Question

5．小明設(shè)計了如圖1所示的電路圖，做“探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系”的實驗，在A、B間接入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2和4的兩根電阻絲來探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系．
（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較�。ㄟx填“較大”或“較小”）；其中第二次實驗中燈泡不亮（儀器及電路連接均正常），你認為原因是第二次接入的電阻大，電路電流小，燈泡的功率過小．
（3）小明根據(jù)上題的實驗結(jié)果想到：如果在A、B間分別接入不同阻值的已知電阻，讀出電流表的示數(shù)不就可以研究電流與電阻之間的關(guān)系了嗎！他的這種想法可行嗎？為什么？不可行；沒有控制電壓一定．
（4）小明繼續(xù)用上述電源設(shè)計了如圖2所示的電路圖，來探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系．他選擇兩根電阻絲分別接入R₁、R₂所在位置．他只要通過比較電壓表V₁的示數(shù)大于電壓表V₂的示數(shù)就可以判斷R₁、R₂的阻值大�。�

Answer 1

分析 （1）要探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系，應(yīng)控制導(dǎo)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(dǎo)體中的電流與導(dǎo)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）影響電流的大小的因素是電壓和電阻，研究電阻對電流的影響時，要控制導(dǎo)體兩端的電壓一定；
（4）電阻的大小除了與導(dǎo)體的長度有關(guān)以外，還與導(dǎo)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；兩個電阻串聯(lián)，通過它們的電流相等，根據(jù)公式：U=IR，在電流I相同的情況下，導(dǎo)體的電阻R越大，導(dǎo)體兩端的電壓就越大．因此可以利用電壓表示數(shù)的大小可以確定導(dǎo)體阻值的大小．

解答 解：
（1）應(yīng)用控制變量法探究導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系，應(yīng)該選擇導(dǎo)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(yīng)選用序號2和4；
（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��；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）電壓表分別測量的是導(dǎo)體R₁和R₂兩端的電壓，由于R₁和R₂串聯(lián)，所以通過它們的電流相等，根據(jù)公式U=IR可知，導(dǎo)體的電阻越大，導(dǎo)體中兩端的電壓就越大，因此可以利用電壓表的示數(shù)的大小來比較導(dǎo)體電阻的大小，這也是一種轉(zhuǎn)換的方法．
如果R₁＞R₂，所觀察到的現(xiàn)象是電壓表V₁的示數(shù)大于電壓表V₂的示數(shù)；
（4）影響電流大小的因素是電壓和導(dǎo)體的電阻，通過觀察電流的變化判斷電阻的變化時要控制電壓一定，更換電源后，導(dǎo)體兩端的電壓發(fā)生了變化，故不能通過觀察電流的變化判斷電阻大小變化，也就不能得出“在材料，長度相同的情況下，橫截面積越大，電阻越小”的結(jié)論．
故答案為：（1）2和4；（2）較��；第二次接入的電阻大，電路電流小，燈泡的功率過��；（3）不可行；沒有控制電壓一定；（4）電壓表V₁的示數(shù)大于電壓表V₂的示數(shù)．

點評 本題主要探究了影響導(dǎo)體電阻大小因素，屬于常見題型；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．