Question

5．“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的實驗電路如圖甲所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲．

現有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示．

編號	材料	長度L/m	橫截面積S/mm2
A	鎳鉻合金	0.80	0.80
B	鎳鉻合金	0.50	0.50
C	鎳鉻合金	0.30	0.50
D	鎳鉻合金	0.30	1.00
E	康銅絲	0.30	0.50
F	康銅絲	0.80	0.80

（1）電路圖中四種金屬絲應分別選上表中的C、B、D、E（用編號表示）．
（2）用螺旋測微器測量某一金屬絲直徑時的刻度如圖乙，則該金屬絲的直徑為1.030mm．
（3）為測量某一種電阻絲單位長度上的電阻R₀，某同學利用一段帶有滑動片P且粗細均勻的電阻絲AB和下列器材做實驗．
A．電流表：量程500mA，內阻4Ω；
B．電阻箱R'：最大阻值99.9Ω，最小變量為0.1Ω；
C．定值電阻R：阻值為1.2Ω；
D．電源：電動勢為6V，內阻r=0.4Ω；
E．開關S、導線若干．
實驗時采用如圖丙所示電路（虛線框中電路未畫出），滑動片P與電阻絲接觸良好，且AP長記為L，其他導線電阻不計．改變電阻絲連入電路的長度L，分別測出通過電阻絲的電流值如下表：

	1	2	3	4	5
L/m	0.50	0.40	0.30	0.20	0.10
I/A	0.83	0.96	1.11	1.39	1.78
$\frac{1}{I}$/A-1	1.20	1.04	0.90	0.72	0.56

①在圖丁中作出電阻絲的$\frac{1}{I}$-L圖象；
②由$\frac{1}{I}$-L圖象得出該電阻絲單位長度上的電阻R₀=9.6Ω．
③請將實驗電路圖中虛線框中電路補充完整．要求：無論P滑至何處，電流表均安全，并且盡可能準確地測出上表中的電流值．此時電阻箱R'連入電路的阻值為1Ω．

Answer 1

分析 （1）探究影響導體電阻的因素應采用控制變量法，應用控制變量法根據表中數據分析答題．
（2）螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數之和是螺旋測微器的示數．
（3）①應用描點法作圖作出圖象；②根據圖示圖象求出單位長度的電阻阻值；
③電流表量程太小，把電表改裝成大量程電流表需要并聯(lián)分流電阻，應用并聯(lián)電路特點與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）探究影響導體電阻的因素需要應用控制變量法，①要研究電阻跟橫截面積的關系，必須選取材料、長度都相同的兩根導線，C、D材料相同且長度相同，橫截面積不同；B、C的材料、橫截面積都相同，長度不同，所以B、C可以探究電阻與長度的關系．C、E的長度、橫截面積都相同，材料不同，所以C、E可以探究電阻與材料的關系，故選擇的材料為：C、B、D、E．
（2）由圖示螺旋測微器可知，其示數為：1mm+3.0×0.01mm=1.030mm．
（3）①根據表中實驗數據在坐標系內描出對應點，然后根據坐標系內描出的點作出圖象如圖所示：

②設虛線部分的電阻為R_A′，由閉合電路的歐姆有：I=$\frac{E}{R+{R}_{A}′+{R}_{0}L+r}$，
整理得：$\frac{1}{I}$=$\frac{{R}_{0}}{E}$L+$\frac{R+{R}_{A}′+r}{E}$，由$\frac{1}{I}$-L圖線得圖線的斜率為1.6，縱截距為0.4，
因此有：$\frac{{R}_{0}}{E}$=1.6，$\frac{R+{R}_{A}′+r}{E}$=0.4，解得：R₀=9.6Ω，R_A′=0.8Ω．
③由圖象可知，電流中最大電流為2.5A，故應將電流表A改裝成量程為2.5A的電流表，
把小量程電流表改裝成大量程電流表需要并聯(lián)分流電阻，電路圖如圖所示：

并聯(lián)電阻阻值：R′=$\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{0.5×4}{2.5-0.5}$=1Ω；
故答案為：（1）C、B、D、E；（2）1.030；（3）①圖象如圖所示；②9.6；③電路圖如圖所示；1．

點評 探究影響電阻大小的因素時，設計實驗方案要使用控制變量法，如探究電阻與長度的關系，應該選擇材料相同和橫截面積相同，長度不同的導體；對于電學實驗中的計算問題，要熟練掌握串并聯(lián)知識，利用歐姆定律進行計算．