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4.3 物质的导电性与电阻
我们为什么用金属铜做导线，而用塑料或橡胶做金属导线的外套呢？ 为什么不能用湿手去操作开关呢？
一、物质的导电能力
1、导体：容易导电的物质叫作导体。金属、石墨、人体、大地、盐类的水溶液等都是导体。
2、绝缘体：不容易导电的物质叫作绝缘体。橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等都是绝缘体。
3、半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作半导体。常见的半导体材料是硅和锗。半导体主要用于电子工业或IT产品。
4、导体与绝缘体之间没有绝对的界限，绝缘体可变成导体：玻璃烧红会导电。导体表面被氧化或腐蚀后，导电能力下降甚至不导电。干燥的空气是绝缘体，潮湿的空气会导电；
二、物质导电的原因
1、导体和绝缘体的区别是内部的导电机制不同。导体内部有大量的可以自由移动的电荷
（1）金属导体内部存在大量自由移动电子，这些自由电子没有固定的移动方向，但在外接电源的电压作用下下，自由电子会发生定向移动形成电流，容易导电；
（2）酸、碱、盐等水溶液中的自由电荷是正、负离子。
2、绝缘体不容易导电并不是没有电荷，而是能够自由移动的电荷很少，电荷几乎都被束缚在原子的范围，但当条件改变时，绝缘体可能导电，如玻璃在温度升高时，它的导电能力会逐渐增强。
三、电阻
1、电阻
（1）概念： 电阻是导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用越强，电阻值就大。
（1）符号： 电阻用字母R表示，电阻在电路中的元件符号为。
（3）单位： 在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。比欧姆大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的换算关系如下：1兆欧（MΩ）＝103千欧（kΩ）＝106欧（Ω）。
说明：（1）导电能力越强，电阻值越小；（2）电阻越大，导体的导电能力越弱。
2、影响导体电阻大小的因素（实验探究）
（1）实验方法：控制变量法、转换法。
（2）比较电阻大小的方法
①定性比较：在同一电源下，把对照的电阻分别和同一小灯泡串联，观察比较灯泡的亮暗。
②定量表示：在同一电源下，用电流表测定并比较通过对照电阻的电流大小。
（3）实验结论：导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关。用同种材料制成的导线，导线越长，电阻越大；导线越细，电阻越大。
【知识拓展】电阻的计算公式： （——导体的电阻率；l——导体的长度；S——导体的横截面积）
3、与密度、比热、导热性等特性一样，导电能力的强弱也是物质的一种特性，即每一种物质的导电能力是不相同的。
4、科学研究还表明，导体的电阻与温度有关。如，金属导体的电阻会随温度的升高而增大。同时，科学家还发现，某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失（如水银在－269 ℃时，电阻会突然消失），这就是超导现象。
【例1】轻轨电车是近年来城市发展的无污染的新兴工具。当轻轨电车开动时，轻轨电车与架空电线的接触点由于高速摩擦产生高温，因此接触点上的材料应该具有耐高温、不易氧化、能导电的性质。从导电性来考虑，你认为接触点上的材料应选用（ D ）
A. 有机玻璃 B. 塑料 C. 橡胶 D. 石墨
1、下列关于导体和绝缘体的说法中错误的是（ D ）
A. 容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体
B. 金属能导电的原因是金属里面有自由的电子
C. 绝缘体也能带电
D. 绝缘体不能导电的原因是绝缘体内没有电子
2、“全碳气凝胶”是浙江大学的科学家发明的一种新材料，其构造类似于海绵，具有良好的导电性，是世界上最轻的材料之一，由此可见，“全碳气凝胶”是（ D ）
A. 密度小的绝缘体 B. 密度大的导体 C. 密度大的绝缘体 D. 密度小的导体
【例2】材料、横截面积均相同的两根电阻丝(温度相同)，a的长度大于b的长度，则(　C　)
A．a的电阻小于b的电阻 B．a的电阻等于b的电阻
C．a的电阻大于b的电阻 D．无法判断a与b电阻的大小
1、如图所示是探究影响导体电阻大小因素的实验装置(导线的数量及连接可改变)，演示板上的金属丝长短粗细都相同，A、B和C都是镍铬合金丝、D是铜丝、E是铁丝，下列说法正确的是 ( D )
A. 实验中，电流表示数越大说明电阻越大
B. 该装置无法研究电阻与导体横截面积的关系
C. 在图示情况下，将B接线柱处导线改接在C处，电流表示数将变大
D. 在图示情况下，连接B、C接线柱，电流表示数将变大
2、一根长1m导线，电阻为R，先把它剪去一半，再将剩下的一半拉长到1m，此时它的电阻（ A ）
A. 大于R B. 等于R C. 小于R D. 因条件不足，无法判断其变化

