2020-2021学年九年级物理15探究影响导体电阻大小的因素实验类同步专题剖析含解析新版教科版

2020-2021学年九年级物理15探究影响导体电阻大小的因素实验类同步专题剖析含解析新版教科版

专题15探究影响导体电阻大小的因素（实验类）‎ ‎【猜想与假设】‎ 导体的电阻可能与导体的材料、长度、横截面积有关。‎ ‎【设计与进行实验】‎ ‎1.实验器材：开关、电源、带鳄鱼夹的导线、规格不同的镍铬合金丝、灯泡、电流表等。‎ ‎2.实验步骤：‎ ‎ 图1 图2‎ 实验一：导体电阻大小与长度的关系（如图1）‎ 材料 横截面积 接入长度 电流I/A 电阻（填“大”或“小”）‎ 镍铬合金 S ‎50cm ‎0.094A 大 镍铬合金 S ‎30cm ‎0.157A 小 结论1：在材料、横截面积相同时，电阻大小与导体长度有关，长度越长，电阻越大。‎ 实验二：导体电阻大小与横截面积的关系（如图1）‎ 材料 横截面积 接入长度 电流I/A 电阻（填“大”或“小”）‎ 镍铬合金 S ‎50cm ‎0.094‎ 大 镍铬合金 ‎4S ‎50cm ‎0.168‎ 小 结论2：在材料、长度相同时，导体电阻大小与横截面积有关，横截越大，则电阻越小。‎ 实验三：导体电阻大小与材料的关系（如图2）‎ 材料 横截面积 接入长度 电流I/A 电阻（填“大”或“小”）‎ 镍铬合金 S ‎50cm ‎0.094A 大 铜丝 S ‎50cm ‎0.963A 小 10‎ 结论3：导体电阻大小与导体材料有关。‎ ‎【拓展实验】‎ 实验：将废旧的白炽灯的钨丝小心地取出，接入电路中，闭合开关记下电流表示数，再通过酒精灯给钨丝加热，观察电流表示数。‎ 实验现象：加热过程中，电流表示数明显减小，加热到钨丝发红时，灯泡变暗，甚至不发光。‎ 现象分析：导体的电阻大小与导体温度有关。‎ ‎【实验结论】‎ 导体电阻大小取决于导体的材料、长度和横截面积，还与导体的温度有关。①在导体的材料和横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。②在导体的材料和长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。③导体的长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。‎ ‎【实验方法】‎ ‎（1）转换法：在电源电压不变的情况下，通过电流表示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。‎ ‎（2）控制变量法：‎ ‎①探究导体电阻与导体材料的关系：选取长度、横截面积均相同的不同材料制成的导体；‎ ‎②探究导体电阻与导体长度的关系：选取横截面积、材料均相同，长度不同的导体；‎ ‎③探究导体电阻与导体横截面积的关系：选取长度、材料均相同，长度不同的导体；‎ ‎【交流与讨论】‎ ‎（1）电路连接时开关应断开。‎ ‎（2）电流表的使用及读数。‎ ‎（3）画电路图或连接实物电路图。‎ ‎（4）实验中应多次测量，让实验结论更具有普遍性。‎ ‎（5）实验中使用电流表或小灯泡的评价：‎ 当电阻变化较大时，选用电流表或小灯泡都能够直观反映出来；但若电阻变化不大时，优先选用电流表，使用 10‎ 电流表能够直观判断电阻的变化情况，通过小灯泡亮度无法直观比较出电阻变化情况。‎ ‎【实验评估】‎ 为了使电路更安全地工作，可在电路中串联一个滑动变阻器，且在开关闭合前滑动变阻器滑片移动到阻值最大处。‎ 在“探究影响电阻大小的因素”的实验中，某实验小组同学利用如图所示的电路分别对“导体电阻跟它的材料、长度、横截面积有关”的猜想进行实验验证.实验中使用4根电阻丝，其规格、材料如下表所示.‎ 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2‎ 电流大小/A A 锰铜合金 ‎0.5‎ ‎0.8‎ ‎0.4‎ B 镍铬合金 ‎0.5‎ ‎0.8‎ ‎0.32‎ C 镍铬合金 ‎0.5‎ ‎0.4‎ ‎0.16‎ D 镍铬合金 ‎1‎ ‎0.4‎ ‎0.08‎ ‎（1）实验中通过观察来比较电阻的大小，此过程用到的研究方法 是。