人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电阻当堂检测题

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典例分析＋变式训练
考点1 半导体和超导体的特点与作用
1、半导体
（1）根据导电性的不同，材料可分为导体，半导体，绝缘体三大类；
①容易导电的物体叫导体，如：人体、大地、各种金属、石墨、酸碱盐的溶液等；
②不容易导电的物体叫绝缘体，如：玻璃、陶瓷、橡胶、塑料等；
③导电性能介于导体与绝缘体之间的叫半导体，如：硅、锗等。常见半导体有：锗、硅、砷化镓等，即硅属于半导体材料。
（2）半导体的特性：
①在纯净的半导体中适当地掺入一定种类的极微量的杂质，半导体的导电性能就会成百万倍的增加--这是半导体最显著、最突出的特性。例如，晶体管就是利用这种特性制成的。
②当环境温度升高一些时，半导体的导电能力就显著地增加；当环境温度下降一些时，半导体的导电能力就显著地下降。这种特性称为“热敏”，热敏电阻就是利用半导体的这种特性制成的。
③当有光线照射在某些半导体时，这些半导体就像导体一样，导电能力很强；当没有光线照射时，这些半导体就像绝缘体一样不导电，这种特性称为“光敏”。例如，用作自动化控制用的“光电二极管”、“光电三极管”和光敏电阻等，就是利用半导体的光敏特性制成的。
（3）半导体最基本的是二极管和MOS管，原理都是基于N型和P型半导体构成的PN结。二极管是单向导电器件，可以实现整流控制等。MOS管是栅控器件，是目前集成电路中最基本的单元。
（4）半导体是微电子产业的基础。控制是它的核心。在半导体中掺入少量的其他元素，它的导电性能会得到很大改善，从而可以把它们制成：
①光敏电阻：有无光照电阻值差异很大。
②热敏电阻：温度略有变化，电阻值变化很明显。
③压敏电阻：电压变化，电阻值明显变化。
（5）二极管：具有单向导电性。三极管：具有将电信号放大的作用。半导体元件的应用十分广泛，已成为电子计算机和其他电子仪器的重要元件。
2、超导体
（1）在足够低的温度和足够弱的磁场下，其电阻率为零。一般材料在温度接近绝对零度的时候，物体分子热运动几乎消失，材料的电阻趋近于0，此时称为超导体，达到超导的温度称为临界温度。
（2）超导材料的特性：
①零电阻性
超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。超导现象是20世纪的重大发明之一。科学家发现某物质在温度很低时，如铅在7.20K（-265.95摄氏度）以下，电阻就变成了零。
②完全抗磁性
超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。
③约瑟夫森效应
两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约1nm）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。当电流超过一定值后，绝缘层两侧出现电压U（也可加一电压U），同时，直流电流变成高频交流电，并向外辐射电磁波，其频率为，其中h为普朗克常数，e为电子电荷。这些特性构成了超导材料在科学技术领域越来越引人注目的各类应用的依据。
④同位素效应
超导体的临界温度Tc与其同位素质量M有关。M越大，Tc越低，这称为同位素效应。例如，原子量为199.55的汞同位素，它的Tc是4.18开，而原子量为203.4的汞同位素，Tc为4.146开。
（3）超导材料的应用主要有：
①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。
②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。
③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。
（4）超导现象：
人们把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。超导现象出现的基本标志是零电阻效应和迈斯纳效应。
【典例1】（2022•虞城县二模）为了满足火星车在火星上工作的能量要求，“祝融号”火星车具有巨大的太阳能帆板，可将太阳光能直接转化为电能。制成太阳能帆板的主要材料是（ ）
A．导体B．绝缘体C．半导体D．超导体
【典例2】（2022•河南模拟）某些物质在温度很低的情况下，电阻就变成零，这种现象叫超导现象，具有超导现象的物体称为超导体，则超导体可以用于制作（ ）
A．白炽灯的灯丝B．电动机线圈
C．电热毯的电热丝D．滑动变阻器的电阻丝
【典例3】（2021•长春模拟）发光二极管是电子电路的重要元件，其主要材料是 （选填“导体”、“半导体”或“超导体”）材料，其特点是具有 （选填“单向”或“双向”）导电性能。如图所示，当开关S闭合后，两灯的发光情况应是：

