4.34.4物质的导电性与电阻

4.34.4物质的导电性与电阻学习目学习目标1.了解导体，半导体，绝缘体：2.了解电阻的概念；3.学习影响电阻大小的因素。4.了解变阻器的原理与种类：5.学习滑动变阻器相关应用。知识重点知识重点一、物质的导电性与电阻1、容易导电的物质叫导体。金属、石墨、人体、大地、食盐水。2、不容易导电的物质叫绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木头、油和干燥的空气等。注：纯净的水是不导电的，但由于普通的水中溶有大量其他的物质，因此普通的水是能导电的。家庭电路中的所有导线都是用塑料、橡胶等绝缘材料包裹着的，主要是为了防止导电而使人触电。3、导电能力介于导体和绝缘体之间的一类物质叫半导体。硅、锗。导体和绝缘体不是绝对的，当条件发生变化时会相互转化。如：被烧红的玻璃会导电；导体的表面若被氧化或腐蚀后，会使它的导电能力下降，甚至不容易导电。4、金属导体导电的原因是：内部存在大量自由移动的电子。绝缘体不导电的原因是：内部几乎没有自由电荷。5、电阻是导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍作用越强,电阻就越大。绝缘体的电阻非常大，导电能力弱。电阻的符号：电阻用字母R表示，电阻的单位：欧姆(欧)，符号：Ω1兆欧(MΩ)=103千欧(KΩ)A=106欧(Ω)二、影响导体电阻大小的因素我们知道，各种材料的导电能力并不相同，所以导体的导电能力与材料有关。那么，除了材料因素会影响电阻大小以外，还有哪些因素会影响电阻大小呢？我们可以这样来猜想：①导体的粗细可能会影响电阻大小，电流在粗的导线中流动相当于行车于宽阔的道路，阻碍作用小；②导体的长度可能会影响电阻大小，电流在长度较大的导线中流动相当于行车于长度大的道路中，阻碍道路的因素会更多一些。我们可以通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。依据控制变量法研究导体电阻与某一因素的关系时，要控制其他因素都不变。1.探究电阻与导线长度的关系。这个探究中，主要变量是长度要控制不变的因素是横截面积与材料用电阻相对容易测量的镍铬合金线作为被测导线，用图所示的电路比较不同长度的导线的电阻大小。探究结果表明：导线越长，电阻越大2.探究电阻与导线粗细的关系。这个探究中，主要变量是横截面积要控制不变的因素是长度和材料按照图的电路图，用长度和材料相同而粗细不同的导线接入电路来比较。探究结果表明：导线横截面积越大（越粗），电阻越小3.用同样的方法研究导体电阻与材料的关系，其结果表明：不同的材料，导电能力的强弱是不相同的。三、变阻器1、滑动变阻器的原理和作用：靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻的大小，进而改变电路中的电流。结构示意图：电路符号：2、使用：上、下各有一个接线柱接入电路中。3、注意:①通过变阻器电流不能超过其最大值;②使用前应将电阻调到最大;③用滑动变阻器改变哪个用电器的电流,就跟哪个用电器串联。注意：接“同上”两个接线柱时，作导线用，电阻为0；接“同下”两个接线柱时，作定值电阻用，接入是的最大电阻。这两种接法都不能改变电阻。题型1导体绝缘体半导体（2024春•海曙区期中）下列关于电学知识说法正确的是（）A．将两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近，能探究同种电荷间的相互作用 B．不容易导电的物体叫绝缘体，例如：橡胶、石墨 C．摩擦起电，是因为物体在摩擦的过程中创造了电荷 D．导体两端的电压为零时，因为没有电流通过，所以导体电阻为零【解答】解：A、两根用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷是相同的，它们相互靠近是相互排斥，所以能探究同种电荷间的相互作用，故A正确；B、不容易导电的物体叫绝缘体，例如：橡胶、陶瓷、塑料；石墨容易导电，是导体，故B错误；C、摩擦起电只是电荷（电子）发生了转移，并不会创造电荷，故C错误；D、电阻是导体本身的一种性质，与电压和电流的大小无关，故D错误。