第11讲 电阻与变阻器（解析版）

第11讲电阻与变阻器[知识目录]模块一：电阻 1模块二：滑动变阻器 5【巩固训练】 9[知识掌握]模块一：电阻1．容易导电的物质叫导体，如金属、石墨(碳)、人体、大地、盐类的水溶液等；不容易导电的物质叫绝缘体，如橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等；导体和绝缘体不是绝对的，当条件发生变化时，导体与绝缘体会相互转变，例如玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电；再如导体的表面被氧化或腐蚀后，导电能力会下降。2．导电能力介于导体和绝缘体之间的是半导体。常见的半导体材料有硅和锗。3．物质导电性的微观解释：金属导体能导电是因为内部有大量可自由移动的电子；绝缘体不容易导电是因为内部几乎没有能自由移动的电子。（2022秋•临海市校级期中）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“a”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abcde导体长度L/m1.50.51.01.01.5导体横截面积S/mm21.21.20.81.22.0导体材料镍铬镍铬镍铬锰铜镍铬A．b、c B．c、e C．c、d D．b、e【解答】解：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“a”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“a”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“a”的导体，还应选用表中b、e两个导体，故D正确。故选：D。（2022春•海曙区期中）如图所示，实验探究影响导体电阻大小的因素，演示板上固定有a、b、c、d四根合金丝，长度关系为a＝b＜c＝d，横截面积关系为a＝b＝c＜d；a、c、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（）A．选用a和b，可以探究导体电阻跟导体材料的关系 B．选用c和d，可以探究导体电阻跟导体长度的关系 C．选用a和c，可以探究导体电阻跟横截面积的关系 D．选用b和d，可以探究导体电阻跟导体材料的关系【解答】解：A、由题知，a和b的长度相同，横截面积相同，同种环境下温度相同，材料不同，则选用a和b，可以探究导体电阻跟导体材料的关系，故A正确；B、由题知，c和d的长度相同，材料相同，同种环境下温度相同，横截面积不同，则选用c和d，可以探究导体电阻跟导体横截面积的关系，故B错误；C、由题知，a和c的横截面积相同，材料相同，同种环境下温度相同，长度不同，则选用c和d，可以探究导体电阻跟导体长度的关系，故C错误；D、由题知，b和d在同种环境下温度相同，长度不同，横截面积不同，材料不同，没有控制单一变量，不符合控制变量法的思想，故D错误；故选：A。（2022春•余姚市校级期中）有用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体，对于其电阻大小，下列说法正确的是（）A．当导体两端电压和通过导体的电流为零时，导体的电阻为零 B．当导体被均匀拉长至原来的二倍时，它的电阻减小为原来的一半 C．电阻是导体本身的一种性质，所以不论温度如何变化，电阻也不可能变为零 D．电阻是导体本身的一种性质，与其两端的电压和流过它的电流无关【解答】解：AD、电阻是导体本身的属性，与电压和通过导体的电流的大小无关，电流为零时，导体电阻不会变为零，故A错误，D正确；B、当导体被均匀拉长至原来的二倍时，则它的长度增加一倍，横截面积变为原来的二分之一，则电阻增大为原来的四倍，故B错误；C、电阻是导体本身的一种性质，但在一定的温度下，电阻可能变为零，如超导体，故C错误。故选：D。（2020秋•婺城区校级期中）在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，小明设计了如图电路。编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金1.00.5（1）在连接电路时发现，还缺少一个元件，他应该在电路中再接入的元件是开关。（2）为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小，可观察灯泡亮度。（3）另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进：甲把灯泡更换为电流表；乙在原电路中串联接入电流表。你认为乙同学的改进更好一些，理由是灯泡对电路有保护作用。（4）同学们为了完成探究活动，从实验室借来了四根电阻丝（如表）．