【典例4】（2021秋•南昌期末）石墨烯是一种高分子构成的片状结构材料，我国95后天才少年曹原带领团队成功使这种材料在一定条件下电阻阻值降为零。该条件下石墨烯属于
（选填“导体”“半导体”或“超导体”），不能用来制作家庭电路的 （选填“导线”或“保险丝”）。
【变式训练1】（2022•连山区校级模拟）如图所示电路，闭合开关后，灯泡和LED都发光。若将电源两极对调，下列说法正确的是（ ）

A．灯泡和 LED 都发光B．灯泡和 LED 都不发光
C．灯泡发光，LED 不发光D．灯泡不发光，LED 发光
【变式训练2】（2022•鼓楼区模拟）对物理概念和规律的理解，下列说法中正确的是（ ）
A．超导体电阻为零，适合做电热丝 B．小灯泡发光越亮，它的额定功率就越大
C．一定质量的水凝固成冰的过程中，内能减小
D．物质的比热容越大，物体吸收或放出热量就越多
【变式训练3】（2021秋•中原区校级期末）某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。如果把超导现象应用于实际，电烤箱的电阻丝 （选填“能”或“不能”）采用超导材料；地铁作为现代地下交通工具，大大减轻了地面交通压力。车厢内LED显示屏的核心元件是二极管，制作二极管的材料属于 （选填“导体”或“半导体”）。
【变式训练4】（2022•东营模拟）国际顶尖学术期刊杂志发布了2018年度影响世界的十大科学人物，我国年仅22岁的学者曹原位列榜首。他研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，就能改变电子性质，电子变慢了。更有趣的是，加入一定数量的电子，“魔角”层叠石墨烯的电阻突然消失，这就是 现象，如果把这一技术应用于生产，它可以制作 （选填：“电炉”或“电脑”）的电子元件，进一步实现电子设备的微型化。
【变式训练5】（2022•广州模拟）硅、锗等半导体材料的导电能力比铜、铁等金属的导电能力 （填“强”或“弱”）。某些物质在温度很低时，电阻变为 ，这就是超导现象。它可以在下列哪些情境得到应用 （填序号）。①用作电吹风的电热丝 ②用作白炽灯的灯丝 ③用作输电线缆。此应用的作用是
考点2 电阻以及影响电阻大小的因素
1、电阻
（1）符号：R．
（2）电路图中的元件符号：
（3）定义：电阻是导体对电流的阻碍作用的大小．
（4）单位：欧姆．简称：欧．符号：Ω．其他单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）．
（5）换算：1MΩ=103kΩ；1kΩ=103Ω．
（6）电阻是导体本身的一种性质，与电压、电流无关，与材料、长度、横截面积、温度等四个因素有关．
（7）电阻器的定义：在电子技术中，经常用到具有一定电阻值的元件，叫电阻器，又叫定值电阻。
2、影响电阻大小的因素
（1）影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度；
（2）控制变量法：物理学中对于多因素的问题，常常采用控制因素的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。
【典例5】（2022•连山区校级模拟）下列数据符合实际情况的是（ ）
A．LED 节能灯正常工作时的电阻为 0Ω B．成人散步时走 2km 路程用大半小时
C．一枚一元硬币的重力大约是 6N D．3 月葫芦岛地区的平均气温为﹣19℃
【典例6】（2021•威海）甲、乙、丙三个导体串联在电路中，它们材料相同、均为圆柱体，规格如表所示。通电1min，电流通过甲、乙、丙做的功分别为W甲、W乙、W丙，则（ ）
A．W乙＞W甲＞W丙B．W甲＝W乙＝W丙
C．W甲＞W乙＞W丙D．W丙＞W甲＞W乙
【典例7】（2021秋•泰安期末）当某导体两端的电压是6V时，通过该导体的电流是0.6A，如果使该导体两端的电压再增加3V，那么这时该导体的电阻将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
【典例8】（2021秋•宜春期末）如图所示情境粗略而形象地反映了电流和电压、电阻的关系。图中小人 （选填“甲”“乙”或“丙”）模拟的是电压。图中信息还反映出导体的电阻与导体的 有关。