故选：A。在研究物质结构时，引入了“原子”的概念，在研究磁现象时，引入了“磁感线”的概念；在研究机械运动时，引入了“参照物”的概念；在研究物质的导电性能时，引入了“绝缘体”的概念，其中属于假想，实际上并不存在的是（）A．原子 B．磁感线 C．参照物 D．绝缘体【解答】解：在研究物质结构时引入的“原子”；在研究机械运动时，引入的“参照物”；在研究物体的导电性时，引入的“绝缘体”。原子、参照物、绝缘体是对客观事实的定义或命名；而在研究磁现象时，引入的“磁感线”；为了使问题简单明了，根据磁场性质假想为简单易懂、看得见的一条条有方向的线模型，但实际上并不存在。故选：B。（2022秋•衢江区期末）为了消除人体上因摩擦而产生的静电，在加油站里加油时，一般都要先用手触摸释放静电按钮、将静电释放掉后再加油，如图所示。则下列说法中，正确的是（）A．只有固体之间的相互摩擦才能产生静电 B．摩擦起电的实质是：相互摩擦的物体间产生了电子的得失 C．静电释放按钮上面手触摸的部位是绝缘体 D．静电释放时电子运动的方向就是电流方向【解答】解：A、固体、液体和气体之间相互摩擦都可能产生静电，故A错误；B、摩擦起电的实质是：相互摩擦的物体间产生了电子的得失，故B正确；C、静电释放按钮上面手触摸的部位是导体，故C错误；D、静电释放时电子运动的方向与电流的方向相反，故D错误。故选：B。题型2影响电阻大小的因素（2024春•宁波期中）一根铜导线的电阻为R，要使接入电路中的导线电阻变大，可采取的措施是（）A．将这根导线对折后连入电路中 B．将导线拉长后连入电路中 C．增大导线两端的电压或减小通过导线的电流强度 D．用长度、横截面积相同的银导线代替铜导线【解答】解：A、将这根铝导线对折后接入电路，长度变短、横截面积变大，电阻变小，可以使连入电路的导线电阻变小；B、将这根铝导线拉长，长度变长、横截面积变小，电阻变大，可以使连入电路的导线电阻变大；C、导体的电阻是导体的阻碍电流的性质，与导体两端的电压和通过的电流无关；D、用长度、横截面积相同的银导线代替这根铜导线接入电路，电阻变小。故选：B。（2023秋•杭州期末）小明用如图所示的器材探究“影响电阻大小的因素”。a、b为长度一样的镍铬合金丝，b比a的横截面积大。关于此实验，下列说法正确的是（）A．小灯泡的亮度越亮，表示接入的合金丝电阻越大 B．把镍铬合金丝换成铜丝，实验效果会更好 C．利用此装置能探究导体电阻大小与导体横截面积及长度的关系 D．为了准确比较两根合金丝的电阻，最好串联一个电压表和变阻器【解答】解：A、小灯泡越亮，说明电路中的电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，这用到了转换法，故A错误；B、其他条件相同时铜丝的电阻很小，如果把镍铬合金丝换成导电能力非常好的铜丝进行实验，电路中电流变化不大，灯泡的亮度变化不明显，即实验效果不明显，故B错误；C、由题意可知，两段金属丝的长度、材料相同，横截面积不同，可以探究导体电阻大小和横截面积的关系；把其中一根金属丝接入电路中，通过改变夹子的位置能改变金属丝接入电路中的长度，故可以探究导体电阻大小和长度的关系，这用到了控制变量法，故C正确；D、为了准确比较两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电流表，根据电流的大小来判断电阻的大小，故D错误。故选：C。（2024春•宁波期末）某实验小组在探究“电阻的大小与哪些因素有关”时，老师提供的器材如图所示，实验板上固定了A、B、C、D四根金属丝，S表示金属丝的横截面积，A、B、D长度相同。实验时，将金属丝分别接入电路中的M、N两点之间，请你回答下列问题。（1）将金属丝分别接入M、N两点间，可探究电阻的大小与导体横截面积的关系。（2）将B、C两根金属丝分别接入M、N两点间，可探究。