Question

12．現(xiàn)有一個電壓表，若干導(dǎo)線、兩節(jié)干電池和一個開關(guān)，請你設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)來判斷兩段材料不同，長度、橫截面積都相同的甲、乙合金絲電阻的大小．
（1）畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）說明實(shí)驗(yàn)的步驟以及需要測量的物理量．
（3）小金認(rèn)為，根據(jù)上述操作即可判斷這兩種材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱，你認(rèn)為小金得出結(jié)論的依據(jù)是什么？（不考慮溫度對電阻的影響）

Answer 1

分析 根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，電阻之比等于電壓之比，所以可根據(jù)電壓大小關(guān)系判斷電阻大小關(guān)系，又因?yàn)殡娮柙酱笳f明對電流的阻礙作用越大，導(dǎo)電性能越差，影響電阻大小的因素有長度、橫截面積、材料和溫度，因?yàn)殚L度、橫截面積都相同，又不考慮溫度對電阻的影響，則可判斷兩種材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱．

解答 解：（1）將兩節(jié)干電池串聯(lián)，甲、乙合金絲串聯(lián)接入電路，把開關(guān)并聯(lián)在甲合金絲兩端，把電壓表并聯(lián)在乙合金絲兩端，如圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)的步驟：以兩節(jié)干電池為電源，用導(dǎo)線把兩段材料不同，長度、橫截面積都相同的甲、乙合金絲串聯(lián)進(jìn)電路，把開關(guān)并聯(lián)在甲合金絲兩端，把電壓表并聯(lián)在乙合金絲兩端，閉合開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)為U₁，斷開開關(guān)，讀出電壓表示數(shù)U₂．
（3）甲合金絲兩端的電壓為U₁-U₂，乙合金絲兩端的電壓為U₂，根據(jù)歐姆定律，導(dǎo)體兩端的電壓等于電流和電阻的乘積，而串聯(lián)電路中，電流處處相等，所以導(dǎo)體電壓之比等于電阻之比，所以比較U₁-U₂和U₂的大小關(guān)系，若U₁-U₂＞U₂，則甲合金絲的電阻大于乙合金絲的電阻，若U₁-U₂＜U₂，則甲合金絲的電阻小于乙合金絲的電阻，若U₁-U₂=U₂，則甲合金絲的電阻等于乙合金絲的電阻，導(dǎo)體電阻越大，導(dǎo)電性能越弱，又因?yàn)橛绊戨娮璐笮〉囊蛩赜虚L度、橫截面積、材料和溫度，而長度、橫截面積都相同，又不考慮溫度對電阻的影響，則可判斷兩種材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱．所以根據(jù)電壓大小關(guān)系判斷出電阻大小關(guān)系，再根據(jù)電阻關(guān)系判斷材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱．

點(diǎn)評 本題是探究影響電阻大小的因素，能夠根據(jù)電壓的大小判斷出電阻的大小是關(guān)鍵，分析時注意控制變量法的應(yīng)用，此題有一定的拔高難度，屬于難題．