一、学习目标:
1. 了解什么是电阻;知道电阻的单位及其换算;
2. 理解电阻是导体本身的一种属性;电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关;
3. 了解变阻器的构造;知道变阻器在电路中的符号;
4. 知道滑动变阻器的使用方法;理解变阻器的工作原理。
二、重点、难点:
影响导体电阻大小的因素和滑动变阻器的使用
三、考点分析:
此部分内容在中考物理中的要求如下:
知识点
考纲要求
题型
分值
电阻
知道
填空、选择题
1~2分
影响电阻大小的因素
理解
填空、选择、实验题
1~3分
滑动变阻器的使用
会
填空、选择、作图、实验、计算题
1~5分
知识梳理
一、导体和绝缘体:(复习)
导体
绝缘体
定义
善于导电的物体
不善于导电的物体
常见材料
金属、石墨、人体、大地、酸、碱、盐溶液等
橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等.
原因
导体中有大量的可自由移动的电荷
几乎没有可自由移动的电荷.
【说明】(1)金属导体中的电流是自由电子定向移动形成的,酸、碱、盐溶液中的电流是正负离子都参与定向运动。
(2)导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下可相互转化。
(3)硅是常见的半导体。
【易错点】酸、碱、盐的水溶液是导体,但酸、碱、盐本身是绝缘体。
二、电阻
1. 电阻:
定义
电阻表示导体对电流阻碍作用的大小
符号
R
单位
国际单位:欧姆(Ω),常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ).
单位换算:1kΩ=103Ω ;1MΩ=106Ω
影响
因素
与导体的材料、长度和横截面积有关,还与温度有关.与电流、电压等因素无关.
【说明】电流表的内阻为零点几欧;电压表的内阻为几千欧左右;超导体的电阻为0.
【补充】A. 温度对导体电阻的影响:
同一个灯泡,工作时的电阻是不工作时的电阻的几十、几百甚至几千倍,说明导体的电阻与温度有关;对于金属,相同条件下,温度越高,电阻越大。
B. 探究实验:如图所示,分别进行如下实验:
(1)在MN两点间接入一小段钨丝,观察电流表的示数和灯泡的亮暗;
现象:电流表有示数,灯泡发光;
结论:钨丝是导体;
(2)在MN两点间接入一小段钨丝,给钨丝加热,观察电流表的示数和灯泡的亮暗;
现象:电流表示数减小,灯泡变暗,甚至不发光;
结论:钨丝的电阻受温度的影响而变化;
(3)在MN两点间接入一小段玻璃,观察电流表的示数和灯泡的亮暗;
现象:电流表无示数,灯泡不发光;
结论:玻璃是绝缘体;
(4)在MN两点间接入一小段玻璃,给玻璃加热,观察电流表的示数和灯泡的亮暗;
现象:电流表有示数,灯泡发光;
结论:玻璃是导体;
结合第(3)与(4)的结论:导体和绝缘体之间并没有绝对的界限。
2. 滑动变阻器:
构造
瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱
原理
通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻
使用
串联在电路中;接法:“一上一下” ;接入电路前应将电阻调到最大.
铭牌
某滑动变阻器标有“50Ω 1.5A”的字样,50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0-50Ω.1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A.
作用
①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压
②保护电路
【注意】分析因变阻器滑片的变化而引起的动态电路问题,关键是搞清哪段电阻丝连入电路,再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化.
【说明】滑片移动时,改变电阻,可以简单记忆成“近小远大”。
典型例题
知识点一:认识电阻(导体、绝缘体与半导体)
【例1】下列关于电阻的说法,正确的是( )
A. 绝缘体有电阻,导体没有电阻
B. 为了电路畅通,用电器的电阻越小越好
C. 一般用电器的电阻远远大于供电线路的电阻
D. 电阻的国际符号是Ω
【解析】绝缘体和导体都具有电阻,只是导体的电阻要比绝缘体的电阻小,故A错;用电器的电阻视实际需要而定,并不是越小越好,故B错;电阻的符号是R,单位是Ω,要留心区别,故D错;一般用电器的电阻远远大于供电线路的电阻,C正确.
【答案】C
【针对练习】我们平时所说的绝缘体,其电阻一般在1MΩ以上,1MΩ=______Ω.在铝、铜、硅、塑料等材料中,属于绝缘体的是 ;人们用半导体材料来制作二极管,上述材料中属于半导体的是________;20世纪初,科学家发现,铝在-271.76℃以下时,电阻就变成了 ,这种现象称为超导现象.
