Question

在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中：
甲同学的猜想是：电阻可能与导体的材料有关．
乙同学的猜想是：电阻可能与导体的长度有关．
丙同学的猜想是：电阻可能与导体的横截面积有关．

金属丝代号	材料	长度/n	横截面积/mm2
A	金属甲	1	0.2
B	金属甲	1	0.1
C	金属乙	1	0.1
D	金属乙	0.5	0.1

（1）现有金属材料甲和金属材料乙制成的各种不同规格的金属丝，规格如上表．选用导线A和B进行实验，可以探究______（选填“甲”“乙”或“丙”）同学的猜想．要想探究甲同学的猜想应该选用______（选上面表格中导线的字母代号）两根导线进行实验．
（2）小明设计了如图甲所示电路．为判断a、b两点间导线电阻的大小，小明应注意观察______，具体指明该方案存在的不足：______．
（3）小红设计了如图乙所示的电路，当她将一段导线接入a、b两点间并闭合开关后发现灯不亮，经检查电路无断路、短路故障，你认为灯不亮的原因是______，
（4）小刚设计了如图丙所示电路，该电路中灯泡的作用有哪些？①______；②______．
（5）小刚想用图丙的电路验证“在电压相同时，流过导体的电流跟电阻成反比”，于是选用了几个阻值不同的定值电阻分别先后接入a、b两点间．你认为小刚的方案是否可行？请加以解释？______，______．

Answer 1

解：（1）因为A、B导线的长度和材料均相同，而横截面积不同，因此选用导线A和B进行实验，可以探究丙同学的猜想；
要探究甲同学的猜想，根据控制变量法的思路，应该控制导体的长度、横截面积都不变，因此应该选择导线B和C．
（2）为判断a、b两点间导体电阻的大小，应知道流过电阻的电流大小，所以应注意观察电流表的示数变化．该电路无保护电阻，当ab间电阻太小时，可导致电路中电流过大，烧坏电路中的元件．
（3）灯泡与电阻串联，电路无任何故障，但灯不亮，是因为电路中ab间导线电阻太大，比灯泡的电阻大得多，灯的分压太小，灯两端的电压远小于灯的额定电压，故灯不亮．
（4）图乙所示的电路，灯泡与电阻串联，一方面增大了电路电阻，对电路起限流；防止烧毁电流表和电源；另一方面，通过灯泡的亮暗变化，也可以可直观比较阻值大小．
（5）图丙的电路，由电路中电流表可以读出流经电阻的电流大小，电阻与灯串联，当电路电阻一定时，电阻两端的电压也一定，由欧姆定律I=，可求出电阻R=．按照设计的电路，当ab间电阻长度变化时，ab间电阻也发生了变化，电路电流变了，从而ab间的电压U也变了，由R=，不能判断电阻大小的变化，从而达不到实验目的．
故答案为：（1）丙；B、C；
（2）电流表示数的变化；若ab间导线电阻太小，使电流过大会烧毁电流表和电源；
（3）ab间导线电阻太大，比灯泡的电阻大得多．
（4）①由灯泡亮度可直观比较阻值大小；②限流；防止烧毁电流表和电源；
（5）不可行．ab间的电阻改变时，其两端的电压会改变，不能保证电压相同．
分析：（1）已知导线A和B的长度和材料都相同，而横截面积不同，根据控制变量法分析其探究的因素；要探究电阻与材料是否有关，应控制除了材料以外的其余因素都相同．电阻的大小决定于导体的材料、长度、横截面积以及温度．
（2）为判断a、b两点间导体电阻的大小，应观察电流表的示数变化，该电路的最大缺点是，当电路电流较大时，容易烧坏电路元件．
（3）如果a、b间电阻太大，灯泡与电阻串联，灯的分压太小，远小于额定电压，所以灯不亮．
（4）灯泡的接入，增大了电路电阻，使电路电流不至于太大，对电路起保护作用，另外，通过灯的亮度也可知电路电流的变化．
（5）小刚的设计不能达到实验目的，因为当改变电阻长度时，电路总电阻变了，ab间的电压也变了，无法由欧姆定律判断电阻的大小变化．
点评：本题通过“探究影响导体电阻大小的因素”实验，考查了学生分析电路的能力，以及应用欧姆定律分析问题解决问题的能力，难度较大．