第14讲 电阻-【暑假衔接】新九年级物理暑假精品课讲义（人教版）

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第14讲 电阻
1.了解常见的电阻器的阻值、单位及换算；
2.理解电阻是导体对电流的阻碍作用；
3.理解影响电阻大小的因素；
4.了解半导体材料和超导现象。
一、电阻
1.探究导体对电流的阻碍作用
【实验过程】如图所示，把长短、粗细相同的铜丝（或锰铜合金丝）和镍铬合金丝分别接入电路，闭合开关，观察电路中小灯泡的亮度和电流表示数。
【实验现象】当把铜丝接入电路时，闭合开关，电流表示数较大，小灯泡较亮；当把镍铬合金丝接入电路时，闭合开关，电流表示数较小，小灯泡较暗。
【实验分析】在相同电压下，通过铜丝的电流较大，表明铜丝对电流的阻碍作用较小；通过镍铬合金丝的电流较小，表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用较大。
【实验结论】导体在导电的同时，对电流也有一定的阻碍作用，且不同导体对电流阻碍作用不同。
2.电阻
（1）概念：在物理学中，用“电阻”来表示导体对电流的阻碍作用的大小；
（2）符号：通常用“R”表示电阻；
（3）单位及换算关系：在国际单位制中，电阻的单位是“欧姆”，简称“欧”，符号是“Ω”。
常用单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。
换算关系：1MΩ=103kΩ，1kΩ=103Ω。
（4）常见物品的电阻值
（5）电阻在电路中的符号
具有一定电阻值的元件叫做电阻器，也叫定值电阻，简称电阻。在电路中的符号是“”。
（6）对电阻的理解
【特别提醒】从电流的形成理解导体的电阻
导体一方面由于内部有大量的可自由移动的电荷二具备导电能力，另一方面由由于自身结构及电荷间的相互作用二对电流产生一定的阻碍作用。由此可知，导体具有两面性-既能导电，又对电流有一定的阻碍作用。从这个意义上说，导体和绝缘体的区别实际上就是电阻大小的不同。
二、影响电阻大小的因素
【特别提示】
（1）实验过程中要控制电源电压不变；
（2）在叙述结论时，要注意控制变量法思想的运用。如在“探究导体电阻的大小是否与导体横截面积有关”实验中，得出结论是“在导体的材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小”，如果说成“导体的横截面积越大，电阻越小”是不准确的。
三、半导体和超导体
1.半导体
（1）概念
有一些材料，如硅和锗，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称为半导体。
（2）特点
①半导体的导电性能比导体差，比绝缘体好；
②温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大的影响。
（3）应用
利用半导体材料可以制成光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、二极管、三极管、集成电路等。
2.超导现象
（1）超导现象
某些物质在温度很低时，电阻就变成了0，这就是超导现象。在温度很低时，电阻为0的材料称为超导材料。超导材料也称为超导体。
（2）超导现象应用与实际的好处
①延长电路元件的使用寿命；
②降低电能损耗；
③实现电子设备微型化。
（3）超导材料的应用
利用超导材料可制造超导电动机、超导电缆、磁悬浮列车等。目前，超导材料还没有广泛应用于生活实际的主要原因是还没有发现常温下的超导体。
【特别提示】导体电阻和温度的关系
（1）一般的物体，如金属，其电阻随温度的升高而增大，随温度的下降减小。
（2）有的合金，如康铜和锰铜，其电阻几乎不随温度的变化而变化，是制作标准电阻的好材料。
（3）半导体的电阻和温度的关系较为复杂，有些半导体的电阻随温度的升高而减小，有些半导体的电阻随温度的升高而增大。
考点一：电阻的概念理解
例1.
关于导体的电阻，下列说法不正确的是（ ）
A．电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小
B．导体的电阻越大，说明它对电流的阻碍作用越大
C．导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关
D．当导体两端的电压为0时，通过导体的电流为0，则导体电阻也为0
考点二：影响电阻大小的因素
例2.
