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初中物理苏科版九年级全册第十四章 欧姆定律1 电阻精品课时训练
展开14.1电阻
【知识梳理】
一、电阻
1.电阻:表示导体对电流的阻碍作用,符号R。
2.国际单位:欧姆,简称欧。符号Ω。常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
3.单位换算:1MΩ=103kΩ=106Ω、1kΩ=103Ω。
4.理解:导体对电流既有导通作用,又对导体有阻碍作用。电阻是导体本身的一种性质,在电压一定时,导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小。
5.电阻器
有一定阻值的电学元件,也叫定值电阻,符号“”。
6.物质的导电性能
(1)导体:容易导电的物体,电阻小。如金属、人体、大地及酸、碱、盐的水溶液等。
(2)绝缘体:不容易导电的物体,电阻大。如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
(3)半导体:有一些材料(如硅、锗)的导电性能介于导体和绝缘体之间,常常称为半导体。半导体的特性是导电性能易受温度、光照、杂质等因素的影响。半导体是制造电子元件的重要材料,二极管、三极管都是由半导体制成的。
(4)超导体:某些物质在超低温的情况下,电阻会变为零,这称为超导现象,这样的导体称为超导体。超导现象有助于在传输电能时减少电能的损耗,超导体有着十分广阔的应用前景。
7.在进行电路分析时,电流表之所以可以当作导线是由于电流表内的电阻很小,与导线相差不大。电压表之所以可以当作断路是由于电压表内的电阻很大,可通过的电流很小,可忽略不计。
二、实验:探究影响导体电阻大小的因素
【实验猜想】
1.导体电阻与导体的长度有关;2.导体电阻与导体的横截面积有关;
3.导体电阻与导体的材料有关;4.导体电阻与导体的温度有关。
【实验器材】干电池两节、开关一个、电流表一个、镍铬合金丝A、B、C(A、B长度相同,横截面积不同,A、C横截面积相同,长度不同)、锰铜合金丝D(与镍铬合金丝C长度、横截面积均相同)、导线若干、酒精灯。
【实验设计】
1.分别将横截面积相同、长度不同的镍铬合金丝A、C接入电路中,闭合开关,观察电流表示数,比较电流的大小。
2.分别将长度相同、横截面积不同的镍铬合金丝A、B接入电路中,闭合开关,观察电流表示数,比较电流的大小。
3.分别将长度、横截面积都相同的镍铬合金丝C和锰铜合金丝D接入电路中,闭合开关,观察电流表示数,比较电流的大小。
4.任选一镍铬合金丝接入电路中,用酒精灯加热,闭合开关,观察电流表示数的变化。
注意:电路连接时,开关应处于断开状态
【数据记录】(数据仅供参考)
【实验方法】
1.转换法:通过观察电流表的示数来判断导体的电阻大小,电流表示数越小,接入的导体电阻越大。也可串联一个灯泡,通过灯泡的亮暗来判断电流的大小。
2.控制变量法:
①探究电阻与长度的关系:控制电源不变,导体的材料和横截面积相同,换用不同长度的导体。
②探究电阻与横截面积的关系:控制电源不变,导体的材料和长度相同,换用不同横截面积的导体。
③探究电阻与材料的关系:控制电源不变,导体的长度和横截面积相同,换用不同材料的导体。
④探究电阻与温度的关系:控制电源不变,导体不变,用酒精灯加热导体。
【实验分析】
1.电源不变,导体的材料和横截面积相同,长度越长,电流表示数越小,导体电阻越大。
2.电源不变,导体的材料和长度相同,横截面积越小,电流表示数越小,导体电阻越大。
3.电源不变,导体的长度和横截面积相同,材料不同,电流表示数不同,导体电阻不同。
4.电源不变,导体的温度越高,电流表示数越小,导体电阻越大。
【实验结论】导体电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度等因素有关;当其他因素不变时,导体越长电阻越大,导体的横截面积越小电阻越大。对于金属导体,温度越高电阻越大。
【易错点】
导体电阻是导体本身的一种性质,只与导体本身的材料、长度、横截面积和温度有关,与它两端的电压、通过它的电流、是否通电无关。
【规律总结】
1.在其他不变的情况下,导体长度变为原来的2倍,导体电阻增大为原来的2倍;在其他不变的情况下,导体横截面积增大为原来的2倍,导体电阻变为原来的。
2.灯泡的灯丝受温度的影响很大,例如“220V 40W”的白炽灯,未接入电路时的电阻约为100Ω,正常工作时的电阻约为1200Ω。
【典例分析】
