移动)等器材,组装成如图所示电路进行实验。
(1)向玻璃管内注满盐水,闭合开关灯泡发光,说明盐水是导体,根据 可判断盐水电阻大小。
(2)探究猜想二时,用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水,灯泡的亮度逐渐变暗,这一实验过程是否能完整验证猜想二 (选填“能”或“不能”)。
(3)实验中发现,盐水的电阻改变较小时,灯泡的亮度无明显变化。甲、乙同学分别对实验装置做以下改进:甲同学把灯泡更换为电流表,乙同学在原电路中串联接入电流表,改进方法更好的是 同学,理由是可以起到 作用。
(4)加入电流表后,请你猜想盐水的电阻还可能与 有关。
【典例2】.如图中a、b直线分别表示由同种材料制成的两段长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线。关于这两段电阻丝,图是小明自制的简易调光灯,闭合开关,回形针向左移动的过程中灯泡亮度应该 (选填“变亮”、“变暗”或“不变”),但小明发现灯泡亮度变化不明显,他应该调换更 (选填“粗”或“细”)的铅笔芯来做实验,接着加热铅笔芯,发现灯泡亮度逐渐变亮,这一现象说明,温度越高,铅笔芯的电阻越 (选填“大”或“小”)。
【变式1】.导体电阻的大小受多种因素影响,研究影响电阻大小的因素有利于服务生产生活。
(1)如图甲,为探究电阻与导线长度的关系,应选择 (填字母)进行实验;
(2)如图乙,高压输电线上有一装置,利用这一装置将四根导线并联起来,相当于增大了导线的 ,减小了导线的总电阻,从而减少导线上的电能损耗,这个装置是 (填“导体”或“绝缘体”)。
【典例3】一根粗细均匀的电阻丝,其电阻为4 Ω。将它均匀拉长为原来的2倍,则其电阻变为________Ω(电阻丝温度不变)。
【变式1】一块合金导体长(前后):宽(左右):高(上下)=8:4:1,将该导体接入如图所示的电路的a、b两点之间,灯泡L均发光,则( )
A.左右接入时,灯泡亮度最暗
B.上下接入时,灯泡亮度最亮
C.上下接入时,灯泡亮度最暗
D.前后接入时,灯泡亮度最亮
【变式2】同种材料制成的四根导线,R1=4 Ω,R2=9 Ω,R3=11 Ω,R4=21 Ω,如果它们的长度相等,则横截面积最大的是________;如果它们的横截面积相等,则长度最长的是________。
知识点4 滑动变阻器
【典例1】变阻器是利用改变接入电路部分的 从而改变电路电流的装置。如图滑动变阻器铭牌上标有“10Ω1A”字样,其中“10Ω”字样表示 “1A”字样表示 。如图滑动变阻器已连接好两条导线,实验时闭合开关前滑片P应放在 (填“左”或“右”)端。
【典例2】如图所示,滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱,按要求回答下列问题
(1)使用接线柱A和D时,要使变阻器连入电路的电阻减小,滑片应向 ________端移动。
(2)如果滑片向右滑动,电路中的电流变大,则应使用接线柱________和________或________和________。
(3)当使用接线柱________和________时,连人电路的电阻最大,且无论怎样移动滑片P,电路中的总电阻也不会改变。
(4)把________和________接人电路时,其电阻为零。
(5)当使用接线柱B和D时,在电路未接通时,滑片P应移至 ________端。(A/B)
【变式1】在如图所示的电路中,当开关闭合后将滑片P向右滑动时,灯变亮,滑动变阻器连入电路中的接线柱应是( )
A.A和B B.C和B C.A和D D.C和D
【变式2】如图所示,若要使滑动变阻器的滑片P向左滑动时,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。如果小明把滑动变阻器接入电路,发现电灯泡非常亮,且调节滑片无效,则他将 两个接线柱接入电路。
【变式3】如图所示,A为导线,BM、CN为两根相同的电阻丝,下列说法不正确的是( )
A.S和A接触,P向右移动灯泡变暗
B.S和B接触,P向右移动灯泡亮度不变
C.S和C接触,P向左移动灯泡变亮
D.S和B接触,P向左移动灯泡亮度不变
【变式4】如图虚线框内是光敏变阻器的结构图,AB为阻值均匀的薄膜电阻,EF为一条导电电极(相当于导线),在AB、EF之间是光导电层(无激光照射时为绝缘体;有激光照射时被照射处的光导电层导电,在该点处将薄膜电阻和导电电极接通),①、②、③为接线柱。
(1)光敏变阻器的结构中,起到滑动变阻器滑片作用结构是 。
(2)请将光敏变阻器正确串联到如图的电路中,要求开关闭合后,当激光束水平左移时灯泡变暗。
【典例3】城市街上出现的共享电动自行车为人们的低碳出行提供了便利。
(1)电动自行车右车把上有调速器,相当于一个如图所示的滑动变阻器。骑行者向后(逆时针)旋转车把,车能加速,图中接线柱的正确连接是 (填“ab”、“bc”或“ac”)。
(2)电动车骑行时,蓄电池是 (填“电源”或“用电器”)为车上的电动机供电,电动机为车提供动力。
【变式1】为减少碳排放,我国大力推行电动汽车。电动汽车中电动机的转速由电流大小控制,工作原理如图。利用旋钮变阻器实现对转速的控制,图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。
(1)变阻器上旋钮滑片的材料应选用 。(选填“导体”或“绝缘体”)
(2)车速仪可由电路中的电流表改装。驾驶员踩下“油门”,旋钮滑片逆时针转动,此时车速仪示数变大,那么接入MN的接线柱是 。(字母“O”、“E”、“F”选两个)
【变式2】生活中很多电器需要调节电阻大小来使用,如图甲为亮度可调的台灯,电位器是调节其亮度的装置,乙图为电位器内部结构示意图,A、B、C是它的三个接线柱,旋钮带动滑片转动。
(1)关于电位器上电阻片R的材料,应该选用________(选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)
(2)若顺时针旋转旋钮时灯泡变亮,则需将________(填“A和B”、“A和C”或“B和C”)接线柱接入电路。.【典例4】如图是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。则他设计的电路图是( )
