第十六章 電壓 電阻

王梅軍

一、知識(shí)點(diǎn)例析

（一）電壓表的使用

【例1】（2015·吉林）如圖161所示，能正確地測(cè)出小燈泡L1兩端電壓的電路是（ ）

圖161解析：A選項(xiàng)中，電壓表雖然并聯(lián)在小燈泡L1兩端，但電流不是從“+”接線柱流入電壓表，從“—”接線柱流出電壓表，因此不能正確地測(cè)出小燈泡L1兩端電壓。B選項(xiàng)中，電壓表與小燈泡L1和小燈泡L2兩端并聯(lián)，測(cè)量的是小燈泡L1和小燈泡L2兩端的總電壓。C選項(xiàng)中，電壓表并聯(lián)在小燈泡L2兩端，測(cè)量的是小燈泡L2兩端的電壓。D選項(xiàng)中，電壓表并聯(lián)在小燈泡L1兩端，而且電流是從“+”接線柱流入電壓表，從“—”接線柱流出電壓表，因此能正確地測(cè)出小燈泡L1兩端電壓。

答案：D

點(diǎn)評(píng)：使用電壓表時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：（1）測(cè)某段電路兩端的電壓時(shí)，應(yīng)將電壓表并聯(lián)在該電路兩端；（2）應(yīng)使電流從電壓表的“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；（3）被測(cè)電路兩端的電壓不能超過(guò)電壓表的量程。在不能估計(jì)被測(cè)電壓高低的情況下，可采用快速試觸的方法來(lái)確定。

（二）串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律

【例2】（2015·常德）小明按圖162甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)用電器正常工作時(shí)，電壓表V1和V2的指針完全一樣，如圖162乙所示，則L1兩端的電壓為

圖162解析：從圖162甲中可以看出，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，電壓表V2并聯(lián)在小燈泡L2兩端，所以它測(cè)量的是燈L2兩端的電壓U2；電壓表V1測(cè)量的是電源電壓U總，即電路的總電壓。根據(jù)串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律可知，電壓表V1的示數(shù)應(yīng)比電壓表V2的示數(shù)大，由圖162乙中指針的位置可知，電壓表V1連接入電路中的量程是0～15V，則V1表的示數(shù)為10V；電壓表V2連接入電路中的量程是0～3V，則V2表的示數(shù)為2V，即燈L2兩端的電壓為2V。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可知：燈L1兩端的電壓U1=U總-U2=10V-2V=8V。

答案：8 2

點(diǎn)評(píng)：該題綜合考查了電壓表測(cè)量對(duì)象的判定，電壓表的正確讀數(shù)，串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)，這就要求學(xué)生具有較強(qiáng)的分析推理能力。

（三）影響電阻大小的因素

【例3】（2015·齊齊哈爾）小明、小紅和小亮在做“探究影響導(dǎo)體的電阻大小因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，做出了如下猜想。

猜想一：導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)。

猜想二：導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。

猜想三：導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的材料有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)室提供了4根電阻絲，其規(guī)格、材料如下表所示：

3（1）如圖163所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)后，在M、N之間分別接上不同導(dǎo)體，通過(guò)觀察相關(guān)現(xiàn)象來(lái)比較導(dǎo)體電阻大小，小明、小紅和小亮對(duì)圖中的電路設(shè)計(jì)提出了自己的觀點(diǎn)：

小明認(rèn)為：電流表是多余的，觀察燈泡的亮度就可以判斷導(dǎo)體電阻的大小。

小紅認(rèn)為：燈泡是多余的，根據(jù)電流表示數(shù)的變化就可以判斷導(dǎo)體電阻的大小。

小亮認(rèn)為：燈泡和電流表同時(shí)使用更好，因?yàn)闊襞菘梢员Ｗo(hù)電路，從而防止燒壞電流表。

你贊同

（填“小明”、“小紅”或“小亮”）的觀點(diǎn)。

（2）為了驗(yàn)證猜想二，可依次把M、N跟

（填“A”“B”“C”或“D”）的兩端相連，閉合開(kāi)關(guān)，記下電流表的示數(shù)，分析比較這兩根電阻絲電阻的大小。

（3）依次把M、N跟電阻絲A、B的兩端連接，閉合開(kāi)關(guān)，電流表的示數(shù)不同，分析比較A、B兩根電阻絲電阻的大小，可探究電阻跟

的關(guān)系，其結(jié)論是

（4）小麗在探究同樣的課題時(shí)，手邊只有一根電阻絲，那么，她利用這根電阻絲和上述電路，不能夠完成猜想

（填“一”“二”或“三”）的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（5）以上方法在研究物理問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到，被稱為控制變量法。下列4個(gè)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有用到此方法的是（ ）

