【学习要求】

1.知道电阻及其单位.通过实验，探究并了解影响金属导体电阻的因素.

2.会使用滑动变阻器改变电流.

3.通过实验，探究电流与电压、电阻的关系.理解欧姆定律.

4.知道导体和绝缘体，了解超导体和半导体的一些特点.

【知识网络】

【知识要点】

1.电阻

（1）电阻的含义：电阻表示导体对电流的阻碍作用.导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用就越大.在国际单位制中，电阻的单位是：欧（姆），符号：Ω；常用单位有：兆欧（MΩ）、千欧（kΩ）.

（2）影响电阻大小的因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积和材料的性质有关.在其他因素相同的情况下，长度越长，电阻越大；横截面积越大，电阻越小.导体的电阻还与温度有关.金属导体的电阻随温度的升高而增大.

2.导体和绝缘体

（1）导体：容易导电的物体叫导体.金属、石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液都是导体.

（2）绝缘体：不容易导电的物体叫绝缘体.橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等都是绝缘体.在通常情况下绝缘性很好的物体，当条件改变时也可能导电.

（3）半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物体，叫半导体.利用半导体的某些特性，可制成光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻、二极管和三极管等元件.

（4）超导体：当温度降到特别低（如-269℃）时，某些物质的电阻会突然消失.这种现象叫“超导现象”，发生这种现象的物体叫超导体.超导体没有电阻.

3.变阻器

（1）滑动变阻器：滑动变阻器是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现变阻的.使用滑动变阻器时应注意：①不能使通过滑动变阻器的电流超过它允许通过的最大电流；②正确的接法是“一上、一下”；③使用前应将滑片移到使滑动变阻器接入电路的电阻最大处.

（2）电阻箱：电阻箱是一种能够显示出阻值的变阻器.

4.欧姆定律

（1）内容：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比.

（2）公式：.

（3）单位：使用以上公式进行有关计算时，I的单位是A，U的单位是V，R的单位是Ω.

【典型例题】

图　8-23

例1　如图8-23所示是“研究电阻的大小与哪些因素有关”实验的示意图，a为锰铜线，b、c、d为三根镍铬合金线.它们的长度、横截面积的关系分别为la=lb=lc＞ld，Sa=Sb＜Sc=Sd，则：

（1）在实验中要研究导体的电阻与长度的关系，应选择________（选填字母代号）.

（2）若选择a、b，可研究导体的电阻大小与________的关系.

（3）在其他物理问题的学习中，我们也常用到上述类似的方法，如研究“浮力大小与哪些因素有关”等.请你也举一例：________________________.

点拨　（1）导体电阻的大小与材料、长度、粗细有关，要研究电阻大小与长度的关系，应选取相同材料、相同粗细、不同长短的导体进行研究.（2）本题所体现的研究物理问题的方法——控制变量法.

例2　利用温度差可以发电，某种新型温度计，它的工作原理如图8-24所示，将A端置于待测的高温处，A端与B、C端存在温度差时，电路两端就会产生电压（图中虚线部分相当于电源），电流表会有示数显示对应的温度.电路两端电压与A端及B、C端的温度关系如下表所示.当A端的温度为200℃，B、C端为20℃，定值电阻R=10Ω，则电流表的示数为多少？

图　8-24

点拨　本题考查学生认识图表的能力，以及阅读理解的能力.可在此基础上，利用欧姆定律解题.同时也要注意单位的换算.

图　8-25

例3　如图8-25所示是李强和杨刚同学做“用滑动变阻器改变电流”实验的实物图.其中灯泡标有“2.5V 0.3A”字样，滑动变阻器标有“20Ω　1A”字样，则：

（1）滑动变阻器上标着“20Ω　1A”的含义是：_____________________________________________.

（2）正当李强同学准备在图示情况下闭合开关进行实验时，细心的杨刚同学发现了该实验电路连接有错误或不当的地方，他及时阻止了李强的操作.请你指出该电路连接中的错误或不当的地方：

①_________________________________；②_________________________________；③__________________________________.

点拨　读懂仪器铭牌或产品说明书，能从科学的角度理解上面所含有的物理信息上标示的内容.在中考中，这类题型时有出现，应引起足够重视.

图　8-26

例4　如图8-26所示为小阳同学自制的一种测定油箱内油量多少及油量变化情况的装置，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杠杆的一端.小阳在装置中使用了一只电压表（图中没有画出），通过观察电压表的示数，可以了解油量情况.

