探究影响导体电阻大小的因素实验题
一、实验题
1．在探究“金属电阻丝电阻与哪些因素有关”的实验中，实验小组根据表中给出的电阻丝，采用控制变量法进行实验探究。
编号 A B C D E F G
材料 镍铬合金 康铜丝 锰铜丝
长度/m 1.0 0.5 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0
横截面积/mm2 1.0 1.0 0.5 1.0 2.0 1.0 1.0
（1）为探究电阻丝电阻与长度的关系，应选择表中 ___________（填写编号）进行实验；
（2）为了测定电阻丝的电阻（图中用Rx表示），实验小组设计了如图所示的电路，其中电源电压恒为U，R0是一阻值已知的定值电阻。小明设计的实验操作主要步骤是：
Ⅰ.闭合开关S1，先将开关S2掷向1，移动滑动变阻器的滑片至某一位置，读出此时电流表A的示数（记为I1）；
Ⅱ.将开关S2掷向2，移动滑动变阻器的滑片至另一位置，读出此时电流表A的示数（记为I2）；
小英认为小明设计的步骤Ⅱ中的操作有不妥当之处，请你指出 ___________；
（3）按正确的操作，他们顺利地测出了电阻丝Rx的阻值，请你写出Rx的表达式：___________（要求用测得的物理量I1、I2和已知的物理量U、R0来表示）；
（4）在上述实验中，我们认为电流表A为理想电表。实际的电流表是有一定电阻的，我们称之为电流表的内阻。设未考虑电流表的内阻时电阻丝Rx阻值的测量值为R1，考虑了电流表的内阻后电阻丝Rx阻值的测量值为R2，则R1___________R2（选填“大于”“小于”或“等于”）。
2．在“探究影响导体电阻大小因素”的实验中，小兵、小红提出如下猜想：
①导体的电阻与导体的长度有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的材料有关
实验室提供4根电阻丝，规格、材料如下表：
为验证上述猜想，他们设计了如图所示的实验电路。
编号 材料 长度/m 横截面积/mm2
A 镍铬合金 0.5 0.5
B 镍铬合金 1.0 0.5
C 镍铬合金 0.5 1.0
D 锰铜合金 0.5 0.5
（1）实验中，在导线夹MN之间接入不同的导体，通过观察___________来比较导体电阻的大小，这种实验方法叫做转换法。
（2）为了验证上述猜想①，应该选用编号为A和___________的两根电阻线进行实验，
（3）为了验证上述猜想②，应该选用编号为A和C的两根电阻线进行实验。该实验结论为：当导体的材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越___________。
3．在工业上，工人利用如图甲所示的“电热丝切割机”切割泡沫海绵等材料，物理兴趣小组的同学也制作了如图乙所示的小型“电热切割机”，在制作过程中他们发现不同同学制作切割机的切割能力不同，于是他们想探究电热丝的切割能力与什么因素有关。
（1）查阅相关资料，发现电热丝通常用的是镍铬合金丝而不用铜丝。原因之一是给铜丝通电后就会产生很大的电流，铜丝的温度就会急剧上升，温度达到铜丝的__，铜丝就断了，不适合做电热丝；
（2）小组的同学想知道电热丝的切割能力还和哪些因素有关，于是做出如下猜想：
猜想一：电热丝（镍铬合金丝）的切割能力与电源电压有关；
猜想二：电热丝（镍铬合金丝）的切割能力与电热丝接入电路的长度有关；
猜想三：电热丝（镍铬合金丝）的切割能力与电热丝的粗细有关；
为了检验以上猜想是否正确，他们利用制作的器材通过实验，选择长度、材质__的泡沫板，电热丝（镍铬合金丝）通电后，每次一页以最快的速度进行切割。并将相关数据填入如表：
实验次数 电源电压/V 接入电路的电热丝长度/cm 电热丝的粗细/mm2 20s切断泡沫的页数
1 3 5 0.5 5
2 6 5 0.5 10
3 9 5 0.5 14
4 6 10 0.5 6
5 6 15 0.5 4
6 6 5 1.0 12
