Question

（12分）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，器材有：

a．粗细均匀的金属丝（长度x为1.1m，总电阻约5Ω）

b．直流电源（1.5V，内阻不计）

c．电流表（量程0.6A，内阻约为1Ω）

d．电流表（量程300mA，内阻约为2Ω）

e．电压表（1.5V，内阻约3kΩ）

f．滑动变阻器（10Ω，1.0A）

g．定值电阻（5.0Ω，1.0A）

h．刻度尺、开关、导线若干

为了探究金属丝的电阻与长度的关系，甲、乙两位同学选择以上部分器材设计如图（a）所示电路：

甲同学逐渐减小金属丝接入电路的长度x，调整滑动变阻器的触头位置，同时保持电压表示数不变，读出对应的电流表示数，通过计算得到金属丝电阻R_甲。得到具体数据如表格一所示。

表格一	金属丝长度/cm	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
金属丝电阻/Ω	2.2	2.6	3.2	4.0	5.0

   乙同学逐渐减小金属丝接入电路的长度x，调整滑动变阻器的触头位置，同时保持电流表示数不变，读出对应的电压表示数，通过计算得到金属丝电阻R_乙。得到具体数据如表格二所示，乙同学根据实验数据在坐标纸内画出R-x图钱，如图（b）所示。

表格二	金属丝长度/cm	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
金属丝电阻/Ω	1.0	2.1	3.0	3.9	5.0

   （1）在乙同学所描图线的R-x图（答题卷的R～x图）中，根据甲同学的实验数据描出R-x图线

（2）乙同学应选电流表       （填器材序号，如a、b、C等）

（3）结合R-x图分析甲、乙两位同学的测量方案谁更合理，并简要说明原因。         

（4）若甲同学在保持电压不变的测量方案下，为了尽量减少温度变化对实验造成的影响，从题中给出的器材中选择所需器材，并设计改进电路？将改进后的电路图画在答题纸的虚线框中，并在各元件旁标上它的器材序号。

 

Answer 1

（1）如图。（2）d  （3）乙同学更合理。甲同学在电压不变的情况下，阻值减小，电流增大，温度有明显升高，金属丝电阻率发生变化。而乙同学方案保持电流不变，较好维持金属丝温度不变。

（4）电路如图。

解析:根据题给电源电动势及其它元件规格，乙同学应选量程300mA的电流表d。乙同学保持电流不变，由焦耳定律可知，可保持金属丝温度不变，电阻不变，测量方案更合理。若甲同学在保持电压不变的测量方案下，为了尽量减少温度变化对实验造成的影响，可与金属丝串联一定值电阻，减小金属丝中电流。