A. B.C. D.
【变式1】如图是利用“坐位体前屈测试仪”进行身体柔韧性测试。测试者向前推动固定在滑动变阻器滑片上的滑块,滑块被推动的距离越大,仪器的示数就越大。其中肯定不符合设计要求电路是( )
A. B. C. D.
【变式2】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 。
【典例5】如图甲是插入式电阻箱的结构示意图,它的最大电阻值是________Ω,图中A、B两个接线柱之间的电阻值是________Ω;乙图中电阻箱的示数是________Ω,它与滑动变阻器相比,最大好处是________
【变式1】如图所示,为一电阻箱结构示意图,下面关于此电阻箱接入电路电阻值大小的说法正确的是( )
A.只拔出铜塞a、b,接入电路电阻为7欧姆
B.只拔出铜塞c、d,接入电路电阻为7欧姆
C.要使接入电路电阻为7欧姆,只有拔出铜塞c、d才行
D.将铜塞a、b、c、d全拔出,接入电路的电阻最小
(
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一、单选题
1.为维护消费者权益,某技术质量监督部门对市场上的电线产品进行抽查。发现有一个品牌电线中的铜芯直径明显比电线规格上标定的直径要小,导线电阻偏大,工作时发热量高甚至烧坏。从影响导体电阻大小的因素来分析,引起这种电线电阻不符合规格的主要原因是( )
A.电线的长度 B.电线的横截面积
C.电线的材料 D.电线的温度
2.在探究“导体的电阻大小与横截面积有什么关系”的实验中,请你根据表中所提供的信息选出合适的金属丝( )
金属丝代号
材料
长度L(m)
横截面积S(mm2)
①
镍铬合金
1.80
1.0
②
镍铬合金
0.90
1.0
③
镍铬合金
0.45
1.0
④
镍铬合金
0.90
2.0
⑤
镍铬合金
0.90
0.5
⑥
锰铜合金
0.90
0.5
⑦
镍铬合金
3.60
0.5
A.①②③ B.⑤⑥⑦ C.②④⑤ D.①④⑦
3.下列四组物体中,都属于导体的一组是( )
A.陶瓷、玻璃球、塑料 B.人体、水银、食盐水溶液
C.大地、粉笔、色拉油 D.碳棒、硬币、干燥的空气
4.在研究导体电阻的大小与哪些因素有关的实验时,将一根粗细均匀的导体截成两段后分别接入电路中,如图所示,则这是用来研究( )
A.导体电阻与横截面积的关系 B.导体电阻与材料的关系
C.导体电阻与长度的关系 D.导体电阻与温度的关系
5.用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体,对于其电阻大小下列说法正确的是( )
A.当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B.当导体被均匀拉长至原来的二倍时,其电阻增大为原来的两倍
C.电阻是导体本身的一种性质,所以无论温度如何变化,电阻不可能变为零
D.电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关
6.下面几种关于导体与绝缘体的说法中正确的是( )
A.绝缘体没有电子所以不能导电
B.导体内的电荷都会发生移动,所以导体能够导电
C.导体能导电,都是靠自由电子的移动
D.绝缘体不能导电,因为它几乎没有自由电荷
7.如图,将金属膜覆盖在陶瓷圆筒上,雕刻出不同的螺旋状,可生产出不同阻值的定值电阻。下列四种不同方法雕刻出的定值电阻中,阻值最大的是( )