【典例9】（2021秋•本溪期末）在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：导体的电阻可能与①导体的长度有关、②导体的横截面积有关、③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如表所示。
（1）实验中，电路如图所示，在M、N之间分别接上不同的导体，闭合开关，通过观察
来比较导体电阻的大小，这里应用的研究方法是 。
（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号 两根电阻丝分别接入电路进行实验。如果选用编号为 A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想 （填序号）。
（3）分别将A和D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：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟 有关。
（4）探究影响导体电阻大小的因素时，应用的主要研究方法是 。

【变式训练1】（2021秋•勃利县期末）关于导体的电阻，下列说法正确的是（ ）
A．导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用
B．导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用越小
C．相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明导体的电阻与材料有关
D．导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定
【变式训练2】（2021•河南模拟）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某同学采用了如图所示的实验器材和若干导线，AB、CD、GH为三根长度、粗细均相同的镍铬合金导线。下列说法正确的是（ ）

A．分别测量了一根，两根、三根导线并联后的电流，可以探究导体电阻与导体横截面积的关系
B．无法探究导体电阻与导体长度的关系
C．若在EF间加入一根与上面三根镍铬合金丝长度相同，粗细不同的铜导线，可以探究导体电阻与导体材料的关系
D．为实验的方便和快捷，在更换导体时，可以不断开开关、保持开关一直闭合
【变式训练3】（2021秋•薛城区期末）如图所示是小明同学在实验室见到的某种仪表的刻度盘，据此我们可以判断出：这种仪表是用来测量 （填写物理量名称）的，指针指示的示数为 。

【变式训练4】（2022•武侯区模拟）课外科技兴趣小组的小明同学用两节干电池和一个灯泡连接了如图所示的电路，用来探究铅笔芯AB的导电性。闭合开关后发现灯泡能发光，当P向A端移动的过程中灯泡亮度 （选填“变亮”“变暗”或“不变”），这个实验说明导体的电阻跟导体的 有关。

【变式训练5】（2022•成都模拟）在探究“影响导体电阻大小的因素”时，小明同学作出了如下猜想：
①导体的电阻可能与导体的长度有关；
②导体的电阻可能与导体的横截面积有关；
③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、材料如表所示。
（1）小明同学设计的实验电路如图甲所示，在M、N之间分别接上不同的电阻丝，通过观察电流表的示数来比较电阻的大小，此过程中用的实验方法是 。
（2）为了验证上述猜想②，应该选用编号为 的两根电阻丝分别接入电路进行实验。
（3）分别将A和B两根电阻丝接入图甲电路中M、N之间，电流表的示数不相同，由此初步得到结论：当横截面积和材料相同时，导体的电阻跟 有关。
（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图乙所示，但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差偏大，解决这一问题的措施是 。
【变式训练6】（2021秋•李沧区校级期中）利用如图所示的电路探究影响导体电阻大小的因素，演示板上固定有a、b、c、d四根合金丝，长度关系为La＝Lb＝Lc＝Ld，横截面积关系为Sa＝Sb＝Sc＝Sd，其中a、c、d均为镍铬合金丝，b为锰铜合金丝。将导线P、Q分别接在同一根合金丝两端的接线柱上。
（1）本实验可以通过 来判断导体电阻的大小，这种方法还在
实验中用到（写出一个即可）。为了能够更好地反映出电阻的变化，可以在如图电路中接入 。
（2）探究导体电阻大小与横截面积的关系，应选择序号为 和 两根电阻丝来探究；结论是：在 和 一定时，横截面积越大，导体的电阻越 。
（3）选择序号为a、c的两根电阻丝可以研究导体电阻大小与 的关系