【解答】解：（1）探究电阻的大小与导体横截面积的关系，需控制材料、长度相同，改变横截面积，故选B、D两电阻丝；（2）B、C两电阻丝材料和横截面积相同，长度不同，故可探究电阻的大小与导体长度的关系。故答案为：（1）B、D；（2）电阻的大小与导体长度的关系。题型3变阻器及工作原理（2023秋•绍兴期末）如图所示，图乙为滑动变阻器结构示意图，当滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，图甲中电流表示数变小，则滑动变阻器接入电路的接线柱是流表示（）A．C和D B．A和B C．C和B D．A和D【解答】解：滑动变阻器的滑片P向左移动过程中，电路中的电流变小，说明滑动变阻器接入电路的电阻变大，故可判断滑片的右边的电阻丝接入电路，由电路图可知，必须选下方B，上方任意选一个，故C正确。故选：C。（2023秋•义乌市期末）如图是一种用于台灯调光的旋钮变阻器，当旋钮滑片逆时针转动时，电路中电流变大而使台灯亮度增大。据此判断旋钮变阻器与接入电路的连接方式是（）A．M连接E、N连接F B．M连接O、N连接F C．M连接O、N连接E D．M连接F、N连接E【解答】解：当旋钮滑片逆时针转动时，电路中电流变大，说明电阻变小，故接入的长度变小，因而选择滑片左侧的电阻丝接入电路，故M连接O、N连接E。故选：C。（2024•温州三模）如图虚线框内是光敏变阻器的结构图，AB为阻值均匀的薄膜电阻，EF为一条导电电极（相当于导线），在AB、EF之间是光导电层（无激光照射时为绝缘体；有激光照射时被照射处的光导电层导电，在该点处将薄膜电阻和导电电极接通），①、②、③为接线柱。（1）光敏变阻器的结构中，起到滑动变阻器滑片作用结构是。（2）请将光敏变阻器正确串联到如图的电路中，要求开关闭合后，当激光束水平左移时灯泡变暗。【解答】解：（1）由题意可知，光敏变阻器的结构中，起到滑动变阻器滑片作用结构是光导电层；（2）光敏变阻器接入电路时应选择一上一下两个接线柱接入电路，开关闭合后，当激光束水平向左移动时灯泡变暗，由欧姆定律可知光束水平向左移动移动，光敏电阻接入电路的电阻变大，所以应选择②③接入电路，如图：。故答案为：（1）光导电层；（2）见解答。思维总结思维总结巩固提高巩固提高（2023秋•桐乡市期末）不考虑温度对电阻的影响，白炽灯的灯丝断了一截，若搭接上后仍能使用，则灯丝的电阻将（）A．增大 B．减小 C．和原来一样 D．都有可能【解答】解：白炽灯灯丝断了一截，但搭接上后，其长度比原来变短，而材料、横截面积都没有改变，所以电阻减小。故选：B。（2023秋•西湖区期末）想增大一根镍铬合金丝的电阻，下列方法可行的是（不考虑温度变化）（）A．将镍铬合金丝对折后接入电路中 B．将镍铬合金丝拉长后接入电路中 C．增大镍铬合金丝两端的电压 D．使通过镍铬合金丝的电流变小【解答】解：A、把导体对折，导体的长度变短、横截面积变大，所以导体的电阻变小，故A错误；B、将镍铬合金丝均匀拉长，导体的长度变长、横截面积变小，所以导体的电阻变大，故B正确；CD、电阻与通过导体的电流和两端的电压无关，改变电流和电压，电阻不变，故CD错误。故选：B。（2023秋•杭州月考）下列做法能使镍铬合金丝电阻变小的是（）A．把镍铬合金丝均匀拉长 B．把镍铬合金丝对折成两段后并联使用 C．给镍铬合金丝加热 D．取同规格二根的镍铬合金丝串联使用【解答】解：电阻是导体本身的一种特性，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。在材料和温度相同时，长度越长、横截面积越小，电阻越大。A、把镍铬合金丝均匀拉长，长度变长、横截面积变小，则电阻变大，故A错误。B、把镍铬合金丝对折成两段后并联使用，则电阻的长度变短、横截面积变大，则电阻变小，故B正确；C、金属的电阻随温度的升高而增大，给镍铬合金丝加热，电阻变大，故C错误；D、取同规格二根的镍铬合金丝串联使用，相当于长度增加，故电阻变大，故D错误。故选：B。（2023秋•临海市校级期中）某兴趣小组采用如图所示电路探究导体电阻大小与长度的关系，下列说法正确的是（）A．