16.3 电阻（原卷版）

第十六章 电压电阻 第3 节 电阻 1 认识电阻的概念、知道电阻是导体本身的一种性质。 2 能画出电阻在电路图中的符号，知道电阻的单位及换算关系。 3 在实验研究的基础上理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积及温度有关。 4 体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，积极动手进行实验。 一、电阻： 1 定义：导体 对电流阻碍作用 的大小叫作电阻； （1）导体导电的同时，对电流也产生阻碍作用； （2）不同导体对电流的阻碍作用不同，用 电阻 来表示导体的这种性质。 2 物理意义：电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。 3 符号：R； 4 单位：欧姆，简称欧，单位符号是Ω。 （1）常用单位：千欧（KΩ）、兆欧（MΩ）； （2）单位换算：1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。 5 电阻器： （1）概念：在电子技术中，我们常用到有一定阻值的电学元件--电阻器，也叫定值电阻； （2）电路中的符号： 6 要点诠释： （1）导体虽然能够导电，但是对电流有一定的阻碍作用，电阻越大对电流的阻碍作用越大； （导体的电阻小，绝缘体的电阻大） （2）导体的电阻不能为0（超导体的电阻是接近0）； （3）电阻是导体本身的一种 性质 。（电阻大小与导体本身有关，与电流、电压的大小无关） （4）电压相同时，电阻越大，对电流的阻碍作用越大，则电流越小。 7 了解一些常见的电阻值： 学习目标 1 预习导学 02 8 半导体： 导电性能 介于导体和绝缘体之间，常常称作半导体。 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。 9 超导现象：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。 （1）实际上电阻不为0，只是很接近0； （2）如果把超导现象应用于实际，会给人类带来很大的好处（磁悬浮列车）。 二、电阻大小的影响因素：实验探究 1 假设：导体的电阻可能与导体本身的 材料 、 长度 、 横截面积 、及 温度 等因素有关； 2 实验器材：电池、导线、开关、小灯泡、电流表、电阻丝（四根）； 3 实验方法： （1） 转换法 ：观察电流表的示数，通过电路中的电流大小来比较导体的电阻大小； （2） 控制变量法 ： 4 实验过程（3 个实验）： （1）电阻大小是否跟导线的长度有关： 选用粗细相同、长度不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路（如下图所示）中，观察电流表的示数。 比较流过长短不同的镍铬合金丝电流的大小。 （2）电流的大小是否跟导线的粗细有关： 选用长度相同、横截面积不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路中，观察电流的示数。比较流过粗 细不同的镍铬合金丝电流的大小。 （3）电流的大小是否跟导线的材料有关： 选用长度、横截面积相同，材料不同的镍铬合金丝和铜丝，分别将它们接入电路中，观察电流的示数。比 较流过粗细不同的镍铬合金丝电流的大小。 5 结论：导体的电阻是导体本身的一种性质， 它的大小决定于导体的 材料 、 长度 、 横截面积 、及 温度 等因素有关。 （1）同种材料，横截面积相同时，导体的长度越长，导体的电阻越大； （2）同种材料，长度相同时，导体的横截面积（粗细）越大，导体的电阻越小； （3）长度和横截面积相同时，不同材料的导体，电阻不相同； 6 电阻的公式： （1）ρ--电阻率（与材料有关）； （2）L--长度（单位：m）； （3）S--横截面积（单位：㎡）； 7 其他情况： （1）一般金属导体的电阻是随着温度的升高而 增大 ； （2）而有些导体电阻，如铅笔芯（石墨），其电阻是随着温度的升高而减小； （3）在温度变化不大时，一般不考虑温度对电阻的影响。 知识点一：电阻 【探究重点】 导体电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定与导体的材料、长度和横截面积。导体电阻与导体两端的电压和 通过的电流无关，与是否接入电路无关。