Question

電學小結(jié)：
（1）探究回顧：我們在學習電學的過程中，做了許多的實驗，現(xiàn)在就讓我們一起對電學的探究實驗進行一個回顧吧！
①在回顧探究“導體中電流跟導體兩端的電壓的關系”時，小紅畫出了實驗電路圖如圖甲所示的電路圖，將圖乙所示的實物連接完整．

②如圖丙所示的裝置，通電一定時間后，可以看到

2

號瓶中煤油溫度升得高，這表明在相同的時間內(nèi)，電流相同的情況下，電阻越

大

，電流通過導線時產(chǎn)生的熱量越多．
（2）學有所用：讓我們用學過的電學知識去解決下列的問題吧！
①小明有一個電路盒，面板上有L₁、L₂燈各一只，兩個開關S₁、S₂，一個電流表．在不打開盒子的情況下，他讓小紅探究盒內(nèi)的電路結(jié)構．為此，小紅做了如下實驗：

只閉合開關		S1	S2	S1和S2
燈的發(fā)光情況	L1	亮	不亮	亮
	L2	不亮	不亮	亮
電流表示數(shù)		I1=0.2A	I2=0	I3=0.2A

根據(jù)實驗情況，請你在方框內(nèi)畫出盒內(nèi)電路的電路圖．

②如果輸電線的電阻共計1.0Ω，通過輸電線的電流為10A，1h輸電線上產(chǎn)生的熱量是

3.6×10⁵

J．
③電阻是導體本身的一種屬性，它的大小決定于導體的材料、長度、橫截面積．實驗證明：在溫度不變時，導體的電阻跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比．長1m、橫截面積為1mm²的導線的電阻值叫做材料的電阻率．如果用R表示導線的電阻，l表示導線的長度，S表示導線的橫截面積，ρ表示導線的電阻率，則ρ=

RS

L

．
a下表列出了一些材料在20℃時的電阻率．如果小紅家里要安裝輸電線，綜合考慮各種因素，選用

銅

材料更合適．

材  料	銀	銅	鋁	鐵	鎳鉻合金
ρ/（Ω?mm2/m）	0.016	0.017	0.027	0.096	1.0

b滑動變阻器的電阻線是用鎳鉻合金制作，若用橫截面積為0.5mm²的鎳鉻合金線制作一個最大電阻值為50Ω的滑動變阻器，需要的鎳鉻合金線的長度為

25m

．

Answer 1

分析：（1）①在探究“導體中電流跟導體兩端的電壓的關系”實驗中，電壓表應并聯(lián)在電阻兩端，測量電壓兩端的電壓，電流表與電阻串聯(lián)，測通過電阻的電流；在連接實物時，需要注意兩個電表的正、負接線柱不要接反了．
②圖丙裝置是焦耳定律實驗的裝置圖，通過煤油溫度的升高來反映電阻放出熱量的多少．
（2）①根據(jù)開關的控制情況判斷出兩個燈泡的連接方式，由電流表的示數(shù)判斷出它測量的燈泡．
②根據(jù)焦耳定律Q=I²Rt可以求出產(chǎn)生的熱量．
③在溫度不變時，導體的電阻跟導體的長度成正比，跟導體的橫截面積成反比，這個規(guī)律叫做電阻定律，用公式表示為，R=ρ

L

S

其中R、L、S分別表示導體的電阻、導體的長度和橫截面積．
④選擇材料作導線時要求既便宜，電阻又小的材料最合適．
⑤運用電阻率公式可求出導線的長度．

解答：解：（1）①分析圖甲，可以發(fā)現(xiàn)電壓表與電流表的位置放錯了，應該讓電流表串聯(lián)在電路中，讓電壓表與電阻并聯(lián)，改正后的電路圖如下圖甲；按照甲圖連接實物圖如下圖乙．

②圖丙中銅線與鎳鉻合金絲是串聯(lián)在電路中，電流相等，由于鎳鉻合金絲的電阻大，產(chǎn)生的熱量多，使得其中的溫度計溫度上升的快．
（2）①由實驗現(xiàn)象可知：①兩燈泡的亮暗互不影響，是并聯(lián)；
②S₂斷開時，L₁亮，L₂不亮，說明S₂只控制L₂；
③S₁斷開時，L₁、L₂都不亮，說明S₁控制兩個燈泡，是干路開關；
④由S₁閉合和S₁、S₂都閉合，電流表示數(shù)不變可知，電流表與L₁串聯(lián)；
如下圖所示

②根據(jù)焦耳定律，輸電線上產(chǎn)生的熱量是：Q=I²Rt=（10A）²×1.0Ω×3600s=3.6×10⁵J．
③用R表示導線的電阻，L表示導線的長度，S表示導線的橫截面積，ρ表示導線的電阻率．由電阻定律公式R=ρ

L

S

變形得ρ=

RS

L

．
④從表格中知，銀、銅的電阻較小，但銀較貴，銅相對便宜些．鋁的電阻要比銅大些．鐵和鎳鉻合金的電阻都很大．故選銅作導線合適．
⑤由公式ρ=

RS

L

得L=

RS

ρ

=

0.5mm2×50Ω

1.0Ω?mm2/m

=25m．
故答案為：（1）2，大；（2）3.6×10⁵，

RS

L

，銅，25m．

點評：（1）該小題考查了電流表、電壓表的使用和焦耳定律實驗，難度不大，但要注意各電器元件的使用規(guī)則及圖丙中兩導體是串聯(lián)連接的．
（2）該題考查了電路的設計和焦耳定律，其中電路設計稍有難度，關鍵是通過不同開關的通斷引起電燈的亮暗來判斷開關控制電燈的情況．還考查了電阻率的表達式和運用表達式來求導線長度，也考了怎樣選擇材料作導線，要用所學知識來辨別．