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文档简介
电阻变阻器(提高)
【学习目标】
1.了解导体、绝缘体和半导体;
2.知道电阻是导体本身的一种属性,电阻的大小和材料、长度、横截面积以及温度有关;
3.知道导体电阻受温度的影响,了解超导现象;
4.知道电阻的单位和单位换算;
5.会用控制变量法探究电阻大小的决定因素;
6.了解滑动变阻器的构造、在电路中的符号,理解变阻器的工作原理;
7.正确使用滑动变阻器改变电路中的电流。
【要点梳理】
要点一:导体、绝缘体和半导体
1.导体:钢尺、盐水等物体容易导电的物体叫作导体。
2.绝缘体:木棍、橡皮、玻璃等物体不容易导电,我们把它叫作绝缘体。
3.半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间,这类物质叫半导体。锗、硅、砷化镓等都是半
导体。
要点诠释:
同种物质的导电性能并不是一成不变的。在外界温度、压力、光照等条件发生改
变或掺入杂质时,绝缘体有可能变成导体。
要点二:电阻
1.电阻:表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。
2.单位:欧姆,简称欧,符号是Ω。常用单位:千欧、兆欧。单位换算:1MΩ=103KΩ,1K
Ω=103Ω。
3.符号:R电路图中的符号:
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。
电阻是导体本身的一种性质。
2.了解一些电阻值:手电筒的小灯泡—-灯丝的电阻为几欧到十几欧。日常用的白炽灯—-
灯丝的电阻为几百欧到几千欧。实验室用的1m长的铜导线—-电阻约百分之几欧。电流表
的内阻为零点几欧。电压表的内阻为几千欧左右。
要点二:影响电阻大小的因素
1.常温下导体的电阻:
(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。材料、粗细相同,越长的导体,电阻越大。
(2)电阻的大小是否跟导线的粗细有关:
选用长度相同、粗细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。
长度、材料相同,粗、细不同的镍铬合金丝越细的电阻越大。
(3)电阻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
察电流表的示数。长度、粗细相同,材料不同,镍铬合金丝的电阻大。
(4)实验方法:控制变量法。所以讨论“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相
同条件”。
(5)电阻大小的比较:在相同电压下,通过导体的电流越小,导体的电阻越大。
2.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)超导体:发生超导现象的物质叫作超导体。
要点诠释:
1、结论可总结成公式,其中叫电阻率,与导体的材料有关。假如架设一条输
电线路,一般选铝导线,因为在相同条件下,铝的电阻小,减小了输电线的电能损失;而且
铝导线相对来说价格便宜。
2、“控制变量法”是指一个物理量同时与几个因素有关时,我们控制其中的一些因素不变,
只研究期中某个因素对所研究物理量的影响,如“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。
3.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。如果把超导现象应用于实
际,会给人类带来很大的好处。
要点三:变阻器
1.滑动变阻器:
(1)电路符号:或者
(2)构造:瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱。
(3)结构示意图:
(4)原理:通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻。
(5)铭牌:某滑动变阻器标有“501.2A”字样,50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50
Ω或变阻范围为0~50Ω。1.2A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.2A。
(6)作用:①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;②