AB间接入的待测导体材料是导电能力超强的超导材料 B．AB间接入的待测导体材料是导电能力较差的合金线 C．小灯泡越亮，说明被研究导体的电阻越大 D．该实验只需控制导体的横截面积相同【解答】解：探究导体电阻大小与长度的关系时，要求接入导体在长度变化时其电阻变化较大；A、导电能力超强的超导材料，电阻为零，不能探究导体电阻大小与长度的关系，故A错误；B、导电能力较差的合金线，在长度变化时其电阻变化较大，适合做电阻丝，能探究导体电阻大小与长度的关系，故B正确；C、小灯泡越亮，表明通过小灯泡的电流越大，根据欧姆定律可知，电路的电阻越小，即被研究导体的电阻越小，故C错误；D、探究导体电阻大小与长度的关系时，需要控制导体的材料、横截面积相同，故D错误。故选：B。（2023春•宁波期中）某线路板如图，用该装置探究影响导体电阻大小的因素。下列说法错误的是（）A．实验中通过比较电流表的示数来比较电阻的大小 B．探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关，应选择电阻丝①和② C．选择电阻丝②和③探究得出的结论，可解释“导线大多是用铜做的，很少用铁做导线” D．用该线路板不能探究电阻的大小是否跟导体的材料有关【解答】解：A、该实验中，通过观察电流表的示数可以判断导体的电阻的大小，运用了转换法，故A正确；B、探究电阻的大小是否跟导线的横截面积有关时，应该控制导体的材料、长度相同，而横截面积不同，由图可知应选择电阻线①和②，故B正确；C、导线多是用铜做的，很少用铁来做导线，说明导体的电阻与导体的材料有关；而②和③电阻线的材料相同，横截面积相同，长度不同，不能得出电阻与材料的关系，也就不能解释“导线多是用铜做的，很少用铁来做导线”，故C错误；D、线路板上的电阻线都是镍铬合金，不能改变材料，所以不能探究电阻的大小是否跟导线的材料有关，故D正确。故选：C。（2023春•余姚市期末）如图所示，线路板上的三根合金丝长度均相同，①和②粗细相同但比③细，小余用该装置探究影响导体电阻大小的因素，下列说法错误的是（）A．本实验通过比较电灯的亮暗来比较电阻的大小 B．探究电阻大小与导体材料是否有关，应选合金丝①和③ C．探究电阻大小与导体长度是否有关，选合金丝②即能完成 D．电路中再串联一个电流表，可更准确地比较导体电阻大小【解答】解：A、实验中通过小灯泡的亮度来反映电阻的大小，采用的是转换法，故A正确；B、探究电阻大小与导体材料是否有关，需要控制导体的长度、横截面积相同，材料不同，应选合金丝①和②，故B错误；C、探究电阻大小与导体长度是否有关，需要控制导体的材料、横截面积相同，长度不同，选合金丝②，通过改变合金丝接入电路中的长度可完成实验，故C正确；D、电路中再串联一个电流表，电流表的示数变化可以更准确地比较导体电阻大小，故D正确。故选：B。（2023秋•仙居县期末）电动汽车利用旋钮变阻器实现对转速的控制，车速仪由电路中的电流表改装，图中O、E、F为变阻器的三个接线柱。驾驶员踩下“油门”，旋钮滑片逆时针转动，车速仪示数变大。则与M、N相连接的是（）A．E和F B．O和E C．O和F D．以上接法均可【解答】解：由题意可知，驾驶员踩下“油门”，旋钮滑片逆时针转动，此时车速仪示数变大，电路中的电流变大，根据欧姆定律，电路的总电阻变小，则变阻器连入电路的电阻变小，如果接线柱M接O点，则接线柱N应该接E点。故选：B。（2023秋•长兴县月考）如图为串联在某台灯中用于调节亮度的电位器结构图，A、B、C是它的是三个接线柱，A、C分别与弧形电阻丝的两端相连，B与金属滑片P相连，转动旋钮，滑片在弧形电阻丝上同向滑动即可调节灯泡亮度，下列分析正确的是（）A．若只将A、C接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变暗 B．若只将A、B接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮 C．若只将A、C接入电路，逆时针转动旋钮时灯泡变暗 D．