專題08電阻與變阻器壓軸培優(yōu)專題訓練（原卷版）

專題08電阻與變阻器壓軸培優(yōu)專題訓練（原卷版）1．將半導體材料制成納米材料，具有許多優(yōu)異性能，如應用砷化鈮納米材料做電子元件，可以有效減少發(fā)熱。如圖所示電器中最適合用這種材料制作的是（）A．電熨斗 B．電風扇 C．電飯煲 D．電熱水壺2．有一種紅外感應LED燈，采用先進的人體熱紅外線檢測感應技術，在晚上或光線較暗并有人在感應范圍內(nèi)活動的情況下自動開啟，當人體離開或停止活動后延時熄滅，該照明燈的“智能控制電路”是由（選填“超導體”或“半導體”）制成的紅外“開關”和光控“開關”組成。由以上信息可判斷這兩個“開關”是，接入電路的，寫出你判斷的理由。3．半導體材料有P型半導體和N型半導體兩種，除了可以用于各種電子元器件外，還可以用作制冷材料。如圖是一個半導體制冷單元的原理圖，P型半導體和N型半導體的上端和銅片A連接、下端分別和銅片B連接，連接后接到電源的兩端，此時電路的電流方向是從N型半導體經(jīng)銅片A流向P型半導體，此時，銅片A會從空氣吸收熱量，銅片B會向空氣放出熱量；若改變電源的正、負極，使電流方向從P型半導體經(jīng)銅片A流向N型半導體，這時，銅片A會向空氣放出熱量，銅片B從空氣吸收熱量。由于單個制冷單元制冷量很小，為了滿足實際需要，需要多個制冷單元同時工作。請回答下列問題：（1）如圖所示電路中，若使電冰箱內(nèi)的溫度下降，銅片A置于電冰箱，銅片B置于電冰箱，這就是半導體電冰箱的工作原理（選填“箱內(nèi)”或“箱外”）。（2）如圖所示電路中，若電源正、負極互換，其他條件不變，則銅片B表面空氣的溫度將（選填“升高”或“降低”）。（3）如圖所示電路中，若P型半導體與N型半導體位置互換，其他條件不變，則銅片A上表面空氣的溫度將（選填“升高”或“降低”）。4．閱讀下列材料，回答下列問題：1911年，荷蘭科學家卡末林﹣昂內(nèi)斯（HeikeKamerlingh﹣Onnes）用液氦冷卻汞，當溫度下降到4.2K（零下268.95℃）時，水銀的電阻完全消失。當溫度降低到足夠低時，有些材料的電阻變?yōu)榱悖@即為超導現(xiàn)象。1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導體的另一個極為重要的性質(zhì)﹣完全抗磁性，也稱邁斯納效應。完全抗磁性是指磁場中的金屬處于超導狀態(tài)時，體內(nèi)的磁感應強度為零的現(xiàn)象。邁斯納效應使人們可以用此原理制造超導列車和超導船，由于這些交通工具將在懸浮無摩擦狀態(tài)下運行，這將大大提高它們的速度和安靜性，并有效減少機械磨損。另外利用超導懸浮還可制造無磨損軸承，將軸承轉(zhuǎn)速提高到每分鐘10萬轉(zhuǎn)以上。發(fā)生超導現(xiàn)象時的溫度稱為臨界溫度。2014年12月，我國科學家發(fā)現(xiàn)了一種新的鐵基超導材料鋰鐵氫氧鐵硒化合物，其超導轉(zhuǎn)變溫度高達40K（零下233.15攝氏度）以上，這是世界上首次利用水熱法發(fā)現(xiàn)鐵硒類新型高溫超導材料，堪稱鐵基超導研究的重大進展，為相關體系新超導體的探索提供了新的研究思路。同時，為探索鐵基高溫超導的內(nèi)在物理機制提供了理想的材料體系。（1）當溫度降低到足夠低時，有些材料的變?yōu)榱悖@即為超導現(xiàn)象。