导体两端没有电压或没有电流通过时，导体的电阻也是客观存在的。 【例题精讲】（2023•湘潭）将一根短的金属丝缓慢拉长，下列物理量变大的是（ ） ．质量 B．体积 ．电阻 D．密度 【巩固训练】（2023•常德）有、B、三根完全相同的导线，将导线剪去一半，电阻变为R1；将B 导线均匀的拉伸 到原来长度的两倍，电阻变为R2；将导线从中间对折，电阻变为R3。下列大小关系正确的是（ ） ．R1＞R2＞R3 B．R2＞R1＞R3 ．R2＞R3＞R1 D．R3＞R1＞R2 知识点二：影响电阻大小的因素 【探究重点】 【实验目的】探究影响电阻大小的因素有哪些 【猜想假设】影响导体电阻大小的因素可能是，导体的材料、长度、横截面积等。 【实验方法】控制变量法和转换法 【实验设计】 （1）在几个因素中，如何研究其中的一个因素是否影响电阻的大小，常用的方法是控制变量法。 ①保持材料和横截面积一定，研究电阻与导体长度的关系。 ②保持材料和长度一定，研究电阻与导体横截面积的关系。 ③保持长度和横截面积一定，研究电阻与导体材料的关系。 （2）已经提供了如图所示的几种导体，还需要的器材有：电源、电流表、开关、导线 探究提升 03 （3）电路图： 【实验过程】 ①探究电阻大小跟导体长度的关系应选择、B 两根电阻丝。 表1 接入的导体 长度 横截面积 电流/ （镍铬合金丝） L s B（镍铬合金丝） 2L s 结论：导体的材料和横截面积一定时，导体的长度越长，导体的电阻越大。 ②探究电阻的大小跟导体横截面积的关系应选择、两根电阻丝。 表2 接入的导体 长度 横截面积 电流/ （镍铬合金丝） L s （镍铬合金丝） L 2s 结论：导体的长度、材料一定时，导体的横截面积越小，导体的电阻越大。 ③探究电阻的大小跟导体材料的关系应选择、D 两根电阻丝。 接入的导体 长度 横截面积 电流/ （镍铬合金丝） L s D（锰铜丝） L s 结论：导体的电阻与材料有关。 【实验说明】 导体的电阻受温度的影响： （1）导体的电阻与它的温度的高低有关，金属导体的电阻通常随温度的升高而增大。而有些导体的电阻，如铅笔 芯（石墨），其电阻是随着温度的升高而减小。在温度变化不大时，一般不考虑温度对电阻的影响。 （2）在超低温的情况下电阻突然减小为零。 【考查方向】 1 研究电阻与导体材料关系时”控制长度和横截面积不变，只改变材料，看电流表示数的变化，从而得出电阻与材 料有关的结论。 2 该实验用到了两个实验探究方法：控制变量法和转换法。实验中 “转换法”的使用体现把电流表示数的变化情 况来表示电阻的大小。 3 实验中用其中一个规格的材料实验时，发现刚闭合开关电流表的读数和过一段时间后第二次电流表的读数有明显 的不同，说明电阻的大小还受温度的影响。小灯泡的电阻会随温度的升高而增大。 4 如果实验过程中，电流表发生故障而不能使用，可以使用小灯泡来完成实验， 5 实验中选用电流表时，选择小量程（“大量程”或“小量程”）的电流表，理由是：为了提高测量的精度，应该 使用更灵敏的电流表。 知识点3：半导体和超导体 （1）某些导体在温度下降到某一温度时，就会出现其电阻为0 的情况，这就是超导现象，这时这种导体就叫超导 体。 （2）半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。 【例题精讲】（2022•武汉）某同学利用表格中的几种导体探究影响导体电阻大小的因素。下列说法正确的是（ ） 导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 ① 10 02 锰铜 ② 10 04 锰铜 ③ 05 04 锰铜 ④ 10 04 镍铬合金 ．为检验“导体电阻跟导体长度有关”的猜想，应选用导体①与② B．为检验“导体电阻跟导体长度有关”的猜想，应选用导体①与③ ．为检验“导体电阻跟导体横截面积有关”的猜想，应选用导体①与④ D．为检验“导体电阻跟导体材料有关”的猜想，应选用导体②与④ 【巩固训练】（2022•枣庄）小亮想探究“在温度一定的条件下，导体电阻与长度、横截面积的关系”。他已选好 代号为“”的导体，他还应选用表中哪两个导体进行实验探究（ ） 导体代号 b d e 导体长度L/m 15 05 10 10 15 导体横截面积 S/mm2 12 12 08 12 20 导体材料 镍铬 镍铬 镍铬 锰铜 镍铬 ．b、 B．、e ．、d D．b、e 1．