内容正文:
专题七 探究影响导体电阻大小的因素
一、实验探究题
1.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,某实验小组提出了如下猜想:
一、导体电阻跟导体长度有关;
二、导体电阻跟导体横截面积有关;
三、导体电阻跟导体材料有关。
同学们想利用如图所示的电路和下表中的导体验证上述猜想。
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
(1)为探究猜想一:选取材料、 相同,长度不同的导体,分别接入如图电路中,通过比较电路中 的大小,判断导体电阻的大小;
(2)验证猜想三时,若需对比三个实验数据,则应从上表中选取导体 (填写导体代号)来进行实验。
2.小明利用如图所示的电路探究影响导体电阻大小的因素,演示板上固定有a、b、c、d四根合金丝,长度关系为,横截面积关系为,其中a、c、d均为镍铬合金丝,b为锰铜合金丝。将导线P、Q分别接在同一根合金丝两端的接线柱上。
(1)小明分别将a和c两合金丝先后接入电路,观察到灯泡变 (选填“亮”或“暗”)了,由此可知,其他条件一定时,导体的长度越 ,其电阻越大;
(2)探究导体电阻大小与横截面积的关系,应选择序号 和 的两根合金丝来探究;
(3)小明发现当两根合金丝的电阻差别很小时,灯泡的亮度变化不容易观察出来,为了能够更好地反映出电阻的变化,可以在如图电路中串联接入 。
3.“探究影体响导电阻大小的因素”的实验装置如图所示,在实验中使用四根电阻丝, 材料规格如下表所示。
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
灯泡亮度
A
锰铜合金
0.5
0.8
亮
B
镍铬合金
0.5
0.8
较亮
C
镍铬合金
0.5
0.4
较暗
D
镍铬合金
1.0
0.4
暗
(1)实验中通过观察 比较电阻丝电阻的大小。
(2)实验中采用的研究方法是 和 。
(3)分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验,可得出结论:导体的电阻大 小与导体的材料有关。分别将编号为B 、C 的电阻丝接入电路进行实验,可得出结论:导体的电阻大小与导体的 有关 。
(4)分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验,其得到的实验结论被实际应用到 ___________ (填字母)的工作原理中。
A.电压表 B.电流表 C.滑动变阻器
4.在“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中,采用如下图所示的实验装置,a、b、c是镍铬合金制成的三根导线,a、b长度相同但横截面积不同,a、c横截面积相同而长度不同,导线d由锰铜合金制成,长度、横截面积与导线b相同。
(1)为了探究电阻与长度的关系,应选择 两根导线先后接入M、N间,通过观察 来比较导线电阻的大小;
(2)将导线a和b先后接入M、N间,发现接入a导线时电流表的示数比接入b导线时的小,说明b导线的电阻 ,该实验表明:在其他条件相同时, ,电阻越大;
(3)在我国城乡许多地区进行输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 (选填“增大”或“减小”)了输电线的电阻,减小电能损失;
(4)将导线a和d先后接入M、N间,发现接入d导线时电流表的示数比接入a导线时的大,于是得出结论:不同导体的电阻阻值和导体的材料有关;这样得出结论合理吗? 理由是: 。
5.“探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置如图所示,在实验中使用四根电阻丝,其材料规格如表所示。
编号
材料
长度/m
横截面积/cm2
亮度
A
锰铜合金
0.4
1.0
亮
B
镍铬合金
0.4
1.0
较亮
C
镍铬合金
0.4
0.5
较暗
D
镍铬合金
0.8
0.5
暗
(1)实验中采用的研究方法是 和转换法;
(2)分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验,可得出结论:导体的电阻大小与导体的材料有关;
(3)分别将编号为B、C的电阻丝接入电路进行实验,可得出结论:导体的电阻大小与导体的 有关;
(4)分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验,其得到的实验结论被实际应用到了 工作原理中 (填选项前的字母) 。
A.电压表 B.电流表 C.滑动变阻器
6.在“探究影响电阻大小的因素”的实验中,某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验探究。实验室提供了如下器材:电阻丝 a、b、c 粗细相同,a、b、 d 长度相同,但 d 比 b 粗。
(1)该实验是通过观察 间接地比较电阻丝电阻的大小,这种实验方法叫 ;
(2)选用电阻丝 b、c 分别接入电路中,是为了探究电阻大小跟导体的 是否有关;
(3)选用电阻丝 分别接入电路中,是为了探究电阻大小跟导体的横截面积是否有关;
(4)如果实验中的导体只有两条相同规格的镍铬合金丝,要探究横截面积对电阻阻值的影响,应该将两条镍铬合金丝 接入电路(选填“并联”或“串联”);
(5)近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线,这样就 输电线的电阻(选填“增大”或“减小”)。
