人教版九年级全册第4节 变阻器学案及答案

电阻 变阻器（提高）

责编：武霞

 【学习目标】

1.了解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；

2.知道电阻的单位和单位换算；

3.会用控制变量法探究电阻大小的决定因素；

4.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；

5.正确使用滑动变阻器改变电路中的电流。

【要点梳理】

要点一：电阻
1.定义：电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。

2.物理意义：导体对电流阻碍作用的大小。

3.符号：R   电路图中的符号：

4.单位：欧姆，简称欧，符号是Ω。常用单位：千欧、兆欧。单位换算：1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。

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。

3.半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。

4.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。

要点二：影响电阻大小的因素

1.实验过程：

（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）电阻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，比较流过材料不同的镍铬合金丝和铜丝的电流的大小。

2．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”。
3．结论：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的材料、长度和横截面积等因素有关。

要点诠释：
　1、一般金属导体的电阻是随着温度的升高而增大，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。在温度变化不大时，一般不考虑温度对电阻的影响。
　2、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。
3、“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。
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）变阻原理：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“50　1.5A”字样，50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0～50Ω。1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。

（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：

（8）应用：音响设备上的电位器、风扇上的调速开关，握力计、油量表等都是利用了滑动变阻器的原理。

2.旋盘式电阻箱：
（1）结构：两个接线柱、旋盘。
（2）变阻原理：转动旋盘，可以得到 0～9999.9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。
　　

要点诠释：

1、滑动变阻器使用方法：选、串、接、调。即：根据铭牌选择合适的滑动变阻器；滑动变阻器要串联在电路中；接法：“一上一下”；接入电路前应将电阻调到最大。

2、滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端点时，变阻器连入电路的电阻；分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。

3、滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻，但不能表示连入电路的阻值。变阻箱能表示出连入电路的阻值，但不能够逐渐改变连入电路的电阻。

【典型例题】

类型一、电阻 影响电阻大小的因素

1.（2015•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.（2015•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．②③             B．③④            C．①③            D．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.如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置示意图，R是一种特制的滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从油量表（即电流表）指针所指的刻度知道油面高度，则它的工作过程是（　　）

1. 油面升高，R变大，油量表指针示数变小

B．油面降低，R变小，油量表指针示数变大

C．油面升高，R变小，油量表指针示数变大

D．油面降低，R变大，油量表指针示数变大

【思路点拨】油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，说明油量增多。

【答案】C

【解析】油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，油量表指针示数变大，所以A不符合题意；油面降低，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻变大，油量表指针示数变小，所以B不符合题意；油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，油量表指针示数变大所以C符合题意；油面降低，浮标下降，浮标推动指针上移，滑动变阻器R连入电路的电阻变大，油量表指针示数变小，所以D不符合题意。

【总结升华】当油面升降时，看准滑动变阻器的阻值如何变化是本题的关键。油面升高，浮标上升，浮标推动指针下移，滑动变阻器R连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表的示数变大，说明油量增多。

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             。当顺时针转动旋钮触片时，Mp3的音量变大，是将接线柱                 BC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素有关”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：

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关系。

【总结升华】用“控制变量法”探究影响电阻大小的关系时，注意相同因素和不同因素的控制。

举一反三：
【变式】在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”时，老师和同学利用如图所示的器材进行实验。其中演示板上固定了四条金属电阻丝，a、b、c三条长度均是1m，d的长度0.5m；a、b的横截面积相同，材料不同；a、c的材料相同，但c的横截面积大于a；a、d的材料和横截面积都相同。

(1)在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把M、N跟________两根电阻丝接入电路，闭合开关，记下电流表的示数，分析比较这两根金属丝电阻的大小。可得结论_________________。

(2)依次把M、N跟a、d的两根电阻丝接入电路，闭合开关，电流表示数不同，分析比较a、d两根金属丝电阻的大小，可探究电阻跟        的关系，其结论是：___________________。

(3)以上方法在研究物理问题时经常用到，被称为控制变量法，试根据学过的物理知识，再列出一例用这种方法研究的问题：________________。

(4)随着现代生活水平的提高，我们周围的电力设备需要改造，即“增容”。有的是用较粗的铝线替换原来较细的铝导线，有的是用铜线替换原来铝导线，联系以上的实验，说说你的看法。

【答案】（1）a、c；长度、材料相同时，导体的电阻与导体横截面积有关；（2）长度；导体的材料、横截面积相同时，导体的电阻与导体的长度有关；（3）研究压力产生的效果与什么因素有关；（4）提示：考虑在长度、材料一定时，导体的电阻与横截面积的有关；考虑在长度横截面积一定时，导体的电阻与材料的有关。