单选题
160、将一根电阻等于R 的均匀导线对折起来并联使用时,则电阻变为( )。
A
¼R ;
B
½R;
C
R ;
D
2R;
答案解析
正确答案:A
解析:
本题考查电阻定律及其在导线形变后的应用。
核心知识点:电阻定律
导体的电阻 $ R $ 与其长度 $ L $ 成正比,与其横截面积 $ S $ 成反比,即
$$
R = \rho \frac{L}{S}
$$
其中 $ \rho $ 为电阻率,由材料决定,导线材质不变时 $ \rho $ 不变。
题目分析:
原导线为均匀导线,电阻为 $ R $。现将其“对折起来并联使用”,需分两步理解:
1. **对折操作的物理含义**:
将导线从中间对折,意味着长度变为原来的一半,即 $ L' = \frac{L}{2} $;
同时,因两股导线并在一起(视为横截面上叠加),横截面积变为原来的两倍,即 $ S' = 2S $。
此时,若将对折后的整根导线视为一根新导体(未并联,仅形变),其电阻为:
$$
R_{\text{单股对折后}} = \rho \frac{L'}{S'} = \rho \frac{L/2}{2S} = \rho \frac{L}{4S} = \frac{1}{4} \left( \rho \frac{L}{S} \right) = \frac{1}{4} R
$$
但注意:题目明确说是“对折起来**并联使用**”,即对折后两端分别接在一起,形成两条长度相等、电阻相等的支路并联——这是更准确的理解方式。
2. **并联模型的正确建模**:
- 原导线长度为 $ L $,横截面积为 $ S $,电阻为 $ R $。
- 对折后,相当于把导线从中间剪开(或视为中点折叠),得到两段完全相同的导线,每段长度为 $ \frac{L}{2} $,横截面积仍为 $ S $(因对折不改变每段的截面积,只是空间上重合)。
(注:此处关键在于“对折起来并联”的工程含义——是将一根导线弯折成U形,两端作为公共端接入电路,中间折点处不导通,因此形成两个并联的、各长 $ L/2 $ 的导体支路。)
- 每段导线的电阻为:
$$
R_{\text{段}} = \rho \frac{L/2}{S} = \frac{1}{2} \rho \frac{L}{S} = \frac{R}{2}
$$
- 两段电阻均为 $ \frac{R}{2} $ 的导体并联,总电阻为:
$$
R_{\text{总}} = \frac{1}{\frac{1}{R/2} + \frac{1}{R/2}} = \frac{1}{\frac{2}{R} + \frac{2}{R}} = \frac{1}{\frac{4}{R}} = \frac{R}{4}
$$
两种思路殊途同归,均得 $ R_{\text{总}} = \frac{1}{4} R $。
选项辨析:
A:$ \frac{1}{4}R $ —— 正确;
B:$ \frac{1}{2}R $ —— 错误,此为单段对折后电阻,未考虑并联;
C:$ R $ —— 错误,未发生任何变化的情形;
D:$ 2R $ —— 错误,与长度增加、截面积减小的情形对应,与题设相反。
综上,正确答案为 A。
题目纠错
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