16.3 电阻（考点解读）（原卷版）

163 电阻（考点解读）（原卷版） 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MS 管，原理都是基于型和P 型半导体构成的P 结。二 极管是单向导电器件，可以实现整流控制等。MS 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720K （-26595 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1m）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T 与其同位素质量M 有关。M 越大，T 越低，这称为同位素效应。例 如，原子量为19955 的汞同位素，它的T 是418 开，而原子量为2034 的汞同位素，T 为4146 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。 3、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。 4、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。 【考点1 半导体材料的特点与作用】 【典例1-1】（2023•锦州二模）下列物体中用半导体材料制成的是（ ） ． 橡胶手套 B． 双掷开关 ． LED 灯珠 D． 导线 【典例1-2】（2023•蒲城县二模）新材料被誉为制造业的“基石”。手机、智能家用电器、 军事领域等都离不开芯片，芯片主要是由 材料制成的；我们不能用湿毛巾来擦 拭正在工作的充电器是因为日常用的水是 。（均填“半导体”“超导体”或“导 体”） 【变式1-1】（2023•梧州二模）家用电器通电指示灯的主要材料为（ ） ．导体 B．半导体 ．绝缘体 D．超导体 【变式1-2】（2023 春•龙岗区期中）汽车芯片，又称集成电路，是半导体元件产品的统称。 目前在汽车上搭载的芯片越来越多，从动力系统，到车机系统，再到安全系统，都能看 到芯片的大量应用。芯片使用的材料（ ） ．导体材料 B．绝缘体材料 ．半导体材料 D．超导体材料 【变式1-3】（2023•榆阳区校级模拟）平板电脑方便我们的学习，它的彩色液晶显示屏上 面极易“落”满灰尘，是因为带电体具有 的性质；它的集成电路元件是利 用 （选填“半导体”或“超导体”）材料制成的。在家中给平板电脑充电时， 平板电脑与其他用电器之间是 联的。 【考点2 超导体的特点与作用】 【典例2-1】（2023•思明区校级四模）我国年仅22 岁的优秀青年科学家曾原研究发现：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（ ） ．绝缘体 B．导体 ．半导体 D．超导体 【典例2-2】（2022 秋•祁阳县期末）下列物质：①橡胶、②硅、③锗、④干木材；其中 属于半导体的是 （只填序号）。一些物质在温度很低时，电阻变为 ，超导 现象。 【变式2-1】（2023•历下区二模）1911 年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到 在温度降低到42K 时汞的电阻值突然降低到几乎为零，从而发现超导现象。如果超导材 料在常温下实现应用，可以应用在以下哪个用电器上（ ） ．电风扇 B．电热水器 ．电饭锅 D．电熨斗 【变式2-2】（2022 秋•山西期末）小明认为超导材料能够用在我们生活的各个方面，小华 反驳道：“不一定，有些地方就不适合用超导材料。”你认为小华的说法 （选填 “有”或“没有”）道理，理由是 。 【考点3 电阻的概念、单位及大小】 【典例3-1】（2023•平阴县一模）物理学的发展是建立在一代代物理学家的钻研与探索之 上，他们为人类的发展做出了不可磨灭的贡献，人们为了纪念他们，把他们的名字作为 相应物理量的单位。在国际单位制中，电阻的基本单位是运用了下列哪位科学家的名字 （ ） ． 牛顿 B． 安培 ． 欧姆 D． 焦耳 【典例3-2】（2022 秋•淄川区校级期中）小明用 （选填“钢尺”或“塑料尺”） 在干燥头发上摩擦几下，发现能吸引小纸屑。当尺靠近带负电的小球，小球被排斥，说 明该尺带 （选填“正”或“负”）电；当尺接触验电器的金属球时，验电器的金 属箔片张开，验电器的原理是 ；在某次作业时他完成了如下的单位换 算：25kV＝ V，5MΩ＝ Ω。 【变式3-1】（2022 秋•临汾期末）“估测”是一种能力，学习物理后，同学们要学会“估 测”。