4.34.4物質的導電性與電阻

4.34.4物質的導電性與電阻學習目學習目標1.了解導體，半導體，絕緣體：2.了解電阻的概念；3.學習影響電阻大小的因素。4.了解變阻器的原理與種類：5.學習滑動變阻器相關應用。知識重點知識重點一、物質的導電性與電阻1、容易導電的物質叫導體。金屬、石墨、人體、大地、食鹽水。2、不容易導電的物質叫絕緣體。橡膠、玻璃、瓷、塑料、干木頭、油和干燥的空氣等。注：純凈的水是不導電的，但由于普通的水中溶有大量其他的物質，因此普通的水是能導電的。家庭電路中的所有導線都是用塑料、橡膠等絕緣材料包裹著的，主要是為了防止導電而使人觸電。3、導電能力介于導體和絕緣體之間的一類物質叫半導體。硅、鍺。導體和絕緣體不是絕對的，當條件發(fā)生變化時會相互轉化。如：被燒紅的玻璃會導電；導體的表面若被氧化或腐蝕后，會使它的導電能力下降，甚至不容易導電。4、金屬導體導電的原因是：內部存在大量自由移動的電子。絕緣體不導電的原因是：內部幾乎沒有自由電荷。5、電阻是導體對電流的阻礙作用。導體對電流的阻礙作用越強,電阻就越大。絕緣體的電阻非常大，導電能力弱。電阻的符號：電阻用字母R表示，電阻的單位：歐姆(歐)，符號：Ω1兆歐(MΩ)=103千歐(KΩ)A=106歐(Ω)二、影響導體電阻大小的因素我們知道，各種材料的導電能力并不相同，所以導體的導電能力與材料有關。那么，除了材料因素會影響電阻大小以外，還有哪些因素會影響電阻大小呢？我們可以這樣來猜想：①導體的粗細可能會影響電阻大小，電流在粗的導線中流動相當于行車于寬闊的道路，阻礙作用??；②導體的長度可能會影響電阻大小，電流在長度較大的導線中流動相當于行車于長度大的道路中，阻礙道路的因素會更多一些。我們可以通過控制變量法來逐個研究影響電阻的因素。依據控制變量法研究導體電阻與某一因素的關系時，要控制其他因素都不變。1.探究電阻與導線長度的關系。這個探究中，主要變量是長度要控制不變的因素是橫截面積與材料用電阻相對容易測量的鎳鉻合金線作為被測導線，用圖所示的電路比較不同長度的導線的電阻大小。探究結果表明：導線越長，電阻越大2.探究電阻與導線粗細的關系。這個探究中，主要變量是橫截面積要控制不變的因素是長度和材料按照圖的電路圖，用長度和材料相同而粗細不同的導線接入電路來比較。探究結果表明：導線橫截面積越大（越粗），電阻越小3.用同樣的方法研究導體電阻與材料的關系，其結果表明：不同的材料，導電能力的強弱是不相同的。三、變阻器1、滑動變阻器的原理和作用：靠改變接入電路的電阻絲的有效長度來改變電阻的大小，進而改變電路中的電流。結構示意圖：電路符號：2、使用：上、下各有一個接線柱接入電路中。3、注意:①通過變阻器電流不能超過其最大值;②使用前應將電阻調到最大;③用滑動變阻器改變哪個用電器的電流,就跟哪個用電器串聯。注意：接“同上”兩個接線柱時，作導線用，電阻為0；接“同下”兩個接線柱時，作定值電阻用，接入是的最大電阻。這兩種接法都不能改變電阻。題型1導體絕緣體半導體（2024春?海曙區(qū)期中）下列關于電學知識說法正確的是（）A．將兩根用毛皮摩擦過的橡膠棒相互靠近，能探究同種電荷間的相互作用 B．不容易導電的物體叫絕緣體，例如：橡膠、石墨 C．摩擦起電，是因為物體在摩擦的過程中創(chuàng)造了電荷 D．導體兩端的電壓為零時，因為沒有電流通過，所以導體電阻為零【解答】解：A、兩根用毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷是相同的，它們相互靠近是相互排斥，所以能探究同種電荷間的相互作用，故A正確；B、不容易導電的物體叫絕緣體，例如：橡膠、陶瓷、塑料；石墨容易導電，是導體，故B錯誤；C、摩擦起電只是電荷（電子）發(fā)生了轉移，并不會創(chuàng)造電荷，故C錯誤；D、電阻是導體本身的一種性質，與電壓和電流的大小無關，故D錯誤。