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  4. 影响电阻大小的因素能量转移和能量转化电路的三种状态:通路、短路和断路

下图中三幅漫画生动描述了一位同学的一次经历,针对下列三幅漫画,请你看图回答:(1)有一只灯泡不亮的原因:_________。(2)灯泡后来为什么又亮了:_________。(3)这个灯泡为什么

一、题文

下图中三幅漫画生动描述了一位同学的一次经历,针对下列三幅漫画,请你看图回答:
(1)有一只灯泡不亮的原因:____                    _____
(2)灯泡后来为什么又亮了:_____                    ____
(3)这个灯泡为什么更亮了:____                    _____
(4)灯泡发光的能量转化过程是:__                      _______

考点提示:影响电阻大小的因素,能量转移和能量转化,电路的三种状态:通路、短路和断路

二、答案

(1)灯丝断开;
(2)灯丝被重新搭在一起;
(3)由于灯丝变短,电阻减小,在电压一定时,灯泡的实际功率变大,灯泡更亮;
(4)电能转化为光能。

三、考点梳理

知名教师分析,《下图中三幅漫画生动描述了一位同学的一次经历,针对下列三幅漫画,请你看图回答:(1)有一只灯泡不亮的原因:_________。(2)灯泡后来为什么又亮了:_________。(3)这个灯泡为什么》这道题主要考你对 影响电阻大小的因素能量转移和能量转化电路的三种状态:通路、短路和断路 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:影响电阻大小的因素,能量转移和能量转化,电路的三种状态:通路、短路和断路

考点名称:影响电阻大小的因素
  • 影响电阻大小的因素:
    1.电阻是导体的属性,它的大小只与材料、长度和横截面积有关;与导体两端的电压和通过导体的电流无关。在材料相同时,长度越长,横截面积越小,电阻越大。

    2.导体的电阻还与温度有关。一般来说,导体的电阻随温度的升高而增大,如金属导体;也有少数导体的电阻随温度的升高而减小,如石墨类导体。

  • 易错点:
    ①电阻是导体本身固有的一种属性,不同导体的导电能力是不同的。
    ②绝缘体之所以能起到绝缘的作用,就是由于其电阻很大的缘故。

    典型例题:
    例题一:有一段导体电阻为8欧姆。
    (1)如果把它截去一半,则阻值为多少?
    (2)如果把它对折重叠,则阻值为多少? 分析与提示:导体电阻与长度和横截面积有关。
    解题过程:(1)导体长度为原来一半,所以电阻为原来一半为4欧。(2)对折重叠后,长度为原来一半,横截面积为原来的两倍,所以电阻为原来的四分之一为2欧。

    易错情况分析:第(1)问一般没有问题,第二问容易错答为4欧或8欧,答4欧的原因是忘了重叠后横截面积发生的变化影响了电阻的大小,答8欧的原因是以为横截面积变大使得电阻变大,其实电阻与横截面积成的是反比,横截面积变为原来2倍使得电阻应在减小为二分之一,只有2欧。

    选题角度:第一是检查学生是否知道哪些因素会影响电阻大小,第二是运用知识“导体电阻与长度成正比,与横截面积成反比”。

    例题二:如图所示,开关闭合后,用酒精灯对串联在电 路中的电阻丝进行加热,这电流表的示数将____ (变大、变小、不变),小灯泡的亮度将____ (变亮、变暗、不变)。
    分析与提示:导体电阻受温度的影响。

    解题过程:用酒精灯对串联在电路中的电阻丝进行加热后, 电阻温度升高,电阻将变大,所以使得电路中的电流减小,所以电流表的示数将变小,小灯泡的亮度将变暗。

    易错情况分析:有些学生可能会认为电阻温度升高,电阻将变小,所以答为电流表的示数将变大,小灯泡的亮度将变亮。

    选题角度:温度对电阻的影响在初中的基础学习中不常提起,但在实际科技中,这一点不可忽视,所以目的在使学生记得导体电阻除了受自身因素(材料、长度、横截面积)影响之外,其实还应强调当时的温度情况。
  • 用控制变量法研究电阻大小的影响因素:
         使用控制变量法的一般步骤是:
    (1)明确研究的问题中有多少个物理量,搞清研究对象是哪个物理量。
    (2)逐一研究这个物理量(研究对象)跟某一物理量的单一关系时,要使其他物理量保持不变。
    (3)把这些单一关系综合起来。
    例如:在“研究电阻的大小与什么因素有关”时,就用到了控制变量法。因为影响电阻大小的因素有四个,即材料、长度、横截面积和温度。如要研究材料对电阻的影响,则需控制其他三个因素不变。

    例:在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时,某老师引导学生作了如下的猜想:
    猜想1:导体的电阻可能跟导体的横截面积有关;
    猜想2:导体的电阻可能跟导体的长度有关;
    猜想3:导体的电阻可能跟导体的材料有关。

    如图所示是他们进行实验探究时所用的器材,演示板上固定了四条金属电阻丝,a、b、c的长度均是lm, d的长度是0.5m;a、b的横截面积相同,材料不同;a、c 的材料相同,但c的横截面积大于a的横截面积;a、d 的材料和横截面积都相同。
    (1)在探究电阻跟横截面积的关系时,可依次把 M、N跟____的两端连接,闭合开关,记下电流表的示数。分析比较这两根金属电阻丝的电阻大小。
    (2)依次把M、N跟a、d的两端连接,闭合开关,记下电流表示数,分析比较a、d两根金属电阻丝的电阻大小,可探究电阻跟____的关系,其结论是: __________.
    (3)以上方法在研究物理问题时经常被用到,被称为控制变量法。试根据学过的物理知识再列出两例可用这种方法研究的问题:___、____。
    (4)一般来说,所有物体都有电阻。在探究过程中,又有同学提出猜想4:电阻还可能跟温度有关。请用一个废灯泡的灯芯(如图所示)设计一个实验来研究这个问题,要求:①说出方法,②画出电路图。

