Question

（12分）在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，器材有：

a．粗細(xì)均勻的金屬絲（長(zhǎng)度x為1.1m，總電阻約5Ω）

b．直流電源（1.5V，內(nèi)阻不計(jì)）

c．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω）

d．電流表（量程300mA，內(nèi)阻約為2Ω）

e．電壓表（1.5V，內(nèi)阻約3kΩ）

f．滑動(dòng)變阻器（10Ω，1.0A）

g．定值電阻（5.0Ω，1.0A）

h．刻度尺、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干

為了探究金屬絲的電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系，甲、乙兩位同學(xué)選擇以上部分器材設(shè)計(jì)如圖（a）所示電路：

甲同學(xué)逐漸減小金屬絲接入電路的長(zhǎng)度x，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的觸頭位置，同時(shí)保持電壓表示數(shù)不變，讀出對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)，通過(guò)計(jì)算得到金屬絲電阻R_甲。得到具體數(shù)據(jù)如表格一所示。

表格一	金屬絲長(zhǎng)度/cm	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
金屬絲電阻/Ω	2.2	2.6	3.2	4.0	5.0

   乙同學(xué)逐漸減小金屬絲接入電路的長(zhǎng)度x，調(diào)整滑動(dòng)變阻器的觸頭位置，同時(shí)保持電流表示數(shù)不變，讀出對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù)，通過(guò)計(jì)算得到金屬絲電阻R_乙。得到具體數(shù)據(jù)如表格二所示，乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙內(nèi)畫(huà)出R-x圖錢(qián)，如圖（b）所示。

表格二	金屬絲長(zhǎng)度/cm	20.0	40.0	60.0	80.0	100.0
金屬絲電阻/Ω	1.0	2.1	3.0	3.9	5.0

   （1）在乙同學(xué)所描圖線的R-x圖（答題卷的R～x圖）中，根據(jù)甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出R-x圖線

（2）乙同學(xué)應(yīng)選電流表       （填器材序號(hào)，如a、b、C等）

（3）結(jié)合R-x圖分析甲、乙兩位同學(xué)的測(cè)量方案誰(shuí)更合理，并簡(jiǎn)要說(shuō)明原因。         

（4）若甲同學(xué)在保持電壓不變的測(cè)量方案下，為了盡量減少溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響，從題中給出的器材中選擇所需器材，并設(shè)計(jì)改進(jìn)電路？將改進(jìn)后的電路圖畫(huà)在答題紙的虛線框中，并在各元件旁標(biāo)上它的器材序號(hào)。

 

Answer 1

（1）如圖。（2）d  （3）乙同學(xué)更合理。甲同學(xué)在電壓不變的情況下，阻值減小，電流增大，溫度有明顯升高，金屬絲電阻率發(fā)生變化。而乙同學(xué)方案保持電流不變，較好維持金屬絲溫度不變。

（4）電路如圖。

解析:根據(jù)題給電源電動(dòng)勢(shì)及其它元件規(guī)格，乙同學(xué)應(yīng)選量程300mA的電流表d。乙同學(xué)保持電流不變，由焦耳定律可知，可保持金屬絲溫度不變，電阻不變，測(cè)量方案更合理。若甲同學(xué)在保持電壓不變的測(cè)量方案下，為了盡量減少溫度變化對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響，可與金屬絲串聯(lián)一定值電阻，減小金屬絲中電流。