2021学年七 探究——影响电阻大小的因素课后练习题

11.7 探究——影响导体电阻大小的因素

一．选择题（共9小题）

1．下列部分物理知识总结正确的是（　　）

A．铜、纯水是导体；塑料、玻璃、橡胶、水银是绝缘体 

B．电磁铁的线圈如果用超导材料绕制而成，可以得到很强的磁场 

C．单车配有宽大的车座是通过增大受力面积来减小压力的 

D．摩托车的消声器，是在传播过程中减弱噪声

【答案】B。

【解析】A、铜、水银能够导电，是导体；纯水、塑料、玻璃、橡胶不容易导电，是绝缘体，故A错误；

B、电磁铁的线圈如果用超导材料绕制而成，此时电路中的电流较大，磁性较强，故B正确；

C、自行车车座比较宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，因此坐在宽大的车座上比较舒服，故C错误；

D、摩托车的消声器是声源处减弱噪声的，故D错误。

2．超导现象是指某些物质在温度很低时电阻变为零的现象。如果某种超导材料能应用于实际，最适合用来制作（　　）

A．保险丝 B．输电导线 

C．电炉丝 D．变阻器的电阻丝

【答案】B。

【解析】利用超导体的零电阻可以实现远距离输电；

所有利用电流热效应工作的电阻都不能用超导体制作。A、C中保险丝、电炉丝是利用电流热效应工作的，D、滑动变阻器是接入电路电阻线长度越大电阻越大原理工作的，不符合题意。

3．我国年仅22岁的优秀青年科学家曹原研究发现：当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0．此现象中石墨烯是（　　）

A．绝缘体 B．导体 C．半导体 D．超导体

【答案】D。

【解析】由题意知，当两层石墨烯以一个“魔角”叠加在一起时，再加入一定数量的电子，石墨烯的电阻突然变为0，这种现象叫做超导现象，故D正确。

4．在相同温度下，关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　）

A．铜线的电阻一定比铝线的小              

B．长度相同粗细也相同的铜线和铝线电阻相等 

C．长度相同的两根铜线，粗的那根电阻较大  

D．粗细相同的两根铜线，长的那根电阻较大

【答案】D。

【解析】A、导体电阻与导体的材料、长度与横截面积有关，只知道导体的材料，不知道导体的长度和横截面积关系，无法确定铜线与铝线电阻的大小，故A错误。

B、长度相同、粗细也相同的铜线和铝线，由于材料不同，则电阻不相等，故B错误；

C、在材料、长度相同的情况下，导体越粗，横截面积越大，电阻越小，所以，长度相同的两根铜线，粗的那根电阻较小，故C错误；

D、在材料、横截面积相同的情况下，导体越长，导体电阻越大，所以，粗细相同的两根铜线，长的那根电阻较大，故D正确。

5．电热毯内的电阻丝断了，如果将电阻丝的两个断头接上后继续使用，电热毯的接头处很容易被烧焦，这样做很不安全，接头处的电阻常称为“接触电阻”。下列关于“接触电阻”的判断正确的是（　　）

A．接触电阻较大，是因为搭接处的接触面积较大 

B．接触电阻较大，是因为搭接处的接触面积较小 

C．接触电阻较小，是因为搭接处的接触面积较大 

D．接触电阻较小，是因为搭接处的接触面积较小

【答案】B。

【解析】电热毯内的电阻丝断了，将电阻丝的两个断头接上后，接头处是两根导线相连，由于搭接处的接触面积较小，电阻就较大，根据焦耳定律公式Q＝I2Rt知，在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多，温度越高，因此接头处烧焦就是因为电阻过大造成的。

6．一些金属或合金当达到某一温度时，电阻会变为零，这种现象称为“超导”，能够发生超导现象的物质叫超导体，下面选项中可以利用超导体的是（　　）

A．电饭锅的发热元件 B．制成大功率的电炉 

C．白炽灯的灯丝 D．传输电能用的导线

【答案】D。

【解析】超导体电阻为零，可减少电能损耗，不产生热量，因此凡是利用热量的地方是不能用超导体的，电饭锅、电炉、白炽灯的灯丝是利用电产生热量的，故不能用超导体，传输电能用的导线不是利用电产生热量的，能利用超导体，故D正确，ABC错误。