下列的估测数据中符合生活实际的是（ ） ．一名中学生上二楼需做功约为500 B．家用空调的电流约为02 ．洗衣机正常工作时的电压为220V D．物理实验室中一根导线的电阻约为1kΩ 【变式3-2】（2022 秋•白云区期末）如图是一种防火警报器，这款警报器的触发装置是石 墨，其原理是电路的电压不变，当有火烧到警报器的触发装置后，石墨的电阻 ， 通过触发装置的电流会变大，从而发出警报。当没有电流通过时，石墨的电阻 （选填“为0”或“不为0”）。 【考点4 影响电阻大小的因素】 【典例4-1】（2023•硚口区模拟）如图所示，演示板上固定有、b 两根镍铬合金丝，长度 关系为Lb＝2L，横截面积关系为S＝Sb，将这两根镍铬合金丝分别接入电路，闭合开关， 观察电流表示数。下列说法错误的是（ ） ．该实验可以探究导体的电阻大小跟导体长度的关系 B．接导线时电流表的示数比接导线b 时的示数小 ．图中导线的电阻比导线b 的电阻小 D．若将导线拉伸到跟导线b 一样长，导线的电阻比导线b 的电阻大 【典例4-2】（2022 秋•细河区期末）如图甲所示，将长度和粗细相同的铜导线和镍铬合金 线分别接入电路，观察发现小灯泡亮度不同，说明导体导电同时对电流有 ， 我们用电阻来表示。这个实验还可以看出 影响导体的电阻。图乙探究电阻 的大小与 的关系，实验中用小灯泡或电流表来判断电阻大小应用了 方法，请你说说将小灯泡换成电流表的优点 。 【典例4-3】（2022 秋•湘潭期末）用如图所示实验装置探究影响导体电阻大小的因素，在 实验中使用四根电阻丝，其材料规格及接入后灯泡亮度情况如表所示。 编号 长度/m 横截面积/mm2 灯泡亮度 05 08 亮 B 05 08 较亮 05 04 较暗 D 10 04 暗 （1）实验中通过观察 比较电阻丝电阻的大小，这是用到了 （请填选 项字母）的研究方法。 ．控制变量法 B．转换法 ．等效替代法 （2）分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大 小与导体的材料有关。 （3）分别将编号为B、的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与 导体的 有关。 （4）分别将编号为、D 的电阻丝接入电路进行实验，其得到的实验结论被实际应用到 了 的工作原理中。（请填选项字母） ．电压表 B．电流表 ．滑动变阻器 （5）实验过程中某小组同学更换电阻丝后发现小灯泡亮度变化很难判断，可在原电路 中串入一个 来直接观测指针变化。[请填第（4）题中选项字母] 【变式4-1】（2022 秋•永春县期末）如图是探究影响导体电阻大小相关因素的实验装置， 在实验过程中判断电阻大小是根据（ ） ．导体的长度 B．导体的粗细 ．导体的材料 D．电流表示数的大小 【变式4-2】（2023•蒲城县一模）室里的各盏照明灯之间是 联的，当室里打开的照 明灯越多时，干路上的电流将 ；细心的小明发现，干路的铜线线芯比支路的要 粗一些，在长度一定时，越粗的铜线，它的电阻 。 【变式4-3】（2022 秋•宁德期末）实验小组进行电学探究：图甲中1、2、3 为镍铬电阻丝， 4、5 为锰铜电阻丝，各电阻丝的长度L 及横截面积S 如图甲所示。 （1）在“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中，为了研究导体的电阻大小与导体 材料有关，应将图甲中电阻丝 先后接入图乙电路M、两点间进行实 验；为了研究导体电阻大小与导体 的关系，应将电阻丝1 和3 先后接入电路 M、两点间进行实验。 （2）如图丙所示，小慕把镍铬电阻丝1、2 连接在电路中，探究并联电路的电流规律： ①要测量干路电流，把电流表串联在图丙中的 （选填“”、“B”或“”）处；闭 合开关S，小慕发现电流表的指针偏转如图丁（）所示，原因是 。 ②排除故障后，电流表的指针偏转如图丁（b）所示，示数为 。 ③小慕测出了一组电流并将数据记录在表中，由此得出实验结论：在并联电路中，干路 电流等于各支路电流之和，且各支路的电流均相等。小慕结论中得出“各支路的电流均 相等”的原因是 。 点电流/ B 点电流B/ 点电流/ 018 018 036 一、选择题。 1．（2023•焦作二模）“新生代VM 闪存存储芯片”是我国研发的高端存储芯片，制造芯 片的核心材料属于（ ） ．超导体 B．绝缘体 ．导体 D．半导体 2．（2023•中原区校级二模）《自然》杂志曾报道一种可以在15℃下实现超导的新材料， 该材料今后可应用在（ ） ．电热毯 B．电动汽车 ．太阳能电池板 D．指南针 3．