【答案】106 塑料 硅 0
知识点二:影响导体电阻的因素
【例2】在做“探究决定电阻大小的因素”的实验时,需要在电压相同的条件下比较通过不同电阻丝的电流,从而发现决定电阻大小的因素。在下图中的M、N两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略N电阻随温度变化的影响,待用电阻丝的规格如下:
编号
材料
长度
横截面积
AB
镍铬合金丝
L
S
CD
镍铬合金丝
L
2S
EF
锰铜合金丝
L
S
GH
镍铬合金丝
0.6L
S
(1)为了研究电阻与导体的材料有关,应选用AB和_______。
(2)为了研究电阻与导体的长度有关,应选用AB和_______。
(3)为了研究电阻与导体的横截面积有关,应选用AB和________。
(4)上述研究方法在物理学中叫___________法。
(5)正确选择后,他们将所选电阻丝分别接入M、N两点间,闭合开关,通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小.这种研究方法在物理学中叫_________。实验中,两次电流表指针均有偏转,但第一次的示数小于第二次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的电阻值_ ____,同时某组员发现第一次实验中灯泡不亮,你认为原因是___________。
【解析】在研究决定电阻大小的因素的实验中,需要分别改变导体的材料、长度和横截面积,其余的因素保持不变,这种研究方法叫做控制变量法.此实验中,并没有仪器直接测出导体的电阻是多少欧姆,而是利用灯泡的亮暗或电流表示数的大小来间接表示电阻的大小,这是采用了“转换法”。研究电阻与导体的材料有关时,应保持导体的长度和横截面积相同;研究电阻与导体的长度有关时,应保持导体的材料和横截面积相同;研究电阻与导体的横截面积有关时,应保持导体的材料和长度均相同。
【答案】(1)EF(2)GH (3)CD(4)控制变量(5)转换法 较小 通过灯泡的电流太小(或灯泡两端的电压太小,或第一次接入的电阻太大)
【针对练习】铅笔芯是由石墨和黏土混合制成的.不同类型铅笔的笔芯的软硬程度不同,其中6H的铅笔芯最硬,6B的铅笔芯最软,HB的铅笔芯软硬居中.铅笔芯是导体,那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度是否有关呢?小明用如图所示的装置探究这个问题.他先后将6B、HB和6H的铅笔芯分别接入电路中A、B两点间,通过观察 _______ ,比较出三者电阻的大小.他选取的这三支铅笔芯应满足的条件是:____________。
【答案】电流表示数的大小 粗细相同、长度相同
知识点三:变阻器
【例3】钟好同学想利用滑动变阻器来调节灯泡的亮暗,他用电流表和电压表来测量灯泡的电流和电压。如下图所示,他的电路并未连接完,请你用笔画线代替导线,帮他完成电路.
【解析】电压表与灯泡并联,注意电流是从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出;滑动变阻器的接法是“一上一下”,移动滑片改变电阻时的规律是“近小远大”。同时要特别注意:在连接电路时,开关必须断开;在闭合开关前,滑动变阻器的滑片要移到阻值最大处。
【答案】如右下图:
一个错误的接法 正确答案
【针对练习1】小明在学习了滑动变阻器后,设计了如图所示的电路进行实验,请你说出他的实验结果.
(1)当滑片向右端移动时,滑动变阻器连入电路的电阻将变___ ,电流表的示数将变 __ ,灯的亮度将变 __ .
(2)要使灯变亮,应将滑片向 __ __ 移动,这时小灯泡中的电流将变 ____ ,小灯泡的电阻值 ____ .
【答案】(1)大 小 暗 (2)左 大 不变
【针对练习2】在如图所示电路中,有一根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上,要求:当滑动变阻器滑片P向左移动时,灯泡变暗.
提分技巧
◆电阻是导体本身的一种性质,其大小与导体的材料、长度、横截面积有关,此外还与导体的温度有关,与导体两端的电压和通过导体的电流无关。
◆研究决定电阻大小的因素的方法有控制变量法和转换法。
◆滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流的。
◆连接滑动变阻器时要“一上一下”,串联接入,并且使电阻值最大,从而保护电路。
预习导学
完成下列填空,梳理本章各大考点:
同步练习(答题时间:45分钟)
1. 白炽灯用久了灯丝会变细,灯丝电阻会变_______;滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的______来改变电阻的.
2. 如图所示是研究导体的电阻跟哪些因素有关的实验装置。木板上有两条长度与横截面积均相等的金属丝.AB是镍铬合金丝,CD是锰铜丝.这个实验装置可以探究导体的电阻与____________是否有关。如果将金属丝CD换为镍铬合金丝,其长度等于金属丝AB的二分之一,横截面积与金属丝AB相等,那么这个实验装置可探究导体电阻与______是否有关.
3. 楠楠同学在中考备考中,准备有:①透明塑料笔袋②金属刀片③塑料三角板④铅笔芯⑤橡皮擦等物品.上述五种物品中,属于绝缘体的有( )
A. ①③⑤ B. ②④⑤
C. ③④⑤ D. ①②④
4. 小文在探究“电阻的大小与什么因素有关”的活动中,发现实验器材中电阻丝只有一根,其他器材足够,如果要他完成下面的实验探究活动,其中不可能完成的是( )
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
5. 对于某个导体电阻的大小,以下说法正确的是( )
A. 加在导体两端的电压增大两倍,导体的电阻也增大两倍
B. 通过导体的电流减小一半,则导体的电阻增大两倍
C. 当导体的电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
D. 电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关
6. 下列关于半导体、超导体的说法中,正确的是( )
A. 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,可制作二极管
B. 半导体的导电性能良好,可制作远距离输电导线
C. 超导体的导电性能最好,可制作电炉丝
D. 超导体的电阻为零,没有实际用途
7. 如图甲为调光台灯,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向左移动时,灯泡的亮度减小,则下列方法中正确的是( )
(1)实验室中有一铭牌上标有“20Ω2A”字样的滑动变阻器,如图甲所示。若要把它的两个接线柱连接到电路中去,共有______种接法;“20Ω”指的是____________接线柱间的电阻值,“2A”指的是________________________.