7．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．用半导体材料可以制成性能优良的输电导线    

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。

【解析】A、超导是在温度极低时电阻为零的现象，故A错误；

B、橡胶、塑料是绝缘体，而铝是导体，故B错误；

C、半导体材料的导电能力介于导体和绝缘体之间；而输电线应选用导电能力强的材料；故C错误；

D、根据半导体对光比较敏感，可制造光敏电阻；故D正确；

8．如图所示，将三个相同的空烧瓶瓶口分别用完全相同的气球密封，现用粗细相同但长度依次变长的铜丝R1、锰铜合金丝R2和镍铬合金丝R，分别给三个烧瓶中的空气加热。请结合表中给出的数据判断：通电一段时间后气球的体积膨胀情况是（　　）

A．a最大 B．b最大           C．c最大 D．三个一样大

【答案】C。

【解析】实验中将三电阻丝串联接入电路，控制电流和通电时间相同；在电流和通电时间相同的情况下，通电一段时间后，c瓶中的电阻丝阻值最大，放出的热量最多，瓶中气体温度最高，气球的体积变化最大。

9．如图是学生设计的模拟调光灯电路。闭合开关后，未移动回形针之前，发现灯泡不发光，产生这一现象的原因不可能是（　　）

A．灯泡被短路 B．电源电压太低 

C．铅笔芯的阻值太大 D．铅笔芯被短路

【答案】D。

【解析】由图和题意可知，铅笔芯相当于一个滑动变阻器，它和灯泡串联；

A、若灯泡被短路，则灯泡不发光；故A不符合题意；

BC、铅笔芯和小灯泡串联分压，根据公式P＝可知，若电源电压太低，或铅笔芯的阻值太大，达不到灯泡发光的功率，在移动回形针的过程中，灯泡不发光，故BC不符合题意；

D、已知铅笔芯和小灯泡串联，若铅笔芯被短路，灯泡会发光，因此产生这一现象的原因不可能是铅笔芯被短路，故D符合题意。

二．填空题（共2小题）

10．在“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中，小明将长度和横截面积均相同，但材料不同的电阻丝A和电阻丝B按照如图所示的方式连接起来。闭合开关，一段时间后，如果电流通过电阻丝A比电阻丝B产生的热量少，这表明电阻丝　B　（选填“A”或“B”）的电阻较大，由此可见导体电阻大小与导体的　材料　有关。（不考虑温度对电阻的影响）

【答案】B；材料。

【解析】（1）由图可知，电阻丝A与电阻丝B串联，则通过两个电阻丝的电流相等，已知一段时间后电阻丝A产生的热量比电阻丝B产生的热量少，根据焦耳定律Q＝I2Rt可知，电阻丝A的电阻比电阻丝B的电阻小，即电阻丝B的电阻大；

（2）实验中电阻丝A与电阻丝B的长度和横截面积均相同，材料不同，电阻值不同，由此可见电阻大小与导体的材料有关。

11．如图所示，有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c．电流分别沿图中的甲、乙两种方式流过该金属电阻时，其中电阻值较小的是　甲　（选填“甲”或“乙”）图，把这个长方体金属电阻分别按图中的两种方式接在同一电源的两端，则流过　甲　（选填“甲”或“乙”）的电流较大。

【答案】甲；甲。

【解析】由电阻的决定式可知，甲中电阻R甲＝ρ；乙中电阻R乙＝ρ；

因为a＞b＞c，所以乙中电阻R乙＝ρ最小，

由I＝可知，把这个长方体金属电阻分别按图中的两种方式接在同一电源的两端，流过甲的电流较大。

三．实验探究题（共4小题）

12．物理小组想探究导电液体的导电性与接入电路中液体横截面积大小的关系。他们用长方体水槽、浓度一定的食盐水、电源滑动变阻器、电压表及电流表等器材进行了探究。实验电路连接如图﹣1所示，将电极M、N分别固定在水槽左右两侧底部的中央。