（2023•柳州一模）在如图所示电路中，开关闭合后，电流的示数是05，此时小灯泡恰好正常发光，当给电路 中的电阻丝加热一段时间后，发现电流表的示数变小了，小灯泡发光很暗。根据这一现象，同学们大胆的猜想： 电阻丝阻值大小的影响因素是（ ） ．电阻丝的长度 B．电阻丝的温度 ．电阻丝的材料 D．电阻丝的横截面积 2．（2023•江岸区校级模拟）在探究影响导体电阻大小的因素时，小华同学作出了如下猜想： ①导体的电阻与导体的材料有关 ②导体的电阻与导体的长度有关 ③导体的电阻与导体的横截面积有关。实验室提供了5 根电阻丝，规格、材料如表，下列说法正确的是（ ） 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 镍铬合金 100 05 B 镍铬合金 50 05 镍铬合金 100 1 D 镍铬合金 100 15 E 锰铜合金 100 05 ．将电流表替换成电压表也可以完成此次探究实验 B．为了验证上述猜想③，应该选用编号为DE 的两根电阻丝进行实验 ．依次将、、D 三根电阻丝接入电路中M、两点间时，电流表示数会逐渐变小，由此得到的结论是：在导体材 料和长度一定时，横截面积越大，电阻越大 D．仅利用编号的电阻丝也能够完成猜想②③的实验验证 3．（2023•贵港一模）2022 年中央电视台“3•15”晚会上，非标电线因质量问题和安全隐患被点名。所谓的非标电 线就是低于国家标准的电线，即电线的粗细比国家标准要求的合格电线都要细一些。若用非标电线替代相同长 度的合格电线，则导线的电阻（ ） ．变大 B．变小 ．不变 D．无法判断 强化训练 040 4．（2023•江阴市校级模拟）在探究导体电阻大小与横截面积有什么关系的实验中，请根据表所提供的信息选择 合适的金属丝。（ ） 金属丝代号 材料 长度L/m 横截面积S/mm2 ① 镍铬合金 180 10 ② 镍铬合金 090 10 ③ 镍铬合金 045 10 ④ 镍铬合金 090 20 ⑤ 镍铬合金 090 05 ⑥ 锰铜合金 090 05 ⑦ 镍铬合金 360 05 ．①②③ B．⑤⑥⑦ ．②④⑤ D．①④⑦ 5．（2023•北海二模）2022 年中央电视台对非标电线因质量问题和存在的安全隐患进行曝光，即同种材料的非标 电线比国家标准电线都要细一些。若用非标电线替代相同长度的国标电线，则导线的电阻（ ） ．变大 B．变小 ．不变 D．无法判断 6．（2023•大连模拟）2023 年3 月15 日，某电视台再次对非标电线的质量问题和存在的安全隐患进行曝光，即同 种材料的非标电线比国家标准电线都要细一些。非标电线与相同长度的国标电线相比，电阻（ ） ．更大 B．更小 ．相同 D．无法判断 7．（2023•东莞市模拟）关于导体电阻的大小，下列说法中正确的是（ ） ．粗细相同的两条导线，长的电阻大 B．长度相同的两条导线，细的电阻大 ．同种材料制成的长度相同的两条导线，粗导线的电阻大 D．对于大多数导体来说，当温度升高时，它的电阻就会增大 8．（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 9．（2023•西乡塘区校级模拟）小明在“探究影响电阻大小的因素”活动中，发现只有一段镍铬合金丝，仅用如 图装置，他可探究影响电阻大小的因素是导体的（ ） ．长度和材料 B．横截面积和长度 ．温度和材料 D．横截面积和温度 10．（2023•武汉模拟）用如图所示电路探究“影响电阻大小的因素”，图中的两段镍铬合金丝粗细相同，长度不 同，下列说法正确的是（ ） ．该电路也可以用小灯泡代替电流表粗略反映电流大小 B．为了准确比较两条合金的电阻，可在电路中串联一个电压表 ．实验只需控制导体的材料相同 D．如果把镍铬合金丝换成导电能力非常好的铜丝或银丝进行实验，实验效果会更好 1．（2021•武汉）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、b、、d 四根合金丝，长 度关系为L＝Lb＝ L＝ Ld，横截面积关系为S＝Sb＝S＝ Sd，其中、、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，下列说法正确的是（ ） ．选用和b 进行实验，可以探究导体电阻跟导体材料的关系 B．选用和d 进行实验，可以探究导体电阻跟导体长度的关系 ．选用和进行实验，可以探究导体电阻跟横截面积的关系 D．