7 6 5 1.5 15
分析表格回答下列问题：
①本实验是通过__体现出电热丝切割能力的；
②分析表格中1、2、3三组实验数据可得出结论：__；
③比较实验__三组实验数据，可以得出电热丝的切割能力与电热丝接入电路的长度是否有关；
④根据数据分析，要想使“电热丝切割机”的切割能力强，在电源电压一定时，应该选择_________的电热丝材料。
A．长而粗 B．长而细 C．短而粗 D．短而细
4．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 0.40
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 0.4 0.08
（1）实验中通过观察______来比较电阻的大小；
（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导体的电阻与______有关；
（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______。
5．小明在做“探究影响导体电阻大小的因素”实验时，做出了如下猜想。
猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关：
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关；
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了 4 根电阻丝，其规格、材料如下表所示：
编号 材料 横截面积/mm2 长度/m
A 镍铬合金 1.0 0.25
B 镍铬合金 1.0 0.50
C 镍铬合金 2.0 0.25
D 锰铜合金 1.0 0.25
（1）如图电路，在M、N之间分别入不同电阻丝，闭合开关，通过观察 ________来比较导体电阻大小；
（2）为了验证猜想二，可在M、N之间分别接入________（填编号）两根电阻丝， 分析比较流过这两根电阻丝电流的大小；
（3）在 M、N 之间分别接入A、B两根电阻丝，发现接电阻丝A时电流表的示数较大， 可得出的结论是：___________。
6．导体的电阻不仅与材料有关，还可能与导体的粗细、长短等因素有关。下面我们来分别进行研究，实验中使用的器材如图所示：
金属丝 材料 长度l/m 横截面积S/mm2 电流大小I/A
a 镍铬合金 0.5 0.8 0.40
b 镍铬合金 0.3 0.4 0.16
c 锰铜合金 0.3 0.4 0.20
d 镍铬合金 0.5 0.4 0.12
（1）实验中金属丝的电阻大小是通过电流表的示数判断的，这种研究问题的方法是______，也可以在电路中串联______判断；
（2）某实验小组想探究金属丝的电阻和横截面积的关系，应把______两根金属丝先后连入电路中，读出电流表的示数进行判断；
（3）分别将b、d两根金属丝接入电路，可初步探究出的结论是______。
7．实验桌上有如下器材：电池组一个、已调零的电流表一块、开关一个、导线若干、如图所示的实验板一块，实验板上固定着1~5号电阻丝，每根电阻丝旁边分别标注着它的材料、长度（L）、横截面积（S），已知：1S=0.2mm2。请你选用上述器材，设计一个实验证明“导体的电阻跟导体的横截面积有关”。要求：
（1）画出实验电路图；
（2）写出主要实验步骤：
（3）画出实验数据记录表。
8．某物理兴趣小组学习了导体电阻的知识后，对食盐水溶液的电阻大小与什么因素有关提出了以下猜想：
①食盐水溶液的电阻大小与溶液的浓度有关；
②食盐水溶液的电阻大小与溶液的质量有关；
③食盐水溶液的电阻大小与溶液中两点间的距离有关；
……
为了验证猜想，他们设计了如图所示的装置（电源恒压），将电路中的a、b两金属片分别竖直插入溶液中（金属片a、b每次插入溶液中的深度都相同）进行探究。
（1）食盐水溶液的电阻大小可以由 _____的大小来判断；
