16.3 电阻（解析版）

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 【答】 【思路点拨】（1）质量是物体本身具有的属性，决定于物体所含物质的多少； （2）密度和质量一定的物体，体积一定，与形状无关； （3）影响电阻大小的因素有：材料、长度、横截面积和温度。在材料和温度相同时，长度越长，横截面积越小 电阻越大； （4）密度是物质本身的一种特性，决定于物质的种类、状态和温度，与物体形状无关。 【解析】、将一根铁丝拉长后，形状发生变化，所含物质多少没有变化，所以质量不变，故不符合题意； B、将一根铁丝拉长后，长度变长了，横截面积变小了，体积不变，故B 不符合题意； 、将一根铁丝拉长后，长度变长了，横截面积变小了，所以电阻变大了，故符合题意； D、将一根铁丝拉长后，形状发生变化，物质种类、状态和温度没有变化，所以密度不变，故D 不符合题意。 故选：。 【点评】此题考查的是我们对质量、体积、密度和电阻概念的理解，知道各物理量的影响因素是解析的关键。 【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 【答】B 【解析】有B 三根完全相同的导线，将导线剪去一半，电阻变为原来的一半，即R1比原来小，将B 导线均匀的 探究提升 03 拉伸到原来长度的两倍，长度增加，横截面积减小，电阻变大，R2比原来的电阻大； 将导线从中间对折，长度变为原来的一半，电阻变小，但与减去一半比，长度相同，横截面积更大，电阻更小， 说明电阻R3小于R1，则三个电阻的关系R2＞R1＞R3。故选：B 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 （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 【答】D 【思路点拨】影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积。探究这些因素的时候，常常使用控制变量法进 行实验，改变一个量，控制其他量不变，思路点拨最后结果的变化情况。根据给出的表格即可判断四个选项。 【解析】为检验“导体电阻跟导体长度有关”的猜想，需要控制材料和横截面积相同，改变长度，思路点拨电 阻阻值的变化，应选②③； 为检验“导体电阻跟导体横截面积有关”的猜想，需要控制材料和长度相同，改变导体横截面积，思路点拨电 阻阻值的变化，应选①②； 为检验“导体电阻跟导体材料有关”的猜想，需要控制长度和横截面积相同，改变导体材料，思路点拨电阻阻 值的变化，应选②④；所以、B、错误，D 正确；故选：D。 【点评】本题考查了影响电阻大小的因素和控制变量法的设计和应用，属于中档题。 【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 【答】D 【解析】根据控制变量法的思想，研究导体电阻与长度的关系时，要控制材料和横截面积一定，找两个长度不 同的导体，已选定了代号为“”的导体，结合表格数据可知，他还要选用的导体代号是b； 研究导体电阻与横截面积的关系时，要控制材料和长度一定，找两个横截面积不同的导体，已选定了代号为 “”的导体，结合表格数据可知，他还要选用的导体代号是e， 因此想探究“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，还应 选用表中b、e 两个导体，故D 正确。故选：D。 强化训练 040 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 【答】B 【解析】题目中没有改变电阻丝的长度、材料、横截面积，而是对电阻丝加热，改变了电阻丝的温度，同时通 过灯泡的亮度变化知，电路中的电流改变了，说明电阻改变了，故D 不符合题意，B 符合题意。故选：B。 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 【答】D 【解析】、电流表串联在电路中，可以通过电流表示数大小根据欧姆定律判断导体电阻大小；但电压表不能串 联在电路中，故错误； B、要验证猜想③导体的电阻与导体的横截面积有关，应控制导体材料与长度相同而横截面积不同，由表中数 据可知，应选编号为、、D 的电阻丝进行实验，故B 错误； 、依次选用编号为、、D 三根电阻丝进行实验，导体的材料和长度相同，横截面积不同，电流表示数会逐渐变 大，由此得到的结论是：在导体的材料和长度一定时，导体横截面积越大，电阻越小，故错误； D、要探究导体的电阻与导体长度的关系时，需保证电阻丝的材料、横截面积相同，长度不同，将编号的电阻 丝截成长度不同的两段可完成此探究实验； 探究导体的电阻与导体的横截面积的关系时，需保证电阻丝的材料、长度相同，横截面积不同，将编号的电阻 丝对折可完成此探究实验； 因此仅利用编号的电阻丝也能够完成猜想②③的实验验证。故D 正确。 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 【答】 【解析】非标电线比国家标准要求的合格电线都要细一些，故用非标电线替代相同长度的合格电线时，因为它 的横截面更小，故电阻变大。故选：。 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 【答】 【解析】 要研究电阻大小与横截面积的关系时，要保持材料、长度都相同，横截面积不同，由数据知：需要选择材料均 为镍铬合金、长度都是09m、且横截面积分别为10mm2，20mm2和05mm2的②④⑤进行实验。故选：。 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 【答】 【解析】非标电线比国家标准要求的合格电线都要细一些，用同种材料的非标电线替代相同长度的合格电线时， 长度、材料都相同，非标电线的横截面积更小，则导线的电阻变大。故选：。 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 【答】 【解析】非标电线比国家标准要求的合格电线都要细一些，用同种材料的非标电线替代相同长度的合格电线时， 长度、材料都相同，非标电线的横截面积更小，则导线的电阻更大。故选：。 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 【答】D 【解析】、电阻大小的决定因素有四个，这只告诉了两者长度和横截面积的关系，导体的材料和温度关系没告 诉，故不能确定两者电阻大小。故错误。 B、电阻大小的决定因素有四个，这只告诉了两者长度和横截面积的关系，导体的材料和温度关系没告诉，故 不能确定两者电阻大小。故B 错误。 、电阻大小的决定因素有四个，这告诉了两者材料、长度和横截面积的关系，导体的温度关系没告诉，故不能 确定两者电阻大小。故错误。 D、由实验可知，一般情况下导体的电阻随着温度的升高而增大，但有的导体的电阻随着温度的升高而减小。 故D 正确。故选：D。 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 【答】B 【解析】 、根据题意可知，、b 两根镍铬合金丝的材料相同、横截面积相同，长度不同，可以探究导体的电阻大小跟导 体长度的关系，故正确； B、在温度、材料、横截面积相同时，长度越长，导体的电阻越大，电流表示数越小，的长度短，电阻小，所 以接导线时电流表的示数比接导线b 时的示数大，故B 错误、正确； D、的长度是b 的一半，则的电阻为b 的电阻的一半；若将导线拉伸到跟导线b 一样长，此时的长度变为原来的 2 倍，横截面积变为原来的一半，两者长度相同，的横截面积小，则导线的电阻比导线b 的电阻大，故D 正确。 故选：B。 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 【答】B 【解析】利用此装置中的一根电阻丝，用夹子改变电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系； 将镍铬合金丝对折，可以改变合金丝的横截面积，可以探究导体电阻与横截面积的关系； 由于无法改变材料，所以不能探究导体的电阻与材料的关系； 实验器材中没有酒精灯，无法改变温度的高低，所以不能探究导体的电阻与温度的关系。 故选：B。 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 【答】见试