A. B.
C. D.
8.自然杂志刊登:人类首次发现在14GPa压力下达到液氮温区的镍氧化物超导体。超导体具有在特定条件下电阻变为零的特性。根据超导体的这一特性不能用来制作( )
A.电磁铁 B.电动机 C.电热器 D.输电线
9.如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )
A.钨丝的电阻随温度升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
10.如图所示,A、B是由同种材料制成的长度相同,横截面积不同的两段导体,将它们串联后接入电路中,比较这两段导体的电阻及通过它们的电流,正确的是( )
A.RA<RB、IA<IB B.RA<RB、IA=IB
C.RA>RB、IA=IB D.RA=RB、IA<IB
11.如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图,当滑片P向右滑动时,连入电路的电阻变小的是( )
A. B.
C. D.
12.甲变阻器标有“50Ω 1.5A”,乙变阻器标有“10Ω 2.5A”,两变阻器的瓷筒的粗细、长度一样,电阻线由同种合金材料制成,则( )
A.甲的电阻线较粗 B.乙的电阻线较粗
C.两变阻器的电阻线粗细相同 D.无法判定
13.将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在( )
A.P1放在最右端,P2放在最右端 B.P1放在最左端,P2放在最左端
C.P1放在最右端,P2放在最左端 D.P1放在最左端,P2放在最右端
14.滑动变阻器连入电路的四种接法(如图),当滑片 P 向右滑动时,连入电路阻值增大的是( )
A. B.
C. D.
15.根据电路图连接实物图是一项重要的实验技能。下列滑动变阻器的连接方式与电路图相对应的是( )
A.B.C.D.
16.如图甲为调光台灯,图乙为一简单调光台灯的电路图,在电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器,使得滑片P向右移动时,灯泡的亮度减小,则下列方法中正确的是( )
A.A接M,B接N B.C接M,D接N C.A接M,D接N D.B接M,C接N
17.如图所示,是一种测定油箱内油量的装置,其中R是滑动变阻器的电阻片,滑动变阻器的滑片和滑杆相连,滑杆可绕固定轴O转动,另一端固定着一个浮子。下列说法正确的是( )
A.油量变少,电流表示数不变
B.油量越少,电流表示数越大
C.油量越多,电流表示数越小
D.油量越多,电流表示数越大
二、填空题
18.科技馆是通过科学性、知识性、趣味性相结合的展览内容和参与互动的形式来展览教育。
(1)图甲是科技馆的人体静电表演装置,启动后,手触摸金属球,本来垂披的头发就会呈现出“怒发冲冠”的样子,产生这种现象的原因是
(2)图乙是科技馆内另一个网红项目——验电球。使用时用两只手分别接触验电球的金属部分,灯就会亮起,但人没有触电。以上现象说明人体是 (选填“导体”“绝缘体”或“半导体”)。
19. 和 都是重要的电工材料,导线芯线用金属制成的,因为金属 性好;导线芯线外壳包有塑料,是因为塑料是 ,可以防止 .
20.如图所示为某同学设计的探究“影响导体电阻大小因素”的电路。
(1)利用该电路,可将不同导体分别接到M、N之间,闭合开关,通过比较 来判断不同导体的电阻大小,这种研究方法就是 ;
(2)如果他手中只有一根粗细均匀的细钢丝,那可以研究影响导体电阻大小的因素有 。(填一个即可)
21.铜丝、电阻丝、超导体、胶木棒、陶瓷、盐水中,属于导体的有 ,其中常用来做电热器发热材料的是 .
22、已知导体的电阻R与它的长度L成正比与它的横截面积S成反比。现有一段均匀导线,将其对折两次后并联在一起,测得其电阻为0.5Ω,则该导线原来的电阻为 Ω;若把原来这根导线的一半均匀拉长为三倍,另一半不变,其电阻又是原来的 倍。
23.一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 ,观察小灯泡的 可以粗略地知道风力的大小。若要得到更准确的结果,可采取的措施是 。
三、实验探究题
24.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,小明设计了如图电路。
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
1.0
0.5
(1)在连接电路时发现,还缺少一个元件,他应该在电路中再接入的元件是 .
(2)为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小,可观察 .
(3)另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表:乙在原电路中串联接入电流表。你认为 同学的改进更好一些,理由是 .
(4)同学们为了完成探究活动,从实验室借来了四根电阻丝(如表),则选择A、B两电阻丝进行实验是为了探究导体电阻大小与 的关系.
25.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,实验测得的数据如下表所示:
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 。
26、某兴趣小组的同学们用如图所示的液体电阻演示器来探究影响电阻大小的因素。装置中的储存容器内装有同种导电液体,通过调节可移动电极板可以改变注射器内导电液的长度。
(1)该装置中电阻R的作用是 。
(2)该小组的同学们通过实验得到左边注射器中的电流与导电液体长度的关系如表所示:
L/厘米
1
2
3
4
5
I/毫安
4.2
3.1
3.0
2.6
2.3
分析可知,液体的电阻和液体长度的关系为:在材料和横截面积相同时, 。
(3)当两个注射器中的液柱长度相同时,实验时发现 ,由此得到的结论是:在材料和长度相同时,液体的横截面积越大,电阻越小。
(4)若小组同学还想探究液体的电阻和材料的关系,它们只需更换 即可。
27.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
1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:
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