（2）如果想验证“食盐水溶液的电阻大小与溶液中两点间的距离有关”猜想，请写出你的实验步骤。_____。
9．小虎在“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中，提出了如下猜想：
猜想一：导体电阻的大小跟导体的材料有关
猜想二：导体电阻的大小跟导体的横截面积有关
猜想三：导体电阻的大小跟导体的长度有关
为了验证猜想是否正确，老师提供的器材如图甲、乙所示，其中图乙所示的电路板上固定了A、B、C三根合金丝，S表示合金丝的横截面积，l表示合金丝的长度。实验时，将合金丝分别接入电路中的M、N之间，记录每次电流表示数，分析数据得出结论。请你回答下列问题：
（1）将合金丝接入电路后，电流表示数越大，表明此合金丝的电阻越______；
（2）为了验证猜想一，应选用合金丝______和______进行实验；
（3）小虎将A、C合金丝分别接入电路，电流表的示数分别为和，且，从而得出“导体的电阻跟导体的横截面积有关”的结论。他的做法______（选填“正确”或“不正确”），原因是______。
10．在探究“电阻的大小与什么因素有关”的实验时，小明选用实验板上的两根粗细相同的镍铬合金丝，设计如图所示电路，这个实验能探究导体的电阻跟导体______的关系，实验中通过观察______来判断电阻的大小，实验中用到的科学方法有______（填一种即可）。
11．树木在低温下细胞会受伤，导致枝条的电阻发生变化，用电阻测量法可以鉴别树木的耐寒能力。实验时，取同一待测树种的一些枝条分别放入不同的冷冻箱内，在不同的温度下冷冻24h后取出。等枝条恢复至室温时，测量这些枝条的电阻，测得数据如下表：
冷冻温度/℃ -40 -30 -20 -10 0
枝条电阻/Ω 21.1 27.2 33.1 39.0 45.0
（1）将待测树种看作导体，则应该取同一待测树种上长短、______均相同的一些枝条进行实验；
（2）请你在坐标图中画出该树种的枝条电阻和冷冻温度的关系图像；( )
（3）由图像可知，该树种枝条电阻的大小与冷冻温度的关系为______。
12．如图所示，小梁同学想要探究导体的电阻与长度的关系。他找来一根粗细均匀的电阻丝，由于缺少刻度尺，无法测量电阻丝长度，小梁同学将电阻丝绕在一个较大的圆形时钟表盘上，发现电阻丝的a、b两端分别正对时钟表盘上的7点和5点。小梁将电阻丝的a端连接入电路，通过改变金属夹的位置，利用时钟表盘刻度来表示接入电路的电阻丝长度。主要实验步骤如下：
（1）连接电路时，开关应处于______状态；
（2）实验采用的电源电压为6V，R0为定值电阻，改变金属夹的位置，闭合开关。记录每次接入电路的电阻丝对应的时钟表盘刻度和电流表示数I，得到以下表格中多组数据：
钟表盘刻度 8点 9点 10点 11点 12点 …
电流表示数I（A） 0.30 0.20 0.12 0.10 …
小梁通过分析得出，当金属夹的位置对应钟表盘上10点整时，电流表示数应为______A，此电阻丝的总电阻为______Ω；
（3）进一步分析实验数据，小梁得出导体的电阻与长度成______（填“正比”或“反比”）的结论。
13．在探究“导体的电阻与哪些因素有关”的问题时，小吴老师引导同学们做了如下实验：
（1）猜想：导体电阻可能与导体材料、长度、温度、___________等有关。
（2）实验时，若想探究导体的长度对导体电阻的影响，可选如上图所示的___________图。
（3）测量时将所测得的数据进行处理后，作出了电阻丝的电阻与电阻丝的长度的关系图象，如下图所示。分析图象可得出，导体的电阻与长度的关系是___________。
14．小明在探究“影响导体电阻大小的因素”的实验中，设计的实验电路如图甲。乙图中导线A、B、C长度相同，A、B、D横截面积相同，C横截面积较大。
（1）为判断a、b两点间导体电阻的大小，小明应注意观察电流表的示数，若电流表示数较大，表明接入a、b两点间导体电阻较______。老师指出该方案存在不足，你认为不足之处是______；
