初中物理沪科版(2024)九年级全册第十五章 探究电路第一节 电阻和变阻器巩固练习
展开1.下列四位物理学家中,以其名字命名电阻单位的是( )
A.安培B.焦耳C.欧姆D.奥斯特
2.如图所示,将一根铜丝拉长,一定变化的物理量是( )
A.质量B.比热容C.电阻D.密度
3.下列关于导体电阻的说法正确的是( )
A.铜导线的电阻一定比铁导线的电阻小
B.横截面积大的导体,电阻一定小
C.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
4.下列物质在一般情况下都属于导体的是( )
A.橡胶、玻璃、丝绸B.陶瓷、盐水、金属
C.酱油、石墨、石灰水D.人体、塑料、大地
5.关于电阻,下列说法错误的是( )
A.导体的电阻都随温度的升高而增大,降低而减小
B.导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关
C.电阻表示导体对电流的阻碍作用
D.导体的电阻是导体本身的性质,与是否通电无关
6.下列说法中,能说明导体的电阻跟导体的材料有关的是( )
A.长度相同的铜丝,细的比粗的电阻大
B.横截面积相同的铜丝,长的比短的电阻大
C.横截面积相同的铁丝和铜丝,铁丝可能比铜丝的电阻大
D.长度和横截面积都相同的铁丝和铜丝,铁丝比铜丝的电阻大
7.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中。比较通过这两段导体的电流的大小,有( )
A.IAB=IBCB.IAB<IBC
C.IAB>IBCD.无法判断
8.中科院上海微系统与信息技术研究所经过研发,使中国单晶晶圆实现量产。如图所示,“晶圆”是指集成电路制作所用的硅晶片,经过切割加工成为芯片,主要使用的是( )
A.复合材料B.超导材料
C.纳米材料D.半导体材料
9.甲、乙、丙三根用同种材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但甲较长;乙、丙的长度相同,但丙较粗,则这三根电阻丝的电阻值R甲、R乙、R丙的大小关系是( )
A.R甲=R乙=R丙B.R甲>R乙>R丙
C.R甲>R丙>R乙D.R甲
A.选用a和b进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
B.选用c和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体长度的关系
C.选用a和c进行实验,可以探究导体电阻跟横截面积的关系
D.选用b和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
二、填空题
11.电阻表示导体对电流的阻碍作用,符号为____,基本单位是_____,单位符号是____。电阻是导体本身的一种属性,它的大小决定于导体的材料、 长度和____。还受温度的影响,对大多数导体, 温度越高,电阻越大。
12.1kΩ=________Ω=________MΩ;500Ω=________kΩ=________MΩ.
13.我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,2B铅笔中的石墨是___________(选填“导体”或“绝缘体”)。某些材料导电性能介于导体和绝缘体之间,常称作___________。某些物质在很低的温度时,电阻会变成零,这就是___________现象。
14.某同学利用如图电路,探究“导体电阻的大小与其横截面积的关系”,图中甲、乙、丙是镍铬合金丝,甲、乙长度相同,乙、丙粗细相同。实验中,根据________判断接入M、N两点间电阻的大小,选用的电阻丝是________。
15.如图所示,用导线把电池、小灯泡和一段粗细均匀的电阻丝连接起来。当金属夹从电阻丝上的某点,沿电阻丝向______移动的过程中,小灯泡亮度逐渐变暗,这表明导体电阻的大小跟导体的______有关,如要继续研究电阻与温度的关系,还需要添加的仪器是______。
16.一金属丝被拉长后,金属丝的电阻将________,此时影响金属丝电阻变化的主要因素是________和________;若将金属丝对折起来使用,其电阻将________(填“增大”“减小”或“不变”).一根粗细均匀的铜导线,电阻为R,如果把它截为长度相同的两段,每段的电阻为,则________;如果将原来的导线对折拧成一条使用,其电阻为,则________.(后两空填“<”“>”或“=”)
17.如图所示情境粗略却形象地反映了电流和电压、电阻的关系,图中小人_______(选填“甲”、乙”或“丙”)可模拟为电流,图中信息还反映出导体的电阻与导体的_________有关。
18.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,为了探究电阻大小跟导体长度的关系,应该选择材料和________都相同长度不同的多根金属丝,实验数据记录如表所示:
请你分析表中数据,归纳出电阻R与导体长度L的关系式:________.
