Question

12．學習了電流、電壓和電阻知識后，同學們發(fā)現(xiàn)電流與水管中的水流相似、電壓與水壓差相似．李明和同學們提出：導體對電流的阻礙作用可能與水管對水流的阻礙作用相似，所以影響導體電阻大小的因素，他們提出了以下猜想：
猜想一：（類比管道長短）導體電阻大小可能與導體的長度有關；
猜想二：（類比管道粗細）導體電阻的大小可能與導體的橫截面積有關．
于是他們從實驗室老師那兒借來了某合金材料制成的各種長度和橫截面積的電阻絲，并設計了如圖所示的電路．
（1）連接電路時，開關S應處于斷開 狀態(tài)（選填“斷開”或“閉合”），閉合開關前滑動變阻器的滑片P應置于b （選填“a”或“b”）位置；
（2）閉合開關后，他們發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)接近電源電壓，你判斷他們的電路出現(xiàn)的故障可能是電阻絲處斷路．
（3）電路連接正確后，他們經(jīng)過認真測量，得到了下表所示的數(shù)據(jù)：
比較表中數(shù)據(jù)，要驗證他們的猜想一，可選哪三組數(shù)據(jù)做比較？1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）；
比較表中數(shù)據(jù)，要驗證他們的猜想二，可選哪三組數(shù)據(jù)做比較？1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）；
（4）本實驗采用的研究方法是控制變量法；
（5）實驗結束后，細心的同學發(fā)現(xiàn)還有一個影響電阻的因素沒有研究，這個因素是材料；

物理量序號	1	2	3	4	5	6	7	8	9	…
長度L/m	2.0	4.0	6.0	2.0	4.0	6.0	2.0	4.0	6.0	…
橫截面S/mm2	1.0	1.0	1.0	2.0	2.0	2.0	4.0	4.0	4.0	…
電阻R/Ω	2.0	4.0	6.0	1.0	2.0	3.0	0.5	1.0	1.5	…

Answer 1

分析 （1）連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；
（2）電流表無示數(shù)，電路發(fā)生斷路，電壓表等于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）根據(jù)影響電阻的因素及控制變量法進行分析；
（4）導體的電阻與多個因素有關，探究過程中應用控制變量法；
（5）電阻大小與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關，通常情況下忽略溫度的影響，根據(jù)其分析即可．

解答 解：
（1）連接電路時，開關應斷開；由電路圖知，閉合開關前，滑片應置于b端，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大；
（2）電流表無示數(shù)，電路發(fā)生斷路，電壓表等于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電阻絲斷路；
（3）根據(jù)題意，導體的材料和溫度是相同的；
要探究電阻與導體長度的關系，需使橫截面積相同，則需選擇1、2、3（或4、5、6或7、8、9）進行比較；
要探究電阻與導體橫截面積的關系，需使導體的長度相同，則需選擇1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）的數(shù)據(jù)進行比較；
（4）由（3）分析知，實驗中用到了控制變量法；
（5）由于導體的電阻大小與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關，通常情況下忽略溫度的影響，實驗中已經(jīng)探究了電阻與長度和橫截面積的關系，還未探究電阻與材料的關系．
故答案為：
（1）斷開；b；
（2）電阻絲處斷路；
（3）1、2、3（或4、5、6，或7、8、9）；1、4、7（或2、5、8，或3、6、9）；
（4）控制變量法；
（5）材料．

點評 本題是探究影響電阻大小的因素實驗，主要考查了控制變量法在實驗中的應用，控制變量法是物理實驗中常用的實驗方法，應熟練掌握．