（1）闭合开关前，为保护电路，应将滑动变阻器的滑片P移到最　右　（选填“左”或“右”）端。

（2）实验中，通过调节　滑动变阻器　来保持电极M、N间的电压恒为3V．控制其他条件不变通过向水槽中添加食盐水，从而达到改变食盐水的　横截面积　的目的，用电流表测出相应的电流值。食盐水导电性的强弱可以由　电流表示数　来判断。实验数据如下表：

（3）依据表格中的数据在图﹣2中描点，做出电流I随横截面积S变化的I﹣S图象。

（4）分析表格中的数据或图象，可得到初步结论：其他条件不变，横截面积增大时，食盐水的导电性　先增大再不变　。

（5）为验证实验结论是否具有普遍性，应采取的做法是：　换用不同的液体进行多次测量　。

【答案】（1）右；（2）滑动变阻器；横截面积；电流表示数；（3）见上图；（4）先增大再不变；（5）换用不同的液体进行多次测量。

【解析】（1）为了保护电路滑动变阻器测滑片放在阻值最大处，即最右端；

（2）实验中，通过调节滑动变阻器的滑片来保持电极M、N间的电压恒为3V．要想究导电液体的导电性与接入电路中液体横截面积大小的关系，需要控制长度和材料相同，改变横截面积，实验中控制其他条件不变通过向水槽中添加食盐水，从而达到改变食盐水的横截面积；

食盐水导电性的强弱可以由电流表来判断，食盐水导电性强，电阻大，电流小，这用到了转换法；

（3）根据表格数据描点画出图象：

（4）根据表格数据知：其他条件不变，横截面积增大时，电流先增大再不变，食盐水的导电性先增大再不变；

（5）为验证实验结论是否具有普遍性，可以改变液体的密度进行多次测量。

13．某同学为了探究“电阻丝的电阻R与长度L、横截面积S和材料的关系”，进行了如下实验操作：

（1）如图甲所示，是取一段新的电阻丝紧密绕制，用刻度尺测量出它的直径示意图。由此可知，电阻丝的直径为　0.8　mm，从而计算出电阻丝的横截面积S。

（2）在实验中，先保持电阻丝的横截面积S和材料不变，探究电阻丝的电阻R与长度L的关系，这种方法叫做　控制变量　法（选填“等效替代”或“控制变量”）。

（3）为了探究电阻丝的电阻R与L的关系，实验室备有以下实验器材：

A．电源E（电压U＝1.5V）

B．电流表A1（量程0～100mA）

C．电流表A2（量程0～0.6A）

D．电阻箱R0（阻值0～999.9Ω）

E．待测电阻丝R（阻值约为10Ω）

F．开关一个，导线若干，则：

（4）为了提高实验的精确程度，在实验中电流表应选的是　B　（选填器材前的字母代号）。

（5）把电阻丝拉直后，将其两端固定在刻度尺的接线柱a和b上，在电阻丝上夹一个金属夹P，移动金属夹P的位置，就可改变接入电路中金属丝的长度L，把这些实验器材按乙图的电路连接起来。闭合开关S前，电阻箱的阻值应调整到　999.9　Ω。

（6）闭合开关S后，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据。根据实验测量数据在坐标平面内，以电流的倒数1/I为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图象如图丙所示，根据实验图象说明，横截面积S相同的同种材料的电阻丝，接入长度L越长，电流I越小，电阻R　越大　。

（7）该电阻丝1cm长度的阻值为　0.3　Ω

【答案】（1）0.8；（2）控制变量；（4）B；（5）999.9；（6）越大；（7）0.3。

【解析】（1）根据刻度尺读出电阻丝的长度为：l＝1.60cm，

则电阻丝的直径为：d＝＝＝0.08cm＝0.8mm；

（2）电阻的大小在不考虑温度的前提下，有三个决定因素：材料、长度、横截面积。因此要研究电阻的大小与每一个因素的具体关系时，要用到控制变量法，在实验中，先保持电阻丝的横截面积S和材料不变，探究电阻丝的电阻R与长度L的关系，这种方法叫做控制变量法；