1.(2021·湖南长沙·中考二模)现代生产生活中需要各种各样的材料,下列说法正确的是( )
A.超导体是一种电阻超级大的材料B.橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料
C.陶瓷、盐水和食用油都是导体D.有些半导体材料对光比较敏感,可以用来制造光敏电阻
【答案】D
【详解】A.超导现象是在温度极低时物体电阻变为零的现象,故A错误;
B.橡胶、塑料是绝缘体,而铝是导体,故B错误;
C.陶瓷和食用油都是绝缘体,盐水是导体,故C错误;
D.有些半导体对光比较敏感,可制造光敏电阻,故D正确。
故选D。
2.(2022·河南南阳·九年级期中)导体电阻的大小与哪些因素有关呢?对于这个问题,小明提出了以下猜想:
猜想1:导体的电阻可能跟导体的材料有关;
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横截面积有关;
为了验证自己的猜想,实验室有如下表格中的7种电阻丝,则:
(1)若要探究电阻跟横截面积的关系,可依次把如图中M、N跟电阻丝 _____(选填导线代号)的两端连接,闭合开关记下电流表示数,分析比较这两个金属丝电阻大小;
(2)若依次把M、N跟电阻丝C、F的两端连接,闭合开关记下电流表示数,分析比较这两个金属丝的电阻大小,这探究的是电阻跟导体的 _____的关系;
(3)在上面的实验中,电阻的大小并不能直接观察,而是通过电流表的示数显示出来的,电流表的示数越大,说明电阻丝的电阻越 _____;
(4)小明认为仅材料A也可以探究电阻大小与导体长度的关系。他第一次将A接入电路测出电流大小,再将A对折后接入电路中测出电流,他的做法 _____(选填“正确”或“不正确”),原因 _____。
【答案】 A、D 材料 小 不正确 没有控制电阻丝的横截面积不变
【详解】(1)[1]探究电阻与横截面积的关系时,选取的电阻丝长度要相同、材料也应相同,横截面积不同,由表格数据可知,应选A、D两电阻丝。
(2)[2]C、F两电阻丝的长度、横截面积相同,材料不同,分析比较C、F两根金属丝的电阻大小,可探究电阻跟导体的材料的关系。
(3)[3]实验中通过电流表示数大小反映电阻大小,电流表示数越大,说明电阻丝的电阻越小。
(4)[4][5]将A对折后接入电路,电阻丝的长度和横截面积均发生了改变,实验中没有控制电阻丝的横截面积不变,无法探究电阻大小与导体长度的关系,因此该结论是错误的。
3.(2022·山东日照·九年级期末)下列关于电阻的说法中正确的是( )
A.绝缘体中几乎不存在电子,所以它的电阻非常大,不容易导电
B.导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用
C.导体的电阻随电流的增大而减小,随电压的增大而增大
D.导体的电阻是导体本身的一种性质,不管有没有电流通过,导体的电阻都存在
【答案】D
【详解】A.绝缘体内有电子,但大多数都不能自由移动,所以电阻非常大,不容易导电,故A错误;
B.导体容易导电是因为导体内存在大量的自由电荷,故B错误;
C.导体的电阻是导体阻碍电流的性质,是导体本身的一种特性,跟电压、电流的大小都无关,故C错误;
D.导体的电阻是导体本身的性质,不管有没有电流通过,导体的电阻是一定的,电阻与材料、长度、横截面积有关,故D正确。
故选D。
4.(2022·山西晋中·九年级期中)下列措施中,不可能改变导体电阻大小的是( )
A.改变导体两端的电压B.改变导体的横截面积
C.改变导体的长度D.改变导体的材料
【答案】A
【详解】由于导体电阻是导体本身的一种性质,其大小由导体的材料、长度、横截面积决定,还跟导体的温度有关,而跟导体两端的电压和通过导体的电流无关,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.(2021·吉林四平·九年级期末)材料、横截面积均相同的两根电阻丝(温度相同),a的长度大于b的长度。现将它们串联接入电路,关于它们的电阻和通过它们的电流,正确的是( )
A.Ra < Rb,Ia > IbB.Ra = Rb,Ia = Ib
C.Ra > Rb,Ia = IbD.无法比较Ra与Rb的大小,Ia > Ib
【答案】C
【详解】当材料、横截面积均相同时,长度越长,电阻越大。由题知,a、b两电阻丝是由同种材料制成的,且横截面积相等,a的长度大于b的长度,所以Ra > Rb;由于两电阻串联,据串联电路中电流的特点知,电流是处处相等的,即Ia = Ib,故C正确,ABD错误。
故选C。
【思路小结】