则选择A、B两电阻丝进行实验，是为了探究导体电阻大小与长度的关系；为了探究导体电阻与材料的关系，应选择电阻丝D和B。【解答】解：（1）基本的电路是由电源、开关、导线、用电器组成，在该电路中少开关；（2）电阻的大小是不便于直接观察的，所以我们将电阻的大小转化成所串联的小灯泡的亮度来观察，即在电压一定时，灯泡越亮，表明电阻越小。即通过观察小灯泡的亮度来比较电阻丝阻值的大小；（3）从保护电路的角度分析，甲方案相当于短路，故不安全，所以应选择乙方案，小灯泡有保护电路的作用。（4）A、B导体的材料和横截面积相同，长度不同，可以研究导体电阻大小与长度的关系；探究导体电阻大小与材料的关系时，导体的横截面积、长度必须相同，应选择的两根导体是A和B；故答案为：（1）开关；（2）灯泡亮度；（3）乙；灯泡对电路有保护作用。（4）长度；B。（2022秋•定海区校级期末）某同学制作了如图所示的装置来模拟调光灯。试分析回答：（1）实验中，金属夹可以在铅笔芯上左右移动，则铅笔芯、金属夹等组成的装置相当于滑动变阻器（写一种电路元件）。（2）当向左移动金属夹时，电路中的电流将变大，这一看不见的变化可由看得见的现象来呈现，这里的“看得见的现象”是指小灯泡变亮。【解答】解：（1）实验中，金属夹可以在铅笔芯上左右移动，铅笔芯接入电路中的长度会发生改变，接入电路的阻值发生改变，则铅笔芯、金属夹等组成的装置相当于滑动变阻器；（2）当向左移动金属夹时，电路中的电流将变大，通过灯泡的电流变大，灯泡变亮，通过灯泡的亮度可以来体现电路中电阻的变化。故答案为：（1）滑动变阻器；（2）小灯泡变亮。模块二：滑动变阻器1．原理和作用：靠改变连入电路中的电阻丝的有效长度改变电阻，从而改变电路中的电流。2．连接方法：如图所示，当滑动变阻器的B、C两接线柱接入电路、滑片P向右移动时，连入电路的电阻将变小，电路中的电流将变大。当A、B接线柱连入电路、滑片P向右移动时，连入电路的电阻将不变，这时滑动变阻器起着定值电阻的作用。连接方式共有6种，其中4种是正确的，不合理的连接方式有C、D接线柱同时连入电路；A、B接线柱同时连入电路。3.利用滑动变阻器来改变电路中的电流，应将变阻器并联在电路中，在使用前，应将电阻调到阻值最大处。（2022春•鄞州区校级期末）图中，用最大阻值较小的滑动变阻器来控制6伏小灯的亮暗。要求从正常发光到完全熄灭连续变化，电源为4节干电池，应采取的接法是（）A．C接M，B接N B．A接M，B接N，D接N C．A接Q，C接M，B接N D．A接N，B接Q，C接M，M接N【解答】解：选项的连接如下图所示：A、C接M，B接N，当滑片移到右端时接入电路的电阻为0，此时灯泡正常发光，当滑片向左移动时灯泡两端分得的电压变小，灯泡变暗，不能使灯泡完全熄灭，故A不符合题意；B、A接M，B接N，D接N，当滑片移到左端时接入电路的电阻为0，此时灯泡正常发光，当滑片向右移动时灯泡两端分得的电压变小，灯泡变暗，不能使灯泡完全熄灭，故B不符合题意；C、A接Q，C接M，B接N，灯泡与滑动变阻器AP部分并联后与PB部分串联，当滑片P移至A端时灯泡被短路熄灭，当滑片从A端向B端移动时灯泡两端分得的电压变大，灯泡由熄灭变亮，当移至B端时，灯泡与滑动变阻器的最大阻值并联灯泡正常发光，故C符合题意；D、A接N，B接Q，C接M，M接N，滑动变阻器与灯泡并联，滑片的移动（接入电路的阻值不为0时）不能改变灯泡两端的电压，即灯泡的亮暗不变；当变阻器接入电路的阻值为0时，会造成电源短路，故D不符合题意。故选：C。（2021秋•拱墅区期末）将如图乙所示的旋钮式变阻器接入到如图甲所示电路的MN之间，能起到调节灯泡亮度的作用。若要使灯泡逐渐变亮，下列连接及操作方式可行的是（）A．M、N分别连接X、Y，顺时针滑动触片 B．M、N分别连接X、Y，逆时针滑动触片 C．M、N分别连接X、Z，顺时针滑动触片 D．M、N分别连接Y、Z，逆时针滑动触片【解答】解：若要使灯泡逐渐变亮，通过灯泡的电流变大，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，滑动变阻器接入电路的电阻变小；A、M、N分别连接X、Y，顺时针滑动触片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，故A错误；B、M、N分别连接X、Y，逆时针滑动触片，滑动变阻器接入电路的电阻变小，故B正确；C、M、N分别连接X、Z，顺时针滑动触片，滑动变阻器接入电路的电阻不变，故C错误；D、M、N分别连接Y、Z，逆时针滑动触片，滑动变阻器接入电路的电阻变大，故D错误。故选：B。（2021秋•嵊州市期末）在如图所示的电路中的AB两点间接入一个滑动变阻器，若要求滑片P向右端滑动时灯泡L逐渐变暗，则下列滑动变阻器中接法符合要求的是（）A． B． C． D．