某同學為了探究“電阻絲的電阻R與長度L、橫截面積S和材料的關係”,進行了如下實驗*作:(1)如圖*所示,是取一...
問題詳情:
某同學為了探究“電阻絲的電阻R與長度L、橫截面積S和材料的關係”,進行了如下實驗*作:
(1)如圖*所示,是取一段新的電阻絲緊密繞制,用刻度尺測量出它的直徑示意圖。由此可知,電阻絲的直徑為 mm,從而計算出電阻絲的橫截面積S。
(2)在實驗中,先保持電阻絲的橫截面積S和材料不變,探究電阻絲的電阻R與長度L的關係,這種方法叫做 法(選填“等效替代”或“控制變數”)。
(3)為了探究電阻絲的電阻R與L的關係,實驗室備有以下實驗器材:
A.電源E(電壓U=1.5V)
B.電流表A1(量程0~100mA)
C.電流表A2(量程0~0.6A)
D.電阻箱R0(阻值0~999.9Ω)
E.待測電阻絲R(阻值約為10Ω)
F.開關一個,導線若干,則:
(4)為了提高實驗的精確程度,在實驗中電流表應選的是 (選填器材前的字母代號)。
(5)把電阻絲拉直後,將其兩端固定在刻度尺的接線柱a和b上,在電阻絲上夾一個金屬夾P,移動金屬夾P的位置,就可改變接入電路中金屬絲的長度L,把這些實驗器材按乙圖的電路連線起來。閉合開關S前,電阻箱的阻值應調整到 Ω。
(6)閉合開關S後,將電阻箱調到適當位置不動,多次改變金屬夾P的位置,得到多組I、L的資料。根據實驗測量資料在座標平面內,以電流的倒數1/I為縱座標、電阻絲的長度L為橫座標,得出圖象如圖*所示,根據實驗圖象說明,橫截面積S相同的同種材料的電阻絲,接入長度L越長,電流I越小,電阻R 。
(7)該電阻絲1cm長度的阻值為 Ω。
【回答】
解:(1)根據刻度尺讀出電阻絲的長度為:l=1.60cm,
則電阻絲的直徑為:d===0.08cm=0.8mm;
(2)電阻的大小在不考慮溫度的前提下,有三個決定因素:材料、長度、橫截面積。因此要研究電阻的大小與每一個因素的具體關係時,要用到控制變數法,在實驗中,先保持電阻絲的橫截面積S和材料不變,探究電阻絲的電阻R與長度L的關係,這種方法叫做控制變數法;
(4)電路中的最大電流I===0.15A=150mA,所以為了提高實驗的精確程度,電流表選最量程為100mA的電流表A1(或序號B);
(5)閉合開關S前,電阻箱起到保護電路的作用,電阻箱的阻值應調整到阻值最大處,由電阻箱R0(阻值0~999.9Ω)可知,電阻箱的阻值應調整到999.9Ω。
(6)在圖象上可以看到,電阻的長度越長,電流的倒數越大,電流越小,在電壓一定時,電阻越大。
(7)由圖乙知,電阻絲和電阻箱是串聯的,
由圖*知,
當電阻絲接入0cm,就是電阻絲的電阻為零時,電源電壓為1.5V,電流倒數為10A﹣1,所以電流為I'=A=0.1A,則電阻箱的電阻為:R'===15Ω,
當電阻絲接入10cm,就是電阻絲的電阻為R時,電源電壓為1.5V,電流倒數為12A﹣1,所以電流為I''=A,則電路總電阻為:R總===18Ω,
所以10cm電阻絲的電阻為:R=R總﹣R'=18Ω﹣15Ω=3Ω,
在橫截面積和材料一定時,導體的電阻跟導體的長度成正比,所以1cm的電阻絲電阻為:R1===0.3Ω。
故*為:(1)0.8;(2)控制變數;(4)B;(5)999.9;(6)越大;(7)0.3。
知識點:電阻
題型:實驗,探究題
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