（1）你认为电压表应该连在图中的哪两点之间？

（2）按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数如何变化？

点拨　本题的装置相当于一种传感器，其原理是将油量的变化通过力学装置转换为电学量的变化.电学量的变化可以用电流表显示，也可以用电压表显示，其间的关系由欧姆定律决定.本题不仅考查了学生灵活运用物理知识的能力，同时可以让学生知道，实际生活中的汽车、摩托车的油量表应用了类似原理，说明了物理与生活、社会的密切联系.

【例题解析】

例1：（1）在四种导体中，同时满足材料相同、粗细相同的只有c和d两种导体，故应选c、d.

（2）a和b材料不同，长度和横截面积相同，可以研究电阻大小与材料的关系.

（3）液体压强大小与哪些因素有关等.

例2：（1）查表找到A端为200℃及B、C端为20℃时，对应的电压是15.0mV.

（2）根据欧姆定律，计算出电流为1.5mA.

例3：（1）滑动变阻器的最大阻值是20Ω，允许通过的最大电流是1A.

（2）错误：电流表的正负极接反了；不恰当：电流表的量程选了0～3A；滑动变阻器滑片没有移到最右端.

例4：（1）当油箱中油量减少时，滑动变阻器R的滑片向上移动，接入电路的电阻增大，电流减小，根据U=IR，电阻R′上电压减小，故电压表应接在c、d两点之间，且正极接d点.这样电压表示数的大小就对应油箱中油量的多少.

（2）电压表的示数减小.

自我评估

一、填空题

1.在汽油、黄铜、人体、大地、塑料、陶瓷、石墨中，通常情况下属于绝缘体的是______________；属于导体的是____________________.

图　8-27

2.如图8-27所示电路，导线b的一端固定连接在铅笔芯上，当导线a的一端在铅笔芯上左右移动时，灯泡亮暗会发生变化，这个实验说明铅笔芯是________（选填“导体”或“绝缘体”），还能说明导体的电阻与________有关.受此启发，人们制造了一种可以改变电阻的元件，叫做________.

3.甲、乙、丙三根同种材料制成的均匀合金丝，甲、乙的粗细相同，但甲较长；乙、丙的长度相同，但丙较粗，则这三根合金丝的电阻值最小的是__________，最大的是__________.

4.现有一段金属电阻丝，当两端所加的电压为3V时，通过电阻丝的电流为4A，则该电阻丝的阻值为__________Ω；现设法将它适当地拉长一些，仍然在其两端施加3V的电压，则此时通过它的电流___________（选填“大于”“等于”或“小于”）4A.

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图　8-28

5.如图8-28所示，电源电压保持不变，电阻R1=5Ω，R2=15Ω.先断开开关S2，且闭合开关S1和S3，此时通过R1与R2的电流之比为________；再断开开关S1和S3，只闭合开关S2.以上两种情形中通过电源的电流之比为________.

二、选择题

6.如图8-29所示是电子身高测量仪电路，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，电源电压不变，滑片会随身高上下平移.在这四个电路中，能够实现身高越高，电压表或电流表示数越大的电路是（　　）.

图　8-29

7.在某一温度下，连接在电路中的两段导体A和B中的电流与其两端电压的关系如图8-30所示.由图中信息可知（　　）.

图　8-30

A.当导体A两端电压为0时，它的电阻为0

B.通过导体B的电流与其两端的电压成正比

C.导体A的电阻比导体B的电阻大5Ω

D.在导体A、B两端加相同的电压，所加电压越大，两者电阻的差值越大

8.以下说法正确的是（　　）.

A.绝缘体有电阻，导体没有电阻

B.通过导体的电流增大，导体的电阻就减小

C.绝缘体在一定条件下可能变成导体

D.只有导体才能用作电工材料

9.如图8-31所示是探究影响导体电阻大小因素的实验装置.演示板上的4根金属丝长短粗细都相同，其中aa′、bb′都是镍铬丝，cc′是铜丝，dd′是铁丝.下列说法正确的是（　　）.

A.实验中，电流表的示数越大说明电阻越大

B.在图示情况下，闭合开关将导线A改接在b′处，电流表的示数将变大

C.在图示情况下，闭合开关将导线B改接在c′处，可探究电阻大小与导线长度的关系

D.在图示情况下，闭合开关另外用导线将a′、b′连接，可探究电阻大小与横截面积的关系

图　8-31

图　8-32

10.在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，电路图如图8-32所示.电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω　1A”字样.在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，读出电流表的示数.当20Ω的电阻接入a、b间时，电压表的示数始终无法达到1.5V，其原因可能是（　　）.

