Question

15、小明同学在实验室找到了几根锰铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如下表所示．他想在不剪断合金丝的前提下，比较锰铜合金丝和镍铬合金丝这两种材料的导电性能．请你利用学过的知识帮助小明设计实验方案．
（1）实验中应选编号为

D

的锰铜合金丝和编号为

H

的镍铬合金丝进行研究．
（2）请画出实验电路图．（实验过程中不允许拆卸元件，只能通过开关改变电路连接情况）
（3）请根据你设计的实验电路简要说明比较两种材料导电性能的方法．

编号	材料	长度	横截面积
A	锰铜合金	0.5m	2.0mm2
B	锰铜合金	1.5m	1.5 mm2
C	锰铜合金	1.8m	1.0 mm2
D	锰铜合金	2.0m	0.5 mm2
E	镍铬合金	0.3m	2.0 mm2
F	镍铬合金	1.3m	1.5 mm2
G	镍铬合金	1.5m	1.0 mm2
H	镍铬合金	2.0m	0.5 mm2

Answer 1

分析：（1）要解决此题，首先要掌握影响导体电阻大小的因素：导体的长度、材料和横截面积．
因为导体的电阻与多个因素有关，所以在探究电阻与其中一个量之间的关系时，应用控制变量法．
（2）要解决此题，需要掌握欧姆定律的内容，知道在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．要使导体两端的电压相等，需要将两个导体并联．
而电路中电流的大小无法直接看出，可以用电流表、或灯泡的亮暗来表现出来．在画电路图时，要用电阻的符号来表示电阻丝．
（3）在分析过程中，要知道电路中的电流越大，即灯泡越亮或电流表的示数越大，则导体的导电性能越强．

解答：解：（1）要研究导体电阻与导体材料的关系，需要选择不同的材料，并且要控制导体的长度和横截面积相等．
D和H相比，导体的长度都是2.0m，横截面积都是0.5mm²，只有材料不同，所以可以探究导体电阻即导电性能与材料的关系．
故答案为：D；H．
（2）在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
我们可以通过电流大小来得知导体电阻的大小，但两个导体两端的电压要相等，所以两导体需要并联在电路中．
我们可以通过电流表的示数来得知电路中电流的大小．可以在每条支路上都串联一块电流表．
故答案为：方法一：
我们还可以分别将两个导体接入电路中，分别读出它们接入电路中的电流值，通过比较电流的大小来判断电阻的大小．可以使两个电阻并联，每条支路都有一个开关控制它们，把电流表接在干路上．
故答案为：方法二：
我们还可以利用灯泡的亮暗来代替电流表，通过灯泡的亮暗判断电流的大小，从而得知可以判断电阻的大小关系，方法类似方法一．
故答案为：

我们还可以分别将两个导体接入电路中，分别观察它们接入电路中时的灯泡亮暗程度，通过比较灯泡的亮暗程度来判断电阻的大小．可以使两个电阻并联，每条支路都有一个开关控制它们，把灯泡接在干路上．方法类似方法二．
故答案为：方法四：
（3）答：方法一：闭合开关S，读出电流表示数I₁、I₂，若I₁＞I₂，则锰铜合金丝导电性能强，反之，则镍铬合金丝导电性能强，若I₁=I₂，则两种金属丝导电性能相同．
方法二：只闭合S₁，读出电流表示数I₁，只闭合S₂，读出电流表示数I₂，若I₁＞I₂，则锰铜合金丝导电性能强，反之，则镍铬合金丝导电性能强，若I₁=I₂，则两种金属丝导电性能相同．
方法三：L₁、L₂为完全相同的两只小灯泡，闭合开关S，观察两只小灯泡的亮度，若L₁亮，则锰铜合金丝导电性能强，若L₂亮，则镍铬合金丝导电性能强，若两灯一样亮，则两种金属丝导电性能相同．
方法四：只闭合S₁，观察小灯泡的亮度，只闭合S₂，观察小灯泡的亮度，若第一次亮，则锰铜合金丝导电性能强，若第二次亮，则镍铬合金丝导电性能强，若两次一样亮，则两种金属丝导电性能相同．

点评：此题是探究影响导体电阻大小的因素实验，在实验中考查了控制变量法的应用，在探究时关键搞清要探究电阻与哪个量之间的关系，其它的量要相等，研究的量要不相等．同时考查了电阻大小的判断方法，我们可以根据电流的大小或灯泡的亮暗来进行判断．考查了欧姆定律的应用．