（2）荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導體的另一個極為重要的性質(zhì)，也稱邁斯納效應。（3）利用超導材料輸電，可最大限度地減少電能轉(zhuǎn)化為能所造成的能量損失。（4）假如白熾燈的燈絲、電動車內(nèi)電動機的線圈、電飯鍋及電熨斗內(nèi)部電熱絲都用超導材料制作，當用電器通電時，假設這些導體的電阻都變?yōu)榱?，下列說法正確的是A．白熾燈仍能發(fā)光且更省電B．電動車仍能行駛且效率更高C．電飯鍋仍能煮飯且效率更高D．電熨斗仍能熨燙衣服且更省電。5．閱讀下面的短文?；卮饐栴}：半導體制冷半導體材料有P型半導體和N型半導體兩種，除了可以用于各種電子元器件外，還可以用作制冷材料，甲圖是一個半導體制冷單元的原理圖，P型半導體和N型半導體的上端和銅片A連接，下端分別和銅片B連接后接到直流電源的兩端，此時電路的電流方向是從N型半導體經(jīng)A流向P型半導體，銅片A會從空氣吸收熱量。銅片B會向空氣放出熱量，反之，改變直源電源的正負極方向，使電流方向從P型半導體經(jīng)A流向N型半導體，這時。銅片B會從空氣吸收熱量，銅片A會向空氣放出熱量。半導體中有可以自由移動的電荷。通電時，電荷移動的方向與電流方向相反。由于電荷在不同的材料中具有不同的能量，當它從高能量狀態(tài)向低能量狀態(tài)運動時放出熱量；從低能量狀態(tài)向高能量狀態(tài)運動時吸收熱量。從銅片上吸收（放出）熱量的多少可用公式Q＝π?I表示，其中，I為電流的大小，π稱為“帕爾帖系數(shù)”，吸收熱量時π為正值，放出熱量π為負值，π的絕對值不變。請回答下列問題：（1）如甲圖，若要使一個電冰箱箱內(nèi)的溫度下降，銅片A置于電冰箱，銅片B置于電冰箱（前兩空選填“箱內(nèi)”或“箱外”），這就是半導體電冰箱的工作原理；（2）如甲圖，電荷在P型半導體（選填“高于”或“低于”）N型半導體中的能量；（3）若將甲圖中電源換成交流電源，此時電冰箱（選填“能”或“不能”）正常制冷；（4）給半導體制冷器提供乙圖所示交流電，當電流為正值時，表示電流方向與甲圖直流電方向相同，當電流為負值時，表示電流方向與乙圖直流電方向相反，在丙圖上作出銅片B處的Q﹣t圖象。6．某段金屬導體兩端的電壓為U時，導體中電子定向移動速度為v。如果把這段導體均勻拉長1倍后仍要保持它兩端的電壓為U，則導體中電子平均定向移動速度為（）A．v/4 B．v/2 C．v D．2v7．渝區(qū)某學校的初三學生在學習電阻概念之前，有三種不同的猜想，猜想一：電阻與導體的長度有關；猜想二：電阻的大小可能與導體的橫截面積有關；猜想三：可能與導體的材料有關。他們根據(jù)自己的猜想設計實驗方案，并分成兩組進行實驗，他們將導體分別接在某一恒定電壓的兩端，用電流表測量通過導體的電流來了解大小，然后將相關實驗數(shù)據(jù)整理后，填入下表中。實驗序號導體的材料導體的長度（米）導體的橫截面積（×10﹣6米2）通過導體的電流（安）1鎳鉻合金0.120.320.360.330.480.340.3100.55鐵鎳鋁合金0.2550.260.4590.270.550.180.990.1（1）比較實驗序號的數(shù)據(jù)及相關條件，可以驗證猜想一，依據(jù)是：。（2）實驗完成以后，某同學發(fā)現(xiàn)表格中的數(shù)據(jù)不能驗證上述全部的猜想，你認為理由是。