专题08 电阻与变阻器- 2022-2023 九年级全一册物理《压轴挑战》培优专题训练（人教版）

专题08  电阻与变阻器压轴培优专题训练（原卷版）

1．将半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能，如应用砷化铌纳米材料做电子元件，可以有效减少发热。如图所示电器中最适合用这种材料制作的是（　　）

A．电熨斗 B．电风扇 

C．电饭煲 D．电热水壶

2．有一种红外感应LED灯，采用先进的人体热红外线检测感应技术，在晚上或光线较暗并有人在感应范围内活动的情况下自动开启，当人体离开或停止活动后延时熄灭，该照明灯的“智能控制电路”是由　   　（选填“超导体”或“半导体”）制成的红外“开关”和光控“开关”组成。由以上信息可判断这两个“开关”是　  　，接入电路的，写出你判断的理由　                                                           　。

3．半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料。如图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接、下端分别和铜片B连接，连接后接到电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经铜片A流向P型半导体，此时，铜片A会从空气吸收热量，铜片B会向空气放出热量；若改变电源的正、负极，使电流方向从P型半导体经铜片A流向N型半导体，这时，铜片A会向空气放出热量，铜片B从空气吸收热量。由于单个制冷单元制冷量很小，为了满足实际需要，需要多个制冷单元同时工作。

请回答下列问题：

（1）如图所示电路中，若使电冰箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱　  　，铜片B置于电冰箱　   　，这就是半导体电冰箱的工作原理（选填“箱内”或“箱外”）。

（2）如图所示电路中，若电源正、负极互换，其他条件不变，则铜片B表面空气的温度将　  　（选填“升高”或“降低”）。

（3）如图所示电路中，若P型半导体与N型半导体位置互换，其他条件不变，则铜片A上表面空气的温度将　   　（选填“升高”或“降低”）。

4．阅读下列材料，回答下列问题：

1911年，荷兰科学家卡末林﹣昂内斯（Heike Kam erlingh﹣Onnes）用液氦冷却汞，当温度下降到4.2K（零下268.95℃）时，水银的电阻完全消失。当温度降低到足够低时，有些材料的电阻变为零，这即为超导现象。1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质﹣完全抗磁性，也称迈斯纳效应。完全抗磁性是指磁场中的金属处于超导状态时，体内的磁感应强度为零的现象。迈斯纳效应使人们可以用此原理制造超导列车和超导船，由于这些交通工具将在悬浮无摩擦状态下运行，这将大大提高它们的速度和安静性，并有效减少机械磨损。另外利用超导悬浮还可制造无磨损轴承，将轴承转速提高到每分钟10万转以上。

发生超导现象时的温度称为临界温度。2014年12月，我国科学家发现了一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物，其超导转变温度高达40K（零下233.15摄氏度）以上，这是世界上首次利用水热法发现铁硒类新型高温超导材料，堪称铁基超导研究的重大进展，为相关体系新超导体的探索提供了新的研究思路。同时，为探索铁基高温超导的内在物理机制提供了理想的材料体系。

（1）当温度降低到足够低时，有些材料的　  　变为零，这即为超导现象。

（2）荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质　     　，也称迈斯纳效应。

（3）利用超导材料输电，可最大限度地减少电能转化为　 　能所造成的能量损失。

（4）假如白炽灯的灯丝、电动车内电动机的线圈、电饭锅及电熨斗内部电热丝都用超导材料制作，当用电器通电时，假设这些导体的电阻都变为零，下列说法正确的是　 　

A．白炽灯仍能发光且更省电      B．电动车仍能行驶且效率更高

C．电饭锅仍能煮饭且效率更高    D．电熨斗仍能熨烫衣服且更省电。

5．阅读下面的短文。回答问题：半导体制冷

 半导体材料有P型半导体和N型半导体两种，除了可以用于各种电子元器件外，还可以用作制冷材料，甲图是一个半导体制冷单元的原理图，P型半导体和N型半导体的上端和铜片A连接，下端分别和铜片B连接后接到直流电源的两端，此时电路的电流方向是从N型半导体经A流向P型半导体，铜片A会从空气吸收热量。铜片B会向空气放出热量，反之，改变直源电源的正负极方向，使电流方向从P型半导体经A流向N型半导体，这时。铜片B会从空气吸收热量，铜片A会向空气放出热量。