1.电阻是导体对电流的阻碍作用,是一种性质,只与导体本身的长度、横截面积、材料、温度有关。
2.导体越长,横截面积越小,电阻越大,对于金属导体,温度越高,电阻越大。
【精典训练】
一、单选题
1.(2022·河北保定·九年级期末)下列各组物质都是导体的一组是( )
A.陶瓷、水、铜B.炭笔、硅、干布
C.铁、人体、大地D.玻璃、橡胶、铜
【答案】C
【详解】A.陶瓷、水、铜中,陶瓷不容易导电,属于绝缘体;水、铜容易导电,属于导体,故A不符合题意;
B.炭笔、硅、干布中,炭笔容易导电,属于导体;硅属于半导体;干布不容易导电,属于绝缘体,故B不符合题意;
C.铁、人体、大地,都容易导电,都属于导体,故C符合题意;
D.玻璃、橡胶、铜中,玻璃、橡胶不容易导电,属于绝缘体;铜容易导电,属于导体,故D不符合题意。
故选C。
2.(2021·山东临沂·九年级期末)下列关于超导体和半导体的说法中正确的是( )
A.半导体和超导体已经广泛应用在现代生活中
B.超导体是指在常温下电阻为零的物体
C.半导体的导电性能就是导体的一半多
D.超导体研究成功后应用于输电方面能大大降低电能损耗
【答案】D
【详解】A.半导体已经广泛应用在现代生活中,超导体还没有广泛应用在现代生活中,故A错误;
B.超导体是指温度足够低时电阻为零的物体,故B错误;
C.半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间,但半导体的导电性能不一定是导体的一半多,故C错误;
D.超导体的电阻为零,也就避免了内能的损耗,适合制作远距离输电导线,即超导体研究成功后应用于输电方面能大大降低电能损耗,故D正确。
故选D。
3.(2022·陕西宝鸡·九年级期末)下列有关电阻的说法,错误的是( )
A.电阻是导体对电流的阻碍作用B.通过导体的电流越大,导体的电阻越大
C.电阻是导体本身的一种性质D.一般情况下导体都有电阻
【答案】B
【详解】AD.电阻是导体对电流的阻碍作用,一般情况下导体都有电阻,不同的导体,电阻一般不同,故AD正确,不符合题意;
BC.导体的电阻是导体本身具有的一种性质,决定导体大小的因素为:导体的材料、长度、横截面积,导体的电阻大小还与温度有关,电阻大小与通过导体的电流无关,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意。
故选B。
4.(2021·江苏扬州·九年级期末)有一定值电阻丝接入电路中,以下不能明显改变电阻丝阻值的措施是( )
A.将电阻丝截去一半使用B.将电阻丝对折后使用
C.将电阻丝均匀拉长后使用D.改变电阻丝中电流
【答案】D
【详解】A.将电阻丝截去一半使用,电阻丝长度变短,电阻变小,能明显改变电阻丝阻值,故A不符合题意;
B.将电阻丝对折后使用,电阻丝长度变短,横截面积变大,故电阻变小,能明显改变电阻丝阻值,故B不符合题意;
C.将电阻丝均匀拉长后使用,电阻丝长度变长,横截面积变小,故电阻变大,能明显改变电阻丝阻值,故C不符合题意;
D.改变电阻丝中电流,对电阻没有明显影响,故电阻丝阻值不变,不能明显改变电阻丝阻值,故D符合题意。
故选D。
5.(2022·安徽蚌埠·九年级期末)镍铬合金做成的粗细均匀的电阻丝,长度为1m,电阻值为4Ω;若将其等分成两段再并联,总电阻值为( )
A.1ΩB.2ΩC.4ΩD.8Ω
【答案】A
【详解】粗细均匀的电阻丝,电阻值为4Ω,将其剪成等长的两段后,则每段长度变为原来的,每段电阻丝的电阻值是原来,即每段电阻丝的阻值为2Ω;再把得到的两段并联起来使用,横截面积变为原来的2倍,所以阻值变为原来的,即
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.(2022·湖南株洲·中考模拟)如图所示,为两种材料不同,横截面积也不同的圆柱形导体连接在电路中的电路图,下列关于电流的说法正确的是( )
A.A导体横截面积较小,电阻较大,电流较小B.B导体横截面积较大,电阻较小电流较大
C.A、B材料不同,无法判断电阻大小,无法确定电流大小D.A、B导体串联,电流大小相等
【答案】D
【详解】两导体的材料不同,横截面积也不同,无法判定两导体的电阻的大小;但两导体串联在电路中,根据串联电路的电流规律可知,通过两导体的电流是相同的,故D正确,ABC错误。
故选D。
7.(2022·山东青岛·九年级期末)下列比较电阻大小的说法中,正确的是( )
A.铁导线比铜导线的电阻大
B.两根铜导线,细的电阻较大
C.长度相同的两根导线,电阻一定相等
D.粗细一样、电阻相等的铜和铝导线,铜导线较长
【答案】D
【详解】A.铁导线和铜导线的长度和横截面积未知,所以无法比较电阻的大小,故A错误;
