初中物理中考复习 专题26 探究影响电阻大小的因素实验题（解析版）

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专题26  探究影响电阻大小的因素实验题     电阻大小的影响因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料（电阻率ρ）、长度（L）和横截面积（S），还与温度有关。与导体是否连入电路、是否通电，及它的电流、电压等因素无关。①导体材料不同，在长度和横截面积相同时，电阻也一般不同；②在材料和横截面积相同时，导体越长，电阻越大；③在材料和长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大；④导体的电阻与导体的温度有关。对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。只有极少数导体电阻随温度的升高而减小（例如玻璃）.    【例题1】在“探究影响导体电阻大小的因素”时，某实验小组想利用图所示的电路分别对导体电阻跟它的长度、橫截面积、材料有关的猜想进行实验验证：（1）为验证“导体电阻跟长度有关”，下表中可选用的三种导体是　　（填导体代号）；导体代号长度/m横截面积/mm2材料A1.00.2锰铜B1.00.4锰铜C1.00.6锰铜D0.50.4锰铜E1.50.4锰铜F1.00.6镍铬合金G1.00.6铁（2）若实验中将电路中的电流表更换为小灯泡，通过观察　　也可以判断导体电阻大小，但不足之处是　                  　。【答案】（1）B、D、E；（2）灯泡的亮度；当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。【解析】影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度，在探究过程中需用到控制变量法；在电源电压一定的情况下，导体电阻越大，电路电流越小，灯泡越暗；导体电阻越小，电路电流越大，灯泡越亮；因此可以通过观察灯泡的亮度来判断电阻的大小，应用了转换法；但当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分。（1）为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E；（2）实验中可通过通过观察灯泡亮度来判断电阻的大小，但是当电路中电阻变化不大时，只凭灯泡的亮暗不易区分，所以不科学。【例题2】某学习小组在探讨影响导体电阻大小因素时，找资料发现在导体材料和粗细相同时，其电阻与长度成正比，即可以用下述表达式表示：R′=Kx，其中K为比例常数，x为导体的长度，于是他们用下面的器材：电压定的电源、开关、粗细均匀镍铬合金丝、电压表等及图示电路来探究此问题，图中AB为镍铬合金丝，P为活动端，图2为实物连线图。 （1）他们的实验方法是控制了     不变。（2）调节镍铬合金丝上的滑动片，电压表的示数     （填“能”或“不能”）反映导体AP间电阻的变化，理由     。（3）要完成此实验，除了记录电压表示数外，还需要的测量器材是     。【答案】（1）材料和横截面积；（2）能；电阻越大，分担的电压越大；（3）刻度尺【解析】本题考查探究“影响电阻大小的因素”的实验。（1）探究导体电阻大小与长度的关系，应控制导体的材料和横截面积不变；（2）由图可知，电压表并联在了电阻AP的两端，测量的是电阻AP两端的电压，调节镍铬合金丝上的滑动片，电路的总电阻不变，电流不变，电阻改变，根据U=IR可知，电压表的示数也会改变，电阻越大，电压表示数越大；（3）实验中为了精确测量电阻的大小与长度的关系，应需要测量电阻丝的长度，故还需要的器材是刻度尺。   1.（2020齐齐哈尔模拟）为探究影响导体电阻大小的因素，小明找到了不同规格的导线，如表所示．    (1)要探究电阻大小与导体长度的关系，应选择     和    两根导线进行实验；(2)要探究电阻大小与导体材料的关系， 应选择    和    两根导线进行实验；(3)小明用A、C两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，则导线C的长度应为       ．【答案】（1）A；B；（2）A；D；（3）L0．【解析】影响电阻大小因素有：导体的材料、长度和横截面积．物理学中对于多因素的问题常采用控制因素的办法，把多个因素的问题变成多个单因素的问题，这种方法叫控制变量法．（1）研究电阻与导体长度有关，应使导线材料、横截面积都相同，长度不同的导线，从表中数据可以看出，导线A和导线B的材料和横截面积相同，长度不同，因此选择导线A、B．（2）要研究电阻与导体材料有关，就要控制导体的长度和横截面积相同，材料不同，从表格知导线A和D长度、横截面积相同，材料不同．（3）小明用A、C两根导线探究了电阻大小与导体横截面积的关系，使导线材料、长度都相同，横截面积不同的导线，从表数据可以看出，导线A长度为L0，则导线C的长度也为L0；2.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三：导体电阻跟导体材料有关；同学们想利用如图所示的电路和表中的导体验证上述猜想． 