（2）改进后，选用B、C两根导线是为了探究电阻大小跟导体______的关系，若接B时电流表示数比接C时小，可得到结论：材料、长度相同时，______。
15．某物理兴趣小组在“探究导体电阻大小与导体长度的关系”实验中，他们在如图所示电路中的A、B两点间接入待研究的电阻丝，电源电压恒定。忽略电阻丝电阻随温度变化的影响，待用电阻丝的规格如表格所示。
序号 材料 长度 横截面积
1 碳钢合金丝 L S
2 镍铬合金丝 2L S
3 镍铬合金丝 L 2S
4 镍铬合金丝 2L 2S
(1)他们应选择序号为______的两根电阻丝来研究；
(2)从表中所给电阻丝的规格看，还可以用这些电阻丝来做另一个探究实验，即探究导体电阻大小与导体______的关系，这次你应该选择序号为______的两根电阻丝来做实验。
参考答案：
1． A、B、D 移动滑动变阻器的滑片至另一位置 等于
【详解】（1）[1]探究电阻丝电阻与长度的关系，应该控制电阻丝的材料、横截面积相同，改变电阻丝的长度进行探究，故应选A、B、D三根电阻丝进行实验。
（2）[2]S2掷向2时，测出电路电流I2，电源电压为
U=I2（R+R0）①
变形得
②
S2掷向1时，测出电路电流I1，电源电压为
U=I1（R'+Rx）③
由于电源电压不变，由①③可得
I2（R+R0）= I1（R′+Rx）④
由上式可知，要求Rx，需使，即当S2掷向2时，应该保持滑动变阻器的滑片不变。
（3）[3]将②式带入④式得
解得
（4）[4]电流表和滑动变阻器是串联的，可以把电流表的内阻与滑动变阻器接入电路的电阻的总电阻等效为一个新电阻，考虑电流表内阻后，相当于滑动变阻器接入电路的阻值变小，但是电流表的内阻和滑动变阻器的总电阻不变，所以测量出来的电阻丝的电阻值相等，故R1等于R2。
2． 电流表示数大小 B 小
【详解】（1）[1]转换法是指将不易观察的现象转换为易观察的现象或不易测量的物理量转换为易测量的物理量以达到实验探究的目的的实验方法。本实验中，电阻的大小无法通过直接观察或测量比较，则根据电阻是对电流的阻碍大小的定义将其转换为观察电流表示数的大小进行比较，电流越大说明导体的电阻越小。
（2）[2]本实验提出了长度、横截面积、材料三个可能影响电阻线电阻大小的因素的猜想，为了验证猜想①，探究长度对电阻大小的影响，需控制电阻线的横截面积、材料保持不变，改变电阻线的长度来进行实验，表格中A、B电阻线符合要求。
（3）[3]根据课本上学习的导体电阻的影响因素可知，导体的材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越小。
3． 熔点 相同 20s切断泡沫的页数 见详解 2、4、5 C
【详解】（1）[1]金属丝要保持固态才能完成切割工作，铜丝导电能力强，同等条件下，通过的电流很大，铜丝的温度就会急剧上升，温度达到铜丝的熔点，铜丝就断了，不适合做电热丝。
（2）[2]本实验中切割能力不便直接观察，可以通过20s切断泡沫的页数来间接反映，故要选择长度、材质相同的泡沫板。
（3）[3]本实验中切割能力不便直接观察，可以通过20s切断泡沫的页数来间接反映，这种方法叫转换法。
[4]分析表格中1、2、3三组实验数据，金属丝的长度与横截面积相同，电源电压不同，可以得出结论为在电热丝的长度与横截面积相同，电热丝（镍铬合金丝）的切割能力与电源电压有关。
[5]得出电热丝的切割能力与电热丝接入电路的长度是否有关，根据控制变量法，要求金属丝的横截面积、电源电压相同，长度不同的进行比较，符合要求的为2、4、5。
[6]根据数据分析，比较2、4、5，在电源电压相同时，电热丝越短，切割能力越强，比较2、6、7，在电源电压相同时，电热丝越粗，切割能力越强，要想使“电热丝切割机”的切割能力强，在电源电压一定时，电热丝越短、越粗，切割能力越强，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
