第86页

信息发布者:
小灯泡亮度
控制变量法
A、B
横截面积
C、D
电流表
D
增大
减小
0
大于
不能
不能
超导
【分析】
这道题是探究影响导体电阻大小的因素的经典电学实验题,我们可以按照实验的核心逻辑逐步思考:
1. 首先电阻的大小无法直接肉眼观测,实验中电阻丝和小灯泡串联,电阻越大电路电流越小,小灯泡就越暗,所以可以通过小灯泡的亮度间接反映电阻大小,这就是转换法的思路。
2. 因为影响电阻的因素有材料、长度、横截面积多个,要单独探究某一个因素对电阻的影响,必须保证其他两个因素完全相同,这种研究方法就是控制变量法,是本实验除了转换法之外的核心方法。
3. 要探究电阻和材料的关系,就必须控制长度、横截面积完全一致,仅材料不同,对照电阻丝规格,符合要求的就是A、B两根电阻丝。
4. 接入B、C两根电阻丝时,二者材料、长度都相同,只有横截面积不同,所以对应的实验结论就是探究电阻和横截面积的关系。
5. 要探究电阻和长度的关系,必须控制材料、横截面积完全一致,仅长度不同,对照规格符合要求的是C、D两根电阻丝。
6. 如果小灯泡亮度变化不明显,说明电路中电流的变化幅度很小,肉眼很难通过亮度区分,此时用灵敏度更高的电流表代替小灯泡,就可以精准测出电流的大小,更准确的对比电阻的差异。
【解析】
(1) 本实验用转换法将电阻的大小转换为容易观测的小灯泡亮度,电阻越大,电路电流越小,小灯泡越暗,因此通过观察小灯泡亮度比较电阻丝电阻的大小。
(2) 本实验涉及多个影响电阻的变量,探究任意一个变量对电阻的影响时都要控制其余变量不变,因此采用的研究方法除转换法外还有控制变量法。
(3) 要探究导体电阻与材料的关系,需要控制导体的长度、横截面积相同,材料不同,编号为A、B的电阻丝满足该条件,因此选A、B。
(4) B、C两根电阻丝的材料、长度均相同,只有横截面积不同,因此接入二者实验可得出导体的电阻大小与导体的横截面积有关的结论。
(5) 要探究导体电阻与长度的关系,需要控制导体的材料、横截面积相同,长度不同,编号为C、D的电阻丝满足该条件,因此选C、D。
(6) 若小灯泡亮度变化不明显,说明电流变化较小,肉眼难以通过亮度准确判断,可用测量电流更精准的电流表代替小灯泡完成实验。
【答案】
(1) 小灯泡亮度 (2)控制变量法 (3)A、B
(4) 横截面积 (5)C、D (6)电流表
【知识点】
影响电阻的因素,控制变量法,转换法
【点评】
本题属于电学基础探究实验题,全面考察了影响导体电阻大小实验的核心内容,涵盖实验方法、变量控制逻辑、实验现象观测与实验改进等考点,是电学实验必须掌握的基础内容,解题的核心要点是牢记控制变量法的使用规则,探究某一变量的影响时必须保证其余所有变量完全一致。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们首先明确这道题的核心考点是导体电阻的影响规律,已知甲乙是同种材料,因此电阻率完全相同,且已知甲的长度大于乙,电阻的大小同时由长度、横截面积两个变量共同决定。解题时我们可以结合电阻公式$R=\rho\frac{L}{S}$,用控制变量的思路逐个分析每个选项给出的横截面积条件,判断两个变量对电阻的共同作用效果,区分“一定”和“可能”的表述是否成立,就能筛选出正确选项。
【解析】
同种材料的导体电阻率$\rho$相同,电阻满足公式$R=\rho\frac{L}{S}$,已知$L_{\mathrm{甲}}>L_{\mathrm{乙}}$,逐一分析选项:
1. 选项A:若$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,长度更大的趋势会让甲的电阻偏大,横截面积更大的趋势会让甲的电阻偏小,两个因素作用相反,无法确定$R_{\mathrm{甲}}$一定大于$R_{\mathrm{乙}}$,A错误。
2. 选项B:若$S_{\mathrm{甲}}<S_{\mathrm{乙}}$,甲的长度比乙大、横截面积比乙小,两个因素都会让甲的电阻大于乙,因此$R_{\mathrm{甲}}$一定大于$R_{\mathrm{乙}}$,并非“可能”,B错误。