1、下列说法错误的是(　B　)
A．潮湿的空气有可能导电
B．只有金属才是导体
C．绝缘体不容易导电，却是重要的电工材料
D．半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，并有独特性质
2、金属导体和绝缘体的区别在于（ B ）
A. 金属导体中有电子，绝缘体中没有电子
B. 金属导体中的电子能自由移动，绝缘体中电子不能自由移动
C. 金属导体中有自由电子，绝缘体中几乎没有自由电子
D. 金属导体中没有自由电子，绝缘体中有自由电子
3、般加油站都标有“严禁使用塑料桶装运汽油”的警告。原因是塑料是一种良好的绝缘体，经摩擦产生的电荷不易被传导，易造成火灾。由此可见（ B ）
A. 绝缘体不容易导电，也不能带电 B. 绝缘体不容易导电，但能带电
C. 绝缘体容易导电，也能带电 D. 以上说法都不正确
4、关于导体和绝缘体，下列说法正确的是(　A　)
A．绝缘体对电流的阻碍作用大，但能够带电
B．金属能够导电的原因是金属里面的电子都能自由移动
C．能够导电的物体叫导体，不能导电的物体叫绝缘体
D．绝缘体不能导电的原因是绝缘体内部没有电子
5、图中标出了制成铅笔的几种材料，通常条件下属于导体的是 (　B　)
A．木材、橡皮 B．石墨、金属 C．木材、金属 D．石墨、橡皮
6、青少年科技创新材料中有一种变光二极管，电流从其P端流入时发红光，从其Q端流入时发绿光，奥秘在于其内部封装有一红一绿两个发光二极管，发光二极管具有单向导电性，其符号为 ，当电流从“＋”极流入时二极管能通电且发光，当电流从“－”极流入时二极管不能发光，则该变光二极管的内部结构可能是图中的(　D　)
7、在如图所示电路中，开关闭合后，电流表的示数是0.6 A，当缓慢给线圈加热一段时间后，观察电流表的示数，可以看到电流表的示数将(　A　)

A．小于0.6 A B．等于0.6 A C．大于0.6 A D．无法判断
8、如图所示，自由电子在金属导体中的定向移动，跟水在塞满石头的水管中的流动类似，会受到阻力。下面是几位同学根据“水管一石头模型”的理解和对决定电阻大小因素的猜想，其中错误的是（ C ）
A. 粗细相同的水管，管子越长，阻力越大，猜想导体越长，它的电阻可能越大
B. 长度相同的水管，管子越粗，阻力越小，猜想导体越粗，它的电阻可能越小
C. 同学们在猜想过程中利用了对比这一思维方法
D. “水管一石模型”利用了物理中的建立模型法
9、给你两根长度相同、横截面积不同、材质均匀的镍铬合金线，一组电源、一只电流表、一个开关、若干根导线，现需要研究的课题有：①导体的电阻跟它的横截面积的关系；②导体的电阻跟它的长度的关系；③导体的电阻跟它的材料的关系。由上述实验器材，可以完成的研究课题是(　C　)
A．只有① B．只有② C．①② D．①②③
10、如图所示是一种“按钮式”开关的纵剖面图，图中C是按钮，D是外壳，A、B各有接线柱与电路相连接。其中， 和 应是好的绝缘体， 和 接触良好就可以接通电路。A的弹性很好是为了不按下C时 ，并且通常保持如图中所示的位置。
【答案】按钮C 外壳D A B A和B自动分开，断开电路
11、小明通过学习得知：一般情况下，水的质量一定时，加入的食盐越多，溶液的浓度就越大。他想探究食盐水溶液的导电性能与什么因素有关。小明的猜想是：
a．食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关。
b．食盐水溶液的导电性能与金属片之间的距离有关。
c．食盐水溶液的导电性能与溶液的温度有关。
小明利用水、食盐、烧杯、小勺子、电源、刻度尺、小灯泡、金属片、酒精灯等器材，设计了如图所示的装置，进行了探究实验。他记录的实验表格如下：
实验次数
加入食盐量
两金属片A、B间的距离/cm
灯泡亮度
1
1/4勺
2
微亮
2
1/2勺
2
较亮
3
1/4勺
1
较亮
4
1/2勺
1
很亮
（1）比较实验次数1和2可验证猜想_____ (填“a”“b”或“c”) 。
（2）这个实验用到了控制变量法，我们所学的实验中，很多也用到了控制变量法，请举一例： ____________。
（3）在实验过程中，小明认为用电流表代替小灯泡也能进行实验，你认为______________(填“可行”或“不可行”)，理由是__________________________________________________________。
（4）利用现有的装置和器材，请你对猜想c进行探究验证。
①实验步骤：用酒精灯加热食盐水溶液，观察小灯泡的亮度变化。
②你怎样对该实验结果进行分析判断？
（5）请你提出一个新的猜想：溶液的导电性能可能还与_________________________________有关。
【答案】（1）a；（2）探究液体蒸发快慢与液体温度高低、空气流动速度和液体表面积之间的关系；
（3）可行 电流表能测出电路中的电流大小，可反映出溶液的导电性能；
（4）如果小灯泡的亮度发生变化，说明溶液的导电性能与溶液的温度有关，反之，则无关；
（5）金属片插入溶液中的深度(或金属片与溶液的接触面积等)。
12、某科学兴趣小组在探究影响导体电阻大小及灯泡亮暗的因素时，做了如图甲所示的实验：将鳄鱼夹从较长的镍铬合金丝的A端逐渐滑向B端时，发现电流表示数逐渐增大，同时灯泡逐渐变亮。

（1）通过实验可得出结论：导体的电阻大小与 有关；灯泡的亮暗与通过灯泡的电流大小有关。
（2）小明认为，决定灯泡亮暗的因素只是电流大小，请你设计一个实验来否定小明的观点(在图乙所示的方框内画出电路图)。实验材料：两个不同规格的灯泡L1和L2、电池组、开关S及导线若干。
（3）接下来，小明又做了如下实验：将整条镍铬合金丝AB接入电路，闭合开关，然后用大功率吹风机先对镍铬合金丝吹一段时间热风，再改用冷风挡对镍铬合金丝吹冷风。在整个过程中观察电流表示数的变化情况。小明所做的这一实验基于的假设是 。
【答案】（1）导体长度；（2）电路图如下图所示；（3）导体的电阻与温度有关.

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