三、实验题
19.如图所示,是小敏探究影响导体电阻大小因素的实验装置图,实验中她分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中导线a、b、d长度都是1m,导线c长度为0.5m导线a、b、c横截面积都是0.5mm2导线d横截面积是1mm2。
(1)该实验是通过观察 _____来间接比较导线电阻的大小,这种科学研究问题的方法是 _____法。
(2)选用b、c两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的 _____有关。
(3)实验中,她将a、b两根导线分别接入电路,测出的电流分别为Ia、Ib,它们的关系为Ia>Ib。则可得出的结论是 _____。通过分析实验信息,该同学还可以判断出:镍铬材料和锰铜材料比较,_____导电性较强。
(4)当把b、d两根导线分别接入电路中进行实验时,小敏测出的电流分别为Ib、Id,它们的关系为Ib<Id,由此得出的结论是 _____。
20.某同学猜想导体的电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关。他在探究“导体的电阻大小与导体的材料是否有关”时,所用的实验器材有:3V稳压电源、电流表、5Ω的定值电阻R、开关、钳子(用于截断金属丝)各一个,横截面积相同的镍铬、康铜和铜三种金属丝足量,导线若干,设计的电路如图所示。
(1)在电路中接入定值电阻R,可以限制 ___________的大小,以达到保护电路的目的;
(2)实验中,他将长度和横截面积均相同的三种金属丝分别接入电路,测出的电流分别为I镍铬、I康铜、I铜,它们的关系为I镍铬(3)该同学又利用上述实验器材探究“导体的电阻大小与导体的长度是否有关”,请画出记录实验信息的表格,表中要有必要的信息。___________
21.小明设计了如图电路来探究“导体电阻与哪些因素有关“。电路中a、b、c为材料相同规格不同的导体。(a与b横截面积相同,b与c长度相同)
(1)为了能完成实验探究,应该把 ___________(填“电压表”或“电流表”)接在电路中,通过电表示数来判断电阻大小;
(2)①如果选用a、b两个导体,可以来探究导体的电阻大小与 ___________的关系,发现测量a时电表的示数较大;
②如果选用b、c两个导体,来探究导体的电阻大小与横截面积的关系时,发现测量b时电表的示数较大,这说明在材料和长度相同时,横截面积越大,导体的电阻 ___________;
③如果把b、c换成与a长度和横截面积相同,彼此材料不同的导体,实验时电表的示数不同,这说明导体的电阻与 ___________有关;
(3)实验中a、b、c三个导体的电阻大小关系为:___________。
22.学习了电学知识后,小明对影响电阻大小的因素进行了探究,他组装的实验电路如图所示,a、b、c、d为四段不同规格的电阻丝,电阻丝的参数如表。请回答下列问题:
(1)观察实验电路可知,本实验是通过比较 ______来比较导体电阻大小的;
(2)选用电阻丝a、b分别接入电路中,是为了探究导体电阻大小跟导体的______是否有关;
(3)要探究导体电阻大小跟导体的横截面积是否有关,应选用电阻丝______(填编号)接入电路中;
(4)除了上述影响导体电阻大小的因素外,导体电阻还可能跟导体______和温度有关;
(5)该探究实验中应用的实验方法有______和______。(选填字母)
A.等效替代法
B.转换法
C.放大法
D.控制变量法
23.探究影响电阻大小的因素。
某小组探究电阻的大小与哪些因素有关。他们设计了如图所示的实验电路。电源电压不变,保持滑动变阻器滑片位置不变,分别将a、b、c、d四根电阻丝接入电路,得到表格所示的数据。
(1)在MN间分别接入b、c电阻丝,探究的是电阻跟导体的_______的关系;
(2)要探究电阻与长度的关系,可选择______(填编号)电阻丝进行实验;
(3)实验中a、b、c、d四根电阻丝的电阻由大到小排列应为______;
(4)一个同学探究电阻与横截面积的关系时将电阻丝d接入电路,读出电流表示数,然后再将电阻丝d对折后接入电路中,发现电流表示数变大。据此,他得出结论:导体的横截面积越大,电阻越小;他的这种实验方法是______(选填“正确”或“错误”)的,理由是______。
24.某物理兴趣小组学习了导体电阻的知识后,对食盐水溶液的导电性能与什么因素有关提出了以下猜想:
A.食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关;
B.食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关;
C.食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关;
为了验证猜想,他们设计了如图所示的装置,将电路中的a、b两金属片分别插入甲、乙、丙、丁溶液中所示位置(金属片a、b每次插入溶液中的深度都相同)进行探究:
(1)本实验电路中接入电阻R0的目的是_____;