课堂巩固训练
一、选择题。
1．（2022•福建模拟）2022年春晚首次运用LED（发光二极管）屏幕打造720度穹顶空间，巨幕穹顶设计使观众席与主舞台浑然一体。制作LED的主材料是（ ）
A．导体B．绝缘体C．半导体D．超导体
2．（2022•东营模拟）在国际消费类电子产品展览会（CES）上，一种智能跟随旅行箱亮相，如图所示。旅行箱内置跟随芯片，通过专用的多功能遥控器，可以实现一定范围内的箱体自动跟随。下列说法错误的是（ ）
A．制作芯片的主要材料是半导体
B．旅行箱底部装有小轮子是为了减小摩擦
C．按遥控器的停止键后，旅行箱不能立即停下来是由于惯性
D．旅行箱匀速拐弯时，运动状态不变
3．（2021秋•海口期末）当温度降低到一定程度时，某些材料的电阻会突然变为零，这种现象叫做超导现象，这种材料叫做超导材料.超导材料的应用具有十分诱人的前景，假如将来科学家研制出室温下的超导材料，它可以用来制作成（ ）
A．激光光盘B．发光的二极管
C．白炽灯泡里的灯丝D．输电线路上的电线
4．（2021•南宁模拟）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．所有的金属材料都可以制成家庭电路常用导线
C．橡胶、铝、塑料都是很好的绝缘材料 D．发光二极管是由半导体材料制成的
5．（2021秋•涵江区校级期末）有一条电阻线，在其两端加10V电压时，测得电阻值为15Ω，如果在其两端加20V的电压，它的电阻为（ ）
A．0.5ΩB．15ΩC．0.05ΩD．10Ω
6．（2020秋•青神县期末）下列材料的电阻值，按从小到大排列的是（ ）
A．超导体、绝缘体、半导体、导体 B．绝缘体、半导体、导体、超导体
C．超导体、导体、半导体、绝缘体 D．绝缘体、超导体、半导体、导体
7．（2021秋•灌阳县期末）新的国家标准对延长线插座配用电缆的导线横截面积进行了修改，额定电流16A的延长线插座导线最小标称横截面积由1mm2提升到1.5mm2。增大导线横截面积的目的是（ ）
A．增大导线的电阻B．减小导线的电阻
C．增大导线两端的电压D．减小通过导线的电流
8．（2021秋•天元区期末）如图所示，AB、BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中，比较这两段导体的电阻和通过的电流（ ）

A．RAB＞RBC IAB＞IBCB．RAB＜RBC IAB＝IBC
C．RAB＞RBC IAB＝IBCD．RAB＝RBC IAB＜IBC
9．（2021秋•渝中区期末）给你两根长度相同但横截面积不同的镍铬合金线、一个电源、一只电流表、一只滑动变阻器、一个开关、若干根导线，现需要研究的课题有：①导体的电阻跟它的横截面积的关系；②导体的电阻跟它的长度的关系；③导体的电阻跟它的材料的关系。由上述实验器材可以完成的研究课题是（ ）
A．只有①B．只有②C．①和②D．①②和③
10．（2021•龙岩模拟）有一段导体，某同学为了使其接入电路的电阻增大，下列方法中正确的是（ ）
A．如甲图，沿轴线剖开，只取其中一半B．如乙图，横切成两部分，只取其中一
C．减小通过导体的电流 D．增大加在导体两端的电压
二、填空题。
11．（2022•广陵区一模）2019年4月，华为手机P30正式上市，该手机搭载的麒麟990芯片处理器，该处理器芯片采用7 （选填“mm”、“μm”或“nm”）工艺制造，芯片的主要材料是 （选填“导体”、“半导体”或“绝缘体”）；该手机还有其它多项“黑科技”，如“反向充电”技术，当它给其它手机充电时，P30手机相当于电路中的 。
12．（2021秋•高新区校级月考）我们在考试时许多学科要用到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 （选填“导体”或“绝缘体”），若使用了不合格的2B铅笔，由于铅笔芯的导电性变 （选填“强”或“弱”），这样可能使电脑无法识别，有些元素如硅、锗等的导电性能介于金属和非金属之间，常称作 。某些物质在温度极低时，电阻会变成零，这就是 现象.
13．（2022•温江区校级模拟）在“研究小灯泡的电阻”实验探究中，电流表的示数如图，读数为 A。实验中，小灯泡的灯丝由暗变亮，记录数据画出I﹣U图像，由图可知，小灯泡的电阻随温度的升高而 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

