02 电阻及滑动变阻器解析.docx
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02电阻及滑动变阻器解析
电阻及滑动变阻器
知识点1:
导体和绝缘体
实验:
探究物质的导电能力
利用下列器材:
电源、导线、开关、电流表或小灯泡,检测下列物质:
①金属丝;②塑料尺;③玻璃棒;④铅笔芯(碳棒);⑤食盐水;⑥粉笔;⑦硬币能否导电。
设计检测实验线路图,闭合开关S,分别接入上述待测物质进行实验测试,可将这些物质归为下列两类:
容易导电(小灯泡发光)的物质为①④⑤⑦。
不容易导电(小灯泡不发光)的物质有②③⑥。
1.导体:
容易导电的物质。
常见的导体有:
所有金属(水银)、石墨、人体、大地和食盐的水溶液等。
2.绝缘体:
不容易导电的物质。
常见的绝缘体有:
橡胶、玻璃、塑料、瓷、干木头、油、干燥的空气、纯水等。
家庭电路中的导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料做外套的原因是防止导电而使人触电。
实验探究:
纯水接入电路,观察到电灯不发光,说明纯水是绝缘体。
当溶入食盐或其他物质时,观察到电灯发光,能够导电。
玻璃通常是绝缘体,但当玻璃接入电路并烧红时,观察到电灯发光。
可见烧红的玻璃变成了导体。
如果导体的表面被氧化或腐蚀,会使导电能力下降,甚至不容易导电。
结论:
导体和绝缘体不是绝对的,当条件发生变化时,导体与绝缘体会相互转化。
3.半导体:
导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质。
常见的半导体材料有硅和锗。
半导体在电子工业中有广泛的应用,“硅谷”意指电子产品基地。
4.金属导电的微观解释
我们已经学过,物质由分子构成,分子由原子构成,原子由原子核和绕原子核高速运动的电子构成。
在这些微粒中,电子带负电,原子核带正电。
金属导体内部的原子核位置相对固定,但核外的电子能自由移动,能从一个地方移动到另一个地方。
而非金属中,几乎不存在能自由移动的电子。
结论:
可见金属导电的原因是内部存在大量自由移动的电子,绝缘体不导电的原因是内部几乎不存在自由电子。
【典型例题】
例1.探究下列物质的导电性,①铁制钢笔;②橡皮;③铅笔芯;④棉衣;⑤人体的尿液;⑥玻璃杯;⑦电视机外壳;⑧干燥的空气。
例2.金属导体和绝缘体的区别在于()
A.金属导体中有电子,绝缘体中没有电子
B.金属导体中的电子能自由移动,绝缘体中没有电子
C.金属导体中有自由电子,绝缘体中没有自由电子
D.金属导体中没有自由电子,绝缘体中有自由电子
例3.在通常情况下,下列各物质全部属于导体的是()
A.食盐水、锗、玻璃B.汞、碳棒、人体
C.纯水、铜、食盐D.铁丝、硅、大地
例4.电线芯通常是用铜丝做成的,是因为,容易;外套是用塑料橡胶做的,因为它们是,能够防止。
例5.金属导体中可以自由移动的微粒是()
A.原子B.原子核C.质子D.电子
例6.关于绝缘体,下列说法中正确的是()
A.绝缘体在任何情况下都不能导电
B.绝缘体不易导电,是因为不存在电子
C.绝缘体不易导电,是因为不存在带电微粒
D.绝缘体不易导电,是因为不存在自由电子
知识点2:
电阻
1、不同的材料导电能力有强有弱,为了比较各种材料的导电能力的强弱,引入电阻。
电阻是导体对电流的阻碍作用。
电阻越大,导体对电流的阻碍作用越大,导电能力越弱。
绝缘体的电阻非常大,导电能力非常弱。
电阻可用字母R表示。
2、单位:
欧姆,简称欧,符号为Ω。
比欧大的单位还有千欧kΩ、兆欧MΩ。
关系:
1MΩ=103kΩ,1kΩ=103Ω。
【典型例题】
例1.完成下列换算。
5兆欧=千欧0.5千欧=欧
30欧=千欧=兆欧
例2.物质甲的电阻R甲=300欧,物质乙的电阻R乙=3千欧,物质甲、乙的电阻大小比较正确的是()