(2)食盐水溶液的导电性能可以由_____来判断。这里运用的研究方法是_____(单选)
A.比较法 B.控制变量法 C.转换法 D.逐渐逼近法
(3)将金属片a、b分别插入甲、乙所示位置可探究猜想_____(选填序号);为了探究猜想B,应将金属片a、b分别插入_____两图所示位置;
(4)将金属片a、b分别插入乙、丁所示位置,观察发现两次得到的实验数据相同,由此可得到的结论是:_____。
25.同学们想探究“导体的电阻大小与导体的横截面积是否有关”,他们猜想导体的电阻大小还与导体的材料和长度有关。实验电路如图所示,M和N之间接入的可选用的导体如下表:
(1)为了完成探究,应选用 ___________三段导体接入电路;(填序号)
(2)将选好的导体分别接入电路中后发现小灯泡的亮度不同,则可得出的探究结论是 ___________;
(3)有同学发现实验中小灯泡的亮度变化很不明显,于是在原电路中串联一个电流表,通过电流表的示数反映导体电阻的大小,你认为改进后的方案中小灯泡的作用是 ___________;
(4)完成探究后,他们找到一把卷尺,又找老师借来一块万用表(可以直接测量电阻的大小),想利用表中序号是B的导体继续探究“导体的电阻大小与导体的长度的关系”,请画出记录实验信息的表格,表中要有必要的信息。( )
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
2.1
2.8
3.5
4.2
4.9
5.6
编号
材料
长度
横截面积
a
镍铬合金丝
1.0
0.1
b
锰铜合金丝
1.0
0.1
c
镍铬合金丝
1.0
0.2
d
镍铬合金丝
0.5
0.1
编号
长度/dm
横截面积/mm2
材料
电流/A
a
0.5
0.4
锰铜合金
0.20
b
0.5
0.4
镍铬合金
0.16
c
0.5
0.2
镍铬合金
0.08
d
1.0
0.2
镍铬合金
0.04
导体序号
长度L/m
横截面积S/mm2
材料
A
1.00
0.4
锰铜合金
B
1.50
0.4
锰铜合金
C
1.00
0.2
锰铜合金
D
0.50
0.4
锰铜合金
E
1.00
0.6
锰铜合金
F
1.00
0.6
镍铬合金
G
1.00
0.6
铜
15.1.1 电阻
一、单选题
1.下列四位物理学家中,以其名字命名电阻单位的是( )
A.安培B.焦耳C.欧姆D.奥斯特
【答案】C
【解析】A.物理学上用安培的名字命名了电流的单位,故A不合题意;
B.物理学上用焦耳的名字命名了功、能和热量的单位,故B不合题意;
C.物理学上用欧姆的名字命名了电阻的单位,故C符合题意;
D.物理学上用奥斯特的名字命名了磁场强度的单位,故D不合题意。
故选C。
2.如图所示,将一根铜丝拉长,一定变化的物理量是( )
A.质量B.比热容C.电阻D.密度
【答案】C
【解析】A.将一根铜丝拉长后,形状发生变化,所含物质多少没有变化,质量不变,故A不符合题意;
B.将一根铜丝拉长后,长度变长了,物质种类没有变化,比热容不变,故B不符合题意;
C.将一根铜丝拉长后,长度变长了,横截面积变小了,电阻变大了,故C符合题意;
D.将一根铜丝拉长后,形状发生变化,物质种类、状态和温度没有变化,所以密度不变,故D不符合题意。
故选C。
3.下列关于导体电阻的说法正确的是( )
A.铜导线的电阻一定比铁导线的电阻小
B.横截面积大的导体,电阻一定小
C.导体两端的电压为零时,导体的电阻为零
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小
【答案】D
【解析】A.导体电阻与材料、长度、横截面积、温度有关,仅比较材料,无法比较电阻大小,故A错误;
B.导体电阻与材料、长度、横截面积、温度有关,仅比较横截面积,无法比较电阻大小,故B错误;
C.导体电阻是导体本身的属性,与电压、电流无关,导体两端的电压为零时,导体的电阻不为零,故C错误;
D.导体的电阻越小,表示导体对电流的阻碍作用越小,故D正确。
故选D。
4.下列物质在一般情况下都属于导体的是( )
A.橡胶、玻璃、丝绸B.陶瓷、盐水、金属
C.酱油、石墨、石灰水D.人体、塑料、大地
【答案】C
【解析】A.绝缘体不善于传导电流,导体善于传导电流,橡胶、玻璃、丝绸都属于绝缘体,故A不符合题意;
B.陶瓷是很好的绝缘体,盐水、金属是导体,故B不符合题意;
C.酱油、石墨、石灰水都能够导电,属于导体,故C符合题意;
D.塑料是很好的绝缘体,人体、大地属于导体,故D不符合题意。
故选C。
5.关于电阻,下列说法错误的是( )
A.导体的电阻都随温度的升高而增大,降低而减小
B.导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积有关
C.电阻表示导体对电流的阻碍作用
D.导体的电阻是导体本身的性质,与是否通电无关
【答案】A
【解析】A.导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,还与温度有关,多数导体的电阻随温度升高而增大,少数导体的电阻随温度升高而减小,故A错误,A选项符合题意;
