九年级物理电阻定律实验题集

九年级物理电阻定律实验题集前言在我们九年级物理的学习旅程中，“电阻定律”无疑是一块基石。它不仅揭示了导体电阻的本质，更重要的是，它是我们理解和分析电路问题的关键。而实验，正是通往这一理解的桥梁。通过亲手操作、仔细观察、数据分析和逻辑推理，我们才能真正领会物理规律的来龙去脉。这份题集旨在帮助同学们巩固电阻定律的相关知识，提升实验探究能力，熟悉实验题的考查方式与解题思路。希望大家能认真对待每一道题，不仅要知其然，更要知其所以然。实验题集实验一：探究影响导体电阻大小的因素题目1：基础认知与实验原理某同学在学习了电阻定律后，想通过实验探究影响导体电阻大小的因素。他提出了以下猜想：A.导体的电阻可能与导体的长度有关。B.导体的电阻可能与导体的横截面积有关。C.导体的电阻可能与导体的材料有关。（1）请你写出电阻定律的数学表达式，并说明式中各物理量的含义及单位。（2）该同学的猜想中，哪些是电阻定律直接揭示的？若要验证猜想A，应控制哪些因素不变？实验二：实验器材的选择与电路连接题目2：器材选择与电路设计为了探究“导体电阻的大小与导体长度的关系”，实验室提供了以下器材：电源（电压恒定且未知）电流表（0~0.6A，0~3A）电压表（0~3V，0~15V）滑动变阻器（规格：“20Ω1A”）开关一个，导线若干几根不同规格的金属丝（如下表）编号材料长度（m）横截面积（mm²）:---:-----:--------:--------------a镍铬合金0.50.5b镍铬合金1.00.5c镍铬合金0.51.0d铜0.50.5（1）为了完成此探究，应选用的金属丝是哪两根？并说明理由。（2）请在虚线框内画出实验电路图，要求能准确测量金属丝的电阻，并能进行多次实验以减小误差。（3）实验中，滑动变阻器的作用是什么？（至少写出两点）实验三：实验步骤与操作规范题目3：步骤纠错与完善某实验小组在探究“导体电阻与横截面积的关系”时，设计了如下实验步骤：A.按照电路图连接好实物电路，将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；B.选取一根镍铬合金丝a（长度L，横截面积S）接入电路；C.闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为某一固定值U，记录此时电流表的示数I；D.断开开关，换用另一根长度相同、材料不同、横截面积更大的镍铬合金丝b接入电路；E.闭合开关，直接读出电流表的示数I'，并与I进行比较，得出结论。（1）请指出该实验步骤中存在的两处错误或不足，并说明理由或改正。（2）若实验步骤正确，通过比较两次电流的大小关系，如何判断电阻的大小关系？依据是什么？实验四：数据分析与结论归纳题目4：数据处理与结论分析下表是某同学探究“导体电阻与长度关系”时记录的实验数据（选用材料相同、横截面积相同的镍铬合金丝）：实验次数导体长度L（选取不同长度段）电压表示数U（V）电流表示数I（A）电阻R（Ω）:-------:--------------------------:---------------:---------------:---------1短2.00.42中2.00.23长2.00.1（1）请根据公式R=U/I计算出表格中三次实验的电阻值，并填入表格。（2）分析表格数据，该同学可以得出的实验结论是什么？（3）实验中，“导体长度L”用“短、中、长”来描述，不够精确。若要使结论更具普遍性和科学性，实验中应如何改进？实验五：实验方案设计与评估题目5：方案设计与评估现有如下器材：电源（电压未知且恒定）、定值电阻R₀（阻值已知）、未知电阻Rₓ（可能是几根不同横截面积的同种材料、同长度金属丝）、开关两个、导线若干、电流表一只。请你利用这些器材，设计一个实验方案，探究“导体电阻与横截面积的关系”（假设横截面积可以通过某种方式得知或比较）。（1）画出你设计的实验电路图。（2）简要写出实验步骤。（3）如何根据测量数据判断电阻与横截面积的关系？（4）你认为该方案与“伏安法”测电阻后比较的方案相比，有哪些优缺点？