Question

小明設計了如圖（甲）所示的電路圖，做“探究導體電阻大小與導體長度的關(guān)系”的實驗，在A、B間接入下表中待研究的電阻絲，電源電壓U恒定，忽略溫度對燈絲電阻的影響（電阻絲用電阻符號表示）：

序號	材料	長度	橫截面積
1	錳銅合金絲	L	S
2	鎳鉻合金絲	L	S
3	鎳鉻合金絲	L	2S
4	鎳鉻合金絲	2L	S

（1）小明選擇序號為

 

的兩根電阻絲來探究，實驗采用的方法叫

 

．
（2）他正確選擇后，將電阻絲分別接入A、B間，閉合開關(guān)，觀察燈泡的亮暗或電流表的示數(shù)來比較電阻絲電阻的大小．實驗中，兩次電流表指針均有偏轉(zhuǎn)，但第一次的示數(shù)大于第二次的示數(shù)，說明第一次接入的電阻絲阻值

 

（填“較大”或“較小”）；其中第二次實驗中燈泡不亮，你認為原因是

 

．
（3）小明繼續(xù)用上述電源設計了圖（乙）所示的電路圖，來探究導體電阻大小還與什么因素有關(guān)（溫度、導體長度因素除外）．他應選擇序號為

 

的兩根電阻絲分別接入R₁、R₂所在位置．請你簡述小明選擇的原理及結(jié)論．

Answer 1

分析：（1）要探究導體電阻大小與導體長度的關(guān)系，應控制導體的材料和橫截面積都相同，這種方法叫控制變量法；
（2）在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比；燈泡的亮度是由燈泡的實際功率決定的，而燈泡的實際功率由實際電壓決定；
（3）電阻的大小除了與導體的長度有關(guān)以外，還與導體的材料和橫截面積有關(guān)．所以他還可以探究電阻與材料、電阻與橫截面積的關(guān)系．
     在串聯(lián)電路中，因為電流處處相等，所以各電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比．用電壓表分別測出兩根電阻絲兩端的電壓，然后去比較這兩根電阻絲兩端的電壓，電壓大的電阻阻值大．

解答：解：（1）要探究導體電阻大小與導體長度的關(guān)系，應該選擇導體的材料和橫截面積都相同，而長度不同的兩根電阻絲．從表格中可知，序號2和序號4的材料、橫截面積都相同，長度不同，所以應選用序號2和4，這種方法叫控制變量法．
    （2）電流表第一次的示數(shù)大于第二次的示數(shù)，表明第一次的電流比第二次的大，說明第一次的電阻阻值比第二次的電阻阻值小；由于第二次電路中的電阻大，會造成電路中的電流變小，燈泡兩端的電壓變小，燈泡的實際功率變小，以至于燈泡不亮．
    （3）電阻的大小除了與導體的長度有關(guān)以外，還與導體的材料和橫截面積有關(guān)．所以他還可以探究電阻與材料、電阻與橫截面積的關(guān)系．
    要探究電阻與材料的關(guān)系，可以選擇序號1和2；要探究電阻與橫截面積的關(guān)系，可以選擇序號2和3．
原理：在串聯(lián)電路中，電流處處相等，各用電器的電壓與電阻成正比，即

R1

R2

=

U1

U2

；
結(jié)論：選序號1和2，在長度和橫截面積相同條件下，不同材料的電阻其阻值不同．
      選序號2和3，同種材料在長度一定條件下，導體電阻跟導體橫截面積有關(guān)．
故答案為 （1）2和4，控制變量法；
         （2）較小，第二次接入的電阻大，電路電流小，燈泡的功率過�。�
         （3）1和2（或選2和3），
              原理：在串聯(lián)電路中，電流處處相等，各用電器的電壓與電阻成正比，即

R1

R2

=

U1

U2

；
              結(jié)論：選序號1和2，在長度和橫截面積相同條件下，不同材料的電阻其阻值不同．
                    選序號2和3，同種材料在長度一定條件下，導體電阻跟導體橫截面積有關(guān)．

點評：控制變量法是物理實驗中經(jīng)常采用的方法，一定要掌握．該實驗還涉及到轉(zhuǎn)換法，我們在比較兩根電阻絲的大小關(guān)系時，是通過比較電流大小關(guān)系或電壓大小關(guān)系得出的．要記住：電壓一定時，電流與電阻成反比；電流一定時，電壓與電阻成正比．