【解答】解：A、此选项中，变阻器滑片的右侧接入电路，故当滑片向右移动时，电阻丝变短，电阻变小，灯泡变亮，故不符合题意；B、此选项中，变阻器的全部电阻丝接入电路，故当滑片向右移动时，电阻不变，灯泡亮度不变，故不符合题意；C、此选项中，变阻器滑片的右侧接入电路，故当滑片向右移动时，电阻丝变短，电阻变小，灯泡变亮，故不符合题意；D、此选项中，变阻器滑片的左侧接入电路，故当滑片向右移动时，电阻丝变长，电阻变大，灯泡变暗，故符合题意；故选：D。（2021秋•椒江区期末）实验室有一种拔插式变阻器，其结构如图所示。六个铜片依次排开，每相邻两个铜片间有不同阻值的定值电阻或电阻丝相连接，五个铜塞均可在相邻两铜片间的空隙处自由插入或拔出，从而改变AB间的电阻值。（1）该变阻器的A、B接线柱间可形成的最大电阻为15欧。（2）图示状态下A、B接线柱间的电阻为7欧。【解答】解：（1）当铜塞全部拔出时，变阻器接入电路的电阻最大，最大电阻值为：R＝5Ω+5Ω+2Ω+2Ω+1Ω＝15Ω；（2）图示状态下，有5Ω、2Ω的两个铜塞拔出，下面的电阻丝连入电路，A、B接线柱间的电阻为R'＝5Ω+2Ω＝7Ω。故答案为：（1）15；（2）7。（2020秋•钱塘区期末）小应观察到实验室中有多种变阻器可实现变阻，试回答：（1）图甲为插入式电阻箱的结构示意图，在使用时拔去铜塞即可得到相应的电阻值，在甲图所示情境中A、B两个接线柱之间的电阻值是7Ω。（2）图乙为滑动变阻器，小应将它接入电路后，发现无论怎样移动滑片P，灯泡一直能够发光且亮度始终不变，而且一直很暗，其原因是滑动变阻器接入电路的是下边两个接线柱。纠正错误连接后，小应缓慢移动滑片P时，看到灯忽明忽暗，这可能是因为滑片与电阻线接触不良。（3）图丙为旋转式变阻器的结构图，A、B、C为变阻器的三个接线柱，P为旋钮触片。小应将该变阻器和灯泡串联接入电路，并且连接A、B（选填“A、B”，或“A、C”）接线柱，才能使顺时针旋转旋钮触片时灯变亮。【解答】解：（1）当2个铜塞都拔出时，此时2根电阻丝串联，它们的总电阻R＝5Ω+2Ω＝7Ω；（2）当滑动变阻器接入电路的是下边两个接线柱时，相当于在电路中连入了一个阻值较大的定值电阻，会出现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗；小应缓慢移动滑片P时，看到灯忽明忽暗，这可能是因为滑片与电阻线接触不良；（3）顺时针旋转旋片时，灯泡变亮，原因是电流变大，电源电压不变，根据欧姆定律可知：电路中电阻变小，则应连接接线柱A、B与灯泡串联后接入电路。故答案为：（1）7；（2）滑动变阻器接入电路的是下边两个接线柱；滑片与电阻线接触不良；（3）串；A、B。【巩固训练】一．选择题（共7小题）1．（2022春•慈溪市期末）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．小灯泡越亮，表示接入的合金丝电阻越大 B．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系 C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、长度的关系 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压表【解答】解：A、小灯泡越亮，电路中的电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，故A错误；B、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，故B错误；C、利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，长度可以选择其中一根导线，一次全部接入，另一次直接入其中一部分即可，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。2．（2021秋•缙云县期末）在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中，小明发现实验器材中金属丝只有一根，其他器材足够，下面实验探究活动中他不可能完成的是（）A．探究导体电阻与长度的关系 B．探究导体电阻与横截面积的关系 C．探究导体电阻与材料的关系 D．探究导体电阻与温度的关系【解答】解：A、当探究导体电阻与长度的关系时，可控制横截面积和材料不变，改变导体的长度，能够完成，不符合题意；B、当探究导体电阻与横截面积的关系时，可控制长度和材料不变，改变导体的横截面积，能够完成，不符合题意；C、当探究导体电阻与材料的关系时，可控制长度和横截面积不变，因为只有一个金属丝，所以无法改变材料，不能够完成，符合题意；D、探究导体电阻与温度的关系，可控制长度、材料和横截面积不变，改变温度，能够完成，不符合题意；故选：C。3．（2020秋•婺城区期末）在相同的温度下，关于导体电阻大小的说法中正确的是（）A．铝导线的电阻一定要比铜导线的电阻大 B．长度、粗细都相同的铜线和铝线电阻相等 C．长度相同的两根铜线，粗的比细的电阻大 D．