‎ ‎（2）分别将C、D两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：‎ ‎。‎ ‎（3）分别将（填编号）两根合金丝接入电路，可初步探究出的结论是：导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大。‎ ‎（4）实验中电流表的示数越大，说明电阻丝的电阻越。‎ ‎（5）若依次把A、B两根合金丝接入电路，闭合开关记录电流表的示数，分析比较这两根合金丝的电阻大小，这时探究的是电阻跟导体的的关系。‎ 10‎ ‎（6）将B合金丝接入电路，闭合开关后用酒精灯对其进行加热，每隔10 s记录一次电流值，实验测得的数据如下表，由此可以得出导体的电阻随温度的升高而。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 电流/A ‎0.16‎ ‎0.19‎ ‎0.21‎ ‎0.22‎ ‎（7）将合金丝D对折后接入电路中，发现电流表的示数与将合金丝D全部接入电路时 变大， 由此得出结论：导体的横截面积越大，电阻越小.请你判断这种做法是否 正确？（选填“正确”或“错误”），理由是：。‎ ‎（8）某同学认为将图中电流表换成小灯泡实验现象更明显，请你对他的方案作出评价：。‎ 答案：（1）电流表示数大小；转换法；（2）导体的材料、横截面积(粗细)相同(一定)时，长度越长(越短)，电阻越大(越小)；（3）B、C；（4）小；（5）材料；（6）增大；（7）错误；实验中没有控制合金丝的长度不变；（8）优点是比较直观，缺点是电路中的电流变化不大时，无法比较电阻大小。‎ ‎1.在不计温度对电阻影响的情况下，比较两段铜导线的电阻，下列说法中正确的是（　　）‎ A.较长的铜导线电阻一定大 B.长度相同时，横截面积大的电阻就大 C.两段铜导线电阻一定相同 D.横截面积相同时，长的铜导线电阻大 ‎【答案】D ‎【解析】A.较长的铜导线电阻不一定大，因为其横截面积的大小不知，无法知道电阻的大小，故A错误；‎ B.长度相同，横截面积大的导体电阻无法确定，因为其材料不知，故B错误；‎ C.两段铜导线的电阻在其长度和横截面积不知的情况下，其大小无法比较，故C错误；‎ D.横截面积相同、长度长的铜导线其电阻大，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎2.对物理量的关系式理解正确的是（　　）‎ A.由可知，物质的密度与质量成正比 B.由可知，物体的速度与路程成正比 C.由可知，电流一定时，电阻与电压成正比 D.由可知，受力面积一定时，压强与压力成正比 10‎ ‎【答案】D ‎【解析】A.密度是物质本身的一种特性，由物质的种类、状态决定，与质量、体积无关，故A错误；‎ B.如果物体做匀速运动，速度是一个定值，不随路程或时间的变化而变化，故B错误；‎ C.电阻是导体本身的一种性质，与电阻两端的电压和通过的电流无关，故C错误；‎ D.由可知，当受力面积一定时，压力越大，产生的压强越大，压强与压力成正比，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示，将一根铅笔芯通过两个夹子接入电路中，当只把右端夹子向左移时，铅笔芯接入电路的电阻变小，小灯泡变亮，导致铅笔芯接入电路的电阻变小的主要因素是（）‎ A.材料 B.长度 C.温度 D.横截面积 ‎【答案】B ‎【解析】当只把右端夹子向左移时，铅笔芯接入电路中的长度变小，铅笔芯接入电路的电阻变小，电路中电流增大，小灯泡变亮；所以，可得出铅笔芯电阻和铅笔芯的长度有关，长度越小，电阻越小，故B符合题意.‎ ‎4.用如图所示电路探究“影响电阻大小的因素”实验时，下列说法正确的是（）‎ A.该电路中小灯泡的作用，代替电流表判断电流强弱 B.该电路探究导体的电阻大小与导体横截面积有关 C.该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关 D.该电路探究导体的电阻大小与导体材料有关 ‎【答案】AD ‎【解析】A.在探究“影响电阻大小的因素”实验中，电流强弱可以通过电流表的示数或小灯泡的亮度来体现，故A正确；‎ BCD.