B.导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积有关,故B正确,B选项不符合题意;
C.导体的电阻是导体的一种性质,反映了导体对电流阻碍作用的大小,C正确,C选项不符合题意;
D.导体的电阻是导体本身的性质,导体中的电流、导体两端的电压大小无关,与是否通电无关,故D正确,D选项不符合题意。
故选A。
6.下列说法中,能说明导体的电阻跟导体的材料有关的是( )
A.长度相同的铜丝,细的比粗的电阻大
B.横截面积相同的铜丝,长的比短的电阻大
C.横截面积相同的铁丝和铜丝,铁丝可能比铜丝的电阻大
D.长度和横截面积都相同的铁丝和铜丝,铁丝比铜丝的电阻大
【答案】D
【解析】验证导体的电阻跟导体的材料有关,需控制长度和横截面积相同,只改变导体的种类,验证导体电阻与材料的关系。
A.说法正确,但导体种类一样,故A不符合题意;
B.说法正确,但导体种类一样,故B不符合题意;
C.说法正确,但没有控制导体长度一样,故C不符合题意;
D.说法正确,长度和横截面积都相同,只有种类不一样,故D符合题意。
故选D。
7.如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,将它们串联后连入电路中。比较通过这两段导体的电流的大小,有( )
A.IAB=IBCB.IAB<IBC
C.IAB>IBCD.无法判断
【答案】A
【解析】因为AB和BC是串联在电路中的,串联电路中电流处处相等,所以通过这两段导体的电流相等,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.中科院上海微系统与信息技术研究所经过研发,使中国单晶晶圆实现量产。如图所示,“晶圆”是指集成电路制作所用的硅晶片,经过切割加工成为芯片,主要使用的是( )
A.复合材料B.超导材料
C.纳米材料D.半导体材料
【答案】D
【解析】硅具有金属和非金属的性质,是良好的半导体材料,在制作计算机芯片、太阳能电池的主要材料,所以芯片主要使用的是半导体材料,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
9.甲、乙、丙三根用同种材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但甲较长;乙、丙的长度相同,但丙较粗,则这三根电阻丝的电阻值R甲、R乙、R丙的大小关系是( )
A.R甲=R乙=R丙B.R甲>R乙>R丙
C.R甲>R丙>R乙D.R甲
【解析】甲、乙、丙三根合金丝的材料相同,甲、乙粗细相同,而甲较长,则有
R甲>R乙
乙、丙的长度相同,丙较粗,则有
R乙>R丙
所以
R甲>R乙>R丙
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
10.利用如图所示的电路探究影响导体电阻大小的因素,演示板上固定有a、b、c、d四根合金丝,长度关系为La=Lb==,横截面积关系为Sa=Sb=Sc=,其中a、c、d均为镍铬合金丝,b为锰铜合金丝。将导线P、Q分别接在同一根合金丝两端的接线柱上,下列说法正确的是( )
A.选用a和b进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
B.选用c和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体长度的关系
C.选用a和c进行实验,可以探究导体电阻跟横截面积的关系
D.选用b和d进行实验,可以探究导体电阻跟导体材料的关系
【答案】A
【解析】a、b、c、d四根合金丝,a、c、d均为镍铬合金丝,b为锰铜合金丝,长度关系为
横截面积关系为
A.选用a和b进行实验,a和b长度相同,横截面相同,材料不同,因此根据控制变量法,可以探究导体电阻跟导体材料的关系,故A正确;
B.选用c和d进行实验,c和d长度相同,横截面不相同,材料相同,因此根据控制变量法,可以探究导体电阻跟导体横截面的关系,故B错误;
C.选用a和c进行实验,a和c长度不相同,横截面相同,材料不同,因此根据控制变量法,可以探究导体电阻跟长度的关系,故C错误;
D.选用b和d进行实验,b和d长度不相同,横截面不相同,材料不同,有多个变量,无法得出结果,故D错误。
故选A。
二、填空题
11.电阻表示导体对电流的阻碍作用,符号为____,基本单位是_____,单位符号是____。电阻是导体本身的一种属性,它的大小决定于导体的材料、 长度和____。还受温度的影响,对大多数导体, 温度越高,电阻越大。
【答案】 R 欧姆 Ω 横截面积
【解析】[1][2][3]电阻表示导体对电流的阻碍作用,符号为R,基本单位是欧姆,单位符号是Ω。
[4]电阻是导体本身的一种属性,它的大小决定于导体的材料、 长度和横截面积。还受温度的影响,对大多数导体, 温度越高,电阻越大。
12.1kΩ=________Ω=________MΩ;500Ω=________kΩ=________MΩ.
