Question

9．在探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素時(shí)，小明同學(xué)做出了如下猜想：導(dǎo)體電阻的大小可能與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料有關(guān)．為了驗(yàn)證猜想是否正確，他準(zhǔn)備了不同的導(dǎo)體，規(guī)格、材料如表：

編號(hào)	材料	長(zhǎng)度/m	橫截面積/mm2
A	鎳鉻合金	0.5	0.5
B	鎳鉻合金	1.0	0.5
C	鎳鉻合金	0.5	1.0
D	錳銅合金	0.5	0.5

（1）為了驗(yàn)證上述猜想，他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路圖．在連接電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，還缺少一個(gè)必要的元件，這個(gè)元件是開(kāi)關(guān)．
（2）本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察燈泡亮度來(lái)比較a、b兩點(diǎn)間導(dǎo)體電阻的大�。�在物理上，這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法．
（3）要想探究電阻大小與橫截面積的關(guān)系，應(yīng)將編號(hào)為A和C的導(dǎo)體分別接入到a、b之間．
（4）將（1）問(wèn)中所缺的元件接上后，小明發(fā)現(xiàn)當(dāng)接入a、b之間的導(dǎo)體電阻值差別較小時(shí)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不是很明顯，請(qǐng)你對(duì)電路的改進(jìn)再提出一條建議：在電路中串聯(lián)接入一塊電流表，觀察電流表的示數(shù)來(lái)比較電阻的大小．
（5）為了能準(zhǔn)確地測(cè)量導(dǎo)體的阻值大小，他又設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖．接好電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的示數(shù)始終為零，電壓表有示數(shù)且始終不變．經(jīng)檢查，是由于一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤．請(qǐng)你在丙圖中連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線(xiàn)上打“×”并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線(xiàn)．
小明同學(xué)改好電路以后開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得的結(jié)果如下表所示．由此可以判斷，小明同學(xué)選用的定值電阻的阻值為9.89Ω．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓表示數(shù)/V	電流表示數(shù)/A
1	1.5	0.16
2	2.5	0.25
3	3.5	0.34

Answer 1

分析 （1）電路的組成包括：電源、開(kāi)關(guān)、用電器和導(dǎo)線(xiàn)；
（2）根據(jù)電阻是阻礙電流大小的因素，而與其串聯(lián)的燈泡通過(guò)燈泡的明暗程度可以反映電流的大小進(jìn)行分析；
（3）要研究電阻與橫截面積的關(guān)系，所以根據(jù)控制變量法的思路選取材料、長(zhǎng)度、橫截面積相同不同的兩根電阻絲；
（4）導(dǎo)體阻值差別較小時(shí)，燈泡的亮度變化不明顯，可以通過(guò)電流表測(cè)量電路中電流的變化；
（5）伏安法測(cè)功率的實(shí)驗(yàn)中，電壓表與燈泡并聯(lián)測(cè)燈泡電壓，電流表與燈泡串聯(lián)測(cè)燈泡電流，在實(shí)物連接圖中找到錯(cuò)誤之處：主要分析電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負(fù)接線(xiàn)柱、量程、連接方式，滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱和連入方式上分析解答；
分別計(jì)算每次實(shí)驗(yàn)所測(cè)電阻的大小，再計(jì)算平均值．

解答 解：
（1）電路的組成包括：電源、開(kāi)關(guān)、用電器和導(dǎo)線(xiàn)；由圖甲可知，缺少電路的基本組成元件：開(kāi)關(guān)；
（2）因?yàn)橥ㄟ^(guò)燈泡的電流越大，燈泡越亮，因此a、b間的電阻越大，電路中的電流越小，燈泡越暗；反之，燈泡越亮；故根據(jù)燈泡的亮度反映a、b間電阻的大小．這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法；
（3）為了探究電阻大小與橫截面積的關(guān)系，應(yīng)控制導(dǎo)體材料與長(zhǎng)度相同而橫截面積不同，由表中數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選編號(hào)為A、C的兩根電阻絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（4）導(dǎo)體阻值差別較小時(shí)，燈泡的亮度變化不明顯，可以在電路中測(cè)量一只電流表，通過(guò)電流表示數(shù)的變化，來(lái)比較電阻的大小；
（5）由原實(shí)物圖知，電壓表與燈泡串聯(lián)在電路中，由于電壓表阻值太大，所以通過(guò)燈泡電流非常小，因此燈泡不亮；測(cè)量燈泡電阻的電路圖如下圖，從電源正極出發(fā)依次串聯(lián)開(kāi)關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器、燈泡回到電源負(fù)極，電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，所以燈泡和電流表之間導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤，如下圖所示：
；
第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)得電阻：R_x1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.16A}$=9.375Ω，
第二次實(shí)驗(yàn)測(cè)得電阻：R_x2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω，
第三次實(shí)驗(yàn)測(cè)得電阻：R_x3=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3.5V}{0.34A}$=10.294Ω，
所以選用的定值電阻的阻值為：R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}+{R}_{x3}}{3}$=$\frac{9.375Ω+10Ω+10.294Ω}{3}$≈9.89Ω．
故答案為：（1）開(kāi)關(guān)；（2）觀察燈泡亮度；轉(zhuǎn)換；（3）A；C；
（4）在電路中串聯(lián)接入一塊電流表，觀察電流表的示數(shù)來(lái)比較電阻的大��；（5）見(jiàn)上圖；9.89Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究影響導(dǎo)體電阻大小因素的實(shí)驗(yàn)，綜合考查了電路連接的使用、控制變量法的應(yīng)用、電路分析、實(shí)物電路連接，還考查了電阻的測(cè)量等知識(shí)，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，要細(xì)心．