由图可知，两根电阻丝的长度相同、横截面积相同，材料不同，所以此实验可以探究导体电阻的大小与导 10‎ 体的材料是否有关，故BC错误，D正确。‎ 故选AD。‎ ‎5.在探究决定电阻大小因素的实验中（温度不变）：‎ 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/m 横截面积/mm2‎ A 镍铬 ‎0.5‎ ‎0.1‎ B 镍铬 ‎0.5‎ ‎0.2‎ C 锰铜 ‎0.5‎ ‎0.1‎ D 锰铜 ‎0.8‎ ‎ (1)现有两种金属材料制成的各种不同规格的金属丝，规格如上表。选用导线A和C进行实验，可以探究______（选填“甲”“乙”或“丙”）同学的猜想。要想探究丙同学的猜想应该选用______（选上面表格中导线字母代号）两根导线进行实验。要想探究电阻可能与导体的长度有关，则表格空白处应填______mm2；‎ ‎(2)小华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，小华应注意观察______的变化，具体指明该方案存在的不足是：______，容易烧坏电流表和电源；‎ ‎(3)小刚设计了如图乙所示电路，该电路中灯泡的作用有哪些？‎ ‎①，②；‎ ‎(4)小刚想用图乙的电路进一步验证“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？______。‎ ‎【答案】甲A、B0.1电流表示数的变化若ab间导线电阻太小由灯泡亮度可直观比较阻值大小限流，防止烧毁电流表和电源不可行，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 ‎【解析】‎ 10‎ ‎(1)[1]由表中所给条件知，导线A和C的长度、横截面积相同，导体的材料不同，故可以探究甲同学的猜想。‎ ‎[2]要探究横截面积与导体电阻大小的关系，就要控制导体的材料、长度相同，横截面积不同，在表格中给的导线中，只有A、B符合条件。‎ ‎[3]要探究长度与导体电阻大小的关系，就要控制导体的材料、横截面积相同，导体的长度不同，在表格中给的导线中，只有C、D符合条件，故表格空白处应填0.1mm2。‎ ‎(2)[4][5]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)[6][7]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。‎ ‎(4)[8]图乙所示的电路，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，可求出电阻。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，不能判断电阻大小的变化，从而达不到实验目的。‎ ‎6.某实验小组在“探究影响导体电阻大小的因素”时，同学们提出如下猜想：‎ 猜想一：导体的电阻与导体的材料有关；‎ 猜想二：导体的电阻与导体的长度有关；‎ 猜想三：导体的电阻与导体的横截面积有关。‎ 为了验证猜想是否正确，老师提供的器材如图所示，实验板上固定了a、b、c、d四根金属丝，a、b、c为锰铜合金丝，d为镍铬合金丝，S表示合金丝的横截面积，l表示合金丝的长度。实验时，将金属丝分别接入电路中的M、N两点之间，请你完成下列内容：‎ ‎(1)该实验是通过观察________________间接比较导体电阻的大小；‎ ‎(2)为了验证猜想二，应选用金属丝________________和________________进行实验；(填写字母)‎ ‎(3)选用b、d金属丝分别接入电路M、N两点间，是为了验证猜想________________；(填写数字)‎ ‎(4)分别将b、c两金属丝接入电路中M、N两点时，通过它们的电流分别为Ib、Ic，且Ic＞Ib 10‎ ‎，由此得到的结论是：________________。‎ ‎【答案】电流表示数ab一材料与长度相同时，横截面积越大，电阻越小 ‎【解析】‎ ‎(1)[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)[2][3]分别将a、b两金属丝接入电路中M、N两点时，两金属丝材料相同，横截面积相同，长度不同，所以可以研究导体电阻跟长度的关系，故为了验证猜想二，选用金属丝a、b进行实验。