B.两根铜导线,长度不确定,所以无法比较电阻的大小,故B错误;
C.长度相同的两根导线,材料和横截面积未知,所以无法比较电阻的大小,故C错误;
D.在粗细一样、电阻相等的铜和铝导线,由于铜的导电性比铝好得多,所以铜导线较长,故D正确。
故选D。
二、填空题
8.(2022·福建三明·九年级期末)如图所示,将废灯泡的灯芯(玻璃)接入电路时,电流表指针不偏转:当用酒精灯对灯芯的玻璃柱加热一段时间后,电流表的指针就会偏转,这表明玻璃加热后达到红炽状态时也会变成________(选填“导体”或“绝缘体”)。将图中的玻璃换成废日光灯管中的钨丝连接,用酒精灯对钨丝加热后,电流表的示数减小,这表明钨丝的电阻随温度的升高而___________。(选填“减小”“增大”或“不变”)。
【答案】 导体 增大
【详解】[1]由题意可知,当玻璃柱被加热一段时间后,电流表的指针会发生偏转,即电路中有电流流过,故玻璃加热后达到红炽热状态后会变成导体。
[2]钨丝被加热后,电流表示数变小,即电路中电流变小,则电路中电阻变大,故钨丝的电阻随温度的升高而增大。
9.(2022·云南临沧·九年级期末)已知A、B、C是三根相同材料的导线,A和B的长度相同,A比B细;B和C的粗细相同,B比C长。那么这三根导线的电阻RA、RB、RC从大到小的排列顺序为______。如果将C线均匀拉到和B一样长,则B的电阻______C的电阻(填“>”“<”或“=”)。
【答案】 RA、RB、RC <
【详解】[1]A、B、C是三根同种材料制成的电阻丝,A和B相比,它们长度相同,A比B细,故RA>RB;如果把B和C相比,它们粗细相同,B比C长,RB>RC,那么,这三根电阻线RA、RB、RC从大到小排列应为RA>RB>RC。
[2]如果将电阻丝C均匀拉长到和B一样长,那么C的横截面积小于B,则B的电阻小于C的电阻。
10.(2021·云南临沧·九年级期末)白炽灯用久了灯丝变细,灯丝电阻会变_____;当白炽灯两端电压为零时,白炽灯的电阻_____零(填“为”或“不为”)。
【答案】 大 不为
【详解】[1]电阻的大小与横截面积有关,当其它因素不变时,其阻值的大小与横截面积成反比,所以,灯丝变细时,灯丝的电阻会变大。
[2]电阻是导体本身的性质,与电压的大小无关,当白炽灯两端电压为零时,白炽灯的电阻不为零。
三、实验题
11.(2022·山东枣庄·九年级期中)小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”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、材料如表格所示:
(1)如图所示电路,闭合开关后,在M、N之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻大小,小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点:
小明认为:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小;
小红认为:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小;
小亮认为:灯泡和电流表同时使用更好,因为灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表。
你赞同______(选填“小明”、“小红”或“小亮”)的观点。
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N跟______(选填“A、B、C、D”)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)依次把M、N跟电阻丝A、B两端连接,闭合开关,电流表的不数不同,分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟______的关系,其结论是______;
(4)小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想______(选填“一”、“二”或“三”)的实验验证;
(5)除转换法外,该实验主要用到的物理研究方法是______。
【答案】 小亮 A、C 导体的长度 当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大 三 控制变量法
