题目内容

5．小明设计了如图1所示的电路图，做“探究导体电阻大小与导体长度的关系”的实验，在A、B间接入表中待研究的电阻丝，电源电压U恒定，忽略温度对灯丝电阻的影响（电阻丝用电阻符号表示）：
序号材料长度横截面积
1锰铜合金丝LS
2镍铬合金丝LS
3镍铬合金丝L2S
4镍铬合金丝2LS
（1）小明选择序号为2和4的两根电阻丝来探究导体电阻大小与导体长度的关系．
（2）他正确选择后，将电阻丝分别接入A、B间，闭合开关，观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小．实验中，两次电流表指针均有偏转，但第一次的示数大于第二次的示数，说明第一次接入的电阻丝阻值较小（选填“较大”或“较小”）；其中第二次实验中灯泡不亮（仪器及电路连接均正常），你认为原因是第二次接入的电阻大，电路电流小，灯泡的功率过小．
（3）小明根据上题的实验结果想到：如果在A、B间分别接入不同阻值的已知电阻，读出电流表的示数不就可以研究电流与电阻之间的关系了吗！他的这种想法可行吗？为什么？不可行；没有控制电压一定．
（4）小明继续用上述电源设计了如图2所示的电路图，来探究导体电阻大小与导体长度的关系．他选择两根电阻丝分别接入R1、R2所在位置．他只要通过比较电压表V1的示数大于电压表V2的示数就可以判断R1、R2的阻值大小．

分析 （1）要探究导体电阻大小与导体长度的关系，应控制导体的材料和横截面积都相同，这种方法叫控制变量法；
（2）在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；灯泡的亮度是由灯泡的实际功率决定的，而灯泡的实际功率由实际电压决定；
（3）影响电流的大小的因素是电压和电阻，研究电阻对电流的影响时，要控制导体两端的电压一定；
（4）电阻的大小除了与导体的长度有关以外，还与导体的材料和横截面积有关．所以他还可以探究电阻与材料、电阻与横截面积的关系；两个电阻串联，通过它们的电流相等，根据公式：U=IR，在电流I相同的情况下，导体的电阻R越大，导体两端的电压就越大．因此可以利用电压表示数的大小可以确定导体阻值的大小．

解答 解：
（1）应用控制变量法探究导体电阻大小与导体长度的关系，应该选择导体的材料和横截面积都相同，而长度不同的两根电阻丝．从表格中可知，序号2和序号4的材料、横截面积都相同，长度不同，所以应选用序号2和4；
（2）电流表第一次的示数大于第二次的示数，表明第一次的电流比第二次的大，说明第一次的电阻阻值比第二次的电阻阻值小；由于第二次电路中的电阻大，会造成电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，灯泡的实际功率变小，以至于灯泡不亮；
（3）电压表分别测量的是导体R1和R2两端的电压，由于R1和R2串联，所以通过它们的电流相等，根据公式U=IR可知，导体的电阻越大，导体中两端的电压就越大，因此可以利用电压表的示数的大小来比较导体电阻的大小，这也是一种转换的方法．
如果R1＞R2，所观察到的现象是电压表V1的示数大于电压表V2的示数；
（4）影响电流大小的因素是电压和导体的电阻，通过观察电流的变化判断电阻的变化时要控制电压一定，更换电源后，导体两端的电压发生了变化，故不能通过观察电流的变化判断电阻大小变化，也就不能得出“在材料，长度相同的情况下，横截面积越大，电阻越小”的结论．
故答案为：（1）2和4；（2）较小；第二次接入的电阻大，电路电流小，灯泡的功率过小；（3）不可行；没有控制电压一定；（4）电压表V1的示数大于电压表V2的示数．

点评 本题主要探究了影响导体电阻大小因素，属于常见题型；控制变量法是物理实验中经常采用的方法，一定要掌握；该实验还涉及到转换法，我们在比较两根电阻丝的大小关系时，是通过比较电流大小关系或电压大小关系得出的．

练习册系列答案
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（1）求每架舰载飞机对甲板的压强？
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