Question

14．現(xiàn)有如下器材：符合實驗條件的電源、電壓表、電流表、刻度尺、開關(guān)各一個，一根粗細均勻的合金絲和帶有導(dǎo)電夾子的導(dǎo)線若干．請設(shè)計一個實驗，證明：同種材料制成的粗細均勻的導(dǎo)體，其電阻值與長度成正比．
（1）請畫出實驗電路圖；
（2）請寫出主要實驗操作步驟；
（3）設(shè)計出實驗數(shù)據(jù)記錄表格．

Answer 1

分析 （1）用導(dǎo)線把合金絲、電源、電流表串聯(lián)起來，電壓表的正接線柱接在電阻與電流表之間，負接線柱與導(dǎo)電夾相接，夾在合金絲上；
（2）閉合開關(guān)，移動導(dǎo)電夾的位置，記錄在不同位置時對應(yīng)的電流、電壓的值，然后利用R=$\frac{U}{I}$計算每段的電阻值；分析實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論；
（3）根據(jù)實驗中所測量的數(shù)據(jù)：合金絲的長度、電壓表示數(shù)、電流表示數(shù)、電阻值大小，設(shè)計表格．

解答 解：（1）如圖所示：

（2）主要實驗操作步驟：
①按照圖答所示的電路將電流表、電壓表、合金絲全部接入電路中；
②將電壓表的正接線柱接在合金絲的一端，負接線柱接在合金絲上的某一點處，用刻度尺測出接入電路中的合金絲的長度L₁．閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁和電流表的示數(shù)I，并將L₁、U₁和I記錄在表格中；
③斷開開關(guān)，改變電壓表負接線柱接在合金絲上的位置，并用刻度尺測得相應(yīng)的長度L₂，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₂，并把L₂和U₂記錄在表格中；
④仿照步驟③，重復(fù)4次，分別測量和記錄L₃、L₄、L₅、L₆、U₃、U₄、U₅、U₆，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑤利用公式R=$\frac{U}{I}$分別計算出不同長度的合金絲的電阻值R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑥分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論．
（3）實驗中需要記錄合金絲的長度、電壓表示數(shù)、電流表示數(shù)、電阻值大小等數(shù)據(jù)，設(shè)計表格如下：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
L（cm）
U（V）
I（A）
R（Ω）
結(jié)論

故答案為：（1）如上圖；
（2）①按照圖答所示的電路將電流表、電壓表、合金絲全部接入電路中；
②將電壓表的正接線柱接在合金絲的一端，負接線柱接在合金絲上的某一點處，用刻度尺測出接入電路中的合金絲的長度L₁．閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁和電流表的示數(shù)I，并將L₁、U₁和I記錄在表格中；
③斷開開關(guān)，改變電壓表負接線柱接在合金絲上的位置，并用刻度尺測得相應(yīng)的長度L₂，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₂，并把L₂和U₂記錄在表格中；
④仿照步驟③，重復(fù)4次，分別測量和記錄L₃、L₄、L₅、L₆、U₃、U₄、U₅、U₆，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑤利用公式R=$\frac{U}{I}$分別計算出不同長度的合金絲的電阻值R₁、R₂、R₃、R₄、R₅和R₆，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；
⑥分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論．
（3）見上表．

點評 本題考查了設(shè)計電路圖、連接電路的能力及探究電阻與長度關(guān)系的能力，有一定難度．