A.探究電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)

B.探究影響壓力作用效果的因素實(shí)驗(yàn)

C.探究平面鏡成像的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)

D.探究影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)

解析：（1）燈泡和電流表同時(shí)使用更好，因?yàn)闊襞菘梢员Ｗo(hù)電路，從而防止燒壞電流表。即小亮的觀點(diǎn)是正確的。

（2）在本題所給的情景中，已經(jīng)猜想到導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、材料和橫截面積有關(guān)。因而根據(jù)控制變量的思路，在探究導(dǎo)體電阻與其中某一因素的關(guān)系時(shí)，就應(yīng)該控制其他因素不變。如在探究猜想二時(shí)，就應(yīng)該控制導(dǎo)體的長(zhǎng)度和材料不變，仔細(xì)分析表格可知，A、C兩根電阻絲符合上述要求。

（3）而選用編號(hào)為A、B的兩根電阻絲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，控制了電阻絲的材料和橫截面積相同，因而可探究電阻跟長(zhǎng)度的關(guān)系，其結(jié)論是在導(dǎo)體的橫截面積和材料相同時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，導(dǎo)體的電阻越大。

（4）若只有一根電阻絲，則無(wú)法改變導(dǎo)體的材料，即不能探究電阻跟材料的關(guān)系。

（5）探究電流與電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)、探究影響壓力作用效果的因素實(shí)驗(yàn)和探究影響摩擦力大小的因素實(shí)驗(yàn)均應(yīng)用了控制變量法實(shí)施探究。而探究平面鏡成像的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了等效替代法實(shí)施探究。

答案：（1）小亮 （2）A、C （3）長(zhǎng)度 在導(dǎo)體的橫截面積和材料相同時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，導(dǎo)體的電阻越大 （4）三 （5）C

點(diǎn)評(píng)：在應(yīng)用控制變量法研究時(shí)，先確定作為研究對(duì)象的物理量，然后逐一研究這一物理量和另一物理量的關(guān)系，必須設(shè)法把除了這兩個(gè)物理量用人為的方法控制起來(lái)使它保持不變，然后來(lái)比較這兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，最后將這些單一的關(guān)系綜合起來(lái)。

圖164（四）導(dǎo)體的導(dǎo)電性能

【例4】（2015·汕尾）某物理興趣小組學(xué)習(xí)了導(dǎo)體電阻的知識(shí)后，對(duì)食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與什么因素有關(guān)提出了以下猜想：

①食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液的濃度有關(guān)；

②食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液的質(zhì)量有關(guān)；

③食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液中兩金屬片間的距離有關(guān)。

為了驗(yàn)證猜想，他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖164 所示的裝置，將電路中的a、b兩金屬片分別插入如圖165甲、乙、丙、丁溶液中所示的位置（金屬片a、b每次插入溶液中的深度都相同）進(jìn)行探究：

圖165（1）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)必須

，本實(shí)驗(yàn)電路中接入電阻R0的目的是

。

（2）食鹽水溶液的導(dǎo)電性能可以由

來(lái)判斷。

（3）將金屬片a、b分別插入如圖165甲、乙所示位置可探究猜想

（選填序號(hào)），為了探究猜想②，應(yīng)將金屬片a、b分別插入

兩圖所示位置。

（4）將金屬片a、b分別插入如圖165乙、丁所示位置，若I乙≠I(mǎi)丁，由此可得到的結(jié)論是：

。

解析：（1）在連接電路時(shí)，為了防止電路出現(xiàn)短路等故障，開(kāi)關(guān)必須處于斷開(kāi)狀態(tài)。為了使電路中的電流較小，可在電路中接入電阻R0，起到保護(hù)電路的作用。

（2）為了比較食鹽水溶液的導(dǎo)電性能可應(yīng)用轉(zhuǎn)換法來(lái)顯示，即由電流表示數(shù)的大小來(lái)判斷。

（3）由于影響食鹽水溶液的導(dǎo)電性能因素較多，可采取控制變量法實(shí)施探究。將金屬片a、b分別插入如圖165甲、乙所示位置，控制了溶液的質(zhì)量和溶液中兩金屬片間的距離相同，改變了溶液的濃度，即探究猜想①食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液的濃度的關(guān)系。為了探究猜想②食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液的質(zhì)量關(guān)系，應(yīng)控制溶液的濃度和溶液中兩金屬片間的距離相同，改變?nèi)芤旱馁|(zhì)量，即應(yīng)將金屬片a、b分別插入甲、丙兩圖所示位置。