实验六：图像分析与问题讨论题目6：图像解读与误差分析某同学用伏安法分别测量了A、B两根不同导体的电阻，并将测量数据在U-I坐标系中描点作图，得到了如图所示的两条直线。（此处应有图：两条过原点的倾斜直线，A线比B线更陡）（1）由图像可知，导体的电阻大小与电压、电流有什么关系？导体A和导体B的电阻哪个更大？（2）若该同学在测量导体A的电阻时，发现电压表的示数始终较小且难以调节，可能的原因是什么？（3）若实验中所用电压表内阻不是很大，电流表采用了如图所示的“外接法”，则测量值比真实值偏大还是偏小？请简要分析原因。实验七：综合应用与拓展思考题目7：知识应用与拓展我们知道，导体的电阻还与温度有关。一般来说，金属导体的电阻随温度的升高而增大。（1）请你设计一个简单的实验，来验证“金属导体的电阻随温度的升高而增大”这一现象。（可选用常见的家庭或实验室物品，简述实验步骤和观察到的现象）（2）如果将一个“220V100W”的白炽灯泡两端的电压逐渐降低，其实际功率会减小，灯丝的温度也会降低。那么，灯丝的电阻会如何变化？请简要说明理由。参考答案与解析思路实验一：探究影响导体电阻大小的因素题目1参考答案与解析思路（1）电阻定律的数学表达式为：R=ρL/S。其中：R表示导体的电阻，单位是欧姆（Ω）；ρ表示导体的电阻率，它是由导体材料本身决定的物理量，单位是欧姆·米（Ω·m）；L表示导体的长度，单位是米（m）；S表示导体的横截面积，单位是平方米（m²）。（解析思路：直接考查电阻定律的表达式记忆，注意各物理量的符号、单位及ρ的物理意义，它反映了材料的导电性能。）（2）该同学的猜想A、B、C均是电阻定律直接揭示的。电阻定律表明，导体的电阻由其材料（决定ρ）、长度L和横截面积S共同决定。若要验证猜想A（导体的电阻可能与导体的长度有关），应控制导体的材料（即ρ）和横截面积S不变，只改变导体的长度L。（解析思路：电阻定律的核心就是阐述这三个因素的影响。控制变量法是探究多个因素影响时的核心思想，必须明确控制哪些量，改变哪个量，观察哪个量。）实验二：实验器材的选择与电路连接题目2参考答案与解析思路（1）应选用编号为a和b的两根金属丝。理由：要探究电阻与长度的关系，需控制导体的材料和横截面积相同，只改变长度。a和b的材料都是镍铬合金，横截面积都是0.5mm²，而长度不同（0.5m和1.0m），符合控制变量法的要求。（解析思路：紧扣“探究导体电阻的大小与导体长度的关系”这一目的，运用控制变量法选择合适的材料。）（2）（电路图：这是一个伏安法测电阻的电路。电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测金属丝串联。电压表并联在待测金属丝两端。滑动变阻器“一上一下”接入电路。）（解析思路：伏安法是测量电阻的基本方法。为了多次实验，滑动变阻器是必需的，且应采用分压式或限流式接法，考虑到要“准确测量”和“多次实验”，通常采用限流式接法即可，若题目有特殊要求如电压从0开始调节则用分压式。此处九年级阶段，画出基本的串联分压电路即可。）（3）滑动变阻器的作用：①保护电路，防止电路中电流过大损坏仪器；②改变电路中的电流（或改变待测金属丝两端的电压），以便进行多次测量，从而可以比较不同长度导体的电阻，或计算电阻平均值减小误差。（解析思路：滑动变阻器在电学实验中的作用通常有保护电路和调节电压/电流两大方面，结合本题具体情境回答。）实验三：实验步骤与操作规范题目3参考答案与解析思路（1）错误或不足一：步骤D中，“换用另一根长度相同、材料不同、横截面积更大的镍铬合金丝b”。理由：本实验探究的是“导体电阻与横截面积的关系”，应控制材料和长度相同，只改变横截面积。步骤中“材料不同”违反了控制变量法，应换用材料相同（同为镍铬合金）、长度相同、横截面积更大的金属丝。错误或不足二：步骤E中，“闭合开关，直接读出电流表的示数I'”。理由：没有控制金属丝两端的电压相同。根据控制变量法，在探究电阻与横截面积关系时，应保持金属丝两端的电压U不变，再比较电流大小。应调节滑动变阻器，使电压表的示数仍为原来的固定值U，然后记录电流表的示数I'。（解析思路：控制变量法的严格应用是这类实验的灵魂。任何一个变量的疏漏都会导致实验结论的错误。）（2）在电压U一定时，根据欧姆定律I=U/R可知，电流I与电阻R成反比。