 半导体中有可以自由移动的电荷。通电时，电荷移动的方向与电流方向相反。由于电荷在不同的材料中具有不同的能量，当它从高能量状态向低能量状态运动时放出热量；从低能量状态向高能量状态运动时吸收热量。

 从铜片上吸收（放出）热量的多少可用公式Q＝π•I表示，其中，I为电流的大小，π称为“帕尔帖系数”，吸收热量时π为正值，放出热量π为负值，π的绝对值不变。

请回答下列问题：

（1）如甲图，若要使一个电冰箱箱内的温度下降，铜片A置于电冰箱　  　，铜片B置于电冰箱　  　（前两空选填“箱内”或“箱外”），这就是半导体电冰箱的工作原理；

（2）如甲图，电荷在P型半导体　 　（选填“高于”或“低于”）N型半导体中的能量；

（3）若将甲图中电源换成交流电源，此时电冰箱　  　（选填“能”或“不能”）正常制冷；

（4）给半导体制冷器提供乙图所示交流电，当电流为正值时，表示电流方向与甲图直流电方向相同，当电流为负值时，表示电流方向与乙图直流电方向相反，在丙图上作出铜片B处的Q﹣t图象。

6．某段金属导体两端的电压为U时，导体中电子定向移动速度为v。如果把这段导体均匀拉长1倍后仍要保持它两端的电压为U，则导体中电子平均定向移动速度为（　　）

A．v/4 B．v/2 C．v D．2v

7．渝区某学校的初三学生在学习电阻概念之前，有三种不同的猜想，猜想一：电阻与导体的长度有关；猜想二：电阻的大小可能与导体的横截面积有关；猜想三：可能与导体的材料有关。他们根据自己的猜想设计实验方案，并分成两组进行实验，他们将导体分别接在某一恒定电压的两端，用电流表测量通过导体的电流来了解大小，然后将相关实验数据整理后，填入下表中。

（1）比较实验序号　 　的数据及相关条件，可以验证猜想一，依据是：　           

　                                                                         。

（2）实验完成以后，某同学发现表格中的数据不能验证上述全部的猜想，你认为理由是　                                                                     　。

学进一步分析比较实验序号1、2、3或5、6数据中所记录的导体长度及横截面，结合相关条件，可初步得出的结论是：常温下，　                                        

　                                                                         。

上述进一步分析出来的规律，实验序号7所空缺的数据应该为　   　。

8．小明为了研究物质的导电性能或电阻大小与温度的关系，连接了如图电路，开关S1、S2闭合后，分别用酒精灯给玻璃心柱、细铁丝加热。

请回答：

（1）在玻璃心柱温度不断升高而发红的过程中，看到L1灯泡亮度逐渐 　     　，说明 　                                                          　；

（2）在细铁丝温度不断升高而发红的过程中，看到L2灯泡亮度逐渐 　       　，说明 　                                                          　。

9．如图所示有四条合金线，a、b、c为镍铬合金线，d为锰铜合金线。已知a、b、d长度相同，c的长度为它们的一半；a、c、d粗细相同，b的横截面积为它们的两倍。在温度不变的条件下，要用实验的方法研究导体的电阻跟哪些因素有关，按要求完成下列内容：