电路中有一根电阻丝，若要使该电阻丝阻值变大，可以采取的方法是（ ）
A．减小电阻丝的横截面积B．减小电阻丝的长度
C．减小通过电阻丝的电流D．减小电阻丝两端的电压
考点三：探究影响电阻大小的因素
例3.
实验小组用如图所示的装置进行探究“导体的电阻与哪些因素有关”实验记录数据如下表。
（1）比较步骤1和2，得出结论：______；
（2）比较步骤______ ，得出结论：导体的电阻与材料有关；
（3）王刚同学在完成上述实验后，将M同时接到c、d，N同时接到c′、d′，此时小灯泡的亮度比只单独接c、d或者c′、d′时小灯泡还亮，是因为______ 。
1．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）小强的课桌上有以下物品，通常情况下属于导体的是（ ）
A．塑料刻度尺B．玻璃镜片C．金属小刀D．橡皮
2．（2022·山东青岛·统考中考真题）小明选取一根粗细均匀的铅笔芯，连接成图示电路，把左端夹子固定，移动右端夹子，观察到小灯泡的亮度发生了变化。实验中，影响导体电阻大小的因素是（ ）
A．长度B．横截面积
C．电流D．电压
3．（2022·江苏镇江·统考中考真题）图示电路在闭合开关后，两电流表正常工作，且读数相同，则可能发生的故障是（ ）
A．R短路B．R断路C．L短路D．L断路
4．（多选）（2022·湖南株洲·统考中考真题）如图所示钨丝与小灯泡L连接，闭合开关S，小灯泡L发光，钨丝不发光，用酒精灯给钨丝加热，小灯泡L逐渐变暗直至熄灭，由实验可知（ ）
A．钨丝的电阻随温度升高而减小
B．钨丝的电阻随温度升高而增大
C．加热时钨丝的电流等于小灯泡L的电流
D．加热时钨丝的电流小于小灯泡L的电流
5．（2022·辽宁沈阳·统考中考真题）为了保护孩子的视力，教室里日光灯更换成如图所示的护眼灯，每个教室里的9盏护眼灯的连接方式是_______联的。灯发光效率高，其发光部分主要由______材料制成。
6．（2022·山东滨州·统考中考真题）石墨烯是一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯还具有很好的韧性，且可以弯曲。北京冬奥会运动场馆的最低温度可达-30℃左右，利用石墨烯制作的智能温控加热羽绒服可帮助工作人员抵御寒冷，有效提升保暖效果。可见，这种材料具有密度_________（选填“较大”或“较小”）、电阻_________（选填“较大”或“较小”）的特点。
7．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）如图所示，多芯线是高压输电常用的导线，它是由多根细导线并联组成。材料、长度相同的多芯线的电阻 _____（选填“大于”“小于”或“等于”）其中每一根细导线的电阻。
8．（2022·四川乐山·统考中考真题）某小组同学在学习了欧姆定律后，对探究实验“影响导体电阻大小的因素”进行了改良，结合实验室所提供的几种规格的导体，设计了如图1所示的电路图。
（1）图1中，将三个电阻串联是为了保证___________三（选填“电压”或“电流”）相等；
（2）在探究“导体电阻与横截面积的关系”时，R1、R2、R3分别选用A、B、C三段导体。某次读数，电压表V1示数为1.5V、V2示数为0.7V，电压表V3示数如图2所示为___________V。由欧姆定律分析得出，电压表示数越大，导体电阻越___________（选填“大”或“小”）多次调节滑动变阻器重复读数，可得出结论：材料和长度相同时，横截面积越大，导体电阻越___________（选填“大”或“小”）；
（3）在探究“导体电阻与长度的关系”时，选用B、___________和___________（填导体代号），重复上述操作，可得出结论：材料和横截面积相同时，长度越长，导体电阻越大；
（4）本实验主要运用的物理方法是___________（选填“控制变量法”或“模型法”）。
1．如图所示，碳纳米管是一种具有特殊结构的材料。碳纳米管表现出良好的导电性，也有良好的导热性能，被巨大的压力压扁后，撤去压力，碳纳米管能立即恢复原状。根据上述信息判断，碳纳米管可以制作（ ）