【答案】 1000 10-3 0.5 5×10-4
【解析】[1][2][3][4]因为
1Ω=10-3kΩ=10-6MΩ
所以
1kΩ=1000Ω=10-3MΩ
500Ω=0.5kΩ=5×10-4MΩ
13.我们在考试时要用到2B铅笔填涂机读卡,2B铅笔中的石墨是___________(选填“导体”或“绝缘体”)。某些材料导电性能介于导体和绝缘体之间,常称作___________。某些物质在很低的温度时,电阻会变成零,这就是___________现象。
【答案】 导体 半导体 超导
【解析】[1]容易导电的物体称为导体,石墨是良好的导体。
[2]导电性能介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体,如硅是常见的半导体。
[3]某些物质在很低的温度时,电阻会变成零,这种现象称为超导现象,超导可以使电路中的电流大大增加,可用在磁悬浮列车上。
14.某同学利用如图电路,探究“导体电阻的大小与其横截面积的关系”,图中甲、乙、丙是镍铬合金丝,甲、乙长度相同,乙、丙粗细相同。实验中,根据________判断接入M、N两点间电阻的大小,选用的电阻丝是________。
【答案】 电流表示数 甲和乙
【解析】(1)[1]将电阻的大小转换成电流表的示数,电流表示数越大则电阻就越小。
(2)[2]要探究“导体电阻的大小与其横截面积的关系”,就应选材料相同、长度相同,横截面积不同的导体甲和乙。
15.如图所示,用导线把电池、小灯泡和一段粗细均匀的电阻丝连接起来。当金属夹从电阻丝上的某点,沿电阻丝向______移动的过程中,小灯泡亮度逐渐变暗,这表明导体电阻的大小跟导体的______有关,如要继续研究电阻与温度的关系,还需要添加的仪器是______。
【答案】 右 长度 酒精灯
【解析】[1][2]灯泡逐渐变暗,说明灯泡的实际功率减小,由功率公式可知,电路中的电流变小,由欧姆定律可知,电路中的电阻变大,即电阻丝接入电路的阻值变大,因此金属夹向右滑动,并且导体电阻的大小跟导体的长度有关。
[3]如要继续研究电阻与温度的关系,需要用酒精灯来加热导体。
16.一金属丝被拉长后,金属丝的电阻将________,此时影响金属丝电阻变化的主要因素是________和________;若将金属丝对折起来使用,其电阻将________(填“增大”“减小”或“不变”).一根粗细均匀的铜导线,电阻为R,如果把它截为长度相同的两段,每段的电阻为,则________;如果将原来的导线对折拧成一条使用,其电阻为,则________.(后两空填“<”“>”或“=”)
【答案】 变大 长度 横截面积 减小 < <
【解析】[1]一金属丝被拉长后,材料不变,导体长度变长,横截面积变小,所以电阻变大;
[2][3]此时影响金属丝电阻变化的主要因素是长度和横截面积;
[4]将金属丝对折起来使用,材料不变,导体变短,横截面积变大,所以电阻变小;
[5]把铜导线截为长度相同的两段,导体的材料和横截面积不变,导体变短,所以电阻变小,即R1
【答案】 丙 横截面积
【解析】[1]由图可知,乙阻碍丙的移动,所以乙表示电阻,甲推动丙运动,所以甲表示电压,丙在甲的推动下通过导体,所以丙表示电流。
[2]由图可知,乙通过减小导体的横截面积来阻碍丙运动,所以图中信息还反映出导体的电阻与导体的横截面积有关。
18.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,为了探究电阻大小跟导体长度的关系,应该选择材料和________都相同长度不同的多根金属丝,实验数据记录如表所示:
请你分析表中数据,归纳出电阻R与导体长度L的关系式:________.
【答案】 横截面积
【解析】[1]根据控制变量法知:为了探究电阻大小跟导体长度的关系,应该选择材料和横截面积都相同、长度不同的多根金属丝进行实验;
[2]实由表中数据知,在导体材料与导体横截面积不变的情况下,导体的电阻阻值与导体长度成正比,设R=kL,将表中的R=2.1Ω,L=0.3m代入得:2.1Ω=0.3m×k,则k=7Ω/m,则R=(7Ω/m)⋅L.