（4）將金屬片a、b分別插入如圖165乙、丁所示位置，控制了溶液的質(zhì)量和溶液的濃度相同，改變了溶液中兩金屬片間的距離，即探究猜想③食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液中兩金屬片間的距離的關(guān)系。因?yàn)镮乙≠I(mǎi)丁，由此可得到的結(jié)論是：食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液中兩金屬片間的距離有關(guān)。

答案：（1）斷開(kāi) 保護(hù)電路 （2）電流表示數(shù)的大小 （3）① 甲、丙 （4）食鹽水溶液的導(dǎo)電性能與溶液中兩點(diǎn)間的距離有關(guān)

點(diǎn)評(píng)：物理學(xué)中有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，有的物理量不便于直接測(cè)量，通過(guò)轉(zhuǎn)換為容易觀察或測(cè)量的與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的研究方法叫轉(zhuǎn)換法。轉(zhuǎn)換法中被轉(zhuǎn)換的對(duì)象很多，可以是物理模型、研究對(duì)象和研究方法，也可以是某個(gè)圖形、某個(gè)物理量。

（五）滑動(dòng)變阻器的使用

【例5】（2015·天津）圖166是滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)和連入電路的示意圖，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小的是（ ）

圖166解析：滑動(dòng)變阻器的接法為“一上一下、各接一個(gè)”，上面的兩個(gè)接線柱間是一根金屬棒，電阻可以忽略不計(jì)，關(guān)鍵是下面的接線柱的接法。根據(jù)題目的要求，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變小，電阻線的長(zhǎng)度變短。只有選項(xiàng)D符合要求。

答案：D

點(diǎn)評(píng)：在將滑動(dòng)變阻器連入電路中，選擇不同的接線柱，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻線長(zhǎng)度也不同，通過(guò)移動(dòng)滑片改變接入的阻值也就不同。在分析時(shí)，應(yīng)先確定是哪一部分電阻線連入電路，進(jìn)而最終確定連入電路的接線柱。

二、習(xí)題演練

（一）課后鞏固

圖1671.（2015·泰安）如圖167是玩具汽車(chē)的電路圖，以下有關(guān)說(shuō)法中正確的是（ ）

A.開(kāi)關(guān)S2控制整個(gè)電路

B.電動(dòng)機(jī)與燈泡是串聯(lián)的

C.電動(dòng)機(jī)與燈泡工作時(shí)兩端的電壓不相等

D.電動(dòng)機(jī)與燈泡是并聯(lián)的

2.（2015·長(zhǎng)春）如圖168所示，電路中a、b是電表，閉合開(kāi)關(guān)要使兩燈發(fā)光，則（ ）

圖168A.a是電壓表，b是電流表

B.a、b都是電壓表

C.a是電流表，b是電壓表

D.a、b都是電流表

3.（2014·淄博）在如圖169所示的電路中，用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)燈的亮度，若要求滑片P向右端滑動(dòng)時(shí)燈逐漸變亮，應(yīng)選擇下列哪種接法（ ）

圖169A.M接A，N接B

B.M接C，N接D

C.M接C，N接B

D.M接A，N接D

4.（2015·郴州）如圖1610所示，電源電壓為 6V，閉合開(kāi)關(guān)后，電壓表的示數(shù)為 4V，下列描述不正確的是（ ）

圖1610A.L1兩端電壓為2V

B.L1兩端電壓為4V

C.L2兩端電壓為4V

D.L1和L2兩端電壓之和為6V

5.（2014·常州）小明將銅片、鋅片插入土豆，制成土豆電池。如圖1611甲所示，閉合開(kāi)關(guān)S1，發(fā)光二極管發(fā)光，此裝置的能量轉(zhuǎn)化方式主要是：

能→

能→

能。為判斷土豆電池的正、負(fù)極，他連接電路如圖乙所示，試觸開(kāi)關(guān)S2，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針向左偏轉(zhuǎn)，銅片是土豆電池的