A．高铁的减震装置B．火箭外壳
C．电线的外皮D．消防服外套
2．用图所示的实验装置探究“导体电阻的大小与哪些因素有关”。其中A为猛铜线，B、C、D为镍铬合金线，S表示横截面积，A、B、C的长度相同。则下列说法中正确的是（ ）
A．选择C、D可以探究电阻大小和长度是否有关
B．选择A、B可以探究电阻大小和材料是否有关
C．选择A、D可以探究电阻大小和长度是否有关
D．选择A、C可以探究电阻大小和横截面积是否有关
3．新的国家标准规定：额定电流16A的接线板导线，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．减小通过导线的电流
C．增大导线的电压D．减小导线的电阻
4．关于导体的电阻，如果不考虑温度对电阻的影响，下列说法正确的是（ ）
A．通过导体的电流为0时，电阻也为0
B．两根铜导线，长的比短的电阻大
C．铜导线的电阻比铁导线的电阻小
D．长度相同的两根铜丝，细的比粗的电阻大
5．为维护消费者权益，我市某技术监督部门对市场上的电线产品进行抽查，发现有一个品牌的铜芯电线不符合规格：电线直径明显比说明书上标有的直径要小。这种电线不符合规格的主要原因是（ ）
A．电线的温度引起电阻偏大B．电线的材料引起电阻偏大
C．电线的长度引起电阻偏大D．电线的横截面积引起电阻偏大
6．用如图所示电路（图中a、b、d的长度相同，a、b、c的粗细相同），探究“影响电阻大小的因素”实验时，下列说法正确的是（ ）
A．选用c、d两导线能探究电阻大小与导体长度的关系
B．选用a、b两导线能探究电阻大小与导体材料的关系
C．该实验只运用了转换法
D．该电路不可以用小灯泡代替电流表来判断电流强弱
7．某同学想探究电阻随温度变化而变化的规律，他找来废旧的日光灯管灯丝、电源、小灯泡、开关、导线、酒精灯，连成如图所示的电路，闭合开关小灯泡正常发光，然后用酒精灯对灯丝进行加热，发现灯泡变暗，小灯泡变暗是因为灯丝加热后电阻______从而引起电路的电流______的缘故。（填“变大”“变小”或“不变”，不考虑灯泡电阻变化）
8．实验桌上有如图所示的实验器材，图中A为锰铜丝，B、C、D为镍铬合金丝。金属丝A、B、D的横截面积相等，均为S。金属丝A、B、C的长度相等，均为L。金属丝C的横截面积是2S，金属丝D的长度是L/2。除此之外，还有电源、开关、电流表及导线。下面的实验，是李赵康玥利用这些器材做了验证金属导体的电阻与横截面积是否有关的实验，实验步骤如下：
（1）断开开关，电流表调零，按图乙连接实验电路；
（2）将金属丝A接在MN两点间，闭合开关，读出电流表示数I。将电流I和金属丝横截面积S记在表格中；
（3）将金属丝C接在MN两点间，闭合开关，读出电流表示数I。将电流I和金属丝横截面积2S记在表格中；
请认真阅读本题并回答：在李赵康玥的实验探究中，存在的问题是没有控制___________不变。
9．将一只彩灯的玻璃外壳小心地打碎，留下支架、玻璃芯、灯丝部分，再从实验室取一小灯泡、电流表、开关等器材接成如图乙电路。闭合开关S，小灯泡微微发光，此时小灯泡中流过的电流______（选填“大于”、“小于”或“等于”）彩灯灯丝中流过的电流。若用酒精灯加热彩灯灯丝至红炽状态，电流表的读数将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。若用酒精灯加热玻璃芯至红炽状态，电流表的读数将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
10．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行了实验检验。某实验小组准备实验时对每一个猜想都用三个实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A～G七个字母代表。小红组用的是如图甲图电路，小明组用的是如图乙图电路。
（1）小红组为检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，应选用__________三种导体（填字母）；
