資源簡介

第6課時　電壓與電阻
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一、電壓(b)
1．含義：電壓是形成電流的原因，電壓使電路中的自由電荷定向移動形成了電流。電源是提供電壓的裝置。電壓單位是伏特，簡稱伏，符號為V。
常見電壓值：一節普通干電池電壓：__1.5V__；一只蓄電池電壓：__2V__；我國家庭照明電路電壓：__220V__；一般情況下，對人體的安全電壓： __≤36V__。
2．電壓的測量
測量電壓用電壓表，其電路符號：__/__。實驗室用的電壓表有三個接線柱、兩個量程：__0～3V__和__0～15V__。
使用時注意：①電壓表要__并__聯在電路中；②電流從電壓表的“＋”接線柱流入，“－”接線柱流出；③被測電壓不得超過電壓表的最大量程(試觸法選量程)。
【知識拓展】
電壓表的內阻很大，接在電路中可看作是開路(此路不通電流)，電壓表可直接并聯在電源兩端測電源電壓。
3．串、并聯電路的電壓
(1)串聯電路的電壓特點：電源兩端電壓等于各用電器兩端分電壓之和。
(2)并聯電路的電壓特點：各用電器兩端分電壓都等于電源兩端電壓。
二、電阻(a)
1．電阻表示導體對電流的阻礙作用。符號為R。單位是歐姆(歐)，符號是Ω。
2．影響導體電阻大小的因素的實驗探究
實驗原理：在電壓不變的情況下，通過電流的變化來研究導體電阻的變化(也可以用串聯在電路中小燈泡亮度的變化來研究導體電阻的變化)。
實驗方法：__控制變量法__。
實驗結論：導體的電阻是導體本身的一種性質，導體的電阻大小與導體的__長度__、__橫截面積(粗細)__、__材料__以及溫度有關。
【知識拓展】
導體的電阻大小與是否接入電路、有無外加電壓及通過電流大小等外界因素均無關。
三、變阻器(b)
變阻器是__通過改變接入電路中的電阻絲的有效長度來改變電阻大小__從而改變電路電流的裝置。
連接：串聯在電路中，“一上一下”連接，接入電路前應將電阻調到最大。
銘牌“20Ω　1A”中“20Ω”字樣表示__滑動變阻器的最大阻值為20Ω(或變阻范圍為0～20Ω)__；“1A”字樣表示__滑動變阻器允許通過的最大電流為1A__。
四、利用電流表、電壓表判斷電路故障(a)
1．電流表示數正常而電壓表無示數
“電流表示數正常”表明主電路為通路，“電壓表無示數”表明無電流通過電壓表，則故障原因可能是①__電壓表損壞__；②__電壓表接觸不良__；③__與電壓表并聯的用電器短路__。
2．電壓表有示數而電流表無示數
“電壓表有示數”表明電路中有電流通過，“電流表無示數”說明沒有或幾乎沒有電流流過電流表，則故障原因可能是①__電流表短路__；②__和電壓表并聯的用電器開路__，此時電流表所在電路中串聯了大電阻(電壓表內阻)使電流太小，電流表無明顯示數。
3．電流表和電壓表均無示數
“兩表均無示數”表明無電流通過兩表，除了兩表同時被短路外，最大的可能是__主電路斷路導致無電流__。
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類型一　電壓特點
典例1 [2019·廣東]如圖所示電路，電源電壓恒定，R1、R2為定值電阻。只閉合S1，電壓表的示數為U1，電流表的示數為I1，下列說法正確的是(　C　)
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圖6－1
A．電源電壓等于U1
B．再閉合S2，電壓表的示數不變，電流表的示數變大
C．斷開S1，只閉合S2，電壓表的示數為U2，電流表的示數為I2，則U2＞U1，I2＞I1
D．斷開S1，同時閉合S2、S3，電壓表的示數為U3，電流表的示數為I3，則U3＝U1，I3＞I1
【解析】 只閉合S1時，R1與R2串聯，電壓表測R2兩端的電壓，電流表測電路中的電流，I1＝，U1＝I1R2＝×R2＜U；再閉合S2后，R1被短路，電路中電流變大，R2兩端的電壓變大，即電壓表和電流表的示數均變大；斷開S1，同時閉合S2、S3時，R1與R2并聯，電流表測干路電流，電壓表測電源兩端的電壓，此時電壓表的示數U3＝U＞U1，I3＝＋＞，即I3＞I1。
跟蹤訓練1 [2019·杭州校級模擬]如圖所示電路，電源電壓不變，開關S閉合、S1斷開，電壓表示數為U1，開關S、S1均閉合，電壓表示數為U2，已知U1∶U2＝5∶8，則電阻R1、R2阻值之比是(　A　)
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圖6－2
A．3∶5
B．5∶3
C．5∶8
D．8∶5
類型二　探究電阻大小影響因素
典例2 [2019·杭州上城區二模]小金想探究導體長度對導體電阻大小的影響，現有器材：導線若干、橫截面積相同但長度不同的鎳鉻合金絲6根、歐姆表(歐姆表是直接測量電阻值的儀表，內部由電源U、靈敏電流表G、滑動變阻器R0串聯而成，內部結構如圖)。
