某小组同学通过实验研究导体的电阻与哪些因素有关.如图所示,他们在常温下将横截面积、长度不同的铁丝接入电路的MN两点间,利用电流表和电压表测量后计算出阻值,将数据记录在表一、表二中.
表一 铁丝
| 实验 序号 | 横截面积S (毫米2) | 长度l(米) | 电阻R (欧) |
| 1 | 0.2 | 1.0 | 0.5 |
| 2 | 0.2 | 2.0 | 1.0 |
| 3 | 0.2 | 3.0 | 1.5 |
| 实验 序号 | 横截面积S (毫米2) | 长度l(米) | 电阻R (欧) |
| 4 | 0.1 | 1.0 | 1.0 |
| 5 | 0.3 | 4.5 | 1.5 |
| 6 | 0.4 | 2.0 | 0.5 |
(2)分析比较________(选填“表一”或“表二”)的相关数据可得出的初步结论是:常温下,________.
(3)请进一步综合分析表一、表二的相关数据,并归纳得出结论.
①分析比较1与6、2与4或3与5的数据及相关条件,可得出的初步结论是:常温下,________.
②分析比较1与6、2与4和3与5的数据及相关条件,可得出的初步结论是:常温下,________.
(4)他们继续分析表一和表二的数据及相关条件,发现无法得到导体的电阻与材料的关系.为了进一步探究导体的电阻与材料的关系,需添加的器材为________(选填“甲”、“乙”或“丙”).
器材:导体甲横截面积为0.2毫米2、长度为2米的铁丝
导体乙横截面积为0.1毫米2、长度为2米的镍铬合金丝
导体丙横截面积为0.3毫米2、长度为4.5米的锰铜丝.
试题答案
解:(1)从表中数据可知,1与4或2与6的材料相同,长度相同,横截面积不同,电阻不同,故而得到结论:常温下,导体的材料、长度相同,导体的横截面积越大,电阻越小;
(2)根据控制变量法,可知表一中的材料相同、横截面积相同,长度不同,可以探究长度与电阻大小的关系,从数据可知,长度越长,电阻越大,即常温下,导体的材料和横截面积相同时,导体的电阻与长度成正比;
(3)①从表中数据可知,1与6、2与4或3与5的电阻相同,比较发现它们的长度与横截面积的比值相同,故而得到结论:常温下,同种材料的导体,长度与横截面积的比值相同,电阻相同;
②从表中数据可知,1与6、2与4或3与5的长度与横截面积的比值越大,电阻越大,故而得到结论:常温下,同种材料的导体,长度与横截面积的比值越大,电阻越大;
(4)分析可知,导体丙的横截面积和长度与5的横截面积和长度相同,材料不同,故可用来探究材料与电阻的关系;
故答案为:(1)导体的材料、长度相同,导体的横截面积越大,电阻越小;
(2)表一;导体的材料和横截面积相同时,导体的电阻与长度成正比;
(3)(a)同种材料的导体,长度与横截面积的比值相同,电阻相同;
(b)同种材料的导体,长度与横截面积的比值越大,电阻越大;
(4)丙.
试题解析
(1)分析1与4或2与6可知,它们的材料相同,长度相同,横截面积不同,电阻不同,分析导体横截面积与与电阻的关系,得出结论;
(2)影响电阻大小的因素是材料、长度、横截面积,根据控制变量法,要研究其中一个因素与电阻的关系,就必控制其他两个相同,分析表一和表二的数据结合控制变量法得到答案;
(3)①分析比较1与6、2与4或3与5的数据及相关条件与数据,可得出相关结论;
②分析比较1与6、2与4和3与5的数据及相关条件,根据导体条件的异同与实验数据的关系得出相关结论;
(4)要探究导体的电阻与材料的关系,需要控制长度和横截面积相同,选择材料不同的导体进行实验,根据数据选择合适的器材.
点评:本题是一道实验题,解题时注意控制变量法的应用,分析实验数据,根据导体条件的不同及对应的实验数据的不同得出结论,是正确解题的前提与关键.
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