粗细相同的两根铝线，长的比短的电阻大【解答】解：A、导体电阻与导体的材料、长度与横截面积有关，只知道导体的材料，不知道导体的长度和横截面积关系，无法确定铜线与铝线电阻的大小，故A错误；B、长度相同、粗细也相同的铜线和铝线，由于材料不同，则电阻不相等，故B错误；C、在材料、长度相同的情况下，导体越粗，横截面积越大，电阻越小，所以长度相同的两根铜线，粗的那根电阻较小，故C错误；D、在材料、横截面积相同的情况下，导体越长，导体电阻越大，所以粗细相同的两根铝线，长的那根电阻较大，故D正确。故选：D。4．（2020秋•上城区期末）为了探究“影响导体电阻的因素”，小陈连接了如图所示的电路进行实验。在电路的A、B间分别接入a、b、c三根镍铬合金电阻丝，其中横截面积Sa＝Sb＞Sc，长度La＜Lb＝Lc。闭合开关，电灯最亮时接入的是（）A．a电阻丝 B．b电阻丝 C．c电阻丝 D．无法判断【解答】解：在电路的A、B间分别接入a、b、c三根镍铬合金电阻丝，其中横截面积Sa＝Sb＞Sc，长度La＜Lb＝Lc；镍铬合金电阻丝的横截面积越大、长度越短，电阻越小，所以a的电阻最小，a接入电路中时的电流最大，通过灯泡的电流最大，灯泡最亮，故A正确。故选：A。5．（2020秋•定海区校级期末）某实验小组探究“影响导体电阻大小的因素”的实验，将a、b、c、d四段导体分别接入电路，经过测量得到如表所示数据，分析得出影响导体电阻大小因素的结论正确的是（）实验次数导体代号长度/m横截面积/mm2材料电流/A1a0.50.4锰铜合金0.202b0.50.4镍铬合金0.163c0.50.2镍铬合金0.084d1.00.2镍铬合金0.04A．对比1、3，得出导体的电阻与材料有关 B．对比2、3，得出导体的电阻与横截面积有关 C．对比2、4，得出导体的电阻与长度有关 D．对比1、4，得出导体的电阻与长度、横截面积、材料都有关【解答】解：A、对比1、3，导体的长度相同，材料和横截面积不同，不能得出导体的电阻与材料有关，故A错误；B、对比2、3，导体的材料和长度相同，横截面积不同，电流大小不同，则说明电阻不同，可以得出导体的电阻与横截面积有关，故B正确；C、对比2、4，导体的材料和横截面积不相同，材料相同，电流大小不同，则不能得出导体的电阻与长度有关，故C错误；D、对比1、4，导体的长度、材料和横截面积都不同，不符合控制变量法的要求，不能得出导体的电阻与长度、横截面积、材料都有关，故D错误。故选：B。6．（2020秋•拱墅区期末）如图所示，线路板上的三根合金丝长度相同，①和②粗细相同但比③细，小乐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．通过比较电灯亮暗来确定电阻大小，这种方法叫转换法 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；小灯泡越亮，电路中的电流越大，表示接入的导体的电阻越小，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既可完成实验，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。7．（2019秋•下城区期末）在汽车收音机上，有一种叫电位器的变阻器，电位器的外形及其内部构造，如图所示，图中甲、乙、丙三个焊接点相当于变阻器的三个接线柱。若将其中两个接线柱接入电路，正确的是（）A．接甲、丙，旋动滑片可以改变通过电位器的电流 B．接乙、丙，旋动滑片不能改变通过电位器的电流 C．接甲、乙，顺时针旋动滑片时，电位器接入电路的电阻变大 D．接乙、丙，顺时针旋动滑片时，电位器接入电路的电阻变大【解答】解：A、只把甲和丙接入电路，电位器相当于定值电阻，移动滑片，电阻不变，电源电压不变，无法改变通过电位器的电流，故A错误；BD、把乙、丙接入电路，只接入右半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电阻变小，电源电压不变，根据I=UC、把甲、乙接入电路，只接入了左半段，当滑片顺时针旋动时，电位器接入电路电阻增大，故C正确。故选：C。二．填空题（共2小题）8．（2021秋•龙泉市期末）导体电阻的大小受多种因素影响，研究影响电阻大小的因素有利于服务生产生活。（1）如图甲，为探究电阻与导线长度的关系，应选择BD（填字母）进行实验；（2）如图乙，高压输电线上有一装置，利用这一装置将四根导线并联起来，相当于增大了导线的横截面积，减小了导线的总电阻，从而减少导线上的电能损耗，这个装置是导体（填“导体”或“绝缘体”）。【解答】解：（1）如图甲，为探究电阻与导线长度的关系，需要控制导体的材料、横截面积相同，长度不同，应选择BD进行实验；（2）高压输电目的是减小电能的损失，在导线长度不能改变时，可以通过改变其横截面积来减小导线的电阻；利用图乙装置将四根导线并联，相当于增大了导线的横截面积，所以导线的电阻会减小，损失的电能也会减少；中间的支架将四根导线