故選：A。在研究物質結構時，引入了“原子”的概念，在研究磁現象時，引入了“磁感線”的概念；在研究機械運動時，引入了“參照物”的概念；在研究物質的導電性能時，引入了“絕緣體”的概念，其中屬于假想，實際上并不存在的是（）A．原子 B．磁感線 C．參照物 D．絕緣體【解答】解：在研究物質結構時引入的“原子”；在研究機械運動時，引入的“參照物”；在研究物體的導電性時，引入的“絕緣體”。原子、參照物、絕緣體是對客觀事實的定義或命名；而在研究磁現象時，引入的“磁感線”；為了使問題簡單明了，根據磁場性質假想為簡單易懂、看得見的一條條有方向的線模型，但實際上并不存在。故選：B。（2022秋?衢江區(qū)期末）為了消除人體上因摩擦而產生的靜電，在加油站里加油時，一般都要先用手觸摸釋放靜電按鈕、將靜電釋放掉后再加油，如圖所示。則下列說法中，正確的是（）A．只有固體之間的相互摩擦才能產生靜電 B．摩擦起電的實質是：相互摩擦的物體間產生了電子的得失 C．靜電釋放按鈕上面手觸摸的部位是絕緣體 D．靜電釋放時電子運動的方向就是電流方向【解答】解：A、固體、液體和氣體之間相互摩擦都可能產生靜電，故A錯誤；B、摩擦起電的實質是：相互摩擦的物體間產生了電子的得失，故B正確；C、靜電釋放按鈕上面手觸摸的部位是導體，故C錯誤；D、靜電釋放時電子運動的方向與電流的方向相反，故D錯誤。故選：B。題型2影響電阻大小的因素（2024春?寧波期中）一根銅導線的電阻為R，要使接入電路中的導線電阻變大，可采取的措施是（）A．將這根導線對折后連入電路中 B．將導線拉長后連入電路中 C．增大導線兩端的電壓或減小通過導線的電流強度 D．用長度、橫截面積相同的銀導線代替銅導線【解答】解：A、將這根鋁導線對折后接入電路，長度變短、橫截面積變大，電阻變小，可以使連入電路的導線電阻變??；B、將這根鋁導線拉長，長度變長、橫截面積變小，電阻變大，可以使連入電路的導線電阻變大；C、導體的電阻是導體的阻礙電流的性質，與導體兩端的電壓和通過的電流無關；D、用長度、橫截面積相同的銀導線代替這根銅導線接入電路，電阻變小。故選：B。（2023秋?杭州期末）小明用如圖所示的器材探究“影響電阻大小的因素”。a、b為長度一樣的鎳鉻合金絲，b比a的橫截面積大。關于此實驗，下列說法正確的是（）A．小燈泡的亮度越亮，表示接入的合金絲電阻越大 B．把鎳鉻合金絲換成銅絲，實驗效果會更好 C．利用此裝置能探究導體電阻大小與導體橫截面積及長度的關系 D．為了準確比較兩根合金絲的電阻，最好串聯一個電壓表和變阻器【解答】解：A、小燈泡越亮，說明電路中的電流越大，表示接入的合金絲電阻越小，這用到了轉換法，故A錯誤；B、其他條件相同時銅絲的電阻很小，如果把鎳鉻合金絲換成導電能力非常好的銅絲進行實驗，電路中電流變化不大，燈泡的亮度變化不明顯，即實驗效果不明顯，故B錯誤；C、由題意可知，兩段金屬絲的長度、材料相同，橫截面積不同，可以探究導體電阻大小和橫截面積的關系；把其中一根金屬絲接入電路中，通過改變夾子的位置能改變金屬絲接入電路中的長度，故可以探究導體電阻大小和長度的關系，這用到了控制變量法，故C正確；D、為了準確比較兩條合金絲的電阻，可在電路中串聯一個電流表，根據電流的大小來判斷電阻的大小，故D錯誤。故選：C。（2024春?寧波期末）某實驗小組在探究“電阻的大小與哪些因素有關”時，老師提供的器材如圖所示，實驗板上固定了A、B、C、D四根金屬絲，S表示金屬絲的橫截面積，A、B、D長度相同。實驗時，將金屬絲分別接入電路中的M、N兩點之間，請你回答下列問題。（1）將金屬絲分別接入M、N兩點間，可探究電阻的大小與導體橫截面積的關系。（2）將B、C兩根金屬絲分別接入M、N兩點間，可探究?！