極。

圖16116.（2015·成都）在探究決定電阻大小因素時(shí)，研究小組中甲、乙、丙三位同學(xué)作出如下猜想：

甲：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān)。

乙：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)。

丙：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)室備有幾種電阻絲，參數(shù)如下表。

編號(hào) 材料 長(zhǎng)度/m 橫截面積/mm2

a 鎳鉻合金絲 1.0 0.2

b 鎳鉻合金絲 1.0 0.1

c 鎳鉻合金絲 0.5 0.1

d 錳銅合金絲 0.5 0.1

如圖1612所示，是為完成探究連接的實(shí)驗(yàn)電路。

圖1612（1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過(guò)比較

的大小，來(lái)比較電阻絲電阻的大小，達(dá)到驗(yàn)證猜想的目的。

（2）若要驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想，則應(yīng)該選用

兩根電阻絲（填編號(hào)）進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（3）選用b、c兩根電阻絲進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，是為了驗(yàn)證

同學(xué)的猜想。

（二）能力提升

1.（2015·北京）通常情況下，關(guān)于一段粗細(xì)均勻的鎳鉻合金絲的電阻，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

A.合金絲的電阻跟該合金絲的長(zhǎng)度有關(guān)

B.合金絲的電阻跟該合金絲的橫截面積無(wú)關(guān)

C.合金絲兩端的電壓越大，合金絲的電阻越小

D.通過(guò)合金絲的電流越小，合金絲的電阻越大

2.（2015·菏澤）在如圖1613所示的電路連接中，下列說(shuō)法正確的是（ ）

圖1613A.燈泡L1和L2并聯(lián)，電流表測(cè)的是L1支路的電流

B.燈泡L1和L2并聯(lián)，電壓表測(cè)量的是電源電壓

C.燈泡L1和L2串聯(lián)，電壓表測(cè)的是L2的電壓

D.燈泡L1和L2串聯(lián)，電壓表測(cè)的是L1的電壓

圖16143.（2015·福州）如圖1614所示，閉合開(kāi)關(guān)S，兩燈均不亮，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障是（ ）

A.燈L1開(kāi)路

B.燈L2開(kāi)路

C.燈L1短路

D.燈L2短路

圖16154.（2014·湖北）如圖1615所示為“探究影響導(dǎo)體電阻大小因素”的實(shí)驗(yàn)電路圖，A、B之間接電阻。

（1）本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察

比較電阻的大小。

（2）小明發(fā)現(xiàn)手邊只有一根較長(zhǎng)的電阻絲，他可以探究導(dǎo)體的電阻是否與導(dǎo)體的

和

有關(guān)。

5.（2015·陜西）雨天乘車(chē)時(shí)，小華發(fā)現(xiàn)小車(chē)前擋風(fēng)玻璃上的刮水器隨著雨的大小，刮動(dòng)的速度相應(yīng)地發(fā)生變化。雨停后，刮水器自動(dòng)停止工作。小華查閱相關(guān)資料后，發(fā)現(xiàn)它的工作電路中安裝有“雨水檢測(cè)金屬網(wǎng)”裝置。小華想，該裝置究竟在刮水器工作中起到了什么作用，于是他自制了如圖1616所示的雨水檢測(cè)金屬網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱檢測(cè)網(wǎng)），并設(shè)計(jì)了如圖1617所示模擬電路進(jìn)行探究。

（1）小華按照所設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，實(shí)驗(yàn)時(shí)，檢測(cè)網(wǎng)未放入雨水中，電路處于斷開(kāi)狀態(tài)，若將檢測(cè)網(wǎng)放入雨水中，電路接通，表明雨水是

（填“導(dǎo)體”或“絕緣體”）。小華通過(guò)觀察電路中

的變化，來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而反映刮水器刮水速度的變化。

（2）將檢測(cè)網(wǎng)豎立并浸入雨水中不同深度處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄如下數(shù)據(jù)：

檢測(cè)網(wǎng)浸入雨水中部分 未浸入 1/3浸入 2/3浸入 全部浸入

電流表的示數(shù)/A 0.16 0.20 0.32

①結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)將表格中的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整。

②分析數(shù)據(jù)可知，檢測(cè)網(wǎng)浸入雨水中深度越深，電流表示數(shù)越大。這說(shuō)明a、b間接入電路的電阻在

（填“變大”或“變小”）。根據(jù)影響導(dǎo)體電阻大小的因素可知：a、b間接入電路的電阻變化是由導(dǎo)體的

變化引起的。

（3）小華設(shè)計(jì)的電路在無(wú)雨水時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)車(chē)窗的清洗。請(qǐng)你在不拆卸原電路的基礎(chǔ)上，在該電路中加裝一個(gè)電路元件，以解決此問(wèn)題。

加裝的元件是：