三、实验题
19.如图所示,是小敏探究影响导体电阻大小因素的实验装置图,实验中她分别把a、b、c、d四根导线接入电路,其中导线a、b、d长度都是1m,导线c长度为0.5m导线a、b、c横截面积都是0.5mm2导线d横截面积是1mm2。
(1)该实验是通过观察 _____来间接比较导线电阻的大小,这种科学研究问题的方法是 _____法。
(2)选用b、c两根导线分别接入电路中进行实验,是为了探究电阻大小跟导体的 _____有关。
(3)实验中,她将a、b两根导线分别接入电路,测出的电流分别为Ia、Ib,它们的关系为Ia>Ib。则可得出的结论是 _____。通过分析实验信息,该同学还可以判断出:镍铬材料和锰铜材料比较,_____导电性较强。
(4)当把b、d两根导线分别接入电路中进行实验时,小敏测出的电流分别为Ib、Id,它们的关系为Ib<Id,由此得出的结论是 _____。
【答案】 电流表的示数 转换 长度 导体的电阻与材料有关 锰铜合金 在导体的材料、长度相同时,横截面积越大,电阻越小
【解析】(1)[1] [2]该实验中,应用了转换法,通过电流表的示数大小间接得知接入电阻丝的阻值大小,电流表示数越大,表明导体的电阻越小。
(2)[3]选用b、c两根导线分别接入电路中进行实验,b和c的材料、横截面积相同,长度不同,所以是为了探究电阻大小跟导体的长度有关。
(3)[4]由图知道,导线a、b的粗细、长度均相同、材料不同,导线a、b分别接入电路中,电流表示数不同,Ia>Ib,这说明导体的电阻与材料有关。
[5]通过锰铜合金的电流大于通过镍铬合金的电流,这说明锰铜合金的电阻小,所以锰铜合金的导电性较强。
(4)[6]当把b、d两根导线分别接入电路中进行实验时,b和d的材料、长度相同,横截面积不同,b的横截面积小于d的横截面积,小敏测出的电流分别为Ib、Id,它们的关系为Ib<Id,这表明横截面积越大,电阻越小,由此得出的结论是:在导体的材料、长度相同时,横截面积越大,电阻越小。
20.某同学猜想导体的电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关。他在探究“导体的电阻大小与导体的材料是否有关”时,所用的实验器材有:3V稳压电源、电流表、5Ω的定值电阻R、开关、钳子(用于截断金属丝)各一个,横截面积相同的镍铬、康铜和铜三种金属丝足量,导线若干,设计的电路如图所示。
(1)在电路中接入定值电阻R,可以限制 ___________的大小,以达到保护电路的目的;
(2)实验中,他将长度和横截面积均相同的三种金属丝分别接入电路,测出的电流分别为I镍铬、I康铜、I铜,它们的关系为I镍铬(3)该同学又利用上述实验器材探究“导体的电阻大小与导体的长度是否有关”,请画出记录实验信息的表格,表中要有必要的信息。___________
【答案】 电路中电流 导体的电阻跟导体的材料有关 镍铬 见详解
【解析】(1)[1]定值电阻R串联在电路中,可以限制电路中电流的大小,以达到保护电路的目的。
(2)[2]实验中,他将长度和横截面积均相同的三种金属丝分别接入电路,测出的电流分别为I镍铬、I康铜、I铜,它们的关系为I镍铬[3]长度和横截面积相同时,通过镍铬的电流小于通过康铜的电流,镍铬电阻大于康铜的电阻,说明康铜的导电性较强,镍铬的导电性较弱。
(3)[4]由于导体的电阻跟导体的长度、材料、横截面积都有关系,所以探究“导体电阻与导体长度的关系”实验中,利用材料、横截面积都相同的电阻丝,只改变电阻丝的长度,并且多测几组数据,在表格中要出现材料、横截面积、电阻丝的长度、电流等信息,设计表格如下表:
21.小明设计了如图电路来探究“导体电阻与哪些因素有关“。电路中a、b、c为材料相同规格不同的导体。(a与b横截面积相同,b与c长度相同)
(1)为了能完成实验探究,应该把 ___________(填“电压表”或“电流表”)接在电路中,通过电表示数来判断电阻大小;
(2)①如果选用a、b两个导体,可以来探究导体的电阻大小与 ___________的关系,发现测量a时电表的示数较大;
②如果选用b、c两个导体,来探究导体的电阻大小与横截面积的关系时,发现测量b时电表的示数较大,这说明在材料和长度相同时,横截面积越大,导体的电阻 ___________;
③如果把b、c换成与a长度和横截面积相同,彼此材料不同的导体,实验时电表的示数不同,这说明导体的电阻与 ___________有关;
(3)实验中a、b、c三个导体的电阻大小关系为:___________。
【答案】 电压表 长度 越小 材料 Rc
(2)①[2]a、b的材料和横截面积相同,但长度不同,如果选用a、b两个导体,可以来探究导体的电阻大小与长度的关系,发现测量a时电表的示数较大,说明a导体的电阻大于b导体的电阻。