（2）小明组是通过观察_____________来判断电阻丝电阻的大小的；
（3）当只比较镍铬合金和铜的材料不同对电阻大小的影响时，选择乙图而不是甲图的原因是__________；
（4）实验完成后，小明听物理老师说，电阻大小还与温度有关，他利用C、F两根导体，分别连在甲图中，加热C导体，不加热F导体，比较两次电流表的示数，从而得出电阻大小与温度的关系。实验中的不当之处是：_____________________________________。
白炽灯
电熨斗（1000W）
电暖气（1000W）
人体
15W
60W
皮肤干燥时
皮肤潮湿时
3227Ω
807Ω
48.4Ω
48.4Ω
104-105Ω
103以下Ω
从“阻碍作用”的角度理解
导体的电阻越大，表示导体对电流阻碍作用越强，在电压相同的情况下，通过导体的电流越小。
从“性质”的角度理解
导体的电阻是导体本身的一种性质，即导体的电阻由导体自身的情况决定。不管导体是否接入电路、是否有电流通过，也不管导体两端电压是否改变或怎样改变，导体对电流的阻碍作用（即电阻）都是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有表现出来而已。
提出问题
导体的电阻大小与哪些因素有关
猜想与假设
（1）路越窄，车辆越难同行—导体越细，可能阻碍作用越强，电阻越大；
（2）道路越长，人走得越累—导体越长，可能阻碍作用越强，电阻越大；
（3）不同的道路同行效率不同，如高速公路、水泥路、乡间小路—导体的电阻可能与制作导体的材料（铁、铜、银、铝等）有关；
（4）物质的很多物理性质都受到温度的影响，如密度—导体的电阻是否也受温度的影响。
设计实验
（1）探究电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积是否有关，涉及的因素较多，应采用控制变量法涉及实验过程。
①选取材料、粗细相同，而长度不同的镍铬合金丝，分别接入电路中（如图所示），观察电流表示数的变化情况，探究电阻大小与导体长度的关系。
②选取材料、长度相同而粗细不同的镍铬合金丝，分别接入电路中，观察电流表示数的变化情况，探究电阻大小与导体横截面积的关系。
③选取粗细、长度相同的铜丝和镍铬合金丝，接入电路中，观察电流表示数变化情况，探究电阻大小与导体材料的关系。
（2）转化法：电阻大小是通过电流表示数的大小比较的。电流表示数大的电阻小，电流表示数小的电阻大，此方法称之为转换法。
（3）将日光灯的灯丝与电流表接入电路中，比较灯丝温度不同时电流表示数的变化情况，探究导体电阻与温度的关系。
进行实验
（1）将图甲中的导线CD和EF分别接入乙图所示的电路，闭合开关，记录电流表的示数。

甲 乙 丙
（2）将图甲中的导线CD与GH分别接入乙图所示的电路，闭合开关，记录电流表的示数。
（3）将图甲中的导线AB与CD分别接入乙图所示的电路，闭合开关，记录电流表的示数。
（4）如图丙所示，把电阻丝接入电路，慢慢地给电阻丝加热，观察电流表示数的变化情况。
分析论证
实验现象
实验结论
ICD导体电阻大小跟导体的长度有关，在材料、横截面积相同时，长度越短，电阻越小
ICD导体电阻大小跟导体横截面积有关，在材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越小
ICD导体电阻的大小跟导体的材料有关
给电阻丝加热，电流表示数变小
导体的电阻大小跟导体的温度有关
探究归纳
导体的电阻是导体本身的已知性质，它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积。同种材料导体，长度越长、横截面积越小，导体的电阻越大。另外，导体的电阻还受温度的影响。
步骤
材料
长度/cm
横截面积/mm2
M接
N接
灯泡亮度
1
镍铬合金丝
30
0.5
a
a′
暗
2
镍铬合金丝
30
1.0
b
b′
较亮
3
镍铬合金丝
15
0.5
c
c′
较亮
4
锰铜合金丝
15
0.5
d
d′
亮
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
钢