选用b 和d 进行实验，可以探究导体电阻跟导体材料的关系 6．（2021•邵阳）为了纪念著名的物理学家欧姆，用他的名字作为单位的物理量是（ ） ．电流 B．电阻 ．电功率 D．功 （多选）2．（2022•株洲）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（ ） ．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 ．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 3．（2022•襄阳）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。 4．（2021•内江）导体电阻的大小不仅跟材料和温度有关，还与其 和 有关。 5．（2021•河池）如图所示，用、B 两个金属夹子夹住一段铅笔芯，当闭合开关后，小灯泡亮，说明铅笔芯是 ；固定夹子，左右移动夹子B，小灯泡的亮度会随着变化，说明铅笔芯电阻大小跟 有关。 6．（2021•绥化）导体的电阻除了与导体的长度、横截面积和温度有关外，还与 有关。科学家发现，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，超导现象最直接的应用之一是制造 （选填“电热 丝”或“输电线”）。 7．（2022•乐山）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（如表1 ），设计了如图1 所示的电路图。 编号 长度/m 横截面积/mm2 材料 10 02 锰铜 B 10 04 锰铜 10 06 锰铜 D 05 04 锰铜 E 15 04 锰铜 F 10 06 镍铬合金 G 10 06 铁 （1）图1 中，将三个电阻串联是为了保证 （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、B、三段导体。某次读数，电压表V1 示数为15V、V2示数为07V，电压表V3示数如图2 所示为 V。由欧姆定律思路点拨得出，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”）。 8．（2022•绥化）“探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置如图所示，在实验中使用四根电阻丝，其材料规 格如表所示。 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 灯泡亮度 锰铜合金 05 08 亮 B 镍铬合金 05 08 较亮 镍铬合金 05 04 较暗 D 镍铬合金 10 04 暗 （1）实验中通过观察 比较电阻丝电阻的大小。 （2）实验中采用的研究方法是 和转换法。 （3）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。 （4）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。 （5）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。 电压表 B 电流表 滑动变阻器 （6）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不明显，可用 代替小灯泡完成实验。 9．（2022•贺州）在“探究影响导体电阻大小的因素”中，小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关： 导体的材料 B 导体的长度 导体的横截面积 为了验证上述猜想，他用如图甲所示的器材进行实验，编号①②③是镍铬合金导体，④是锰铜导体。 （1）实验前开关应处于 状态。 （2）选用①②两根导体分别接入电路进行实验，可验证猜想 （选填猜想因素选项“”“B”或“”）。 （3）选用①④两根导体分别接入图中M、两点间，闭合开关电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面 积相同时，导体电阻大小跟导体的 有关。 （4）用②导体接在M、两点间后，用电压表测出其两端电压如图乙所示，读数为 V，此时电路中电流表 的示数为02，则②导体的电阻为 Ω。