A.R甲>R乙B.R甲=R乙C.R甲 知识点3: 影响导体电阻大小的因素 实验探究过程: 科学猜想: 1.导体的电阻大小与导体的材料有关。 2.导体的电阻大小与导体的长度有关。 3.导体的电阻大小与导体的横截面积(粗细)有关。 4.导体的电阻大小与导体的温度有关。 影响导体电阻大小的因素可能有材料、粗细、长度、温度。 为了证明以上猜测的正确性,设计实验进行探究。 方法: 控制变量法——当有几个因素同时影响一个物理量的变化时,常采用控制变量法即让某几个因素不变,研究某个因素对一个量的影响程度。 [实验方案] 1.探究导体电阻与长度的关系。 控制的不变量有材料、粗细、温度。 在a、b两点间,分别接入粗细相同,长度不同的镍铬导体甲、乙(导体甲长度为1米,导体乙长度为0.5米)。 闭合开关S,观察灯的亮度及电流表示数,填入表格。 导体 灯的亮度 电流表示数 电阻大小 甲(1米) 暗 小 大 乙(0.5米) 亮 大 小 实验结果: 材料、粗细相同的导体,长度越大,电阻越大。 2.探究导体电阻与粗细的关系。 控制的不变量有材料、长度、温度。 在a、b两点间,分别接入长度相同,粗细不同的镍铬导体甲、乙(甲横截面积为0.5毫米2,乙横截面积为1毫米2)。 闭合开关S,观察灯的亮度及电流表的示数,填入表格。 导体 灯的亮度 电流表示数 电阻大小 甲(0.5毫米2) 暗 小 大 乙(1毫米2) 亮 大 小 实验结果: 材料长度相同的导体,越粗,电阻越小。 3.探究导体电阻与材料的关系。 控制的不变量有长度、粗细、温度。 在a、b间,分别接入粗细、长度相同,但材料不同的导体甲、乙(甲是镍铬导体,乙是铜导体)。 闭合开关S,观察灯的亮度及电流表的示数,填入表格。 导体 灯的亮度 电流表示数 电阻大小 甲(镍铬) 暗 小 大 乙(铜) 亮 大 小 实验结果: 长度、粗细相同的导体,电阻大小与材料有关。 综上可知: 导体的电阻与导体的长度、粗细、材料有关,相同材料时,导体越长、横截面积越小,导体的电阻就越大。 4.根据实验研究表明: 同样条件下,金属导体的电阻还与温度有关。 温度升高,金属导体的电阻会增大;温度降低,金属导体的电阻会减小。 某些材料,当温度降低到一定程度时,电阻会消失,这就是超导现象。 其他条件相同,不同材料的电阻值(电阻率)是不同的。 在同样条件下,银、铜材料的电阻很小,电木、橡胶材料的电阻很大。 一般常用铜材料来做导线,用电木、橡胶来做绝缘体。 人体电阻的一般值是1000~2000欧。 不同的人或一个人在不同的情况下的电阻值是不同的。 气温高,出汗时,人体的电阻值较小;气温低,干燥时,人体的电阻值较大。 如果用L表示导体的长度,S表示导体的横截面积,ρ表示导体的电阻率,则金属导体的电阻大小可表示为公式: R=ρ 。 【典型例题】 例1.粗细相同的铜丝甲、乙,甲的长度是乙的一半,则甲、乙电阻R甲、R乙的大小关系为() A.R甲=2R乙B.2R甲=R乙C.R甲=R乙D.无法比较 例2.长度相同的镍铬合金甲横截面积是乙的一半,则甲、乙电阻R甲、R乙的大小关系为() A.R甲=2R乙B.2R甲=R乙C.R甲=R乙D.无法比较 例3.镍铬合金甲、乙,已知甲、乙的长度之比是5: 3,横截面积之比是2: 5,则甲、乙电阻R甲、R乙之比是() A.2: 3B.3: 2C.25: 6D.6: 25 例4.长10米、电阻均为10欧的铜导线两根,连接成长20米的导线,接长后的导线电阻为() A.10欧B.20欧C.5欧D.40欧 例5.横截面积为1毫米2、电阻均为1欧的镍铬合金线两根,合并成横截面积为2毫米2的导线,合并后的导线电阻为() A.1欧B.2欧C.0.5欧D.4欧 例6.关于导体的电阻大小,下列说法中正确的是() A.导体的长度越大,电阻越大 B.导体的横截面积越小,电阻越大 C.