7.在探究“影响导体电阻大小因素”的实验中,保持电源电压不变,如图所示,在M、N两点之间分别接入不同的电阻丝,其规格如下表所示:
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
A
镍铬合金
0.5
0.5
B
镍铬合金
1.0
0.5
C
镍铬合金
0.5
1.0
D
锰铜合金
0.5
0.5
(1)为了比较A、B、C、D四根导体电阻的大小,可通过观察 来判断;
(2)选用编号为A、B的两根电阻丝进行实验,可以探究导体电阻大小与 的关系;
(3)选用编号为A、C的两根电阻丝进行实验,可以探究导体电阻大小与 的关系;
(4)为了探究导体电阻大小与导体材料的关系,应选用编号为 的两根电阻丝进行实验。
8.有些汽车前挡风玻璃上的刮水器能够随着雨量的大小,刮水的速度会相应地发生变化,雨停后,刮水器自动停止工作,小华查阅了相关资料后,自制了如图甲所示的雨水检测金属网(以下简称检测网),并设计了如图乙所示的模拟电路进行探究。
(1)小华按照设计的电路图连接电路,检测网未放入水中,电流表无示数,再将检测网放入雨水中,电流表有示数,表明雨水是 (选填“导体”或“绝缘体”)。小华通过观察电路中 的变化来判断电动机转速的变化,从而反映出刮水器刮水速度的变化;
(2)将检测网竖立并缓慢浸入雨水中进行实验,分析数据可知,金属网浸入雨水中的深度越深,电流表的示数越大。这说明a、b间接入电路的电阻在 (选填“变大”或“变小”),我们知道,影响导体电阻的大小的因素有:导体的材料、 、横截面积和温度,由此可知:a、b间接入电路的电阻变化是由导体的 变化引起的;
(3)小华设计的电路在无雨水时,电动机不能转动,可是这样无法实现无雨时的车窗清洗,若要解决此问题,可在图乙电路中加装一个开关,此开关应与检测网 (选填“串联”或“并联”)。
9.小明、小芳和小亮在做“探究影响导体电阻大小的因素”实验时,做出了如下猜想。
猜想一:导体电阻与长度有关。
猜想二:导体电阻与横截面积有关。
猜想三:导体电阻与材料有关。
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如下表所示:
导体代号
材料
长度/cm
横截面积/mm2
A
锰铜
1.0
0.2
B
锰铜
2.0
0.2
C
锰铜
1.0
0.4
D
镍铬合金
1.0
0.2
(1)如图所示电路,闭合开关后,在M、N之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻的大小,小明、小芳和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点。
小明:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小。
小芳:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小。
小亮:灯泡和电流表需同时使用,缺一不可。
你赞同 (选填“小明”“小芳”或“小亮”)的观点;
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N跟 的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小;为了验证猜想三,可依次把M、N跟 的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小;
(3)依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接,闭合开关,电流表的示数不同,分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟 的关系,其结论是 ;
(4)小丽在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么,她利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 的实验验证;
(5)本实验中用到了控制变量法,请另外写出一种运用此方法的实验: 。
10.小欣发现电工师傅在墙里埋线时,挑选非常粗的铜导线,且导线与导线连接时往往打一个结。于是他从实验室中找到四段电阻丝A、B、C、D将它们安装到实验板上,并连接好如图甲所示的电路,用夹子夹住电阻线的两端将其接入电路。
(1)实验时应通过观察 判断导体电阻的大小,这种科学研究方法是 法。
(2)为了探究导体电阻与材料的关系,应将电阻丝D和 接入电路。
(3)将电阻丝B、C分别接入电路,发现C接入电路时电流表的示数更大,说明:在其他条件相同时,横截面积越 ,电阻越大。
(4)小欣用等长的镍铬导线制作出三种打结导线如图乙所示,将它们和标有0.3A字样的小灯泡接入如图丙所示电路,闭合所有开关,灯泡正常发光。①只断开开关S1,读出电流表的示数为0.26A;②只断开开关S2,读出电流表的示数为1.4A;③只断开开关S3,读出电流表示数为0.22A。小欣发现三次实验时灯泡亮度都比正常发光时暗,则第②次的真实电流值应为 A。通过比较发现打结法 (选填“1”、“2”、或“3”)电阻最小。
11.实验桌上有如图所示的实验器材,小德同学在导线夹M、N间连入不同的电阻丝探究“导体电阻大小与横截面积是否有关”,并将实验数据记录在下面的表格中。本实验中电源电压保持不变。
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度l/m
0.5
0.5
1.5
1.0
0.5
1.5
0.5