若I'>I，则说明第二次接入的金属丝电阻R'<R，即横截面积越大，电阻越小。（解析思路：在电压一定的前提下，电流的大小可以间接反映电阻的大小，这是转换法的应用。）实验四：数据分析与结论归纳题目4参考答案与解析思路（1）根据R=U/I计算：实验1：R=2.0V/0.4A=5Ω实验2：R=2.0V/0.2A=10Ω实验3：R=2.0V/0.1A=20Ω（表格中对应填入5、10、20）（解析思路：直接应用欧姆定律进行计算，注意单位统一和计算准确。）（2）实验结论：在材料和横截面积相同的情况下，导体的电阻与导体的长度成正比（或：材料和横截面积相同时，导体越长，电阻越大）。（解析思路：分析数据，当长度从“短”到“中”再到“长”，电阻从5Ω到10Ω再到20Ω，大致呈倍数关系，从而得出定性或定量的结论。）（3）改进：应使用刻度尺测量并记录各段金属丝的具体长度值（如0.1m、0.2m、0.3m等），而不是用“短、中、长”这样模糊的描述。这样可以更精确地找出电阻与长度的数量关系。（解析思路：科学探究要求数据的精确性和可重复性，使用具体的测量数据更符合科学规范。）实验五：实验方案设计与评估题目5参考答案与解析思路（1）电路图：（此处应有图，设计一：定值电阻R₀与未知电阻Rₓ串联，电流表测总电流，开关S₁控制整个电路，开关S₂与Rₓ并联。或者设计二：R₀与Rₓ并联，电流表分别测各支路电流或干路电流，用开关控制。九年级阶段，串联分压或并联分流均可，以下以串联为例）方案参考：电源、开关S、电流表、定值电阻R₀、未知电阻Rₓ串联。（解析思路：没有电压表，我们可以利用已知电阻R₀和电流表，通过串联电路电流处处相等，电压与电阻成正比的特点来比较电阻。或者并联电路电压相等，电流与电阻成反比的特点。）（2）实验步骤：①按照设计的电路图连接好电路；②将横截面积为S₁的金属丝Rₓ₁接入电路，闭合开关S，记录电流表的示数I₁；③断开开关，保持R₀不变，换用长度相同、材料相同、横截面积为S₂（S₂>S₁）的金属丝Rₓ₂接入电路；④闭合开关S，记录电流表的示数I₂；⑤换用不同横截面积的同种材料、同长度金属丝，重复步骤②③④。（解析思路：步骤要清晰，体现控制变量法，强调“材料相同、长度相同、横截面积不同”。）（3）判断方法：在电源电压U恒定，R₀不变的情况下，根据串联电路总电阻R总=R₀+Rₓ，电流I=U/(R₀+Rₓ)。若I₂>I₁，则说明Rₓ₂<Rₓ₁，即当材料和长度相同时，导体横截面积越大，电阻越小。（解析思路：利用串联电路的特点，通过电流的变化来反推未知电阻的变化。）（4）优点：无需电压表，能在缺少电压表的情况下完成实验；电路连接相对简单。缺点：不能直接测量出电阻的具体数值，只能比较电阻的大小关系；需要保证电源电压恒定，若电源电压变化则会影响实验结果。（解析思路：评估实验方案要从可行性、准确性、便捷性、误差等多个角度考虑。）实验六：图像分析与问题讨论题目6参考答案与解析思路（1）由图像是过原点的直线可知，导体的电阻大小与导体两端的电压和通过的电流无关（电阻是导体本身的一种性质）。导体A的电阻更大。因为在相同电压下，通过导体A的电流比通过导体B的电流小，根据R=U/I可知，A的电阻更大；或者说，图像的斜率表示电阻的倒数，A线更陡，斜率更小，电阻更大。（解析思路：U-I图像的斜率是电阻的倒数，这是分析此类图像的关键。电阻的特性是其本身属性，不随电压电流变化。）（2）可能的原因：滑动变阻器的最大阻值太小，或者电源电压太低，导致即使滑动变阻器滑片在最大阻值处，导体A两端的电压仍较低；也可能是滑动变阻器接在了下面两个接线柱（当成了定值电阻），无法起到调节作用。（解析思路：从电源、滑动变阻器接法、滑动变阻器规格等方面考虑电压调节问题。）（3）测量值比真实值偏小。原因：电流表采用外接法时，电压表测量的是电阻Rₓ两端的真实电压U，但电流表测量的是通过电阻Rₓ和电压表的总电流I，即I=Iₓ+Iᵥ。根据R测=U/I，分母I偏大，所以测量值R测小于真实值Rₓ（Rₓ=U/Iₓ）。（解析思路：这涉及到电表内阻对测量的影响，九年级阶段只需初步了解外接法和内接法对结果的影响趋势及简单原因即可。）实验七：综合应用与拓展思考题目7参考