4． 电流表的示数大小 长度 B、C 大
【详解】（1）[1]在该实验中，电阻的大小是通过观察电流表的示数大小来体现的，电流越小说明电阻越大，这种方法是转换法。
（2）[2]由表中数据可知，将C、D两根合金丝接入电路，C、D合金线的材料、横截面积均相同，而长度不同，电流表的示数不同，可初步探究出的结论是导体的电阻与长度有关。
（3）[3]究导体的电阻与横截面积的关系时，应控制导体的材料、长度均相同，而横截面积不同，由表中数据可知，应将B、C两根合金丝接入电路。
[4] C合金丝的横截面积小于B的横截面积，而接入C合金丝时电流表的示数比接入B合金丝时更小，说明C合金丝的电阻比B合金丝的电阻大，由此初步得出结论：导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大。
5． 电流表示数 A、C 在电阻材料，横截面积相同情况下，电阻丝长度越短，电阻越小
【详解】（1）[1]在M、N之间分别入不同电阻丝，接入的电阻丝阻值越大，电流表的示数越小，所以可以通过观察电流表示数来比较导体电阻大小。
（2）[2]为了验证猜想二，探究导体的电阻可能与导体的横截面积有关，需要控制电阻丝的材料和长度相同，横截面积不同，由表格信息可知，A、C两根电阻丝材料和长度相同，横截面积不同，故为了为了验证猜想二，可在M、N之间分别接入A、C两根电阻丝。
（3）[3]由表格信息可知，A、B两根电阻丝材料，横截面积相同，长度不同，发现接A电阻丝时电流表的示数较大，即长度越短，通过的电流越大，则电阻越小，可得出结论：在电阻材料，横截面积相同情况下，电阻丝长度越短，电阻越小。
6． 转换法 小灯泡 a、d 导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大
【详解】（1）[1][2]电阻的大小不能直接判断，可以通过电流表示数的大小或灯泡的亮度间接判断，这用到的是转换法；金属丝的电阻大小可以通过电流表的示数判断，也可以在电路中串联一个灯泡，通过灯泡亮度判断更直观。
（2）[3]要探究金属丝的电阻和横截面积的关系，应采用控制变量法，保持金属丝的材料和长度不变，故选a、d两根金属丝。
（3）[4]b、d两根金属丝的材料与横截面积相同，而长度不同，电流大小不同，故可初步得出结论：导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大。
7．（1） ；（2）见解析；（3）见解析
【详解】（1）实验中通过电流表示数显示电阻大小，故将电流表与电阻丝串联：如图所示。
（2）实验步骤：
①将1号锰铜电阻丝按电路图连入电路，记录该电阻丝横截面积S的数据。
②闭合开关S，用电流表测量通过电阻丝的电流I，并记录。
③断开开关S，拆下1号锰铜电阻丝，将3号锰铜电阻丝连入电路，闭合开关S，用电流表测量通过电阻丝的电流I’，并记录。
（3）实验数据记录表如下：
S/mm2
I/A
8． 电流表示数 见解析
【详解】（1）[1]a、b间的食盐水溶液和电流表串联，其电阻大小可以由电流表示数的大小来判断。
（2）[2]1、将电路中的a、b两金属片分别竖直插入溶液中某深度处，闭合开关，记录电流表的示数I1；
2、断开开关，保持a、b两金属片插入溶液中的深度不变， 改变a、b两金属片之间的距离，再闭合开关，记录电流表的示数I2；
3、比较I1和I2：若I1=I2，说明食盐水溶液的电阻大小与溶液中两点间的距离无关；若I1≠I2，说明食盐水溶液的电阻大小与溶液中两点间的距离有关。
9． 小 A B 不正确 见解析
【详解】（1）[1]将合金丝接入电路后，电流表示数越大，电压不变，由可知电阻越小，表明此合金丝的电阻越小。
（2）[2][3]为了验证猜想一，电阻大小与导体材料的关系，要保持导线的长度和横截面积相同而材料不同，所以选A、B两根导线进行该实验。