铜导线的电阻一定比铝导线的电阻小 D.材料相同的导线,越长、越细,电阻越大 例7. (1)把长10米、电阻为10欧的铜导线拉成长20米的铜导线,拉长后的铜导线电阻为() A.10欧B.20欧C.40欧D.2.5欧 (2)把长10米、电阻为10欧的铜导线平分两等份后,合成一根长5米的铜导线,合并后的铜导线电阻为() A.10欧B.20欧C.40欧D.2.5欧 例8.有电阻均为10欧的相同导线若干根,现要求得到15欧的电阻值,则应() A.把两根接长后使用 B.把两根合并后使用 C.一根取半与另一根接长后使用 D.一根取半与另一根合并后使用 例9.把一根电阻值为R的合金导线,若拉长到原来的n倍,它的电阻变为R;若n等分后再合并在一起,它的电阻变为R。 【模拟试题】(答题时间: 45分钟) 11.如图所示电路,把两个金属夹子夹在下面哪个物体的两端,闭合开关后小灯泡能发光() A、铁钉B、塑料尺C、橡皮D、玻璃棒 12.绝缘体不容易导电,这是因为() A、绝缘体中没有电子 B、绝缘体中几乎没有电子 C、绝缘体中存在大量的自由电荷 D、绝缘体中的电荷几乎被束缚在原子或分子的范围内,自由电荷很少 13.下列物体,能导电的是() A、空气B、干燥的软木塞C、硫酸铜溶液D、纸张 14.导体内一定有大量的() A、自由电子B、负离子C、正离子D、自由电荷 15.下列说法正确的是() A、导体一定都是金属B、金属丝外包上绝缘体就不导电了 C、金属中因为有电子所以能导电D、铅笔芯不是金属却能导电 16.电阻是导体对电流的_____________,当某段导体两端电压增大时,通过这段导体的电流就要增大,但此时这段导体对电流的阻碍作用____________,也就是说它的电阻________(填“变大”、“变小”或“不变”) 17.电阻是导体本身的一种__________,它的大小决定于导体的__________、___________和_______________。 _____________对电阻也有重要影响。 18.有两条粗细相同、材料相同的导线,甲导线长20厘米,乙导线长1.3米,则电阻较大的是__________导线。 *19.有两条长短相同、材料相同的导线,丙导线横截面积为0.4厘米2,丁导线横截面积为2毫米2,则电阻较小的是________导线. 20.一定温度下,同种材料制成的导体,长度越________,横截面积越________,电阻越大。 *21.一只能发光的电灯,正常发光时灯丝的电阻值比不发光时的灯丝的电阻值要。 (选填“大”、“小”或“相等”) **22.将一根金属导线对折后并成一条,它的电阻将变______(选填“大”、“小”),原因是导线的________不变,_______变大,________变小所致。 **23.将一根金属导线均匀拉长后,它的电阻将变_____(选填“大”、“小”)。 原因是导线的______和________不变,________变大,________变小所致。 24.同种材料组成的四根导线,R1=4欧,R2=9欧,R3=11欧,R4=21欧,如果它们的长度相等,横截面积最大的是,如果它们的横截面积相等,则电阻线的长度最长的是。 25.当温度一定时,比较两根铜导线电阻的大小,下列说法中正确的是() A、长导线的电阻一定大B、粗细相同,长导线的电阻一定大 C、细导线的电阻一定大D、长度相同,粗导线的电阻一定大 *26.有关金属材料电阻的大小,下面说法中错误的是(不考虑温度)() A、同种材料做成的长度,横截面积相同的导线,电阻相同 B、导体的电阻大小与导体两端的电压和通过的电流无关 C、不同的材料做成的导体,电阻可能相同 D、对于同种材料,长度长,电阻大;横截面积大,电阻大 27.关于电阻的大小,下列说法中正确的是() A、铜制成的导线,粗的一定比细的电阻小 B、绝缘体不容易导电,是因为没有电阻 C、导体中没有电流时,导体就没有电阻 D、电阻是导体本身的一种性质,跟电压、电流均无关 28.