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4.3 物質的導電性與電阻
我們為什么用金屬銅做導線，而用塑料或橡膠做金屬導線的外套呢？ 為什么不能用濕手去操作開關呢？
一、物質的導電能力
1、導體：容易導電的物質叫作導體。金屬、石墨、人體、大地、鹽類的水溶液等都是導體。
2、絕緣體：不容易導電的物質叫作絕緣體。橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、油和干燥的空氣等都是絕緣體。
3、半導體：導電能力介于導體與絕緣體之間的一類物質叫作半導體。常見的半導體材料是硅和鍺。半導體主要用于電子工業或IT產品。
4、導體與絕緣體之間沒有絕對的界限，絕緣體可變成導體：玻璃燒紅會導電。導體表面被氧化或腐蝕后，導電能力下降甚至不導電。干燥的空氣是絕緣體，潮濕的空氣會導電；
二、物質導電的原因
1、導體和絕緣體的區別是內部的導電機制不同。導體內部有大量的可以自由移動的電荷
（1）金屬導體內部存在大量自由移動電子，這些自由電子沒有固定的移動方向，但在外接電源的電壓作用下下，自由電子會發生定向移動形成電流，容易導電；
（2）酸、堿、鹽等水溶液中的自由電荷是正、負離子。
2、絕緣體不容易導電并不是沒有電荷，而是能夠自由移動的電荷很少，電荷幾乎都被束縛在原子的范圍，但當條件改變時，絕緣體可能導電，如玻璃在溫度升高時，它的導電能力會逐漸增強。
三、電阻
1、電阻
（1）概念： 電阻是導體對電流的阻礙作用，導體對電流的阻礙作用越強，電阻值就大。
（1）符號： 電阻用字母R表示，電阻在電路中的元件符號為。
（3）單位： 在國際單位制中，電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號是Ω。比歐姆大的單位有千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），它們之間的換算關系如下：1兆歐（MΩ）＝103千歐（kΩ）＝106歐（Ω）。
說明：（1）導電能力越強，電阻值越小；（2）電阻越大，導體的導電能力越弱。
2、影響導體電阻大小的因素（實驗探究）
（1）實驗方法：控制變量法、轉換法。
（2）比較電阻大小的方法
①定性比較：在同一電源下，把對照的電阻分別和同一小燈泡串聯，觀察比較燈泡的亮暗。
②定量表示：在同一電源下，用電流表測定并比較通過對照電阻的電流大小。
（3）實驗結論：導體的電阻與導體的長度、橫截面積和材料有關。用同種材料制成的導線，導線越長，電阻越大；導線越細，電阻越大。
【知識拓展】電阻的計算公式： （——導體的電阻率；l——導體的長度；S——導體的橫截面積）
3、與密度、比熱、導熱性等特性一樣，導電能力的強弱也是物質的一種特性，即每一種物質的導電能力是不相同的。
4、科學研究還表明，導體的電阻與溫度有關。如，金屬導體的電阻會隨溫度的升高而增大。同時，科學家還發現，某些材料的溫度降低到一定程度時，電阻會突然消失（如水銀在－269 ℃時，電阻會突然消失），這就是超導現象。
【例1】輕軌電車是近年來城市發展的無污染的新興工具。當輕軌電車開動時，輕軌電車與架空電線的接觸點由于高速摩擦產生高溫，因此接觸點上的材料應該具有耐高溫、不易氧化、能導電的性質。從導電性來考慮，你認為接觸點上的材料應選用（ D ）
A. 有機玻璃 B. 塑料 C. 橡膠 D. 石墨
1、下列關于導體和絕緣體的說法中錯誤的是（ D ）
A. 容易導電的物體叫導體，不容易導電的物體叫絕緣體
B. 金屬能導電的原因是金屬里面有自由的電子
