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國中教甄|理化理化115 年第 47 題單選題

情境: 某理化老師在「電與電路」單元中,請學生分組設計實驗,探究「導線 的電阻可能與哪些因素有關」。第三組學生提出以下實驗計畫: 項目:假設(導線越長,電阻越大)、自變項(導線的長度:10 cm、20 cm、30 cm、40 cm)、應變項(導線的電阻值)、實驗材料(銅線一條 10 cm、鋁線 一條 20 cm、鐵線一條 30 cm、鎳鉻線一條 40 cm)、器材(電池、安培 計、伏特計、開關、夾子、導線)、步驟(依序將四條金屬線接入電路, 量測電壓與電流,計算各條金屬線的電阻值 R = V/I) 教師檢視此實驗計畫後,發現有重要瑕疵,可能無法得到可靠的結論。 題幹:依據變因控制原則,此實驗計畫最關鍵的瑕疵是?

A應同時改變導線截面積,才能完整探討影響電阻的所有因素
B四條金屬線的材質不同,無法單獨檢驗「長度」對電阻的影響正確答案
C應使用直流電源供應器取代電池,避免電壓在實驗中下降
D應使用更精密的電子式三用電表,以提升量測數值的準確度
答案與詳解
B
正確答案
實驗設計中探討長度對電阻的影響時,必須控制材質等其他變因保持不變,而該計畫使用了四種不同材質的金屬線,違反了控制變因原則。

逐選項解析

A應同時改變導線截面積,才能完整探討影響電阻的所有因素✕ 錯誤
科學實驗每次僅能操縱一個自變項,若同時改變截面積,將無法釐清究竟是長度還是截面積影響電阻,違反單一變因原則。
B四條金屬線的材質不同,無法單獨檢驗「長度」對電阻的影響✓ 正確
探討長度對電阻的影響時,材質、截面積、溫度等皆須作為控制變因保持固定。使用四種不同材質的導線,會使材質成為干擾變因,無法得出可靠結論。
C應使用直流電源供應器取代電池,避免電壓在實驗中下降✕ 錯誤
D應使用更精密的電子式三用電表,以提升量測數值的準確度✕ 錯誤

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