导体的电阻是导体本身的一种性质,下列措施能改变导体电阻大小的是() A、增大通过导体的电流;B、增加通过导体的电量; C、增大导体两端的电压;D、将导体拉细拉长。 *29.有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线,甲和乙导线长为1米,乙导线粗些;乙和丙导线粗细相同,丙导线长为0.5米,则三根导线的电阻由大到小排列应是: () A、甲、乙、丙B、丙、乙、甲C、丙、甲、乙D、甲、丙、乙 **30.有一块厚薄均匀的长方体铁块,EF比AB长。 如图所示,分别沿图中所示的不同方向接入电路,则() A、沿AB方向接入电路时电阻最大 B、沿CD方向接入电路时电阻最大 C、沿EF方向接入电路时电阻最大 D、沿各个方向接入电路时的电阻一样大 巩固训练: 1.物理学中,电阻表示导体对________的________作用,通常用字母R表示。 在国际 单位制中,电阻的单位是________,简称________,符号是________,电阻的常用单位还有________、________。 2.实验室中常用的小灯泡的电阻约为8Ω,合________kΩ。 在电路图中电阻的符号是。 3.如图所示的电路中,小红把5Ω、50Ω的不同导体分别接在同一电路中,哪种情况灯泡较亮? 。 这是因为。 4.有一些元素的导电能力介于______之间,比_____差,比_____强,常常称做_____.利用______对它的性能的影响,可制成热敏电阻;利用_____对它的性能的影响,可制成光敏电阻. 5.在温度一定的条件下,做“研究决定导体电阻大小因素”的实验,采 用了的方法。 6.如图所示,开关闭合,将一铜丝触头在一铅笔芯上向右移动,可观察到的现象是: 小灯泡的亮度。 由此可知: 接入电路中的电阻,则电路中的电流;此实验还可以得出的结论是: 。 7.若不考虑温度对电阻的影响,下列关于电阻的说法,正确的是(). A.铜导线的电阻比铝导线的电阻小 B.短导线的电阻比长导线的电阻小 C.粗导线的电阻比细导线的电阻小 D.长度相同而粗细不同的两条铜钱,其中较粗铜线的电阻小 8.以下有关电阻的观点中,你认为错误的是(). A.不同的导体,电阻一般不同 B.导体被加热后,电阻一般会随温度升高而增大 C.一个导体两端的电压越大,电流越大,则它的电阻就越小 D.导体的电阻大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度 9.下面说法正确的是() A.金属和纯水都是导体 B.木头是绝缘体,它就一定不会导电 C.玻璃不容易导电,但在条件改变时可以变成导体 D.绝缘体不容易导电,所以绝缘体不是重要的电工材料 10.关于半导体和超导体,以下说法中正确的是() A.石墨是半导体 B.没有半导体就没有我们今天的现代化生活 C.水银在高温时是超导体 D.半导体和超导体还没有应用于生活 11.常温下,小明拿来一根电阻丝,上面标有5Ω字样,回答下列问题: ①若这根电阻丝接在3V的电压下,它的电阻是,接在5V的电压下,它的电阻是,不通电,它的电阻是。 ②小明找来工人师傅将这根电阻丝均匀拉长一倍,它的电阻是。 ③小明将这根电阻丝对折后,再接入电路中,其电阻是。 ④若将这根电阻丝剪断一半,它的电阻是。 ⑤若小红找到的是同样材料的电阻丝,长度一样,只是横截面积是原来的2倍,小红的电阻丝的电阻是。 12.判断下列说法是否正确: ①短导线的电阻比长导线的电阻小() ②粗导线的电阻比细导线的电阻小() ③铜导线的电阻比铁导线的电阻小() ④同种材料长度相等,粗导线的电阻比细导线的电阻小() ⑤长度相同的两根导线,细的导线电阻一定大() ⑥粗细相同的两根导线,长的导线电阻一定大() ⑦常温下,在长度和横截面积都相同时,铝导线比铜导线的电阻大() 13.