學進一步分析比較實驗序號1、2、3或5、6數(shù)據(jù)中所記錄的導體長度及橫截面，結合相關條件，可初步得出的結論是：常溫下，。上述進一步分析出來的規(guī)律，實驗序號7所空缺的數(shù)據(jù)應該為。8．小明為了研究物質(zhì)的導電性能或電阻大小與溫度的關系，連接了如圖電路，開關S1、S2閉合后，分別用酒精燈給玻璃心柱、細鐵絲加熱。請回答：（1）在玻璃心柱溫度不斷升高而發(fā)紅的過程中，看到L1燈泡亮度逐漸，說明；（2）在細鐵絲溫度不斷升高而發(fā)紅的過程中，看到L2燈泡亮度逐漸，說明。9．如圖所示有四條合金線，a、b、c為鎳鉻合金線，d為錳銅合金線。已知a、b、d長度相同，c的長度為它們的一半；a、c、d粗細相同，b的橫截面積為它們的兩倍。在溫度不變的條件下，要用實驗的方法研究導體的電阻跟哪些因素有關，按要求完成下列內(nèi)容：（1）要完成實驗，至少還需要的實驗器材有：電池組（或其他電源）一個，開關一個，，導線若干。（2）研究導體的電阻跟材料的關系，需選用的兩條合金線是。（3）研究導體的電阻跟長度的關系，需選用的兩條合金線是。（4）研究導體的電阻跟橫截面積的關系，需選用的兩條合金線是。10．閱讀以下材料，回答相關問題。物體電阻與溫度的關系當溫度不斷升高，物體的電阻是否會不斷變化，最終變成無限大呢？其實，不同材料的物體情況各有不同。金屬導體，如鐵、銅等，其電阻率（電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量）隨溫度的升高而變化。這是因為溫度升高，金屬材料中自由電子運動的阻力會增大，電阻就會不斷變大。到了一定溫度，物態(tài)開始發(fā)生變化，例如：從固體變成液體，再從液體變成氣體。在物態(tài)變化時，由于原子的排列變得更為混亂、分散，電阻率還會出現(xiàn)跳躍式的上升。半導體，由于其特殊的晶體結構，所以具有特殊的性質(zhì)。如硅、鍺等元素，它們原子核的最外層有4個電子，既不容易掙脫束縛，也沒有被原子核緊緊束縛，所以半導體的導電性介于導體和絕緣體之間。但溫度升高，半導體原子最外層的電子獲得能量，掙脫原子核的束縛成為自由電子，可供其他電子移動的空穴增多，所以導電性能增加，電阻率下降。摻有雜質(zhì)的半導體變化較為復雜，當溫度從絕對零度上升，半導體的電阻率先是減小，到了絕大部分的帶電粒子離開他們的載體后，電阻率會因帶電粒子的活動力下降而稍微上升。當溫度升得更高，半導體會產(chǎn)生新的載體（和未摻雜質(zhì)的半導體一樣），于是電阻率會再度下降。絕緣體和電解質(zhì)，它們的電阻率與溫度的關系一般不成比例。還有一些物體，如錳銅合金和鎳鉻合金，其電阻率隨溫度變化極小，可以利用它們的這種性質(zhì)來制作標準電阻。當溫度極高時，物質(zhì)就會進入新的狀態(tài)，成為等離子體。此時，原子被電離，電子溢出，原子核組合成離子團，因此即使原本物質(zhì)是絕緣體，成為等離子體后也可導電。如果溫度更高會是什么情況？據(jù)報道，美國能源部布魯克海文國家實驗室下屬的研究小組，利用相對論重離子對撞機成功地制造出有史以來最高溫度，該極端狀態(tài)產(chǎn)生的物質(zhì)成為新的夸克膠子混合態(tài)，其溫度約為四萬億攝氏度，是太陽核心溫度的25萬倍。這種物質(zhì)存在的時間極短（大約只有10﹣28s），所以它的電性質(zhì)尚不明確?？傊矬w電阻與溫度之間的關系非常復雜，溫度升高到一定程度時，物體的電阻并不一定會變得無限大，使得電流完全無法通過。