（1）要完成实验，至少还需要的实验器材有：电池组（或其他电源）一个，开关一个，　 　，导线若干。

（2）研究导体的电阻跟材料的关系，需选用的两条合金线是　   　。

（3）研究导体的电阻跟长度的关系，需选用的两条合金线是　   　。

（4）研究导体的电阻跟横截面积的关系，需选用的两条合金线是　    　。

10．阅读以下材料，回答相关问题。

物体电阻与温度的关系当温度不断升高，物体的电阻是否会不断变化，最终变成无限大呢？其实，不同材料的物体情况各有不同。金属导体，如铁、铜等，其电阻率（电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量）随温度的升高而变化。这是因为温度升高，金属材料中自由电子运动的阻力会增大，电阻就会不断变大。到了一定温度，物态开始发生变化，例如：从固体变成液体，再从液体变成气体。在物态变化时，由于原子的排列变得更为混乱、分散，电阻率还会出现跳跃式的上升。半导体，由于其特殊的晶体结构，所以具有特殊的性质。如硅、锗等元素，它们原子核的最外层有4个电子，既不容易挣脱束缚，也没有被原子核紧紧束缚，所以半导体的导电性介于导体和绝缘体之间。但温度升高，半导体原子最外层的电子获得能量，挣脱原子核的束缚成为自由电子，可供其他电子移动的空穴增多，所以导电性能增加，电阻率下降。掺有杂质的半导体变化较为复杂，当温度从绝对零度上升，半导体的电阻率先是减小，到了绝大部分的带电粒子离开他们的载体后，电阻率会因带电粒子的活动力下降而稍微上升。当温度升得更高，半导体会产生新的载体（和未掺杂质的半导体一样），于是电阻率会再度下降。绝缘体和电解质，它们的电阻率与温度的关系一般不成比例。还有一些物体，如锰铜合金和镍铬合金，其电阻率随温度变化极小，可以利用它们的这种性质来制作标准电阻。当温度极高时，物质就会进入新的状态，成为等离子体。此时，原子被电离，电子溢出，原子核组合成离子团，因此即使原本物质是绝缘体，成为等离子体后也可导电。如果温度更高会是什么情况？据报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室下属的研究小组，利用相对论重离子对撞机成功地制造出有史以来最高温度，该极端状态产生的物质成为新的夸克胶子混合态，其温度约为四万亿摄氏度，是太阳核心温度的25万倍。这种物质存在的时间极短（大约只有10﹣28s），所以它的电性质尚不明确。总之，物体电阻与温度之间的关系非常复杂，温度升高到一定程度时，物体的电阻并不一定会变得无限大，使得电流完全无法通过。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）绝缘体成为等离子体后 　  　导电。（选填“能够”或“不能”）

（2）本文的第二自然段，研究的科学问题的自变量是温度，因变量是 　  　。

（3）一般情况下，随着温度的升高，下列说法正确的是 　  　。

A．金属导体的导电性会增强

B．半导体材料的电阻率可能会减小

C．用镍铬合金制成的滑动变阻器的最大阻值变小。

11．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。

（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　  　。

（2）为粗略判断a、b两点间导体电阻的大小，可观察　        　。

（3）另有甲、乙两位同学分别对小明的电路作了如下的改进：甲把灯泡换为电流表；乙在原电路中串联接入电流表，你认为　 　同学的改进更好一些，理由是　         　。

12．在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中。小明实验小组设计了如图所示的

探究电路图，A、B间可接入所研究的导体，此电路的设计是通过观察对比灯泡的亮度现象来比较电阻大小的。

（1）下表中给出了四种导体，如果想探究电阻与材料的关系，应选择编号 　   　的两种导体接入电路的AB间。

（2）如果在A、B间先后接入编号为2和3的导体，这是在探究导体电阻与 　       　关系。发现接入导体3时小灯泡更亮些，则由此可初步得出的结论为 　                

　                                           。

（3）实验小组还想检测HB、2B铅笔芯的导电性，他们取两段HB和2B铅笔芯，分别接入电路A、B间观察比较灯泡的亮度就可以验证它们的导电性了。请指出他们设计中的错误：　                                           　。

（4）请你评价此电路设计上的不足 　                                        　。你对此设计的改进意见是：　              　。

13．在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：

导体的电阻可能与①导体的长度有关、②导体的横截面积有关、③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示。

（1）按照图1所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，通过观察　               　来比较导体电阻的大小。

（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号　   　两根电阻丝分别接入电路进行实验。

（3）分别将A和D两电阻丝接入图电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟　   　有关。

（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图2所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差较大，解决这一问题的措施是　                　。

14．在探究影响导体电阻大小的因素时，实验室提供了4根导体，其信息如表所示：

（1）按照如图所示的电路进行探究，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察　 

　             来比较导体电阻的大小。

（2）选择编号为A和C两个导体进行实验，发现IA＜IC，这说明导体的材料、长度相同时，横截面积越大电阻　   　。

（3）为了验证电阻大小与长度的关系，应选用编号　     　两根导体分别进行实验。

（4）分别将编号为A和D的两个导体接入电路，电流表示数分别为IA和ID，则其大小关系为IA　  　ID。

15．在探究影响导体电阻大小的因素时，小兵、小红两位同学作出了如下猜想：

①导体的电阻与导体的长度有关

②导体的电阻越导体的横截面积有关

③导体的电阻与导体的材料有关 

实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如表

为了验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。

（1）为了验证上述猜想①，应该选用编号为　   　两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想　  　（填序号）；如果选用编号为A、D两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想　  　（填序号）．分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：长度和横截面积相同时，　                                  　。