窘獯稹拷猓海?）探究電阻的大小與導體橫截面積的關系，需控制材料、長度相同，改變橫截面積，故選B、D兩電阻絲；（2）B、C兩電阻絲材料和橫截面積相同，長度不同，故可探究電阻的大小與導體長度的關系。故答案為：（1）B、D；（2）電阻的大小與導體長度的關系。題型3變阻器及工作原理（2023秋?紹興期末）如圖所示，圖乙為滑動變阻器結構示意圖，當滑動變阻器的滑片P向左移動的過程中，圖甲中電流表示數變小，則滑動變阻器接入電路的接線柱是流表示（）A．C和D B．A和B C．C和B D．A和D【解答】解：滑動變阻器的滑片P向左移動過程中，電路中的電流變小，說明滑動變阻器接入電路的電阻變大，故可判斷滑片的右邊的電阻絲接入電路，由電路圖可知，必須選下方B，上方任意選一個，故C正確。故選：C。（2023秋?義烏市期末）如圖是一種用于臺燈調光的旋鈕變阻器，當旋鈕滑片逆時針轉動時，電路中電流變大而使臺燈亮度增大。據此判斷旋鈕變阻器與接入電路的連接方式是（）A．M連接E、N連接F B．M連接O、N連接F C．M連接O、N連接E D．M連接F、N連接E【解答】解：當旋鈕滑片逆時針轉動時，電路中電流變大，說明電阻變小，故接入的長度變小，因而選擇滑片左側的電阻絲接入電路，故M連接O、N連接E。故選：C。（2024?溫州三模）如圖虛線框內是光敏變阻器的結構圖，AB為阻值均勻的薄膜電阻，EF為一條導電電極（相當于導線），在AB、EF之間是光導電層（無激光照射時為絕緣體；有激光照射時被照射處的光導電層導電，在該點處將薄膜電阻和導電電極接通），①、②、③為接線柱。（1）光敏變阻器的結構中，起到滑動變阻器滑片作用結構是。（2）請將光敏變阻器正確串聯到如圖的電路中，要求開關閉合后，當激光束水平左移時燈泡變暗?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知，光敏變阻器的結構中，起到滑動變阻器滑片作用結構是光導電層；（2）光敏變阻器接入電路時應選擇一上一下兩個接線柱接入電路，開關閉合后，當激光束水平向左移動時燈泡變暗，由歐姆定律可知光束水平向左移動移動，光敏電阻接入電路的電阻變大，所以應選擇②③接入電路，如圖：。故答案為：（1）光導電層；（2）見解答。思維總結思維總結鞏固提高鞏固提高（2023秋?桐鄉(xiāng)市期末）不考慮溫度對電阻的影響，白熾燈的燈絲斷了一截，若搭接上后仍能使用，則燈絲的電阻將（）A．增大 B．減小 C．和原來一樣 D．都有可能【解答】解：白熾燈燈絲斷了一截，但搭接上后，其長度比原來變短，而材料、橫截面積都沒有改變，所以電阻減小。故選：B。（2023秋?西湖區(qū)期末）想增大一根鎳鉻合金絲的電阻，下列方法可行的是（不考慮溫度變化）（）A．將鎳鉻合金絲對折后接入電路中 B．將鎳鉻合金絲拉長后接入電路中 C．增大鎳鉻合金絲兩端的電壓 D．使通過鎳鉻合金絲的電流變小【解答】解：A、把導體對折，導體的長度變短、橫截面積變大，所以導體的電阻變小，故A錯誤；B、將鎳鉻合金絲均勻拉長，導體的長度變長、橫截面積變小，所以導體的電阻變大，故B正確；CD、電阻與通過導體的電流和兩端的電壓無關，改變電流和電壓，電阻不變，故CD錯誤。故選：B。（2023秋?杭州月考）下列做法能使鎳鉻合金絲電阻變小的是（）A．把鎳鉻合金絲均勻拉長 B．把鎳鉻合金絲對折成兩段后并聯使用 C．給鎳鉻合金絲加熱 D．取同規(guī)格二根的鎳鉻合金絲串聯使用【解答】解：電阻是導體本身的一種特性，與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關。在材料和溫度相同時，長度越長、橫截面積越小，電阻越大。A、把鎳鉻合金絲均勻拉長，長度變長、橫截面積變小，則電阻變大，故A錯誤。