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圖6－3
(1)請幫小金畫出實驗電路圖。
(2)表中是小金在實驗時記錄的實驗數據，在坐標系中畫出電阻隨長度變化的圖像。
實驗序號
1
2
3
4
5
6
L(m)
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
R(Ω)
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
(3)通過分析，可以得出的結論是__同種材料的導體，橫截面積相同時，導體電阻大小和長度成正比__。
【答案】 (1)如答圖所示。　 (2)如答圖所示。
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典例2(1)題答圖　　　典例2(2)題答圖
跟蹤訓練2 [2019·德清二模]某興趣小組的同學為探究導體電阻與導體長度以及橫截面積之間的關系，設計了如圖所示的電路。實驗時他們將所選的兩種金屬絲接入電路1和2的位置，通過比較電壓表的示數來比較電阻絲的大小。現有幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規格如表所示。
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圖6－4
編號
材料
長度(m)
橫截面積(mm2)
A
鎳鉻合金
1
0.1
B
鎳鉻合金
2
0.1
C
鎳鉻合金
1
0.5
D
錳銅合金
1
0.1
E
錳銅合金
1
0.5
(1)在探究導體電阻與導體長度之間的關系時，他們將編號為A、B兩根金屬絲對應接入電路1和電路2的位置，當發現電壓表示數U1∶U2接近__1∶2__時，可以初步判定：在導體的材料和橫截面積相同的條件下，導體的電阻與其長度成正比。
(2)在探究過程中，如果將編號為A和C兩根金屬絲接入電路1和2的位置，則他們想探究的是導體電阻與__橫截面積__之間的關系。
類型三　變阻器的作用
典例3 [2019·諸暨模擬]如圖為測定風速大小的裝置，探頭、金屬桿與滑動變阻器R2的滑片P相連，可上下移動。電路電壓一定，當風速增大時，電壓表的示數如何變化并解釋其原因。
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圖6－5
【答案】 電壓表示數變大。當風速增大時，探頭上方的空氣流速大，氣壓小。金屬桿帶動滑片P上移，R2阻值減小。電路的總電阻減小，電流增大，定值電阻R1兩端的電壓增大，故電壓表的示數增大。
跟蹤訓練3 [2019·溫州模擬]如圖所示電路，電源電壓不變，閉合開關S后，滑動變阻器的滑片向右滑動時(　A　)
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圖6－6
A./變大，/變小，燈泡變暗
B./變小，/變大，燈泡變亮
C./變小，/變小，燈泡變暗
D./變大，/變大，燈泡變亮
類型四　電路故障的分析與判斷
典例4 [2019·金華麗水]小金制作了一個利用電壓表測物體重力的小作品，它能在電壓表盤上讀出所放物體重力的大小，如圖所示。
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圖6－7
(1)當秤盤不放任何重物時，滑片P恰好處于a點。閉合開關，當秤盤上所放鉤碼個數增多時，電壓表示數將__增大__(選填“增大”“減小”或“不變”)。
(2)一段時間后，在秤盤放2N重的鉤碼時，表盤讀數比2N大，換不同重的鉤碼反復試驗，每次讀數都不同且大于鉤碼的重力。產生這一現象是由于__A__引起的(填字母)。
A．R1短路 　B．R1斷路 　C．R2短路 　D．R2斷路
【解析】 (1)分析電路可知，當鉤碼個數增多時，滑片P下移，電路中電流大小不變，電壓表測量滑動變阻器aP段的電壓，其示數隨滑片P的下移而增大。(2)當R1短路時，電路中總電阻減小，電流增大，電壓表示數將偏大，符合題意。當R1斷路時，電路中無電流通過，電壓表示數為0。當R2短路時，電壓表相當于接在導線兩端，示數為0。當R2的bP段斷路時，電路中無電流通過，電壓表示數為0；當R2的aP段斷路時，電壓表串聯在電路中，電壓表示數為電源電壓，移動滑片P時示數無變化。
跟蹤訓練4 [2018·鹽城]在探究串聯電路電壓特點的實驗中，小紅按圖正確連接好電路，閉合開關后發現兩電壓表指針偏轉角度相同。為尋找電路故障，小紅用一根檢測導線分別并聯在燈L1和L2的兩端，發現兩電壓表指針所指位置沒有任何變化。由此可以推斷(　D　)