若只将B、C接入电路，顺时针转动旋钮时灯泡变亮【解答】解：AC、若只将A、C接入电路，滑动变阻器以最大阻值接入电路，顺时针或逆时针转动旋钮时，滑动变阻器接入电路的电阻不变，电路中的电流不变，灯泡亮度不变，故AC错误；B、若只将A、B接入电路，则滑片左边的电阻丝接入电路；顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变小，电流变大，灯泡变亮，故B正确；D、若只将B、C接入电路，则滑片右边的电阻丝接入电路；顺时针转动旋钮时，电位器接入电路的电阻变大，总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路中的电流变小，灯泡变暗，故D错误。故选：B。（2023秋•义乌市月考）在“练习使用滑动变阻器”的实验中：（1）请将甲图中的实物电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变大，电压表测定值电阻两端电压，且导线不允许交叉。（2）连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器的滑片放在最（选填“左”或“右”）端。（3）连接好电路后，闭合开关，发现仅有一只电表有示数。造成这一现象的原因可能是。（选填字母代号）A.电流表断路 B.滑动变阻器短路C.滑动变阻器断路 D.定值电阻短路E.定值电阻处接触不良（4）故障排除后再闭合开关后，两表都有示数，调节滑动变阻器，观察电流表的指针如图乙的位置，电流值是。【解答】解：（1）滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变大，则电阻变小，故变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联，电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，如下所示：（2）在连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器处于阻值最大处，即最左端的位置；（3）根据电路可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻两端电压；若有一只电表没有示数，则有：①电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明定值电阻相对于整个电路的电阻来说很小，所以定值电阻能够分得的电压很小，其原因是定值电阻短路或滑动变阻器连入电路阻值过大所致，故选项D符合题意。②电流表无示数，说明电路出现断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为定值电阻断路或定值电阻处接触不良，故选项E符合题意。故选：DE；（4）由图甲可知，电流表的量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.3A；故答案为：（1）如下图；（2）左；（3）DE；（4）0.3A。（2024•温州一模）为了探究导体导电能力是否与材料及长度有关，科学兴趣小组利用电压恒定的学生电源、不同规格的金属丝（如下表所示）、电流表、开关等器材进行了如下实验。编号材料长度横截面积①镍铬合金1米1毫米2②镍铬合金1米2毫米2③镍铁合金1米1毫米2④锰铜合金1米1毫米2步骤一：将①号金属丝的A、B端接入电路，使a导线的P端与B相连（如图甲）。步骤二：闭合开关，记录电流表示数I1，立刻断开开关。步骤三：将P端分别移至金属丝的C、D点，闭合开关，记录电流表示数分别为I2、I3，并立刻断开开关。步骤四：分别用②、③、④号金属丝替换①号金属丝重复上述步骤。（1）步骤二记录的电流表示是如图乙所示，则大小为。（2）本实验过程中每次记录电流表示数后立刻断开开关，并等待片刻后再进行下一步的操作，这种做法的目的是。（3）小明在用④号金属丝实验时，发现无法通过