保护电路。
(7)连接方式:
滑动变阻器在电路中连入电路滑片向右移动电路图
的连接方式中的部分
电阻变化电流变化
左端变大变小
左端变大变小
右端变小变大
右端变小变大
整个电阻不变不变
丝
(相当于
定值电阻)
金属杆连不变不变
入
(相当于
导线)
2.电阻箱:
(1)结构:两个接线柱、旋盘。
(2)变阻原理:转动旋盘,可以得到0~9999之间的任意阻值。
(3)读数:各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入
电路的电阻。
3.插孔式电阻箱:
(1)结构:铜块、铜塞,电阻丝。
(2)读数:拔出铜塞所对应的电阻丝的阻值相加,就是连入电路的电阻值。
【典型例题】
类型一、电阻影响电阻大小的因素
1.(•鄂州模拟)把甲、乙两段电阻线接在相同的电压下,通过甲电阻线中的电流大
于通过乙电阻线中的电流,忽略温度的影响,下列判断中错误的是()
A.甲、乙两电阻线的材料、长短、粗细不可能完全相同
B.当它们材料、粗细都相同时,甲线长,乙线短
C.当它们材料、长度都相同时,甲线粗,乙线细
D.当它们长度、粗细都相同时,两线的材料一定不同
【思路点拨】电阻是导体自身的一种特性,大小只与导体的长度、材料、横截面积和温度有
关,与导体两端的电压及通过导体中的电流大小无关。
【答案】B
【解析】甲、乙两段电阻两端的电压相同,而且甲线中的电流大于乙线中的电流,所以导线
乙对电流的阻碍作用较大,即R甲<R乙;因为忽略温度的影响,电阻的大小只与导体的长度、
材料、横截面积有关;因为它们的电阻不同,故甲、乙两电阻线的材料、长短、粗细不可能
完全相同,故A正确;当它们材料、粗细都相同时,长度越长的电阻越大,即甲线比乙线短,
故B错误;当它们材料、长度都相同时,甲的横截面积大于乙的横截面积,故C正确;当它
们长度、粗细都相同时,材料一定不同,故D正确。
【总结升华】本题考查影响电阻大小的因素,主要考查运用控制变量法比较电阻大小的方法,
在比较某一因素与电阻大小关系是一定要控制其它的因素不变。
举一反三:
【变式】铜的导电性能强于铁的导电性能,这说明在温度相同时()
A.长度相同的铜丝和铁丝,铁丝的电阻一定大
B.横截面积相同的铜丝和铁丝,铁丝的电阻一定大
C.长度相同的铜丝和铁丝,横截面积大的电阻一定小
D.长度和横截面积都相同的钢丝和铁丝,铁丝的电阻一定大
【答案】D
2.光敏电阻的阻值随着光照的强弱而改变。“光强”是表示光的强弱程度的物理量,
照射光越强,光强越大,光强符号用E表示,国际单位为坎德拉(cd)。实验测得光敏电阻的
阻值R与光强E间的关系如图所示,由图可知()
A.光敏电阻的阻值随光强的增强而变大
B.光敏电阻的阻值随光强的增强而变小
C.光敏电阻的阻值随光强的增强先变大后变小
D.光敏电阻的阻值随光强的增强先变小后变大
【答案】B
【解析】图中是一个反比例图像,从图可以看出,光强越强,电阻越小,光敏电阻的阻值随
光强的增强而变小。
【总结升华】题目是一道信息题,能够从图中找到有用的信息。
类型二、滑动变阻器的应用
3.(•青海中考)小华想用滑动变阻器控制小灯泡的亮度,设计了如图所示的4种电
路,其中正确的是()
A.②③B.③④C.①③D.①②
【答案】A
【解析】①中两接线柱都在下面的电阻丝上,滑动变阻器不能控制小灯泡的亮度,故①错误;
②③都是选择“一上一下”接入电路,滑动变阻器可以控制小灯泡的亮度,故②③正确;④
中两接线柱都在上面的金属杆上,滑动变阻器不能控制小灯泡的亮度,故④错误。故选A。
【总结升华】掌握滑动变阻器的工作原理、接线柱选择、在电路中的作用、铭牌参数含义等。
举一反三:
【变式】将两只滑动变阻器按图所示的方法连接,如果把a、b两根导线接入电路里,要使
这两只变阻器接入电路中的总电阻最大,应把滑片P1、P2放在()
A.P1放在最右端,P2放在最右端B.P1放在最左端,P2放在最右端
C.P1放在最右端,P2放在最左端D.P1放在最左端,P2放在最左端
【答案】B
4.(•江苏一模)在如图所示的电路中,用滑动变阻器调节灯的亮度,若要求滑片P
向右端滑动时灯逐渐变亮,则下列接法正确的是()
A.M接A,N接B
B.M接C,N接D
C.M接C,N接B
D.M接A,N接D
【思路点拨】滑动变阻器在使用时,要一上一下连接,且其最终阻值的变化取决于下端接线
柱接哪一个,据此,结合题干要求进行解答。
【答案】D
【解析】滑动变阻器的滑片右移,灯泡变亮,功率变大,根据P=I2R,电路中电流变大,电