C. 絕緣體也能帶電
D. 絕緣體不能導電的原因是絕緣體內沒有電子
2、“全碳氣凝膠”是浙江大學的科學家發明的一種新材料，其構造類似于海綿，具有良好的導電性，是世界上最輕的材料之一，由此可見，“全碳氣凝膠”是（ D ）
A. 密度小的絕緣體 B. 密度大的導體 C. 密度大的絕緣體 D. 密度小的導體
【例2】材料、橫截面積均相同的兩根電阻絲(溫度相同)，a的長度大于b的長度，則(　C　)
A．a的電阻小于b的電阻 B．a的電阻等于b的電阻
C．a的電阻大于b的電阻 D．無法判斷a與b電阻的大小
1、如圖所示是探究影響導體電阻大小因素的實驗裝置(導線的數量及連接可改變)，演示板上的金屬絲長短粗細都相同，A、B和C都是鎳鉻合金絲、D是銅絲、E是鐵絲，下列說法正確的是 ( D )
A. 實驗中，電流表示數越大說明電阻越大
B. 該裝置無法研究電阻與導體橫截面積的關系
C. 在圖示情況下，將B接線柱處導線改接在C處，電流表示數將變大
D. 在圖示情況下，連接B、C接線柱，電流表示數將變大
2、一根長1m導線，電阻為R，先把它剪去一半，再將剩下的一半拉長到1m，此時它的電阻（ A ）
A. 大于R B. 等于R C. 小于R D. 因條件不足，無法判斷其變化

1、下列說法錯誤的是(　B　)
A．潮濕的空氣有可能導電
B．只有金屬才是導體
C．絕緣體不容易導電，卻是重要的電工材料
D．半導體的導電能力介于導體和絕緣體之間，并有獨特性質
2、金屬導體和絕緣體的區別在于（ B ）
A. 金屬導體中有電子，絕緣體中沒有電子
B. 金屬導體中的電子能自由移動，絕緣體中電子不能自由移動
C. 金屬導體中有自由電子，絕緣體中幾乎沒有自由電子
D. 金屬導體中沒有自由電子，絕緣體中有自由電子
3、般加油站都標有“嚴禁使用塑料桶裝運汽油”的警告。原因是塑料是一種良好的絕緣體，經摩擦產生的電荷不易被傳導，易造成火災。由此可見（ B ）
A. 絕緣體不容易導電，也不能帶電 B. 絕緣體不容易導電，但能帶電
C. 絕緣體容易導電，也能帶電 D. 以上說法都不正確
4、關于導體和絕緣體，下列說法正確的是(　A　)
A．絕緣體對電流的阻礙作用大，但能夠帶電
B．金屬能夠導電的原因是金屬里面的電子都能自由移動
C．能夠導電的物體叫導體，不能導電的物體叫絕緣體
D．絕緣體不能導電的原因是絕緣體內部沒有電子
5、圖中標出了制成鉛筆的幾種材料，通常條件下屬于導體的是 (　B　)
A．木材、橡皮 B．石墨、金屬 C．木材、金屬 D．石墨、橡皮
6、青少年科技創新材料中有一種變光二極管，電流從其P端流入時發紅光，從其Q端流入時發綠光，奧秘在于其內部封裝有一紅一綠兩個發光二極管，發光二極管具有單向導電性，其符號為 ，當電流從“＋”極流入時二極管能通電且發光，當電流從“－”極流入時二極管不能發光，則該變光二極管的內部結構可能是圖中的(　D　)
7、在如圖所示電路中，開關閉合后，電流表的示數是0.6 A，當緩慢給線圈加熱一段時間后，觀察電流表的示數，可以看到電流表的示數將(　A　)

A．小于0.6 A B．等于0.6 A C．大于0.6 A D．無法判斷
8、如圖所示，自由電子在金屬導體中的定向移動，跟水在塞滿石頭的水管中的流動類似，會受到阻力。下面是幾位同學根據“水管一石頭模型”的理解和對決定電阻大小因素的猜想，其中錯誤的是（ C ）
A. 粗細相同的水管，管子越長，阻力越大，猜想導體越長，它的電阻可能越大
B. 長度相同的水管，管子越粗，阻力越小，猜想導體越粗，它的電阻可能越小
C. 同學們在猜想過程中利用了對比這一思維方法
D. “水管一石模型”利用了物理中的建立模型法