(2)现再给电源、小灯泡、开关各一个,导线若干,请在图乙中用笔画线代替导线连接电路,要求滑动变阻器的滑片向右移时灯泡变暗.
(3)如果你还想知道电路中电流值的改变情况,需在电路中再____________联一个电流表,并增加____________根导线.
11. 阅读科普文章《半导体与超导体》,回答相关问题:
半导体:
定义:物质存在的形式多种多样,有固体、液体、气体、等离子体等。我们通常把导电性和导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等,称为绝缘体。而把导电、导热性都较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单地把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直至20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。
用于应用:最早的实用“半导体”是「电晶体(Transistor)/ 二极体(Diode)」。一、在无线电收音机(Radio)及电视机(Television)中,作为“讯号放大器 /整流器”使用。二、近年来发展「太阳能(Solar Power)」,也用在「光电池(Solar Cell)」中。三、半导体可以用来测量温度,测温范围可以达到生产、生活、医疗卫生、科研教学等应用的70%的领域,有较高的准确度和稳定性,分辨率可达0.1℃,甚至达到0.01℃也不是不可能,线性度为0.2%,测温范围-100~+300℃,是性价比极高的一种测温元件。
小结:1. 什么叫半导体?导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,叫做半导体.例如:锗、硅、砷化镓等.2、半导体在科学技术,工农业生产和生活中有着广泛的应用.(例如:电视机、半导体收音机、电子计算机等):①压敏性:有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化.用途:制成压敏元件,接入电路,测出电流变化,以确定压力的变化.②热敏性:有的半导体在受热后电阻随温度的升高而迅速减小.用途:制成热敏电阻,用来测量很小范围内的温度变化.③光敏性,有的半导体在光照下电阻大为减小.用途:制成光敏电阻,用于对光照反应灵敏的自动控制设备中.
超导体:
1911年,荷兰莱顿大学的卡茂林·昂尼斯意外地发现,将汞冷却到-268.98℃时,汞的电阻突然消失,电阻为0,此时称为超导体;后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性,由于它的特殊导电性能,卡茂林·昂尼斯称之为超导态。卡茂林由于他的这一发现获得了1913年的诺贝尔奖。
超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。超导材料还可用于制作超导电线和超导变压器,从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计,目前的铜或铝导线输电,约有15%的电能损耗在输电线路上,光是在中国,每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电,节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。
请回答下列问题:
(1)LED灯是一种新型的高效节能光源,它的核心元件是发光二极管.二极管是由下列哪种材料制成( )
A. 陶瓷材料 B. 金属材料 C. 半导体材料 D. 超导材料
(2)下列关于半导体的说法,正确的是( )
A. 常温下半导体的电阻为零
B. 半导体广泛应用于各种电子设备
C. 半导体就是超导体
D. 任何情况下半导体都是不导电的
试题答案
1. 大 长度
2. 导体的材料 导体的长度(解析:AB与CD材料不同,长短、粗细相同,可以用来探究电阻与材料的关系;CD长度为AB换成二分之一的镍铬合金丝后,则粗细、材料相同,长短不同,可用来探究电阻与长度的关系,这是利用了“控制变量法”)
3. A(解析:铅笔芯的主要成份是石墨,是导体)
4. C(解析:借助鳄鱼钳或用铜丝自制滑环,改变电阻丝接入电路的长度,可以完成A;接入电阻丝的一半长度,再将整根电阻丝对折增加其横截面积,可以完成B,这一步要注意保证长度相同;用火柴等加热电阻丝,可以完成D)
5. D
6. A
7. C(解析:滑片向左移,灯泡的亮度要减小,则要求电流减小,电阻减小,滑动变阻器接入的电阻丝变长,在C和D两根接线柱中,只有D符合要求,再根据“一上一下”的原则,确定答案为C)
8. C(解析:A和D中的灯泡被导线局部短路了,不亮;B中灯泡的电压总是等于电源电压,亮度不变)
9. B
10. (1)3 AB 滑动变阻器允许通过的最大电流值为2A。(提示:请注意该滑动变阻器只有三个接线柱,所以只用两个接线柱时,有三种接法:AB、AC和BC)
(2)答案如下图(提示:根据题目要求“滑动变阻器的滑片向右移时灯泡变暗”,所以应接左下侧的接线柱。但如果题目中求我们连接电路,而没有说明滑片左移或右移时,灯泡的亮度如何改变,则应如右下图所示,因为图中的滑片是在最左侧,连接滑动变阻器时,应该使它的阻值最大,以保护电路)
(3)串 一
11. (1)C (2)B
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