源电压不变,电流变大,电阻变小,滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,M应该接A或B,N
接D,故选D。
【总结升华】握滑动变阻器的原理、作用、接线柱的接法。并会根据实际功率判断灯泡的亮
度。
举一反三:
【变式】如图所示为亮度可调台灯的电路示意图,其中AB是一根电阻丝,B、C作开关使
用,OP是滑动片,可绕O点旋转,P端与电阻丝接触良好。
(1)将图中电路画完整;
(2)连好电路后,滑片OP顺时针转动时,流过灯泡L的电流变________(填“大”或“小”),
电灯变________(填“亮”或“暗”)。
【答案】(1)如图所示;(2)小;暗
【解析】可调台灯电路结构是灯泡与变阻器串联,改变变阻器接入电路的电阻,即可改变电
路中的电流,从而达到改变灯泡亮度的目的。变阻器连入电路时,其滑片必须接入电路,因
此可将滑片的O端与电源负极相连。若将灯泡与电阻丝B端相连,则当灯由断开状态接通
瞬间(滑片P从C旋到B),电阻丝接入电路的电阻为零,电路中电流最大,有可能烧坏灯
泡。利用变阻器调节电路中电流时,变阻器接入电路的电阻必须由最大逐渐调小,使电路中
电流由最小逐渐变大,这样变阻器才能对电路起保护作用。故应将灯泡与变阻器A端相连.按
上述正确方法连接后,AP段电阻接在电路中,当OP绕O点顺时针转动时,AP段电阻丝
变长,故连入电路的电阻变大,使流过灯泡的电阻变小,灯泡变暗。
类型三、综合应用和实验探究
5.学过电学知识后,物理兴趣小组的同学们对身边的有关现象产生了浓厚的探究欲望:
(1)图示是一种调节Mp3音量兼开关的调节器,小明拆开后发现它实际上是一个旋钮
型。变阻当顺时针转动旋钮触片时,Mp3的音量变大,是将接线柱接
入电路。
(2)在物理课外活动中,小刚把两种不同的金属片A、B插入橙子,制成“水果电池”,并
用电压表测量水果电池的电压为0.8V,如下图所示,试在图中画出此时电压表指针的位置,
金属片A是“水果电池”的极。关于水果电池,请你再提出一个值得探究的问
题。
【答案】(1)变阻器;BC;(2)指针如图所示;负;水果电池的电压与金属种类是否有关
【解析】(1)滑动变阻器通过滑片的移动从而改变电阻,是由于当滑片移动以后改变了连
入电路中电阻丝的长度,而电阻的大小就与导体的长度有关.电阻是导体对电流的阻碍作用,
电阻越大电流就越小;电阻越小电流就越大;顺时针转动旋钮触片时,Mp3的音量变大,说
明电阻变小,电流变大,是把BC接入电路。
(2)电压表选择的是0-3V量程,每一小格代表是0.1V,故0.8V应该是从左边数第八格;
由于电压表在使用时,电流应从正接线柱流入,负接线柱流出,故与负极相连的金属片A
是水果电池负极。
(3)可以根据自己的经验提出:水果电池的电压与金属种类是否有关、与水果种类是否有
关、与水果成熟度是否有关、与金属片插入水果深度是否有关、与极板间的距离是否有关等。
【总结升华】本题是答案开放题,也用到了控制变量法。答案开放的猜想类题,可通过对日
常生活、自然现象或实验观察的分析思考,用文字表述自己的合理的猜想。控制变量法:就
是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某
个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。
6.在探究“导体的电阻跟哪些因索有关”的问题时,老师引导同学们做了如下实验:
(1)猜想:导体电阻可能与导体材料、横截面积、、有关。
(2)实验时,同学们用下图甲的实验装置分别把a、b、c、d四根金属丝接入电路A、B两
点之间,探究情况如下表:
序号材料长度(m)横截面积(mm2)灯泡亮度
a铜丝11较亮
b镍铬合金丝10.5最暗
c铜丝10.5较暗
d铜丝0.51最亮
当选用两根金属丝,可探究导体电阻跟导体横截面积的关系,得到的结论
是:。
(3)如图乙的实验,可探究导体电阻与的关系。
【答案】(1)长度;温度;(2)a和c;当导体长度、材料、温度相同时,导体横截面积越
小,电阻越大;(3)温度
【解析】影响电阻大小的因素可以猜想有:材料、长度、横截面积、温度;探究导体电阻跟
导体横截面积的关系,必须控制导体的材料、长度相等,横截面积不相等,因此符合条件的
有a和c两根电阻丝,比较灯泡的亮度不同,可以得出的结论是:当导体长度、材料、温度
相同时,导体横截面积越小,电阻越大;在图乙的实验中,对电阻丝加热,观察灯泡亮度的
变化,因此探究的是电阻与温度的
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