Question

小明用电源、电流表、开关、导线和四根合金丝等器材做“探究影响导体电阻大小的因素”的实验，实验电路如图甲所示．
（1）实验中是如何比较金属丝电阻大小的？
答：______．
（2）现有几根镍铬合金丝和锰铜丝，其规格如下表所示．

编号	材料	长度/m	横截面积/mm2
A	镍铬合金	0.8	0.8
B	镍铬合金	0.5	0.5
C	镍铬合金	0.3	0.5
D	镍铬合金	0.3	1.0
E	锰铜丝	0.3	0.5
F	锰铜丝	0.8	0.8

小明在实验中所用四根金属丝应选用上表中的______（用编号表示）．
（3）如将电流表换成电压表也能完成这一实验，请画出实验所用电路图．

Answer 1

【答案】分析：（1）电路中的电压一定，当电阻丝的阻值变化时，电路中的电流也随之变化，利用电路中电流的变化，可以确定电阻的变化．即电流表的示数变化，因此可以根据电流表示数的变化来确定电阻的大小关系．
（2）由于导体的电阻材料、长度、横截面积三个因素有关，所以探究影响导体电阻大小的因素时要用到控制变量法．即探究电阻大小与哪个因素有关时，就要控制其他的因素不变，只让这个要探究的因素变化；然后逐个探究．
而题目要求只选取其中的四根导线，这四根导线中必须有两根材料不同、长度、横截面积相同；两根长度不同、横截面积、材料相同；两根横截面积不同，材料、长度相同．由此入手确定答案．
（3）在串联电路中，电压的分配与电阻成正比，即导体两端的电压越大，导体的电阻就越大．由此入手设计电路．
解答：解：（1）在电压一定的情况下，导体的电阻越大，电路中的电流就越小，电阻越小，电路中的电流就越大，由此可知，电路中的电流大小可以确定电路中电阻的阻值大小．此实验中就是在保持金属丝两端电压相同的情况下，通过比较电路中接入不同金属丝时电流的大小来比较金属电阻的大小．
（2）根据表格中的数据可知，A、F这两根金属丝的材料不同，长度、横截面积相同，利用这两根金属丝可以确定导体的电阻大小与材料的关系，但它们与其他的金属丝相比，长度和横截面积都没有相同的地方，不能在于其他金属丝组合，研究电阻与其他因素的关系，受只选取四根电阻丝的影响，所以要排除这两根金属丝．
选取BC可以研究导体的电阻大小与长度的关系．
选取CD可以研究导体电阻与横截面积的关系．
选取CE可以研究导体电阻与材料的关系．
故选取的四根金属丝是：BCDE．
（3）根据公式：U=IR，在电流相同的情况下，导体的电阻越大，导体两端的电压就越大，因此，为了保证四根金属丝中的电流相等，所以将它们串联在一起，利用电压表分别测量出它们两端的电压值，通过比较它们两端电压的高低来确定它们电阻的大小．故电路图如下图所示：


（1）在保持金属丝两端电压相同的情况下，通过比较电路中接入不同金属丝时电流的大小来比较金属电阻的大小；
（2）BCDE；
（3）电路如上图所示．
点评：在第三问中，利用电压表来比较导体电阻的大小，就要将导体的电阻与导体两端的电压联系起来，两者结合在一起，必然要用到电流，为了排除电流的干扰，就要让它们的电流相等，由此入手确定电路的连接方式．