3. 选项C:若$S_{\mathrm{甲}}=S_{\mathrm{乙}}$,横截面积相同时,导体电阻和长度成正比,已知$L_{\mathrm{甲}}>L_{\mathrm{乙}}$,因此$R_{\mathrm{甲}}$一定大于$R_{\mathrm{乙}}$,C错误。
4. 选项D:若$S_{\mathrm{甲}}>S_{\mathrm{乙}}$,长度因素让甲电阻偏大,横截面积因素让甲电阻偏小,两个因素的影响可以相互抵消,因此$R_{\mathrm{甲}}$是有可能等于$R_{\mathrm{乙}}$的,D正确。
【答案】
D
【知识点】
电阻的影响因素,控制变量法
【点评】
本题重点考察对导体电阻决定规律的理解,易错点是学生容易忽略两个变量同时作用时电阻存在多种可能性,片面根据单一变量判断电阻大小,解题时要注意区分“一定”和“可能”的表述,综合所有影响因素推导结论。
【难度系数】
0.7
【分析】
这道题是信息给予类的物理应用题,解题时首先要抓住题目给出的两个关键已知条件:①肌肉密度比脂肪密度大;②肌肉比脂肪更容易导电。首先分析密度的变化:题目限定体脂率下降时人体总质量不变,体脂率是脂肪质量占总质量的比例,体脂率下降就意味着脂肪占比减少、密度更大的肌肉等组织占比升高,由此就能推导整体密度的变化。再分析电阻的变化:导电能力越强的物质对电流的阻碍作用越小,也就是电阻越小,肌肉占比升高后人体整体导电能力变强,就能推导出电阻的变化。
【解析】
1. 分析人体密度的变化:
已知体脂率下降、人体总质量不变,说明人体内脂肪的质量占比降低,肌肉等其他组织的占比相对升高。题目明确给出肌肉密度大于脂肪密度,高密度的组分占比提升、总质量不变的情况下,人体的平均密度会增大。
2. 分析人体电阻的变化:
电阻是描述导体对电流阻碍作用大小的物理量,物质越容易导电,说明其对电流的阻碍作用越小,电阻就越小。题目给出肌肉比脂肪更容易导电,体脂率下降后脂肪减少、肌肉占比升高,人体整体的导电能力增强,因此人体的电阻会减小。
【答案】
增大 减小
【知识点】
密度大小比较,电阻的特性
【点评】
本题结合生活中常见的体脂秤情境命题,属于基础信息应用题,不需要复杂计算,重点考查学生读取题干给定信息、结合基础物理概念推导实际问题的能力,引导学生用物理知识解释身边的生活现象,难度较低。
【难度系数】
0.8
【分析】
这是一道结合科普短文的超导相关基础综合题,解题思路非常清晰:首先通读短文提取给出的所有关键信息,再结合已学的热学、电学基础知识点逐一推导作答:第一问直接从文中给出的超导现象定义就能得到答案;第二问结合内能的基本性质,判断低温下铝的内能是否为零;第三问先从文中找到钇—钡—铜—氧系材料的超导临界温度,和南极的气温对比,判断是否满足超导的低温条件;第四问结合滑动变阻器依靠改变电阻实现变阻的工作原理,判断超导体能否制作滑动变阻器,最后结合文中给出的超导输电的优势完成最后一空的作答。
【解析】
(1) 根据短文内容明确超导现象的特征:某些物质温度降低到特定临界值时,电阻就变成0,因此超导材料达到条件时电阻降到0Ω。
(2) 一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体都具有内能,-271.16℃远高于绝对零度,因此低于-271.16℃环境中的铝内能大于0。
(3) 短文给出钇—钡—铜—氧系材料的超导临界温度为-183.15℃,南极气温仅低至-88.3℃,该温度远高于临界温度,不满足超导所需的低温条件,因此该材料不能成为超导体。
(4) 滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路的电阻丝长度,改变接入电路的电阻值,超导体电阻始终为0,无法实现变阻功能,因此不能用来制作滑动变阻器;超导材料电阻为0,电流通过时几乎不会产生电流热效应,没有电能转化为内能的损耗,因此利用超导材料输电可最大限度减少这类能量损失。
【答案】
(1) 0 (2)大于 (3)不能 (4)不能 超导
【知识点】
超导现象,内能的概念,滑动变阻器工作原理
【点评】
本题属于学科融合的信息提取类基础题,既考察学生从科普文本中筛选关键信息的能力,又结合基础热学、电学知识点进行考察,同时融入了我国超导领域科研成就的相关内容,兼具知识性和科普性,整体难度很低。
【难度系数】
0.9