导体代号长度/m横截面积/m2材料A1.00.2锰铜B1.00.4锰铜C1.00.6锰铜D0.50.4锰铜E1.50.4锰铜F1.00.6镍铬合金G1.00.6铁    （1）验证猜想一时，需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体　　　　（填写导体代号）来进行实验；（2）验证猜想二时，需选取长度和　　相同、　 　不同的导体来进行实验．（3）验证三个猜想时，都是通过比较电路中的　 　大小，来判断导体电阻的大小．【答案】（1）BDE；（2）材料；横截面积；（3）电流．【解析】影响电阻大小的因素是：材料、长度、横截面积、温度，在探究过程中需用到控制变量法，不加特殊说明，认为温度相同．（1）为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E，分别将其接入如图电路中．通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小；（2）为了研究导体电阻与横截面积的关系，则需使导体的材料和长度相同，横截面积不同，应选用的三种导体是A、B、C，分别将其接入如图电路中．通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小；（3）验证三个猜想时，都是通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小．3.在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想：导体的电阻可能与①导体的长度有关；②导体的横截面积有关；③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示。（1）按照如图所示“探究影响导体电阻大小因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察        来比较导体电阻的大小。（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号        两根电阻丝分别接入电路进行实验。（3）分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟       有关。（4）要进一步研究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差        ，解决这一问题的措施是        。【答案】（1）电流表示数（2）A、B（3）导体的材料（4）偏大；电流表改用小量程【解析】（1）在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小．（2）要验证猜想①：导体的电阻可能与导体的长度有关，应控制导体材料与横截面积相同而长度不同，由表中数据可知，应选编号为A、B的两根电阻丝进行实验．（3）由表中数据可知，A、D两电阻丝的长度、横截面积相同而材料不同，将A和D两电阻丝接入图1电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此可知：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟材料有关．（4）由图2所示电流表可知，电流表指针偏转过小，电流表读数误差较大，会增大实验误差，使实验误差偏大；电流表换用小量程，可以减小读数误差，从而减小实验误差．4．某同学为了探究“电阻丝的电阻R与长度L、横截面积S和材料的关系”，进行了如下实验操作：（1）如图甲所示，是取一段新的电阻丝紧密绕制，用刻度尺测量出它的直径示意图。由此可知，电阻丝的直径为　   　mm，从而计算出电阻丝的横截面积S。（2）在实验中，先保持电阻丝的横截面积S和材料不变，探究电阻丝的电阻R与长度L的关系，这种方法叫做　   　法（选填“等效替代”或“控制变量”）。（3）为了探究电阻丝的电阻R与L的关系，实验室备有以下实验器材：A．电源E（电压U＝1.5V）B．电流表A1（量程0～100mA）C．电流表A2（量程0～0.6A）D．电阻箱R0（阻值0～999.9Ω）E．待测电阻丝R（阻值约为10Ω）F．开关一个，导线若干，则：（4）为了提高实验的精确程度，在实验中电流表应选的是　   　（选填器材前的字母代号）。（5）把电阻丝拉直后，将其两端固定在刻度尺的接线柱a和b上，在电阻丝上夹一个金属夹P，移动金属夹P的位置，就可改变接入电路中金属丝的长度L，把这些实验器材按乙图的电路连接起来。闭合开关S前，电阻箱的阻值应调整到　   　Ω。（6）闭合开关S后，将电阻箱调到适当位置不动，多次改变金属夹P的位置，得到多组I、L的数据。根据实验测量数据在坐标平面内，以电流的倒数1/I为纵坐标、电阻丝的长度L为横坐标，得出图象如图丙所示，根据实验图象说明，横截面积S相同的同种材料的电阻丝，接入长度L越长，电流I越小，电阻R　   　。（7）该电阻丝1cm长度的阻值为　   　Ω。【答案】（1）0.8；（2）控制变量；（4）B；（5）999.9；（6）越大；（7）0.3。【解析】（1）根据刻度尺读出电阻丝的长度为：l＝1.60cm，则电阻丝的直径为：d＝＝＝0.08cm＝0.8mm；（2）电阻的大小在不考虑温度的前提下，有三个决定因素：材料、长度、横截面积。因此要研究电阻的大小与每一个因素的具体关系时，要用到控制变量法，在实验中，先保持电阻丝的横截面积S和材料不变，探究电阻丝的电阻R与长度L的关系，这种方法叫做控制变量法；（4）电路中的最大电流I＝＝＝0.15A＝150mA，所以为了提高实验的精确程度，电流表选最量程为100mA的电流表A1（或序号B）；（5）闭合开关S前，电阻箱起到保护电路的作用，电阻箱的阻值应调整到阻值最大处，由电阻箱R0（阻值0～999.9Ω）可知，电阻箱的阻值应调整到999.9Ω。