②[3]如果选用b、c两个导体,来探究导体的电阻大小与横截面积的关系时,发现测量b时电表的示数较大,说明b导体的电阻大于c导体的电阻,这说明在材料和长度相同时,横截面积越大,导体的电阻越小。
③[4]如果把b、c换成与a长度和横截面积相同,彼此材料不同的导体,实验时电表的示数不同,这说明导体的电阻与材料有关。
(3)[5]根据(2)中分析可知,实验中a、b、c三个导体的电阻大小关系为:Rc
(1)观察实验电路可知,本实验是通过比较 ______来比较导体电阻大小的;
(2)选用电阻丝a、b分别接入电路中,是为了探究导体电阻大小跟导体的______是否有关;
(3)要探究导体电阻大小跟导体的横截面积是否有关,应选用电阻丝______(填编号)接入电路中;
(4)除了上述影响导体电阻大小的因素外,导体电阻还可能跟导体______和温度有关;
(5)该探究实验中应用的实验方法有______和______。(选填字母)
A.等效替代法
B.转换法
C.放大法
D.控制变量法
【答案】 电流表示数 材料 a和c 长度 B D
【解析】(1)[1]在电压相同时,电阻越大,电流越小,因此,可以通过电流的大小(电流表的示数)来反映电阻的大小,这种研究问题的方法叫做转换法。
(2)[2]由表中数据可知,导线a、b的粗细、长度均相同、材料不同,因此选用导线a、b分别接入电路中,是为了探究电阻大小跟导体的材料有关。
(3)[3]要探究电阻大小跟导体的横截面积的关系,须保持材料及长度相同,横截面积不同,对照表格可知,应选择a、c两导线。
(4)[4]根据a、d可知,导体的材料相同、横截面积相同,长度不同,电路中的电流不同,即导体的电阻长度有关,另外导体的电阻还与温度有关。
(5)[5][6]该实验中,通过电流表的示数大小间接得知接入电阻丝的阻值大小,应用了转换法;有多个因素,研究电阻与其中某个因素的关系时,要采用控制变量法。
23.探究影响电阻大小的因素。
某小组探究电阻的大小与哪些因素有关。他们设计了如图所示的实验电路。电源电压不变,保持滑动变阻器滑片位置不变,分别将a、b、c、d四根电阻丝接入电路,得到表格所示的数据。
(1)在MN间分别接入b、c电阻丝,探究的是电阻跟导体的_______的关系;
(2)要探究电阻与长度的关系,可选择______(填编号)电阻丝进行实验;
(3)实验中a、b、c、d四根电阻丝的电阻由大到小排列应为______;
(4)一个同学探究电阻与横截面积的关系时将电阻丝d接入电路,读出电流表示数,然后再将电阻丝d对折后接入电路中,发现电流表示数变大。据此,他得出结论:导体的横截面积越大,电阻越小;他的这种实验方法是______(选填“正确”或“错误”)的,理由是______。
【答案】 横截面积 c、d d、c、b、a 错误 没有控制电阻丝的长度相等
【解析】(1)[1]在MN间分别接入b、c电阻丝,由表中数据可知,长度和材料相同,而横截面积不同,故探究的是电阻跟导体的横截面积的关系。
(2)[2]c、d的材料和横截面积相同,长度不同,要探究电阻与长度的关系,可选用编号为c、d的两根电阻丝进行实验。
(3)[3]电流表串联在电路中,由可知电压一定,导体电阻越大,电路电流越小,导体电阻越小,电路电流越大,根据表格数据可知实验中a、b、c、d四根电阻丝的电阻由大到小排列应为d、c、b、a。
(4)[4][5]实验应采用了控制变量法,将电阻丝d对折后既改变了横截面积,也改变了长度,所以实验方法是错误的。
24.某物理兴趣小组学习了导体电阻的知识后,对食盐水溶液的导电性能与什么因素有关提出了以下猜想:
A.食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关;
B.食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关;
C.食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关;
为了验证猜想,他们设计了如图所示的装置,将电路中的a、b两金属片分别插入甲、乙、丙、丁溶液中所示位置(金属片a、b每次插入溶液中的深度都相同)进行探究:
(1)本实验电路中接入电阻R0的目的是_____;
(2)食盐水溶液的导电性能可以由_____来判断。这里运用的研究方法是_____(单选)
A.比较法 B.控制变量法 C.转换法 D.逐渐逼近法
(3)将金属片a、b分别插入甲、乙所示位置可探究猜想_____(选填序号);为了探究猜想B,应将金属片a、b分别插入_____两图所示位置;
(4)将金属片a、b分别插入乙、丁所示位置,观察发现两次得到的实验数据相同,由此可得到的结论是:_____。
