题目内容

5.学习了电流、电压和电阻知识后,同学们发现电流与水管中的水流相似,电压与水压差相似.小明和同学们提出:导体对电流的阻碍作用可能与水管对水流阻碍作用相似,所以针对影响导体电阻大小的因素,他们提出了以下猜想:
猜想一:(类比管道长短)导体电阻大小可能与导体的长度有关;
猜想二:(类比管道粗细)导体电阻的大小可能与导体的横截面积有关.
于是他们从实验室老师那儿借来了某合金材料制成的各种长度和横截面积的电阻丝,并设计了如图甲所示的电路.
(1)电路连好后,闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于b(选填“a”或“b”)位置.
(2)检查电路后,闭合开关,电流表的示数如图乙所示,则电路中电流为0.5A.
(3)电路连接正确后,他们经过认真测量,得到了下表所示的数据:
物理量/序号123456789 …
长度L/m2.04.06.02.04.06.02.04.06.0 …
横截面积S/mm21.01.01.02.02.02.04.04.04.0 …
电阻R/Ω2.04.06.01.02.03.00.51.01.5 …
比较表中数据,要验证他们的猜想一,可选1、2、3(或4、5、6,或7、8、9);4)组数据做比较;
比较表中数据,要验证他们的猜想二,可选1、4、7(或2、5、8,或3、6、9)组数据做比较;
(4)本实验采用的研究方法是控制变量法.
(5)实验结束后,细心的同学发现还有一个影响电阻的因素没有研究,这个因素是材料.

分析 (1)连接电路时,开关应断开,滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值;
(2)根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数;
(3)根据影响电阻的因素及控制变量法进行分析;
(4)导体的电阻与多个因素有关,探究过程中应用控制变量法;
(5)电阻大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,通常情况下忽略温度的影响,根据其分析即可.

解答 解:(1)连接电路时,开关应断开,闭合开关前,滑片应置于b端,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电路中电流为0.5A;
(3)根据题意,导体的材料和温度是相同的;
要探究电阻与导体长度的关系,需使横截面积相同,则需选择1、2、3(或4、5、6或7、8、9)进行比较;
要探究电阻与导体横截面积的关系,需使导体的长度相同,则需选择1、4、7(或2、5、8,或3、6、9)的数据进行比较;
(4)由(3)分析知,实验中用到了控制变量法;
(5)由于导体的电阻大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,通常情况下忽略温度的影响,实验中已经探究了电阻与长度和横截面积的关系,还未探究电阻与材料的关系.
故答案为:(1)b;(2)0.5;(3)1、2、3(或4、5、6,或7、8、9);1、4、7(或2、5、8,或3、6、9);(4)控制变量法;(5)材料.

点评 本题是探究影响电阻大小的因素实验,主要考查了控制变量法在实验中的应用,控制变量法是物理实验中常用的实验方法,应熟练掌握.

练习册系列答案
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13.在探究了水平拉动物体时拉力的大小和接触面大小无关后,某小组同学继续研究水平拉力和其他因素的关系,他们将质量不同的物块分别放置在接触面材料不同的水平的木板和橡胶板上,并用弹簧测力计沿水平方向匀速拉动物块,如图1所示.实验数据分别记录在表一、表二中.
表一  木板
实验序号质量(克)拉力(牛)
14002.0
25002.5
36003.0
表二   橡胶板
实验序号质量(克)拉力(牛)
44002.8
55003.5
66004.2
表三  木板
实验序号夹角α(度)拉力(牛)
7102.79
8202.71
9302.68
10402.75
11502.92
12603.21
①分析比较实验序号1与2与3或4与5与6的数据及相关条件,可得出的初步结论是:在同一水平面上,沿水平方向匀速拉动物体,压力越大,拉力也越大.
②分析比较实验序号1与4或2与5或3与6的数据及相关条件,可得出的初步结论是:在水平面上,沿水平方向匀速拉动物体,接触面越粗糙,拉力越大.
③为了继续探究拉动物体时拉力大小与拉力方向的关系,他们把质量为600克的物块放在木板上继续实验,并用更精密的仪器测量拉力.如图2所示,实验中逐渐增大拉力与水平面的夹角α,匀速拉动木块,数据记录在表三中.分析表三中数据,可得初步结论:在同一水平面上匀速拉动同一物体,拉力方向与水平面夹角增大时,拉力先减小后增大.根据表三中的数据,他们认为当夹角α为某一角度时,拉力可能最小,为了找到这一角度,还应该在夹角α为20°~40°的范围内进一步探究(选填“10°~20°”、“20°~40°”或“40°~60°”).
④他们还猜想拉力最小时的角度α可能与水平面的粗糙程度有关,为验证这一猜想,他们应选择B进行实验(选填下列各项中的字母).
A.将质量不同的物块放置在粗糙程度不同的水平面上.
B.将质量相同的物块放置在粗糙程度不同的水平面上.
C.将质量不同的物块放置在粗糙程度相同的水平面上.

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