B、把鎳鉻合金絲對折成兩段后并聯使用，則電阻的長度變短、橫截面積變大，則電阻變小，故B正確；C、金屬的電阻隨溫度的升高而增大，給鎳鉻合金絲加熱，電阻變大，故C錯誤；D、取同規(guī)格二根的鎳鉻合金絲串聯使用，相當于長度增加，故電阻變大，故D錯誤。故選：B。（2023秋?臨海市校級期中）某興趣小組采用如圖所示電路探究導體電阻大小與長度的關系，下列說法正確的是（）A．AB間接入的待測導體材料是導電能力超強的超導材料 B．AB間接入的待測導體材料是導電能力較差的合金線 C．小燈泡越亮，說明被研究導體的電阻越大 D．該實驗只需控制導體的橫截面積相同【解答】解：探究導體電阻大小與長度的關系時，要求接入導體在長度變化時其電阻變化較大；A、導電能力超強的超導材料，電阻為零，不能探究導體電阻大小與長度的關系，故A錯誤；B、導電能力較差的合金線，在長度變化時其電阻變化較大，適合做電阻絲，能探究導體電阻大小與長度的關系，故B正確；C、小燈泡越亮，表明通過小燈泡的電流越大，根據歐姆定律可知，電路的電阻越小，即被研究導體的電阻越小，故C錯誤；D、探究導體電阻大小與長度的關系時，需要控制導體的材料、橫截面積相同，故D錯誤。故選：B。（2023春?寧波期中）某線路板如圖，用該裝置探究影響導體電阻大小的因素。下列說法錯誤的是（）A．實驗中通過比較電流表的示數來比較電阻的大小 B．探究電阻的大小是否跟導體的橫截面積有關，應選擇電阻絲①和② C．選擇電阻絲②和③探究得出的結論，可解釋“導線大多是用銅做的，很少用鐵做導線” D．用該線路板不能探究電阻的大小是否跟導體的材料有關【解答】解：A、該實驗中，通過觀察電流表的示數可以判斷導體的電阻的大小，運用了轉換法，故A正確；B、探究電阻的大小是否跟導線的橫截面積有關時，應該控制導體的材料、長度相同，而橫截面積不同，由圖可知應選擇電阻線①和②，故B正確；C、導線多是用銅做的，很少用鐵來做導線，說明導體的電阻與導體的材料有關；而②和③電阻線的材料相同，橫截面積相同，長度不同，不能得出電阻與材料的關系，也就不能解釋“導線多是用銅做的，很少用鐵來做導線”，故C錯誤；D、線路板上的電阻線都是鎳鉻合金，不能改變材料，所以不能探究電阻的大小是否跟導線的材料有關，故D正確。故選：C。（2023春?余姚市期末）如圖所示，線路板上的三根合金絲長度均相同，①和②粗細相同但比③細，小余用該裝置探究影響導體電阻大小的因素，下列說法錯誤的是（）A．本實驗通過比較電燈的亮暗來比較電阻的大小 B．探究電阻大小與導體材料是否有關，應選合金絲①和③ C．探究電阻大小與導體長度是否有關，選合金絲②即能完成 D．電路中再串聯一個電流表，可更準確地比較導體電阻大小【解答】解：A、實驗中通過小燈泡的亮度來反映電阻的大小，采用的是轉換法，故A正確；B、探究電阻大小與導體材料是否有關，需要控制導體的長度、橫截面積相同，材料不同，應選合金絲①和②，故B錯誤；C、探究電阻大小與導體長度是否有關，需要控制導體的材料、橫截面積相同，長度不同，選合金絲②，通過改變合金絲接入電路中的長度可完成實驗，故C正確；D、電路中再串聯一個電流表，電流表的示數變化可以更準確地比較導體電阻大小，故D正確。故選：B。（2023秋?仙居縣期末）電動汽車利用旋鈕變阻器實現對轉速的控制，車速儀由電路中的電流表改裝，圖中O、E、F為變阻器的三個接線柱。駕駛員踩下“油門”，旋鈕滑片逆時針轉動，車速儀示數變大。則與M、N相連接的是（）A．E和F B．O和E C．O和F D．以上接法均可【解答】解：由題意可知，駕駛員踩下“油門”，旋鈕滑片逆時針轉動，此時車速儀示數變大，電路中的電流變大，根據歐姆定律，電路的總電阻變小，則變阻器連入電路的電阻變小，如果接線柱M接O點，則接線柱N應該接E點。故選：B。（2023秋?