‎ ‎(3)[4]选用b、d金属丝分别接入电路M、N两点间，b、d的长度相同，横截面积相同，材料不同，是为了验证电阻与材料的关系，即猜想一。‎ ‎(4)[5]分别将b、c两金属丝接入电路中M、N两点时，两金属丝材料和长度相同，横截面积不同，所以是研究导体电阻跟横截面积的关系，c的电流大，表明c的电阻小，即材料和长度相同的导体，横截面积越大，电阻越小。‎ ‎7.小倩用图所示器材探究影响导体电阻大小的因素，实验板上固定了四根金属丝。A、B、C的长度均为1m，D的长度为0.5m；A、B的横截面积相同，材料不同；B、C的材料相同，但横截面积不同；B、D的材料和横截面积都相同。探究导体电阻大小与导体长度是否有关应选用____和_____两段金属丝接入M、N两点间。‎ ‎【答案】BD ‎【解析】[1][2]探究导体电阻大小与导体长度是否有关，根据控制变量法，应控制导体的材料、横截面积相同，长度不同，所以应选用B和D两段金属丝接入M、N两点间。‎ ‎8.小娟学习了导体电阻的知识后，对当地山泉水的导电性产生了兴趣。她想知道山泉水的导电性与什么因素有关，依据已知理论和生活经验她有如下猜想：‎ ‎①山泉水的导电性可能与水的温度有关；‎ ‎②山泉水的导电性可能与所含各种离子的浓度有关；‎ ‎③山泉水的导电性可能与两金属片插入水中的深度有关；‎ ‎④山泉水的导电性可能与插入水中两金属片的距离有关；‎ 10‎ 她用电源、开关、电极、导线、烧杯、山泉水等组成的实验电路如图所示：‎ ‎(1)以下是她探究猜想①的方案和过程，请你帮她填写所缺的内容；‎ a.按图组装实验装置，她完成实验还需要的器材有加热器、电流表和____________；‎ b.测出山泉水的温度并记录；‎ c.闭合开关，读出______________________并记录；‎ d.其他条件不变，改变山泉水的___________，重复b，c步骤。‎ 实验记录如下表所示，分析与论证可得出实验结论：其他条件相同时，____________________，山泉水的导电性越强；‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 温度t/℃‎ ‎23‎ ‎29‎ ‎36‎ ‎47‎ ‎62‎ 电流I/A ‎0.10‎ ‎0.13‎ ‎0.16‎ ‎0.19‎ ‎0.23‎ ‎(2)小娟某次实验保持其他条件不变，只增加两电极插入山泉水的深度，发现电流表示数随之增大；根据电阻大小的决定因素可知，增加两电极插入山泉水中的深度，相当于增加了导体的__________；‎ ‎(3)若你参与探究山泉水的导电性与插入水中两金属片间的距离是否有关时，你会选择甲、乙、丙、丁装置里的__________两个装置，在温度相同的情况下来探究；‎ ‎(4)小娟设计的实验电路有不足之处，你的建议是__________。‎ ‎【答案】温度计电流表示数温度大小温度越高横截面积乙、丁增加一个保护电阻，串联在电路中 ‎【解析】(1) a[1]实验中需要用温度计测量泉水的温度，需要用电流表测量电路中电流的大小，从而判定其导电的能力。‎ c[2]水的导电性可通过电流表的示数得出，所以需要读出电流表的读数并记录。‎ d[3][4]探究水的导电性与水的温度的关系，应改变水的温度，因此在控制其他条件不变的情况下，需要改变 10‎ 水的温度，重复b、c步骤；由表中实验数据可知：随着山泉水温度的升高，电路电流变大，这说明随温度升高，水的电阻减小，由此可得：水的导电性与水的温度有关，温度越高，电阻越小，导电性越好。‎ ‎(2)[5]保持其它条件不变，增加两电极插入山泉水的深度，则两极之间水的横截面积增大，电阻减小，在电压不变时，根据I=可知，电流会变大。‎ ‎(3)[6]探究山泉水的导电性与插入水中两金属片间的距离是否有关时，采用的是控制变量法，应控制插入的深度、所含各种离子的浓度相同，改变两极之间的距离，所以应选择乙丁进行对比。‎ ‎(4)[7]水是导体，水的电阻较小，当闭合开关时，电路中的电流较大，容易损坏电流表，所以实验中应串联一个保护电阻。‎ 10‎