（4）电路中的最大电流I＝＝＝0.15A＝150mA，所以为了提高实验的精确程度，电流表选最量程为100mA的电流表A1（或序号B）；

（5）闭合开关S前，电阻箱起到保护电路的作用，电阻箱的阻值应调整到阻值最大处，由电阻箱R0（阻值0～999.9Ω）可知，电阻箱的阻值应调整到999.9Ω。

（6）在图象上可以看到，电阻的长度越长，电流的倒数越大，电流越小，在电压一定时，电阻越大。

（7）由图乙知，电阻丝和电阻箱是串联的，

由图丙知，

当电阻丝接入0cm，就是电阻丝的电阻为零时，电源电压为1.5V，电流倒数为10A﹣1，所以电流为I'＝A＝0.1A，则电阻箱的电阻为：R'＝＝＝15Ω，

当电阻丝接入10cm，就是电阻丝的电阻为R时，电源电压为1.5V，电流倒数为12A﹣1，所以电流为I''＝A，则电路总电阻为：R总＝＝＝18Ω，

所以10cm电阻丝的电阻为：R＝R总﹣R'＝18Ω﹣15Ω＝3Ω，

在横截面积和材料一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，所以1cm的电阻丝电阻为：R1＝＝＝0.3Ω。

14．在“探究影响电阻大小的因素”的实验中，某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证。实验中使用4根电阻丝，其规格、材料如表所示。

（1）实验中通过观察　电流表的示数大小　来比较电阻的大小，此过程用到的研究方法是　转换法　。

（2）分别将C、D两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是　导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大　。

（3）分别将　B、C　（填编号）两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大。

【答案】（1）电流表的示数大小；转换法；

（2）导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大；

（3）B、C。

【解析】（1）在该实验中，电阻的大小是通过电流的大小来体现的，电流越小说明电阻越大。这种方法是转换法。

（2）由表中数据可知，将C、D两根合金丝接入电路，C、D合金线的材料、横截面积相同，而长度不同，并且D合金丝的长度大于C的长度，发现接入D合金丝时，电流表的示数比接入C合金丝时更小，说明D合金丝的电阻比C合金丝的电阻大，由此初步得出结论：导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大；

（3）由表中数据可知，将B、C两根合金丝接入电路，B、C合金线的材料、长度相同，而横截面积不同，并且C合金丝的横截面积小于B的横截面积，发现接入C合金丝时，电流表的示数比接入B合金丝时更小，说明C合金丝的电阻比B合金丝的电阻大，由此初步得出结论：导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大；

15．某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相同，外形都如图甲所示，他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下，他们测量了部分导体厚度h、边长a和电阻R，并记录在表格中。（在测量电阻时，老师要求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路；实验时环境温度保持不变。）

根据以上信息，请回答下面问题：

（1）分析表格中的数据可得：该种导体电阻大小与边长a　无关　（选填“有关”或“无关”），与厚度h成　反比　（选填“正比”或“反比”）。

（2）从该种导体中，选取了厚度h之比为2：3、边长a之比为2：1的两个导体R1、R2，按图丙方式串联后接在闭合电路中，设两端的电压为U1，R2两端的电压为U2，则U1：U2＝　3：2　。

（3）现代集成电路技术需要电子元件微型化，且集成度越高，电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为1.6×10﹣3Ω的该种导体，小华从边长a为5mm、10mm、15mm、20mm的四个导体中选择了边长为5mm的导体。与其它三个导体相比，请分析该导体工作时的优缺点：　电阻大小不变，所占空间小　。

【答案】（1）无关；反比；（2）3：2；（3）电阻大小不变，所占空间小。

【解析】（1）由实验1、2、3、4得，导体的厚度一定时，边长增大，电阻不变，说明导体的电阻跟边长无关。

由实验2、5、6、7得，在导体的边长一定时，导体的厚度和电阻的乘积都为1.6，所以可以判断导体的电阻跟厚度成反比。

（2）导体的电阻跟边长无关，导体的电阻跟厚度成反比，厚度A之比为2：3，所以电阻之比为3：2，串联电路中电压跟电阻成正比，所以电阻两端的电压之比为3：2。

（3）导体的电阻跟边长没有关系，在电阻不变时，选取的边长越小所占空间越小，所以选择边长为5mm的导体。