【详解】(1)[1]在M、N之间分别接上不同的导体,则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小,同时灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表,故小亮的观点正确。
(2)[2]要验证猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关,应控制导体的材料、长度均相同而横截面积不同,由表中数据可知,应选编号为A、C的两根电阻丝进行实验。
(3)[3][4]A、B两根电阻丝材料相同、横截面积相同,长度不同,可以探究导体的电阻与导体的长度的关系;分别将A和B两电阻丝接入电路中M、N两点间,电流表示数不相同,由此,初步得到的结论是:当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大。
(4)[5]要探究电阻大小与导体材料的关系时,需保证电阻丝的长度、横截面积相同,材料不同,小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路不能完成对猜想三的实验验证。
(5)[6]影响电阻的因素有多个,在实验中,采用的是控制变量法,所以该实验主要用到的物理研究方法是控制变量法和转换法。
12.(2022·福建南平·九年级期末)在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时,老师引导同学们做了如下实验:
(1)猜想:导体电阻可能与导体材料、横截面积、________、温度有关;
(2)实验时,同学们用图甲的实验装置分别把a、b、c、d四根金属丝接入电路A、B两点之间,探究情况如下表:
当选用________(填序号)两根金属丝,可探究导体电阻跟导体材料的关系;
(3)如图乙的实验,可探究导体电阻与________的关系;
(4)实验中,通过观察灯泡亮度来比较电阻大小,下列用到的研究方法与本实验相同的是________(填字母)。
A.探究“电流的热效应”时,通过温度计示数比较吸热的多少
B.为了形象地描述磁场,引入磁感线
C.学习电流时,我们可以通过对比水流来认识它
D.探究电压一定时,电流与电阻的关系
【答案】 长度 bc 温度 A
【详解】(1)[1]影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积,另外还有温度;影响电阻大小的因素可以猜想有:材料、长度、横截面积、温度。
(2)[2]探究导体电阻跟导体材料的关系,必须控制导体的长度、横截面积相等,材料不相等,因此符合条件的有b和c两根电阻丝。
(3)[3]在图乙的实验中,对电阻丝加热,观察灯泡亮度的变化,因此探究的是电阻与温度的关系。
(4)[4]通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数比较电阻的大小,属于转换法;
A.探究“电流的热效应”时,通过温度计示数比较吸热的多少,运用了转换法,故A符合题意。
B.为了形象地描述磁场,引入磁感线,运用了模型法,故B不符合题意;
C.学习电流时,我们可以通过对比水流来认识它,运用了类比法,故C不符合题意。
D.探究电压一定时,电流与电阻的关系,运用了控制变量法,故D不符题意。
故选A。
接入导体
长度
横截面积
是否加热
电流
镍铬合金丝A
2l
S
否
0.1A
是
0.07A
镍铬合金丝B
2l
2S
否
0.2A
镍铬合金丝C
l
S
否
0.2A
锰铜合金丝D
l
S
否
0.5A
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度(m)
1.0
0.5
1.5
1.0
1.2
1.5
0.5
横截面积(mm2)
3.2
0.8
1.2
0.8
1.2
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
编号
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
镍铬合金
0.25
1.0
B
镍铬合金
0.50
1.0
C
镍铬合金
0.25
2.0
D
锰铜合金
0.25
1.0
序号
材料
长度/m
横截面积/mm2
灯泡亮度
a
铝丝
2
1
较亮
b
镍铬合金丝
2
0.5
最暗
c
铝丝
2
0.5
较暗
d
铝丝
1
1
最亮
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