Question

12．学画画用6B软铅笔、答题卡上答题用2B铅笔、写字用HB铅笔，这三种笔的铅笔芯硬度不同，而铅笔芯的主要成分为石墨且能导电，那么铅笔芯的电阻大小与其硬度有何关系？请你设计实验来回答这个问题．
实验器材：学生电源1个、开关1个、电流表1个、导线若干、长度与横截面积均相同的6B、2B、HB铅笔芯各一根主要实验步骤及所测的物理量：
（1）用导线将电源、开关、电流表依次与6B、2B、HB铅笔芯连成串联电路；
（2）闭合开关，分别读出电流表的示数，记为I₁、I₂、I₃．
分析数据，得结论：
a．若I₁=I₂=I₃，则铅笔芯的电阻大小与软硬度无关；
b．若I₁＞I₂＞I₃，硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越小
c．若I₁＜I₂＜I₃，硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越大．

Answer 1

分析 本题实质是研究导体的电阻与材料的关系，所以要注意控制变量法、转换法应用．根据电阻是阻碍电流大小的物理量，因此根据电流表示数的变化探究不同硬度铅笔芯的电阻进行分析，选择实验器材进一步连成串联电路，分别读出电流表的示数，用不同的字母表示，根据电流表示数关系，从而判断出铅笔芯的电阻大小与硬度关系．
串联    铅笔芯的电阻大小与软硬度有关，在长度、横截面积都相同时铅笔芯的硬度越大，电阻越大；   铅笔芯的电阻大小与软硬度有关，在长度、横截面积都相同时铅笔芯的硬度越大，电阻越小．

解答 解：（1）用导线将电源、开关、电流表依次与6B、2B、HB铅笔芯连成串联电路，此时电流表测量铅笔芯的电流；
（2）电流越大，铅笔芯对电流的阻碍作用越大，电阻就越大；若I₁＞I₂＞I₃，则硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越小；若I₁＜I₂＜I₃，硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越大．
故答案为：（1）串联；（2）硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越小；硬度越小，铅笔芯对电流的阻碍作用越大．

点评 电阻的大小是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，与电压、电流的大小无关．