（2）有同学认为：可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的变化情况。老师指出：此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化　        　（选填“明显”或“不明显”）。

（3）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就　  　了输电线的电阻，从而可以　  　输电线上的电能损失（选填“增大”或“减小”）。

16．如图甲所示是小明为“探究影响导体电阻大小因素”设计的实验电路，A、B之间接导体，

（1）本实验通过观察　       　比较导体电阻的大小。

（2）小明发现手边只有一根较长的金属丝，他可以探究导体的电阻是否与　    　和

　      　有关。

（3）热敏电阻的阻值会随温度的改变而改变。小明同学用图乙所示的电路来探究热敏电阻RT的阻值与温度的关系。已知M为控温器，电源电压恒为12v，R为电阻箱（一种可以改变并读出阻值的变阻器）。

①可利用对液体加热来改变热敏电阻的温度，在控温器中应该加入下列哪种液体？　 　

A．自来水    B．煤油    C．食盐溶液

②当控温器中液体温度为80℃，电阻箱阻值为100Ω时，电流表的示数为0.1A．则该温度下热敏电阻的阻值为　 　Ω。

（4）依次改变控温器中的液体温度，同时改变电阻箱的阻值，使电流表的示数始终保持在0.1A．通过计算得到相关数据记录如下。从表中可以看出，在一定温度范围内，该热敏电阻的阻值随温度的升高而　  　。

（5）在科技创新活动中，小明用该热敏电阻和电压表制成了一支指针式温度计（图略）．它可以直接在电压表刻度盘上读出相应温度。若电压表的读数会随温度的升高而增大，则应在原理图（丙）中　 　两端接入一电压表。

A．ab              B．bc               C．ac。

17．滑动变阻器实现变阻是通过改变连入电路中电阻丝的（　　）

A．电压 B．电流 C．长度 D．材料

18．小明用电流表和滑动变阻器设计了如图1所示的压力测量仪，可以反映弹簧上方金属片受到的压力大小。其中R′是滑动变阻器，R是定值电阻，电源电压恒定不变，压力表实际上是一个电流表。

（1）当开关S闭合，金属片受到的压力增大时，变阻器的阻值　 　，电流表示数　  　。（填“变大”“变小”或“不变”）

（2）我们将电流表中的电流刻度换成相应力的刻度，就能直接显示金属片受到的压力大小。如果刻度盘中的力刻度值为100N（如图2所示），则120N的刻度应在100N的　　边（填“左”或“右”）。

19．如图甲所示，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应滑到　 　端（选填“a”或“b”）；滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的　  　从而改变电阻，闭合开关S，当电流表的示数如图乙所示，通过灯L的电流　  　A。

20．如图所示为利用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实物连接图。

（1）在方框内画出相应的电路图。

（2）在开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应该放在　 　端。（选填“A”或“B”）（3）若要使灯泡变亮，滑片P应向　 　端滑动，这时电流表的示数将　  　（选填“变大”或“变小”或“不变”）

（4）如果把滑动变阻器的A、D接线柱位置对调，对原电路及其滑动变阻器的调节规律是否有影响？请说明理由。

21．如图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0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逆时针转动时，流过灯泡L的电流变　 　（填“大”或“小”），此时电阻丝的电压　  　（变大、变小）。

22．电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势受到了消费者的青睐。奖励才同学家春节前买回一辆电动自行车，他认真阅读说明书后了解到：

（1）要使车行驶且车灯亮铃不响应闭合开关　         　。

（2）支起撑脚，扭开钥匙开关后，旋动右手的“调速”把手，发现后轮的转速会发生变化。他猜测这个“调速”把手相当于　         　。

（3）这种品牌的电动车可以“自发电”。如果它的电路图可以简化成图所示，请你写出验证它可以“自发电”的具体做法　                                           

　                                     。电动车在行驶的过程中，蓄电池的能量转化是　                        　。