Question

15、小明同學在實驗室找到了幾根錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示．他想在不剪斷合金絲的前提下，比較錳銅合金絲和鎳鉻合金絲這兩種材料的導電性能．請你利用學過的知識幫助小明設計實驗方案．
（1）實驗中應選編號為

D

的錳銅合金絲和編號為

H

的鎳鉻合金絲進行研究．
（2）請畫出實驗電路圖．（實驗過程中不允許拆卸元件，只能通過開關改變電路連接情況）
（3）請根據(jù)你設計的實驗電路簡要說明比較兩種材料導電性能的方法．

編號	材料	長度	橫截面積
A	錳銅合金	0.5m	2.0mm2
B	錳銅合金	1.5m	1.5 mm2
C	錳銅合金	1.8m	1.0 mm2
D	錳銅合金	2.0m	0.5 mm2
E	鎳鉻合金	0.3m	2.0 mm2
F	鎳鉻合金	1.3m	1.5 mm2
G	鎳鉻合金	1.5m	1.0 mm2
H	鎳鉻合金	2.0m	0.5 mm2

Answer 1

分析：（1）要解決此題，首先要掌握影響導體電阻大小的因素：導體的長度、材料和橫截面積．
因為導體的電阻與多個因素有關，所以在探究電阻與其中一個量之間的關系時，應用控制變量法．
（2）要解決此題，需要掌握歐姆定律的內容，知道在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．要使導體兩端的電壓相等，需要將兩個導體并聯(lián)．
而電路中電流的大小無法直接看出，可以用電流表、或燈泡的亮暗來表現(xiàn)出來．在畫電路圖時，要用電阻的符號來表示電阻絲．
（3）在分析過程中，要知道電路中的電流越大，即燈泡越亮或電流表的示數(shù)越大，則導體的導電性能越強．

解答：解：（1）要研究導體電阻與導體材料的關系，需要選擇不同的材料，并且要控制導體的長度和橫截面積相等．
D和H相比，導體的長度都是2.0m，橫截面積都是0.5mm²，只有材料不同，所以可以探究導體電阻即導電性能與材料的關系．
故答案為：D；H．
（2）在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．
我們可以通過電流大小來得知導體電阻的大小，但兩個導體兩端的電壓要相等，所以兩導體需要并聯(lián)在電路中．
我們可以通過電流表的示數(shù)來得知電路中電流的大�。�可以在每條支路上都串聯(lián)一塊電流表．
故答案為：方法一：
我們還可以分別將兩個導體接入電路中，分別讀出它們接入電路中的電流值，通過比較電流的大小來判斷電阻的大�。�可以使兩個電阻并聯(lián)，每條支路都有一個開關控制它們，把電流表接在干路上．
故答案為：方法二：
我們還可以利用燈泡的亮暗來代替電流表，通過燈泡的亮暗判斷電流的大小，從而得知可以判斷電阻的大小關系，方法類似方法一．
故答案為：

我們還可以分別將兩個導體接入電路中，分別觀察它們接入電路中時的燈泡亮暗程度，通過比較燈泡的亮暗程度來判斷電阻的大�。�可以使兩個電阻并聯(lián)，每條支路都有一個開關控制它們，把燈泡接在干路上．方法類似方法二．
故答案為：方法四：
（3）答：方法一：閉合開關S，讀出電流表示數(shù)I₁、I₂，若I₁＞I₂，則錳銅合金絲導電性能強，反之，則鎳鉻合金絲導電性能強，若I₁=I₂，則兩種金屬絲導電性能相同．
方法二：只閉合S₁，讀出電流表示數(shù)I₁，只閉合S₂，讀出電流表示數(shù)I₂，若I₁＞I₂，則錳銅合金絲導電性能強，反之，則鎳鉻合金絲導電性能強，若I₁=I₂，則兩種金屬絲導電性能相同．
方法三：L₁、L₂為完全相同的兩只小燈泡，閉合開關S，觀察兩只小燈泡的亮度，若L₁亮，則錳銅合金絲導電性能強，若L₂亮，則鎳鉻合金絲導電性能強，若兩燈一樣亮，則兩種金屬絲導電性能相同．
方法四：只閉合S₁，觀察小燈泡的亮度，只閉合S₂，觀察小燈泡的亮度，若第一次亮，則錳銅合金絲導電性能強，若第二次亮，則鎳鉻合金絲導電性能強，若兩次一樣亮，則兩種金屬絲導電性能相同．

點評：此題是探究影響導體電阻大小的因素實驗，在實驗中考查了控制變量法的應用，在探究時關鍵搞清要探究電阻與哪個量之間的關系，其它的量要相等，研究的量要不相等．同時考查了電阻大小的判斷方法，我們可以根據(jù)電流的大小或燈泡的亮暗來進行判斷．考查了歐姆定律的應用．