請根據(jù)上述材料，回答下列問題：（1）絕緣體成為等離子體后導電。（選填“能夠”或“不能”）（2）本文的第二自然段，研究的科學問題的自變量是溫度，因變量是。（3）一般情況下，隨著溫度的升高，下列說法正確的是。A．金屬導體的導電性會增強B．半導體材料的電阻率可能會減小C．用鎳鉻合金制成的滑動變阻器的最大阻值變小。11．在“探究影響導體電阻大小的因素”實驗中，小明設計了如圖電路。（1）在連接電路時發(fā)現(xiàn)，還缺少一個元件，他應該在電路中再接入的元件是。（2）為粗略判斷a、b兩點間導體電阻的大小，可觀察。（3）另有甲、乙兩位同學分別對小明的電路作了如下的改進：甲把燈泡換為電流表；乙在原電路中串聯(lián)接入電流表，你認為同學的改進更好一些，理由是。12．在“探究影響導體電阻大小的因素”實驗中。小明實驗小組設計了如圖所示的探究電路圖，A、B間可接入所研究的導體，此電路的設計是通過觀察對比燈泡的亮度現(xiàn)象來比較電阻大小的。編號材料長度橫截面積1錳銅合金絲LS2鎳鉻合金絲LS3鎳鉻合金絲L2S4鎳鉻合金絲2LS（1）下表中給出了四種導體，如果想探究電阻與材料的關系，應選擇編號的兩種導體接入電路的AB間。（2）如果在A、B間先后接入編號為2和3的導體，這是在探究導體電阻與關系。發(fā)現(xiàn)接入導體3時小燈泡更亮些，則由此可初步得出的結論為。（3）實驗小組還想檢測HB、2B鉛筆芯的導電性，他們?nèi)啥蜨B和2B鉛筆芯，分別接入電路A、B間觀察比較燈泡的亮度就可以驗證它們的導電性了。請指出他們設計中的錯誤：。（4）請你評價此電路設計上的不足。你對此設計的改進意見是：。13．在探究影響導體電阻大小的因素時，小明作出了如下猜想：導體的電阻可能與①導體的長度有關、②導體的橫截面積有關、③導體的材料有關。實驗室提供了4根電阻絲，其規(guī)格、材料如下表所示。編號材料長度/m橫截面積/mm2A鎳鉻合金0.50.5B鎳鉻合金1.00.5C鎳鉻合金0.51.0D錳銅合金0.50.5（1）按照圖1所示“探究影響導體電阻大小因素”的實驗電路，在M、N之間分別接上不同的導體，通過觀察來比較導體電阻的大小。（2）為了驗證上述猜想①，應該選用編號兩根電阻絲分別接入電路進行實驗。（3）分別將A和D兩電阻絲接入圖電路中M、N兩點間，電流表示數(shù)不相同，由此，初步得到的結論是：當長度和橫截面積相同時，導體電阻跟有關。（4）要進一步研究導體材料的導電性能，就需要測量導體的電阻，小明的實驗方案和操作過程均正確，兩表的連接和示數(shù)如圖2所示。但通過觀察發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)過小，這樣會導致實驗誤差較大，解決這一問題的措施是。14．在探究影響導體電阻大小的因素時，實驗室提供了4根導體，其信息如表所示：編號材料長度/m橫截面積/mm2A鎳鉻合金0.50.5B鎳鉻合金1.00.5C鎳鉻合金0.51.0D銅0.50.5（1）按照如圖所示的電路進行探究，在M、N之間分別接上不同的導體，則通過觀察來比較導體電阻的大小。（2）選擇編號為A和C兩個導體進行實驗，發(fā)現(xiàn)IA＜IC，這說明導體的材料、長度相同時，橫截面積越大電阻。（3）為了驗證電阻大小與長度的關系，應選用編號兩根導體分別進行實驗。（4）分別將編號為A和D的兩個導體接入電路，電流表示數(shù)分別為IA和ID，則其大小關系為IAID。