（2022 秋•柳州期末）研究表明，导体的电阻跟温度有关，在温度降低到一定程度时， 有些导体的电阻会接近于零，就称它们为（ ） ．半导体 B．超导体 ．晶体管 D．纳米材料 4．（2023•渝中区校级一模）结合你的物理知识和生活经验，在下列物理量估测中，你认 为最接近实际的是（ ） ．人正常走路的速度约为5m/s B．人体的电阻约为100 欧姆 ．40 码的运动鞋长约250mm D．拿起一个鸡蛋的力大约是10 5．（2022 秋•内乡县期末）下列关于电流、电阻、电路的说法正确的是（ ） ．只有正电荷定向移动才能形成电流 B．只要有电压电路中就一定有电流 ．当通过导体的电流为零时，导体电阻也为零 D．电源外部电路的电流是从电源正极经过用电器回到负极 6．（2023•海口一模）如图所示，将一根铜丝拉长，一定变大的物理量是（ ） ．质量 B．比热容 ．密度 D．电阻 7．（2023 春•新城区月考）一根导线的电阻为R，要使这根导线连入电路的电阻变大，可 采用的方法是（ ） ．减小导线中的电流 B．减小导线两端的电压 ．将导线对折后连入电路 D．将导线拉长后连入电路 8．（2022 秋•卢龙县期末）关于电流、电压和电阻，忽略温度对电阻的影响，下列说法中 正确的是（ ） ．只有自由电子定向移动才能形成电流 B．导体两端电压越大，导体的电阻越大 ．导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关 D．加在导体两端的电压，是由通过导体的电流决定 二、填空题。 9．（2023•渭滨区一模）当人接触汽车时有时会被“电”一下，这时手拿如图所示的静电 消除器接触汽车，消除器中的LED 灯发光，若瞬间电流方向是由消除器流向汽车，则 汽车带的是 （填“正”或“负”）电荷，LED 灯是由 （填“半导体” 或“超导体”）材料制成的。 10．（2023•容县一模）石墨烯被称为“黑金”、“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯 将“彻底改变21 世纪”。石墨烯是一由碳原子构成的片状结构材料。这种材料在一定 条件下电阻可以降为零，因此可用于制作 （选填“绝缘体”、“半导体”或 “超导体”），这特点可以在生活中用于 （选填“电饭煲发热丝”、“电 动机线圈”或“小灯泡的灯丝”）。 11．（2023•洛阳二模）为了更准确的描述生活中的现象，我们学习了很多物理量，例如： 为了描述物体做功的快慢，我们学习了 ；为了描述导体对电流的 ， 我们学习了电阻。 12．（2023•岱岳区二模）如图所示，电源电压不变，闭合开关，小灯泡正常发光，用酒精 灯对日光灯灯丝加热，发现小灯泡的亮度明显变暗，说明日光灯灯丝电阻与 有 关。 13．（2023•合阳县一模）如图所示，多芯线是生产、生活中常用的导线，由多根细导线制 成。多芯线中各根细导线之间的连接方式是并联，并联相当于增大了导体的 ， 使总电阻 （选填“增大”或“减小”）。给手机充电时，手机电池相当于 （选填“用电器”或“电源”）。 三、实验探究题。 14．（2022 秋•嘉祥县期末）小侨要探究影响电阻大小的因素： （1）小侨设计了甲、乙两种电路，如图，在M、两点之间分别接入不同的导体进行测 量，你认为哪种设计更合理 （选填“甲”或“乙”）； （2）实验中通过什么反映导体电阻大小 ，这里用到了哪种实验方法 ； （3）为了研究电阻和导体长度的关系，小侨从已有的四根导体中任选一根，进行以下 三种操作，你认为可行的是 。 次序 材料 长度/m 直径/mm 电流/ 1 镍铬合金 60 036 022 2 B 镍铬合金 60 051 024 3 康铜丝 60 036 024 4 D 铁铬铝合金 60 036 020 ．分别将导体的 、 、 的全部长度接入电路测量电流 B．先将整根导体接入电路测量电流，再将导体拉长接入电路测量电流 ．先将整根导体接入电路测量电流，再将导体的一半接入电路测量电流 15．（2022 秋•南关区期末）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，小华设计了如 图甲所示电路并在实验室中找到图乙所示几根金属丝进行实验。 （1）通过观察 ，可粗略判断、b 两点间导体电阻的大小。 （2）另有甲、乙两位同学分别对小华的电路做了如下的改进：甲同学把灯泡更换为电 流表；乙同学在原电路中串联接入电流表。你认为 同学的改进更好一些。 （3）他探究导体电阻大小与长度的关系时，应选用金属丝 ，得到结论的是：其 它条件相同时，导体的长度越长电阻越 。如果只用一根金属丝B，可以探究导体 电阻大小与 的关系。 长度、横截面积 B 长度、材料 横截面积、材料