9、給你兩根長度相同、橫截面積不同、材質均勻的鎳鉻合金線，一組電源、一只電流表、一個開關、若干根導線，現需要研究的課題有：①導體的電阻跟它的橫截面積的關系；②導體的電阻跟它的長度的關系；③導體的電阻跟它的材料的關系。由上述實驗器材，可以完成的研究課題是(　C　)
A．只有① B．只有② C．①② D．①②③
10、如圖所示是一種“按鈕式”開關的縱剖面圖，圖中C是按鈕，D是外殼，A、B各有接線柱與電路相連接。其中， 和 應是好的絕緣體， 和 接觸良好就可以接通電路。A的彈性很好是為了不按下C時 ，并且通常保持如圖中所示的位置。
【答案】按鈕C 外殼D A B A和B自動分開，斷開電路
11、小明通過學習得知：一般情況下，水的質量一定時，加入的食鹽越多，溶液的濃度就越大。他想探究食鹽水溶液的導電性能與什么因素有關。小明的猜想是：
a．食鹽水溶液的導電性能與溶液的濃度有關。
b．食鹽水溶液的導電性能與金屬片之間的距離有關。
c．食鹽水溶液的導電性能與溶液的溫度有關。
小明利用水、食鹽、燒杯、小勺子、電源、刻度尺、小燈泡、金屬片、酒精燈等器材，設計了如圖所示的裝置，進行了探究實驗。他記錄的實驗表格如下：
實驗次數
加入食鹽量
兩金屬片A、B間的距離/cm
燈泡亮度
1
1/4勺
2
微亮
2
1/2勺
2
較亮
3
1/4勺
1
較亮
4
1/2勺
1
很亮
（1）比較實驗次數1和2可驗證猜想_____ (填“a”“b”或“c”) 。
（2）這個實驗用到了控制變量法，我們所學的實驗中，很多也用到了控制變量法，請舉一例： ____________。
（3）在實驗過程中，小明認為用電流表代替小燈泡也能進行實驗，你認為______________(填“可行”或“不可行”)，理由是__________________________________________________________。
（4）利用現有的裝置和器材，請你對猜想c進行探究驗證。
①實驗步驟：用酒精燈加熱食鹽水溶液，觀察小燈泡的亮度變化。
②你怎樣對該實驗結果進行分析判斷？
（5）請你提出一個新的猜想：溶液的導電性能可能還與_________________________________有關。
【答案】（1）a；（2）探究液體蒸發快慢與液體溫度高低、空氣流動速度和液體表面積之間的關系；
（3）可行 電流表能測出電路中的電流大小，可反映出溶液的導電性能；
（4）如果小燈泡的亮度發生變化，說明溶液的導電性能與溶液的溫度有關，反之，則無關；
（5）金屬片插入溶液中的深度(或金屬片與溶液的接觸面積等)。
12、某科學興趣小組在探究影響導體電阻大小及燈泡亮暗的因素時，做了如圖甲所示的實驗：將鱷魚夾從較長的鎳鉻合金絲的A端逐漸滑向B端時，發現電流表示數逐漸增大，同時燈泡逐漸變亮。

（1）通過實驗可得出結論：導體的電阻大小與 有關；燈泡的亮暗與通過燈泡的電流大小有關。
（2）小明認為，決定燈泡亮暗的因素只是電流大小，請你設計一個實驗來否定小明的觀點(在圖乙所示的方框內畫出電路圖)。實驗材料：兩個不同規格的燈泡L1和L2、電池組、開關S及導線若干。
（3）接下來，小明又做了如下實驗：將整條鎳鉻合金絲AB接入電路，閉合開關，然后用大功率吹風機先對鎳鉻合金絲吹一段時間熱風，再改用冷風擋對鎳鉻合金絲吹冷風。在整個過程中觀察電流表示數的變化情況。小明所做的這一實驗基于的假設是 。
【答案】（1）導體長度；（2）電路圖如下圖所示；（3）導體的電阻與溫度有關.

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