横截面积S/mm2
1.2
1.8
1.8
1.2
0.8
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
电流I/A
0.6
0.5
0.2
0.3
0.4
0.2
0.2
电阻的大小
很小
小
很大
大
较小
很大
很大
(1)小德同学研究的问题的因变量是 ;
(2)本实验中通过观察 的大小来判断电阻的大小,这种物理研究方法是 ;
(3)小德应选择代号为 的两根电阻丝来研究“导体电阻大小与横截面积是否有关”;
(4)选用导线A、D和F的数据可以得出结论: 。
12.如图所示是探究“影响导体电阻大小因素”的实验电路,表中给出了可供选择的几种导体,分别用A、B、C、D四个字母代表。
编号
长度
横截面积
材料
A
L
S
镍铬合金
B
2L
S
镍铬合金
C
L
2S
镍铬合金
D
L
S
锰铜合金
(1)实验中,通过观察 可以判断导体的电阻大小。该实验装置中小灯泡的主要作用是 。
(2)通过对导体 和导体B进行实验,可探究电阻的大小与长度的关系;通过对导体A和导体D进行实验,可探究电阻的大小与 的关系。
13.小明学习了电阻的知识后,对“探究盐水电阻的大小与哪些因素有关”进行了科学探究活动,他提出了以下猜想:
A.盐水电阻的大小可能与盐水的浓度有关;
B.盐水电阻的大小可能与盐水的体积有关。
小明选用的实验器材有:两端接有金属接线柱的塑料管、电源、开关、小灯泡、导线,他将上述器材组装成如图所示的电路并进行科学探究实验。
(1)小明闭合开关后,将适量盐水从注水口倒入塑料管中时观察到小灯泡发光,说明盐水是 (选填“导体”或“绝缘体”),根据小灯泡的亮度可以判断盐水的电阻大小,这种研究方法是 ;
(2)探究猜想A时,为了改变盐水的浓度,小明应该向塑料管中添加适量的 (选填“盐”或“清水”)并搅拌均匀。实验时,小明发现小灯泡亮暗变化不明显,请你帮他改进实验电路: ;
(3)探究猜想时,小明用注射器缓慢地从塑料管中抽取出适量盐水时,观察到灯泡的亮度逐渐变暗,说明盐水电阻在 。(填“变大”“变小”或“不变”)请你根据小明的实验探究过程和“影响导体电阻大小的因素”回答下列问题:
①当容器内盐水体积减小时,盐水的 同时也在不断减小,导致盐水的电阻变大;
②小明的探究过程 (选填“能”或“不能”)完整验证猜想B是正确的?
14.在“探究影响导体电阻大小因素的实验”时,同学们设计了如图所示的实验电路,如表给出了可供选择的几种导体,分别用a、b、c、d四个字母代表。
导体序号
导体长度L/m
横截面积S/mm2
材料
a
1.0
0.4
锰铜
b
1.0
0.2
锰铜
c
0.5
0.2
锰铜
d
0.5
0.2
镍铬合金
(1)为了探究导体电阻与导体横截面积的关系,应分别将导线 (选填导线序号)接入电路,闭合开关后,观察比较小灯泡的亮度或 来比较导体电阻的大小;
(2)实验中,分别将导线b、c接入电路,闭合开关后,观察到电流表的示数Ib<Ic,是探究导体的电阻与导体 的关系,可以得到的结论是:导体的 相同时,导体越长,电阻越 ;
(3)把导线c、d分别接入电路是为了探究导体的电阻与 的关系;
(4)实验采用的探究方法是 法。
15.如图甲所示,是小明探究影响导体电阻大小因素的实验电路,表中给出了可供选择的几种导体,分别用A、B、C、D四个字母代表。
导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
0.6
0.4
镍铬合金
B
1.0
0.4
镍铬合金
C
0.6
0.6
镍铬合金
D
0.6
0.6
锰铜
(1)实验中,通过观察电流表的示数可以判断导体电阻的大小,这运用的研究方法是 法。选用 (填导体代号)导体进行实验,可探究电阻的大小与导体横截面积的关系;选用C和D导体进行实验,可探究导体电阻的大小与 的关系;
(2)分别将A和B两导体接入电路进行实验,小明发现接入B导体时,电流表的示数比接入A导体时更小,这说明其他条件相同时,导体的长度越长,电阻越 ;
(3)小明又找到一个如图乙所示的导体材料接入电路,你认为沿 (选填“ab”“cd”或“ef”)方向接入图甲电路时,电流表示数最大。
答案
1.(1)横截面积;电流表示数
(2)CFG
2.(1)暗;长
(2)c;d
(3)电流表
3.(1)灯泡的亮度
(2)控制变量;转换法
(3)A、B;横截面积
(4)C
4.(1)a、c;电流表示数
(2)小;导体横截面积越小
(3)减小
(4)不合理;没有保持横截面积相同
5.(1)控制变量法
(2)A、B
(3)横截面积
(4)C
6.(1)电流表的示数;转换法
(2)长度
(3)bd
(4)并联
(5)减小
7.(1)电流表示数大小
(2)长度
(3)横截面积
(4)A、D
8.(1)导体;电流表示数
(2)变小;长度;横截面积
(3)并联
9.小亮;A、C;A、D;长度;当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大;三;探究影响滑动摩擦力大小的因素实验
10.(1)电流表示数;转换
(2)B
(3)小
(4)0.28;2
11.电阻;电流表示数;转换法;B、E;导体的横截面积和材料相同时,长度越大,电阻越大
12.(1)电流表示数;保护电路
(2)A;材料
13.(1)导体;转换法
(2)盐;在电路中串联一个电流表
(3)变大;横截面积;不能
14.a、b;电流表示数大小;长度;材料和横截面积;大;材料;控制变量
15.(1)转换法;A、C;材料
(2)大
(3)cd
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