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圖6－8
A．L1一定短路
B．L2一定斷路
C．L1短路，同時L2斷路
D．檢測導線一定斷路
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1．[2019·舟山校級一模]有一個長方體金屬電阻，材料分布均勻，邊長分別為a、b、c，且a>b>c。電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻阻值最小的是(　A　)
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2．[2019·湖州南潯區一模]如圖所示，電路中電源兩端的電壓保持不變，閉合開關S，電流表A1、A2的示數分別為I1、I2，電壓表V的示數為U。某時刻，在滑動變阻器滑片P位置沒有改變的情況下，突然出現電流表A2的示數減為I1，而電流表A1和電壓表V示數不變的現象。對于此電路可能出現的故障，下列判斷中正確的是(　A　)
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圖6－9
A．電燈L出現斷路
B．電燈L出現短路
C．滑動變阻器出現斷路
D．滑動變阻器出現短路
3．[2019·揚州]如圖所示，電源電壓保持不變，開關S閉合后，調節滑動變阻器滑片，下列說法正確的是(　B　)
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圖6－10
A．滑片向左滑動，電流表示數增大，電壓表示數減小
B．滑片向左滑動，電流表、電壓表示數都增大
C．滑片向右滑動，電流表、電壓表示數都增大
D．滑片向右滑動，電流表示數減小，電壓表示數增大
4．[2019·金華校級一模]如圖甲所示的電路，當閉合開關后兩只電壓表的指針偏轉均如圖乙所示，則R1兩端的電壓是__6__V，R1與R2的電阻之比為__4∶1__。
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圖6－11
5．[棗莊中考]學習了電學知識后，小明對影響電阻大小的部分因素進行了探究，器材有：開關、電流表、干電池(電壓恒為1.5V)各一個，三根完全相同的合金絲，導線若干，連接如圖甲所示的電路，小明將合金絲以不同方式分別接入電路A、B之間，閉合開關S后，記錄的數據如表。
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圖6－12
連接方式
一根
兩根串聯
三根串聯
兩根并聯
三根并聯
電流表讀數(A)
__0.3__
0.15
0.1
0.6
0.9
根據實驗數據，回答下列問題：
(1)圖乙是將一根合金絲接入電路時電流表讀數，請將其填入表格中。
(2)導體的電阻大小跟材料、長度和橫截面積的關系。①電阻大小與長度的關系：__材料和橫截面積相同時，導體的電阻跟長度成正比__；
②電阻大小與橫截面積的關系：__材料和長度相同時，導體的電阻跟橫截面積成反比__。
(3)分析表中的實驗數據，還可以得出通過導體的電流與電阻的關系：__導體兩端的電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比__。
(4)實驗中一根合金絲的電阻為__5__Ω，若該合金絲的橫截面積為1mm2，則一根合金絲的長度是__5__m。(已知該合金絲長1m、橫截面積1mm2的阻值為1Ω)
【解析】 (4)根據電阻與導體的長度和橫截面積的關系，對于材料相同的導體，電阻值可記為R＝×1Ω·mm2/m。由R＝可知，一根合金絲的導體電阻R＝＝＝5Ω；代入上面關系式：5Ω＝×1Ω·mm2/m，所以L＝5m。
6．[2019·杭州校級模擬]小明同學想通過實驗來驗證兩個定值電阻串聯后的電壓特點：兩個定值電阻兩端的電壓之比等于兩個定值電阻的阻值之比，于是找了實驗器材：一個電壓表、一個電源、兩個阻值不同的定值電阻、若干開關、若干導線，請你利用這些器材幫他設計該實驗方案。(要求實驗過程中不拆接或更換電阻、開關、電表和導線)
(1)畫出實驗的電路圖。
(2)寫出實驗的主要步驟以及需要測量的物理量：__按照電路圖連接實物圖，閉合開關S1，讀出此時電壓表兩端的電壓，記為U1；閉合開關S2，讀出此時電壓表示數，記為U2__。
(3)請寫出利用測得的數據驗證串聯電路電壓特點的方法：__比較和大小，若兩者相等，則可驗證結論。(本題其他的電路設計合理也可)__。
【答案】 (1)如答圖所示。
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第6(1)題答圖

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