14．（2022•武功县模拟）电热膜是一种新型的电热器件，如图1所示是一种常见的电热膜。电热膜是在绝缘的聚酯薄膜表面，经过特殊工艺加工形成的一条条薄的导电墨线，导电墨线两端与金属导线相连，形成网状结构，其内部结构如图2所示。
（1）电热膜取暖器工作时，室内空气温度升高是通过 方式增加空气内能的。
（2）如图2所示，电路正常工作时金属导线中A、B处电流分别为IA和IB，则IA IB。（选填“＜”“＝”或“＞”）；某根导电墨线的局部导电材料脱落了，如图3中C部分，这根导电墨线的电阻会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）导电墨线电阻随温度变化的关系如图4所示，电热膜不会因厚度不均而出现局部过热的现象，原因是 。
三、实验探究题。
15．（2022•英德市一模）在探究“电阻的大小与什么因素有关”的实验时，小明选用实验板上的两根粗细相同的镍铬合金丝，设计如图所示电路，这个实验能探究导体的电阻跟导体 的关系，实验中通过观察 来判断电阻的大小，实验中用到的科学方法有 （填一种即可）。

16．（2022•渭滨区模拟）小玲同学所在的小组通过实验测量铅笔芯电阻大小如图甲所示，请你观察铅笔芯的异同进行分析并回答下列问题。

同组的小明同学根据图甲所测的数据，认为4B铅笔导电性能比2B铅笔要好，你认为小明的观点 （“合理”或“不合理”），理由是 。
小玲提出问题：“导体的导电性与什么因素有关？”
【猜想与假设】猜想：导体的导电性与长度、材料、横截面积有关。
【进行实验】
为了验证猜想他们按如图乙所示的器材进行实验，如果他们要研究导体的材料对电阻的影响，应选择图丙中的 分别接入电路中的 E、F之间。他们继续进行实验后将数据记录在表格中。
【交流评估】
（1）分析比较实验序号 中的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同种材料、横截面积相同的导体，长度越长，导体的电阻越大。
（2）分析比较实验序号1、2中的数据及相关条件，可得出的初步结论是：同种材料、长度相同的导体，横截面积越大，导体的导电性 （填“越好”“一样”“越差”）。
（3）在整个实验中他们除了控制温度保持不变外，还应控制 不变，才能通过电流大小来比较导体的导电性。
（4）铅笔芯的主要物质是石墨，石墨在日常生、生产中有许多应用.请你写出一个利用石墨导电性能的实例 。
16．（2022•天山区模拟）如图所示，小梁同学想要探究导体的电阻与长度的关系。他找来一根粗细均匀的电阻丝，由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，小梁同学将电阻丝绕在一个较大的圆形时钟表盘上，发现电阻丝的a、b两端分别正对时钟表盘上的7点和5点。小梁将电阻丝的a端连接入电路，通过改变金属夹的位置，利用时钟表盘刻度来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：
（1）连接电路时，开关应处于 状态；
（2）实验采用的电源电压为6V，R0为定值电阻，改变金属夹的位置，闭合开关。记录每次接入电路的电阻丝对应的时钟表盘刻度和电流表示数I，得到以下表格中多组数据。
小梁通过分析得出，当金属夹的位置对应钟表盘上10点整时，电流表示数应为 A，此电阻丝的总电阻为 Ω；
（3）进一步分析实验数据，小梁得出导体的电阻与长度成 （填“正比”或“反比”）的结论。

四、解答题。
17．（2021秋•磐石市期末）我国23岁的曹原，在麻省理工攻读博士期间，研究发现了常温超导石墨烯。他的发现将可能成为电学的一个新纪元。请说出常温超导材料可以用在哪些地方呢？
18．（2022•榆次区一模）现在市场上有一些劣质插线板，经质检部门检查发现，部分劣质插线板电源线芯线比合格产品细。请你根据所学知识解释为什么使用这种插线板将会存在安全隐患。
导体
长度/cm
横截面积/cm2
甲
5
1
乙
10
1
丙
5
2
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
锰钢合金
0.5
0.5
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
0.5
0.5
实验序号
材料
长度/m
横截面积/m2
电流/A
1
镍铬
1
S
0.4
2
镍铬
1
2S
0.8
3
镍铬
0.5
S
0.8
4
锰铜
1
S
0.7
钟表盘刻度
8点
9点
10点
11点
12点
……
电流表示数I（A）
0.30
0.20
0.12
0.10
……