A.滑动变阻器的阻值太小　　B.电源电压3V太高

C.20Ω的阻值太小　　D.控制的电压1.5V太高

11.实验室有甲、乙两只灯泡，甲标有“15V　1.0A”字样，乙标有“10V　0.5A”字样.现把它们串联起来，则该串联电路两端允许加的最高电压为（　　）.（不考虑温度对灯泡电阻的影响）

A.10V　　B.15V　　C.17.5V　　D.25V

三、实验和设计题

12.某金属导体两端的电压为3V时，通过它的电流为0.2A，这个导体的电阻为________Ω，现将该导体两端的电压调到6V，为测量通过该导体的电流，与该导体串联的电流表应选用的量程为________（选填“0～0.6A”或“0～3A”）.

13.某兴趣小组为了研究火情监视装置，将热敏电阻Rt、警示灯L以及电压表和电流表组成如图8-33所示电路，热敏电阻的阻值随温度的升高而减少.闭合开关S后，当火情发生时，电流表的示数________（选填“变大”或“变小”），警示灯的亮度________（选填“变亮”或“变暗”）.（设电源电压及灯丝电阻不变）

图　8-33

图　8-34

14.在“用电压表和电流表测电阻”的实验中，小星同学连接完实验电路后，闭合开关，此时的电压表指针位置如图8-34所示，则电压表的示数是________V.当调节滑动变阻器的滑片时，小星发现电压表和电流表的示数变化相反.已知实验中使用的电源是稳压电源，电源两端电压保持不变，则出现这一现象的原因是电压表接到了________的两端.

15.李易同学手头有一段电阻丝，他想知道这种电阻丝的阻值R随温度变化的情况，于是设计了如图8-35所示的电路.

（1）请你按李易同学设计的电路图，把图8-36所示的实物图连接完整.

图　8-35

图　8-36

图　8-37

（2）闭合电路，用酒精灯加热电阻丝，发现电流表的示数变小，由此可知，这种电阻丝的电阻随温度升高而______________.

（3）若手头只有电压表，请你把电压表接入如图8-37所示的电路.

16.如图8-38（a）所示是小明在测定灯泡正常发光时灯丝电阻的实验电路图.已知电源电压恒为6V，灯泡的额定电压为3.6V，正常发光时，通过灯泡的电流约为0.32A.

图　8-38

（1）小明选择电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程应选________V.

（2）请用笔画线代替导线，根据图8-38（a）所示电路图将图8-38（b）所示的实物电路连接完整.

（3）正确连接电路后，闭合开关，小明移动滑片P，灯泡正常发光时，发现电压表指针偏转角度很小.根据测量时电表示数超过所用量程的一半可以减少误差的原则，小明在不增减实验器材的情况下重新设计电路，顺利完成了实验.请在虚线框内画出他重新设计的电路图，此时电压表的量程应选________.

（4）正确连接新的电路后，移动滑片P，当灯泡正常发光时，电流表的示数如图8-38（c）所示，为________A，此时，灯丝的阻值为________Ω.

四、计算题

图　8-39

17.实验室干电池本身也具有一定的电阻，只是因为阻值较小，我们一般会忽略.如果考虑电阻，可以把干电池看成一个理想的电源（即电阻为零）和一个电阻r串联组成，如图8-39（a）所示.

用图8-39（b）所示的电路可以测量一个实际电源的电阻值.图中R为电阻箱，开关S闭合后，调节电阻箱，当电阻箱电阻R1=14Ω时，理想电流表的示数I1=0.2A；当电阻箱的电阻R2=29Ω时，理想电流表的示数I2=0.1A.求电源电阻r的大小.

图　8-40

18.某型号酒精测试仪的工作原理如图8-40所示.电源电压恒为9V，传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，当酒精气体的浓度为0时，R2的电阻为80Ω.使用前要通过调零旋钮（即滑动变阻器R1的滑片）对测试仪进行调零，此时电压表的示数为8V.

（1）电压表的示数为8V时，电流表的示数为多少？

（2）电压表的示数为8V时，滑动变阻器R1的电阻值为多少？

（3）调零后，R1的电阻保持不变.某驾驶员对着测试仪吹气10s，若电流表的示数达到0.3A，表明驾驶员醉驾，此时电压表的示数为多少？