（6）在图象上可以看到，电阻的长度越长，电流的倒数越大，电流越小，在电压一定时，电阻越大。（7）由图乙知，电阻丝和电阻箱是串联的，由图丙知，当电阻丝接入0cm，就是电阻丝的电阻为零时，电源电压为1.5V，电流倒数为10A﹣1，所以电流为I'＝A＝0.1A，则电阻箱的电阻为：R'＝＝＝15Ω，当电阻丝接入10cm，就是电阻丝的电阻为R时，电源电压为1.5V，电流倒数为12A﹣1，所以电流为I''＝A，则电路总电阻为：R总＝＝＝18Ω，所以10cm电阻丝的电阻为：R＝R总﹣R'＝18Ω﹣15Ω＝3Ω，在横截面积和材料一定时，导体的电阻跟导体的长度成正比，所以1cm的电阻丝电阻为R1＝＝＝0.3Ω。5.在如图所示的电路中，AB和CD均为镍铬合金线。闭合开关后，通过观察电流表的示数，可以比较出合金线电阻的大小，这种研究方法叫转换法。请你说出另外一个初中阶段你学习过应用转换法研究问题的实例：                      。该电路中若将CD镍铬合金线换成粗细与AB镍铬合金线粗细相同，让CD长度变为AB的一半，则用这个电路就能研究导体电阻大小与导体的　        的关系。【答案】通过物体陷入沙子的深度，来反映沙子受到的压强的大小。长度。 【解析】本题考查转换法和影响导体电阻大小的因素两个知识点。通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事物，这是物理学常用的方法。让学生知道在研究合金线电阻的大小问题时，通过观察电流表的示数的变化，可以比较出合金线电阻的大小，也就是通过一个能够观察出数据的物理量大小来反映出要研究的物理量的大小，这种研究方法叫转换法。初中阶段学过应用这种方法的实例很多，比如通过物体陷入沙子的深度，来反映沙子受到的压强的大小；奥斯特实验可证明电流周围有磁场；扩散现象可证明分子做无规则运动。该电路若给出AB和CD两根镍铬合金线，粗细相同，长度不同。每一根合金线都可以分别接入电路中，分别测量出流经其电流的大小，也就知道其电阻的大小。这时用这个电路就可以研究导体电阻大小与导体长度的关系。6.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：①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关②食盐水溶液的导电性能与溶液的质量有关③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 两金属片分别插入如图甲、乙、丙、丁溶液中所示的位置（金属片a 、b 每次插入溶液中的深度都相同）进行探究：       （1）在连接电路时，开关必须      ，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；（3）将金属片a 、b 分别插入如图 甲、乙所示位置可探究猜想     （选填序号），为了探究猜想② 应将金属片a 、b 分别插入       两图所示位置；（4）将金属片a 、b 分别插入如图乙、丁所示位置，若I乙 ≠ I丁，由此可得到的结论是：        。【答案】（1）断开  保护电路；（2）电流表示数的大小（或电流大小）；（3）①  甲、丙；（4）食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关.【解析】（1）在连接电路时，开关必须断开，这样能保证电路的安全，本实验电路中接入电阻R0的目的是保护电路，防止电路中电流过大烧坏电流表或者导线；（2）导电性能越好，电路中的电流就越大，所以可以用电流表示数的大小来判断食盐水溶液的导电性能；（3）由图可知甲、乙两个溶液密度明显不一样，所以将金属片a、b分别插入甲、乙所示位置时，可以探究猜想：①食盐水溶液的导电性能与溶液的浓度有关；为了探究猜想②，需保证两溶液的浓度一样，溶液中两点间的距离一样，只有溶液的质量不一样，所以应将金属片a、b分别插入甲、丙两图所示位置；（4）图乙、丁只有溶液中两点间的距离不一样，所以得到的结论是食盐水溶液的导电性能与溶液中两点间的距离有关. 7.（2020湖北襄阳）某物理兴趣小组在“探究导体电阻大小与导体长度的关系”实验中，他们在如图所示电路中的A、B两点间接入待研究的电阻丝，电源电压恒定。忽略电阻丝电阻随温度变化的影响，待用电阻丝的规格如表格所示。序号材料长度横截面积1碳钢合金丝LS2镍铬合金丝2LS3镍铬合金丝L2S4镍铬合金丝2L2S (1)他们应选择序号为______的两根电阻丝来研究；(2)从表中所给电阻丝的规格看，还可以用这些电阻丝来做另一个探究实验，即探究导体电阻大小与导体______的关系，这次你应该选择序号为______的两根电阻丝来做实验。【答案】 (1)3、4  (2)横截面积   2、4【解析】(1)要探究导体电阻大小与导体长度的关系，根据控制变量法的思路，应该选择材料和横截面积都相同的两根电阻丝。从表格中可知，序号3和序号4的材料、横截面积都相同，所以应选择序号3与序号4的两根电阻丝来研究。(2)从表中所给电阻丝的规格看，序号2、3、4的材料都相同，长度和横截面积不完全相同，而序号2和4的材料、长度都相同，只有横截面积不同，故可以用2、4探究电阻与横截面积的关系。