4.科學(xué)興趣小組為了探究柱狀導(dǎo)電液體在體積相同時,其電阻與長度的關(guān)系.于是選取一段可拉伸的乳膠管(乳膠管是絕緣體),灌滿某種導(dǎo)電液體,兩端用金屬塞堵住管口,形成一段長為10厘米的封閉液柱.選擇合適的電壓表、電流表、滑動變阻器、電源等器材連接電路.如圖,電源電壓保持12伏不變,不考慮溫度變化對電阻的影響.
(1)閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片P的觸點應(yīng)滑至CD兩個接線柱中的C接線柱附近.
(2)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)為9伏時,記錄第1次電流表示數(shù)并計算出液柱的電阻.將乳膠管均勻拉長,重復(fù)上述實驗,數(shù)據(jù)記錄如表.實驗中第1次電流表的示數(shù)應(yīng)是30毫安.
實驗次數(shù)1234
液柱長度L/厘米10152025
液柱電阻R/歐30067512001875
(3)查閱資料得知:當(dāng)材料和橫截面積一定時,導(dǎo)體的電阻與其長度成正比.但是通過多次實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)拉伸乳膠管使液柱長度變?yōu)樵瓉?倍時,其電阻遠(yuǎn)大于原來的2倍.綜合分析表格可知:柱狀導(dǎo)電液體在體積相同時,其電阻與液柱長度的平方成正比.

分析 (1)滑動變阻器在使用時,即在閉合開關(guān)前滑片應(yīng)打到最大阻值處,故先判斷出該變阻器的那一段電阻接入電路,即可得出答案.
(2)知道此時液柱的電阻和電壓,利用歐姆定律即可得出此時的電流來.
(3)由于電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān),故從導(dǎo)體電阻大小的影響因素來考慮即可.

解答 解:
(1)此時變阻器的滑片右邊的電阻絲接入電路,故當(dāng)滑片在最左端的C點處的電阻最大,故閉合開關(guān)前,滑動變阻器的滑片應(yīng)處在C端.
(2)第一次電壓表示數(shù)為9V,其電阻是300Ω,所以此時通過該電阻的電流是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{9V}{300Ω}$=0.03A=30mA.
(3)當(dāng)材料和橫截面積一定時,導(dǎo)體的電阻與其長度成正比.但是通過多次實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)液柱長度變?yōu)樵瓉?倍時,其電阻大大超過原來的2倍,因為乳膠管被拉長的過程中液柱的橫截面積變小.
分析第1、2次實驗可知,液柱長度增大為原來的1.5倍,則液柱電阻增大為原來的2.25倍(2.25=1.52);
分析第1、3次實驗可知,液柱長度增大為原來的2倍,則液柱電阻增大為原來的4倍(4=22);
分析第1、4次實驗可知,液柱長度增大為原來的2.5倍,則液柱電阻增大為原來的6.25倍(6.25=2.52);
通過以上分析可知,柱狀導(dǎo)電液體在體積相同時,其電阻與液柱長度的平方成正比.
故答案為:(1)C;(2)30;(3)液柱長度的平方.

點評 電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫度有關(guān),即在其它條件相同的情況下,導(dǎo)體越長,其阻值越大;在其它因素相同的情況下,導(dǎo)體的橫截面積越小,其阻值越大.

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