题目内容

小李和小明为研究导体的某种性质。选用的器材有:多节新干电池、电流表、电压表、电键、若干导线,以及长度相同,但材料不同(A、B两种金属)和横截面积不同(粗、细两种规格)的甲、乙、丙三根导体。该同学正确连接电路,并将实验测得的数据记录在表一、表二和表三中。

表一 导体甲(金属A 粗)
 
 
 
表二 导体乙(金属A 细)
 
 
 
表三 导体丙(金属B 粗)
 
实验
序号
 
1
 
2
 
3
 
 
 
实验
序号
 
4
 
5
 
6
 
 
 
实验
序号
 
7
 
8
 
9
 
U(V)
 
1.5
 
3.0
 
4.5
 
 
 
U(V)
 
3.0
 
4.5
 
6.0
 
 
 
U(V)
 
1.5
 
4.5
 
7.5
 
I(A)
 
0.3
 
0.6
 
0.9
 
 
 
I(A)
 
0.3
 
0.45
 
0.6
 
 
 
I(A)
 
0.1
 
0.3
 
0.5
 
①在实验过程中,同学是用               的方法改变导体两端的电压。
②分析比较实验序号1、2与3(或4、5与6或7、8与9)的电压和电流变化的倍数关系可得的初步结论是:                                      
③分析比较实验序号                        可得的初步结论是:当导体两端电压相同时,通过不同导体的电流是不同。
④进一步分析比较表一或表二或表三中的电压和电流的比值,可得到的结论:                
⑤小李和小明在仔细研究了表一、表二和表三后又有了新发现:导体的材料和导体的横截面积会影响导体两端电压和通过导体电流的比值。小明分析表二和表三得出了“导体横截面积越小,导体两端电压和通过导体电流的比值越小”的结论,你认为这一结论是                   的(选填“正确”或“错误”)。

①增加串联干电池的节数;②同一导体,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;③1、7或2、4或3、5、8;④同一导体,导体两端的电压与通过导体的电流的比值是个定值;⑤错误。                            

解析试题分析:本实验采用的物理研究方法是:控制变量法。即:在研究物理问题时,某一物理量往往受几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,只改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系.
(1)探究电流与电压的关系,必须保持电阻一定,改变两端电压.电压的改变有两种方法:改变干电池的节数和调节串联在电路中的滑动变阻器滑片的位置.因为该实验器材中没有滑动变阻器,因此需要通过改变电池节数的方法改变导体两端的电压;
(2)根据实验数据总结实验结论时,要明确控制的物理量和变化的物理量,以及变化的物理量之间的对应规律由实验序号1、2、3(或4、5、6,或7、8、9)中的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同一导体,通过导体中的电流与导体两端的电压成正比;
(3)要得出结论:电压相同,通过不同导体的电流不同;就应该保持电压相同,用不同的导体做实验,所以应该选择实验序号1、7(或2、4或3、5、8);
(4)把表一或表二或表三中电压和电流的比值求出来会发现:同一导体,电压与电流的比值是一个定值,
(5)要探究导体的这种性质(电阻)与横截面积的关系,需保持导体的材料和长度相同,横截面积不同,而表二和表三是不同的金属,材料不同,所以得到了错误的结论.
考点:控制变量法与探究性实验方案.

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巨磁电阻效应
1988年阿尔贝·费尔和彼得·格林贝格尔发现,在铁、铬相间的三层复合膜电阻中(如图甲),微弱的磁
场可以导致电阻大小的急剧变化,这种现象被命名为“巨磁电阻效应”.
更多的实验发现,并非任意两种不同种金属相间的三层膜都具有“巨磁电阻效应”.组成三层膜的两
种金属中,有一种是铁、钴、镍这三种容易被磁化的金属中的一种,另一种是不易被磁化的其他金属,才可能产生“巨磁电阻效应”.
进一步研究表明,“巨磁电阻效应”只发生在膜层的厚度为特定值时.用R0表示未加磁场时的电阻,R表示加入磁场后的电阻,科学家测得铁、铬组成的复合膜R与R0之比与膜层厚度d(三层膜厚度均相同)的关系如乙图所示.
1994年IBM公司根据“巨磁电阻效应”原理,利用铁、铬组成的复合膜研制出“新型读出磁头”,将磁场对复合膜阻值的影响转换成电流的变化来读取信息.

(1)以下两种金属组成的三层复合膜可能发生“巨磁电阻效应”的是     

A.铜、银 B.铁、铜 C.铜、铝 D.铁、镍
(2)对铁、铬组成的复合膜,当膜层厚度是2.2nm时,这种复合膜电阻    (选填“具有”或“不具有”)“巨磁电阻效应”.
(3)丙图是硬盘某区域磁记录的分布情况,其中1表示有磁区域,0表示无磁区域,将“新型读出磁头”组成如图所示电路,当磁头从左向右匀速经过该区域过程中,电流表读数变化情况应是丁图中的     

(9分)现有器材:电源(电压为3V)、学生用电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、学生用电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器R1和电阻箱R2(0~9999Ω  5A)各一个,开关、导线若干.同学们要利用这些器材测量未知电阻的阻值。
(1)小明设计了如图甲所示电路用来测量阻值约为10Ω的电阻。图乙中电路已经部分连接,请用笔画线代替导线将电路连接完整。

(2)小明连接电路后,在闭合开关前看到电流表指针指在零刻线的左边,原因是__________________________________________.
(3)清除故障后,闭合开关,当P滑到某一位置时,两表读数如图丙所示,由此可知R1=____Ω。你认为这个结果可靠吗?理由是____________________。
(4)老师还要求小明测量一个阻值约为几百欧的电阻Rx.小明思考后认为:用图甲所示电路不能测出测出该电阻的阻值,原因是________________________。
⑸为了测出这个几百欧的电阻Rx的阻值,小明设计如图丁所示电路,请帮他完成实验步骤:

(a)按图连接好电路;
(b)闭合S1调节滑动变阻器至适当位置,读出电压表的电压值U
(c)断开S1闭合S2,调节___________________(选填“电阻箱”或“电阻箱和滑动变阻器”)接入电路的电阻,使___________________;
(d)读出电阻箱的阻值R0如图所示,则电阻Rx=_________________Ω。

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