【答案】 防止电路中的电流过大来保护电路 电流表示数 C A 甲、丙 食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离无关
【解析】(1)[1]本实验接入电阻R0,是利用电阻分压的作用来防止电路中的电流过大而保护电路。
(2)[2][3]若食盐水溶液的导电性能比较强,其电阻就比较小,电流表示数较大;反之,电流表示数较小,可见,食盐水溶液的导电性能可以由电流表示数的大小来判断,采用了转换法;故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[4]分别将a、b分别插入甲、乙所示位置,盐水的质量和金属片的距离不变,可探究食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关,可探究猜想A。
[5]为了探究B,即食盐水溶液的导电性能与溶液的质量的关系,需要保持溶液的浓度和溶液中两点间的距离不变,改变溶液的质量,应将金属片a、b分别插入甲、丙两图所示位置。
(4)[6]将金属片a、b分别插入乙、丁所示位置时,溶液的浓度相同,质量也相等,溶液中两点间的距离不相等,观察发现两次得到的实验数据相同,所以得出的结论是:食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离无关。
25.同学们想探究“导体的电阻大小与导体的横截面积是否有关”,他们猜想导体的电阻大小还与导体的材料和长度有关。实验电路如图所示,M和N之间接入的可选用的导体如下表:
(1)为了完成探究,应选用 ___________三段导体接入电路;(填序号)
(2)将选好的导体分别接入电路中后发现小灯泡的亮度不同,则可得出的探究结论是 ___________;
(3)有同学发现实验中小灯泡的亮度变化很不明显,于是在原电路中串联一个电流表,通过电流表的示数反映导体电阻的大小,你认为改进后的方案中小灯泡的作用是 ___________;
(4)完成探究后,他们找到一把卷尺,又找老师借来一块万用表(可以直接测量电阻的大小),想利用表中序号是B的导体继续探究“导体的电阻大小与导体的长度的关系”,请画出记录实验信息的表格,表中要有必要的信息。( )
【答案】 A、C、E 导体的材料和长度一定时,导体的电阻与导体的横截面积有关 保护电路
【解析】(1)[1]要验证猜想导体的电阻与导体的横截面积有关,应控制导体材料与长度相同而横截面积不同,由表中数据可知,应选编号为A、C、E的两根电阻丝进行实验。
(2)[2]将选好的导体,即长度相同、横截面积不同的锰铜合金分别接入电路中后,发现小灯泡的亮度不同,则可得出的探究结论是:导体的材料和长度一定时,导体的电阻与导体的横截面积有关。
(3)[3]实验中小灯泡的亮度变化很不明显,是因为接入不同导体时,通过灯泡的电流变化不明显,则在原电路中串联一个电流表,通过电流表的示数反映导体电阻的大小,改进后的方案中小灯泡可避免接入的电阻太小时,电路中的电流过大而损坏电路,从而起到保护电路的作用。
(4)[4]由于导体的电阻跟导体的长度、材料、横截面积都有关系,所以探究“导体电阻与导体长度的关系”实验中,利用材料、横截面积都相同的电阻丝,只改变电阻丝的长度,并且多次几组数据,在表格中要出现材料、横截面积、电压、电流、电阻丝的长度、电阻等信息,设计表格如下表:
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
2.1
2.8
3.5
4.2
4.9
5.6
次数
材料
横截面积S/cm2
长度L/cm
电流I/A
1
2
3
编号
材料
长度
横截面积
a
镍铬合金丝
1.0
0.1
b
锰铜合金丝
1.0
0.1
c
镍铬合金丝
1.0
0.2
d
镍铬合金丝
0.5
0.1
编号
长度/dm
横截面积/mm2
材料
电流/A
a
0.5
0.4
锰铜合金
0.20
b
0.5
0.4
镍铬合金
0.16
c
0.5
0.2
镍铬合金
0.08
d
1.0
0.2
镍铬合金
0.04
导体序号
长度L/m
横截面积S/mm2
材料
A
1.00
0.4
锰铜合金
B
1.50
0.4
锰铜合金
C
1.00
0.2
锰铜合金
D
0.50
0.4
锰铜合金
E
1.00
0.6
锰铜合金
F
1.00
0.6
镍铬合金
G
1.00
0.6
铜
次数
材料
横截面积
电压U/V
长度L/cm
电流I/A
电阻R/Ω
1
相同
相同
相同
2
3
次数
材料
横截面积
电压U/V
长度L/cm
电流I/A
电阻R/Ω
1
相同
相同
相同
2
3
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