15．在探究影響導體電阻大小的因素時，小兵、小紅兩位同學作出了如下猜想：①導體的電阻與導體的長度有關②導體的電阻越導體的橫截面積有關③導體的電阻與導體的材料有關實驗室提供了4根電阻絲，規(guī)格、材料如表編號材料長度/m橫截面積/mm2A鎳鉻合金0.50.5B鎳鉻合金1.00.5C鎳鉻合金0.51.0D錳銅合金0.50.5為了驗證上述猜想，他們設計了如圖所示的實驗電路。（1）為了驗證上述猜想①，應該選用編號為兩根電阻絲進行實驗；如果選用編號為A、C兩根電阻絲進行實驗，是為了驗證猜想（填序號）；如果選用編號為A、D兩根電阻絲進行實驗，是為了驗證猜想（填序號）．分別將A和D兩電阻絲接入電路中M、N兩點間時，電流表示數(shù)不相同，由此，初步得到的結論是：長度和橫截面積相同時，。（2）有同學認為：可以根據(jù)燈泡亮度的變化來判斷接入的電阻絲的變化情況。老師指出：此實驗中這種方法不可取。這是因為電源電壓一定時，所選電阻絲的阻值相差太小，燈泡亮度變化（選填“明顯”或“不明顯”）。（3）在最近幾年，我國城鄉(xiāng)許多地區(qū)進行了輸電線路的改造，將原來細的鋁質(zhì)輸電線換成較粗的鋁質(zhì)輸電線，這樣就了輸電線的電阻，從而可以輸電線上的電能損失（選填“增大”或“減小”）。16．如圖甲所示是小明為“探究影響導體電阻大小因素”設計的實驗電路，A、B之間接導體，（1）本實驗通過觀察比較導體電阻的大小。（2）小明發(fā)現(xiàn)手邊只有一根較長的金屬絲，他可以探究導體的電阻是否與和有關。（3）熱敏電阻的阻值會隨溫度的改變而改變。小明同學用圖乙所示的電路來探究熱敏電阻RT的阻值與溫度的關系。已知M為控溫器，電源電壓恒為12v，R為電阻箱（一種可以改變并讀出阻值的變阻器）。①可利用對液體加熱來改變熱敏電阻的溫度，在控溫器中應該加入下列哪種液體？A．自來水B．煤油C．食鹽溶液②當控溫器中液體溫度為80℃，電阻箱阻值為100Ω時，電流表的示數(shù)為0.1A．則該溫度下熱敏電阻的阻值為Ω。（4）依次改變控溫器中的液體溫度，同時改變電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)始終保持在0.1A．通過計算得到相關數(shù)據(jù)記錄如下。從表中可以看出，在一定溫度范圍內(nèi)，該熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而。溫度t（℃）70605040302010…電阻RT（歐）22283544567394…（5）在科技創(chuàng)新活動中，小明用該熱敏電阻和電壓表制成了一支指針式溫度計（圖略）．它可以直接在電壓表刻度盤上讀出相應溫度。若電壓表的讀數(shù)會隨溫度的升高而增大，則應在原理圖（丙）中兩端接入一電壓表。A．a(chǎn)bB．bcC．a(chǎn)c。17．滑動變阻器實現(xiàn)變阻是通過改變連入電路中電阻絲的（）A．電壓 B．電流 C．長度 D．材料18．小明用電流表和滑動變阻器設計了如圖1所示的壓力測量儀，可以反映彈簧上方金屬片受到的壓力大小。其中R′是滑動變阻器，R是定值電阻，電源電壓恒定不變，壓力表實際上是一個電流表。（1）當開關S閉合，金屬片受到的壓力增大時，變阻器的阻值，電流表示數(shù)。（填“變大”“變小”或“不變”）（2）我們將電流表中的電流刻度換成相應力的刻度，就能直接