Question

12．现有一个电压表，若干导线、两节干电池和一个开关，请你设计一个实验来判断两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝电阻的大小．
（1）画出实验电路图．
（2）说明实验的步骤以及需要测量的物理量．
（3）小金认为，根据上述操作即可判断这两种材料导电性能的强弱，你认为小金得出结论的依据是什么？（不考虑温度对电阻的影响）

Answer 1

分析 根据串联电路的特点，电阻之比等于电压之比，所以可根据电压大小关系判断电阻大小关系，又因为电阻越大说明对电流的阻碍作用越大，导电性能越差，影响电阻大小的因素有长度、横截面积、材料和温度，因为长度、横截面积都相同，又不考虑温度对电阻的影响，则可判断两种材料导电性能的强弱．

解答 解：（1）将两节干电池串联，甲、乙合金丝串联接入电路，把开关并联在甲合金丝两端，把电压表并联在乙合金丝两端，如图所示：

（2）实验的步骤：以两节干电池为电源，用导线把两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝串联进电路，把开关并联在甲合金丝两端，把电压表并联在乙合金丝两端，闭合开关，读出电压表示数为U₁，断开开关，读出电压表示数U₂．
（3）甲合金丝两端的电压为U₁-U₂，乙合金丝两端的电压为U₂，根据欧姆定律，导体两端的电压等于电流和电阻的乘积，而串联电路中，电流处处相等，所以导体电压之比等于电阻之比，所以比较U₁-U₂和U₂的大小关系，若U₁-U₂＞U₂，则甲合金丝的电阻大于乙合金丝的电阻，若U₁-U₂＜U₂，则甲合金丝的电阻小于乙合金丝的电阻，若U₁-U₂=U₂，则甲合金丝的电阻等于乙合金丝的电阻，导体电阻越大，导电性能越弱，又因为影响电阻大小的因素有长度、横截面积、材料和温度，而长度、横截面积都相同，又不考虑温度对电阻的影响，则可判断两种材料导电性能的强弱．所以根据电压大小关系判断出电阻大小关系，再根据电阻关系判断材料导电性能的强弱．

点评 本题是探究影响电阻大小的因素，能够根据电压的大小判断出电阻的大小是关键，分析时注意控制变量法的应用，此题有一定的拔高难度，属于难题．