長興縣月考）如圖為串聯在某臺燈中用于調節(jié)亮度的電位器結構圖，A、B、C是它的是三個接線柱，A、C分別與弧形電阻絲的兩端相連，B與金屬滑片P相連，轉動旋鈕，滑片在弧形電阻絲上同向滑動即可調節(jié)燈泡亮度，下列分析正確的是（）A．若只將A、C接入電路，順時針轉動旋鈕時燈泡變暗 B．若只將A、B接入電路，順時針轉動旋鈕時燈泡變亮 C．若只將A、C接入電路，逆時針轉動旋鈕時燈泡變暗 D．若只將B、C接入電路，順時針轉動旋鈕時燈泡變亮【解答】解：AC、若只將A、C接入電路，滑動變阻器以最大阻值接入電路，順時針或逆時針轉動旋鈕時，滑動變阻器接入電路的電阻不變，電路中的電流不變，燈泡亮度不變，故AC錯誤；B、若只將A、B接入電路，則滑片左邊的電阻絲接入電路；順時針轉動旋鈕時，電位器接入電路的電阻變小，電流變大，燈泡變亮，故B正確；D、若只將B、C接入電路，則滑片右邊的電阻絲接入電路；順時針轉動旋鈕時，電位器接入電路的電阻變大，總電阻變大，根據歐姆定律可知，電路中的電流變小，燈泡變暗，故D錯誤。故選：B。（2023秋?義烏市月考）在“練習使用滑動變阻器”的實驗中：（1）請將甲圖中的實物電路連接完整，要求滑動變阻器的滑片向右滑動時電路中的電流變大，電壓表測定值電阻兩端電壓，且導線不允許交叉。（2）連接電路時，閉合開關前，滑動變阻器的滑片放在最（選填“左”或“右”）端。（3）連接好電路后，閉合開關，發(fā)現僅有一只電表有示數。造成這一現象的原因可能是。（選填字母代號）A.電流表斷路 B.滑動變阻器短路C.滑動變阻器斷路 D.定值電阻短路E.定值電阻處接觸不良（4）故障排除后再閉合開關后，兩表都有示數，調節(jié)滑動變阻器，觀察電流表的指針如圖乙的位置，電流值是?！窘獯稹拷猓海?）滑動變阻器的滑片向右滑動時電路中的電流變大，則電阻變小，故變阻器右下接線柱連入電路中與電阻串聯，電流表與電阻串聯，電壓表與電阻并聯，如下所示：（2）在連接電路時，閉合開關前，滑動變阻器處于阻值最大處，即最左端的位置；（3）根據電路可知，定值電阻與滑動變阻器串聯，電流表測量電路電流，電壓表測量定值電阻兩端電壓；若有一只電表沒有示數，則有：①電流表有示數，說明整個電路是通路，電壓表無示數，說明定值電阻相對于整個電路的電阻來說很小，所以定值電阻能夠分得的電壓很小，其原因是定值電阻短路或滑動變阻器連入電路阻值過大所致，故選項D符合題意。②電流表無示數，說明電路出現斷路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為定值電阻斷路或定值電阻處接觸不良，故選項E符合題意。故選：DE；（4）由圖甲可知，電流表的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表的示數是0.3A；故答案為：（1）如下圖；（2）左；（3）DE；（4）0.3A。（2024?溫州一模）為了探究導體導電能力是否與材料及長度有關，科學興趣小組利用電壓恒定的學生電源、不同規(guī)格的金屬絲（如下表所示）、電流表、開關等器材進行了如下實驗。編號材料長度橫截面積①鎳鉻合金1米1毫米2②鎳鉻合金1米2毫米2③鎳鐵合金1米1毫米2④錳銅合金1米1毫米2步驟一：將①號金屬絲的A、B端接入電路，使a導線的P端與B相連（如圖甲）。步驟二：閉合開關，記錄電流表示數I1，立刻斷開開關。步驟三：將P端分別移至金屬絲的C、D點，閉合開關，記錄電流表示數分別為I2、I3，并立刻斷開開關。步驟四：分別用②、③、④號金屬絲替換①號金屬絲重復上述步驟。（1）步驟二記錄的電流表示是如圖乙所示，則大小為。（2）本實驗過程中每次記錄電流表示數后立刻斷開開關，并等待片刻后再進行下一步的操作，這種做法的目的是。（3）小明在用④號金屬絲實驗時，發(fā)現無法通過