相等长度的铜丝和铁丝,它们的横截面积和温度都相等,则铜丝与铁丝的电阻相比较() A.铜丝的电阻小B.铁丝的电阻小C.电阻一样大D.无法比较 14.甲、乙两条同样粗细的导线,甲长20cm,乙长1.3m,比较它们电阻大小的关系,正确的是().A.甲大B.乙大C.一样大D.无法确定 15.粗细相同的铜、铁两根导线,当温度相同时,它们的电阻相同,则(). A.铜钱比铁线长B.铁线比铜线长C.铜铁两根导线长度相同D.无法判断 16.常用的白炽灯泡的灯丝断了,若搭接上后仍能使用,则灯丝的电阻将() A.增大B.不变C.减小D.无法判断 17.在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时,某老师引导学生作了如下的猜想: 猜想l: 导体的电阻可能跟导体的横截面积有关; 猜想2: 导体的电阻可能跟导体的长度有关; 猜想3: 导体的电阻可能跟导体的材料有关。 上图是他们进行实验探究的器材,演示板上固定了四条金属电阻丝,a、b、c三条长度均是lm,d的长度是0.5m;a、b的横截面积相同,材料不同;a、c的材料相同,但c的横截面积大于a;a、d的材料和横截面积都相同。 (1)在探究电阻跟横截面积的关系时,可依次把M、N跟________两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,思路分析比较这两根金属丝电阻的大小。 (2)依次把M、N跟a、d的两端连接,闭合开关,记下电流表示数,分析比较a、d两根金属丝电阻的大小,可探究电阻跟________的关系,其结论是. (4)一般说来,所有物体都有电阻。 探究过程中,又有同学提出猜想4: 电阻还可能跟温度有关。 请用一个废灯泡的灯芯(如图所示)设计一个实验来研究这个问题,要求: ①说出方法;②画出电路图。 18.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,其它器材足够,如果要他完成下面的一些实验探究活动,其中他不可能完成的是( ) A.探究导体电阻与长度的关系 B.探究导体电阻与横截面积的关系 C.探究导体电阻与材料的关系 D.探究导体电阻与温度的关系 19.小刚为探究“导体电阻大小与温度的关系”,选用不同型号的铅笔芯进行了如下实验: 步骤一: 将H型铅笔芯接入电路,闭合开关,测量并记录通过它的电流; 步骤二: 用酒精灯给铅笔芯加热,每隔20s测量并记录通过它的电流; 步骤三: 分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路,重复以上实验过程。 下表是记录的实验数据 (1)实验中,他们是通过的变化来判断铅笔芯电阻的改变的; (2)分析表中数据可以得出: 。 20.下列物体中,用到了半导体材料的是 A.智能机器狗B.白炽灯泡C.普通干电池D.滑动变阻器 21.如图所示,将导体接到电路A、B之间时,导体与灯泡是联的.如果将不同的导体分别接到A、B之间,闭合开关,可通过观察、比较来判断不同导体电阻的大小.若两个导体的电阻差异不大,则可以用表替换灯泡,作进一步的判断. 22.在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中。 (1)小明的猜想是: ①电阻可能与导体的材料有关; 小亮的猜想是: ②电阻可能与导体的温度有关; 小敏的猜想是: ③电阻可能与导体的长度有关; 根据你掌握的电学知识,你认为: ④电阻还与有关。 (2)如图是三位同学为上述探究活动准备的实验器材,他们已经完成了部分实物的连接。 