（3）[4][5]研究导体电阻的大小跟导体的横截面积有关，要控制材料和长度一定，而A、C合金丝的材料和横截面积都不同，所以小虎得出结论是不正确的。
10． 长度 电流表示数 控制变量法
【详解】[1]由图可知，两根电阻丝的材料相同，横截面积相同，长度不同，所以探究的是电阻与长度的关系。
[2]实验中通过比较电流表示数来比较导体电阻的大小，电源电压一定，电流表的示数越大，导体的电阻越小。
[3]导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，实验探究时应采用控制变量法。
11． 粗细（或横截面积） 冷冻温度越高，枝条的电阻越大（或冷冻温度越低，枝条的电阻越小或枝条的电阻与冷冻温度成正比）
【详解】（1）[1]导体的电阻与导体的长短、横截面积和材料有关。若将待测树种看作导体，则为了探究枝条电阻和冷冻温度的关系，应当控制其他的量不变，即控制枝条的长短、粗细（或横截面积）和材料相同。
（2）[2]根据表中的数据逐一描点后连接,如图
（3）[3]由图像可知，枝条的电阻随着冷冻温度的升高而增大，所以该树种枝条电阻的大小与冷冻温度的关系是冷冻温度越高，枝条的电阻越大。
12． 断开 0.15 100 正比
【详解】（1）[1]连接电路时，为确保电路安全，开关应处于断开状态。
（2）[2][3]由图像可知，电阻丝与定值电阻是串联电路且电阻丝被平均分成10等份。设电阻丝的总电阻为R，夹在8点时接入的电阻，夹在9点时接入的电阻。根据串联电路的规律和欧姆定律，夹在8点时可列方程①：
夹在9点时可列方程②：
联立①②可解得电阻丝总电阻值，定值电阻阻值。当夹在10点时，则电阻丝接入电路的阻值为30Ω，定值电阻阻值为10Ω，根据欧姆定律可求出此时
即电流表示数为0.15A。
（3）[4]根据表中数据可知，接入的电阻丝越长，电路中的电流越小。根据可知，当电压一定时，电流越小，接入的电阻越大，即接入的电阻丝越长导体的电阻越大，所以导体的电阻与长度成正比。
13． 横截面积 乙 见解析
【详解】（1）[1]影响导体电阻大小的因素有材料、横截面积、长度以及温度，可以猜想导体电阻可能与导体材料、长度、温度、横截面积等有关。
（2）[2]探究导体的长度对导体电阻的影响，要保持导体的材料、横截面积相同，改变导体的长度，所以应选用乙图进行探究。
（3）[3]由图像可知，是一条过原点的直线，所以导体的电阻与长度的关系是成正比。
14． 小 缺少保护电阻（或缺少滑动变阻器） 横截面积 横截面积越大，导体的电阻越小
【详解】（1）[1]由电路图可知，在a、b间接入导线时，就只有导线接入的简单电路，根据可知，电源电压不变，若电流表示数较大，说明电路中的电流大，则电阻较小。
[2]由图可知，该电路缺少保护电阻（或缺少滑动变阻器），当a、b间的电阻太小时，可导致电路中电流过大，烧坏电路元件（电流表）。
（2）[3]由乙图可知，B、C两根导线，材料相同、长度相同，横截面积不同，故探究电阻大小与横截面积的关系。
[4] 若接B导线时电流表示数比接C导线时小，说明B导线的电阻大，C导线的电阻小，而B、C两根导线，材料相同、长度相同，B导线的横截面积小于C的横截面积。所以可以得到的结论：材料、长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
15． 3、4 横截面积 2、4
【详解】(1)[1]要探究导体电阻大小与导体长度的关系，根据控制变量法的思路，应该选择材料和横截面积都相同的两根电阻丝。从表格中可知，序号3和序号4的材料、横截面积都相同，所以应选择序号3与序号4的两根电阻丝来研究。
(2)[2][3]从表中所给电阻丝的规格看，序号2、3、4的材料都相同，长度和横截面积不完全相同，而序号2和4的材料、长度都相同，只有横截面积不同，故可以用2、4探究电阻与横截面积的关系。
试卷第1页，共3页
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