    解析:本实验探究过程中采用控制变量法,通过研究电阻与材料、长度、横截面积和温度的关系,得出电阻的大小与这些影响因素之间的关系。

    答案:(1)a、c
    (2)长度在导体材料和横截面积相同时,导体越长,电阻越大(或导体的电阻跟长度成正比等)
    (3)研究电流与电压和电阻的关系研究压强与压力和受力面积的关系
    (4)①方法:用导线把废灯泡灯芯和电源、开关、电流表连成如图所示的电路,再用酒精灯给灯芯加热,同时观察电流表示数的变化,并进行分析,得出结论;
    ②电路图:如图所示。
考点名称:能量转移和能量转化
  • 能量的形式:
       在自然界和生活中,能量以多种形式存在,主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
    1.机械能:分动能和势能两类,机械能是物体所具有的动能和势能的和。

    2.内能:物体内所有分子的动能和势能的和叫内能,与物体的温度、质量等因素有系。

    3.电磁能:指的是储存在特定物体或空间中的能量,比如说,两个带电体相互靠近时会相互影响,同级相斥异极相吸;通电导体在磁场中会受到力的作用;两块磁铁相互靠近,也会相互影响,这些都是电磁能

    4.化学能:是指南于化学反应,物质的分子结卡句发生变化而产生的能量。燃料燃烧产生的光和热,以及蓄电池、干电池产生的电都是来源于燃料和蓄电池里储存的化学能。食物也具有化学能。

    5.核能:是指由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。原子弹爆炸产生的能量,以及核电站发出的电都是来源于原子核的核能。

  • 能量转化和转移的方向性
         能量的转化和能量的转移,都是有方向性的,如温度不同的两个物体接触后,一部分内能从高温物体转移到低温物体上,并不能自发地由低温物体转移到高温物体上;燃料燃烧,化学能转化为内能,但此时得到的内能并不能自发地转化为具有化学能的燃料;电流通过灯泡发光,电能转化为内能和光能,但是这些内能和光能并不能自发地重新转化为电能;汽车制动时,由于摩擦,机械能转化为内能,但这些内能并不能自动地用来再次开动汽车。
  • 能量的转化和转移
    解释实例
    能量的转移能量由一种形式转变为另一种形式电灯发光:电能转化为光能和内能;摩擦生热:机械能转化为内能
    能量的转化能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体碰撞时:动能从一个物体转移到另一物体;围着火炉烤火:内能从火炉转移到人体
  • 能量转化和转移的判断方法
       物体间发生能量转移时,能量的形式不变;而发生能量的转化时,能的形式要发生改变,在确定能量转化的方向时,可从消耗什么能,得到什么能进行比较来确定.

    例:下面关于能量转化或转移的说法中,错误的是(  )
    A.摩擦起电是将电能转化为机械能的过程
    B.冬天将手放在炉旁烤火感到暖和,是内能从一个物体转移到另一个物体的过程
    C.木柴燃烧是将化学能转化为内能的过程
    D.打桩机的重锤下落的过程,是将重力势能转化为动能的过程

    解析:摩擦起电是消耗了机械能,最终获得电能,冈而是机械能转化为电能;木柴燃烧是消耗了储存在木柴中的化学能获得内能的过程,因而是化学能转化为内能;烤火是将木炭等燃料燃烧后获得的内能转移给手,是内能的转移;打桩机的重锤下落时,高度减小,重力势能减小转化为重锤的动能。故A选项错误。

    答案:A
  • 补充常见的能量转化形式有:
    ①电灯发光时,电能转化为光能和内能;
    ②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内;
    ③人对机械做功,将人体的化学能转化为机械能;
    ④摩擦生热,机械能转化为内能;
    ⑤水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能;
    ⑥电动机带动水泵把水送到高处,电能转化为机械能;
    ⑦燃料燃烧时发热,化学能转化为内能。
考点名称:电路的三种状态:通路、短路和断路
  • 通路:处处接通的电路

    断路:又叫开路,是某处断开的电路

    短路:将导线直接连接到电源两端的电路
  • 三种状态的特点:
    通路电路中有电流通过,用电器能够工作(如下图甲所示)
    断路电路中无电流通过,用电器不能工作(如图乙、丙所示)
    短路电路中电流会很大,可能烧坏电源,这是绝对不允许的(如图丁所示)
  • 常见电路故障的识别方法:
    1. 常见的几种电路故障:
    连接状态产生原因结果
    开路开关未闭合、电线断裂、接头松动等用电器不能工作
    短路电源短路——导线不经过用电器直接跟电源两极连接起来轻则引起电路故障,重则将烧毁电源,甚至引起火灾
    局部短路——当电路中有多个用电器时,把其中部分用电器两端直接用导线连接起来被短路的部分用电器不能工作

    2.一般说来,电源短路是必须避免的错误(特殊情况例外,如演示奥斯特实验)。局部短路可分为有意和无意两种。有意短路是一种知识在实际应用中的迁移 (如一些电热器的保温电路等),而无意短路则是在操作中出现的错误或疏忽(如家用电器中的两线相碰等)。短路未必会有严重性后果,有时也可以巧妙利用,但应视具体情况而定。

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