若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想①,应该控制不变;要探究猜想③,应该选用导线____和导线____(填导线的代号字母)进行对比实验。 知识点2: 滑动变阻器 介绍: 靠改变接入电路中的电阻丝的有效长度来改变电阻大小的装置。 1.结构: 下图为滑动变阻器实物图,结构的名称: A瓷筒,B线圈,C金属杆,D接线柱,P滑动触头(滑片)。 2.滑动变阻器的结构图和电路图。 3.原理: 滑动变阻器中的线圈是用电阻率较大的合金线制成。 改变合金线的有效长度,就可以改变电阻大小,从而改变电流大小。 4.使用: (1)与用电器串联在电路中使用; (2)接线时接线柱应“一上一下”连接;(3)闭合开关前,滑片P应移到最大值位置。 5.实验: 连接如图的电路图,把滑动变阻器的接线柱分别连接在M、N两点,闭合开关,移动滑片P,观察灯的亮度和电流表示数。 (1)当C和D接入M、N点时,亮度不变且最亮。 原因: 电阻为零。 (2)当A和B接入M、N点时,亮度不变且最暗。 原因: 电阻是最大值不变。 (3)当B和C或B和D接入M、N点时,滑片P向右移动,亮度变亮,电流表示数变大,原因: 电阻变小。 (4)当A和D或A和C接入M、N点时,滑片P向右移动,亮度变暗,电流表示数变小,原因: 电阻变大。 6.旋钮型变阻器 应用: 收音机的音量开关,电扇的变速开关,台灯的调光开关。 原理: 与滑动变阻器的原理相同。 【典型例题】 例题1.如图所示的滑动变阻器,其最大阻值是50欧,接线柱A和D连入电路中,若要使电阻减小,滑动触头P应向____________端移动。 如果P在最左端,则电阻值为_____________欧。 如果P在最右端,则电阻值为_____________欧。 例题2.上图中,如果RAE=20欧,则REB=__________欧,RAC=__________欧,RBD=__________欧。 如果E是中点,则RAE=__________欧,REB=__________欧。 例题3.滑动变阻器是可变电阻,其改变电阻的原理是() A.改变电阻丝的横截面积B.改变电阻丝连入电路的长度 C.滑片跟电阻丝发生摩擦D.改变接线柱中的导线连接 例题4.如图为滑动变阻器在电路中使用,连接方式共有____________种,其中____________种是正确的,错误的连接方式是____________,____________。 例题5.上题图中,如果B和C连接,当滑片P向右移动时,移动变阻器的电阻值____________。 如果当滑片P向左移动电阻变大时,则应把____________或____________连入电路。 例题6.如图是能调节电灯亮度的电路图,要使电灯变暗,滑片P应() A.向a端移动B.向b端移动C.在b点不动D.在中间不动 例题7.下图中的四个图为滑动变阻器连入电路的几种情况,当滑片P向左移动时,使连入电路中的电阻变大的是() 例题8.如图所示,两个滑动变阻器串联连入电路中,要使电阻中的电阻最大,则变阻器滑片应() A.P1在B1,P2在B2B.P1在A1,P2在B2C.P1在A1,P2在A2D.P1在B1,P2在A2 例题9.如图所示电路,在开关S闭合前,滑动变阻器的滑片P应在端。 闭合开关S,当滑片P向左移动时,滑动变阻器连入电路的电阻变,观察到电流表的示数变。 例题10.如图表示一种汽车上自动测定油箱内油面高度的装置,P是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表(电流表改装而成)指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度。 请说明它的电学工作原理。 一、填空: 5、滑动变阻器的工作原理是改变导体的
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