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1、-/实验：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系知识内容探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系考试属性必考课时要求1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想.2.会用刻度尺测量金属丝的直径.3.掌握探究导体电阻与其影响因素关系的实验原理、实验过程及数据处理方法.一、螺旋测微器的读数原理1构造及原理：如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.图12使用方法：当A与F并拢
2、时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，直到听到“咔、咔”声3读数方法：L固定刻度示数可动刻度示数(估读一位)分度值注意：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出二、测定金属的电阻率1实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R)电路原理图如图2所示图2(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S
3、)(3)由电阻定律R，得，求出电阻率2实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器3实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，并记录(2)连电路：按如图2所示的电路图连接实验电路(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，重复测量3次，并记录(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.(5)拆除实验电路，整理好实验器材4数
4、据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果(2)图象法：可建立IU坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率来求出电阻值R.5注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.(4)电流不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.一、实验原理与操作例
5、1在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图3所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系图3(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻约10 kB电压表015 V，内阻约50 kC电流表00.6 A，内阻约0.05 D电流表03 A，内阻约0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选 ，电流表应选 ，滑动变阻器应选 (填序
6、号)实验中某同学的实物接线如图4所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误图4错误a： ；错误b： .答案(1)0.649(0.6470.651)(2)ACE错误a：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误b：采用了电流表内接法解析(1)从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53 cm，故直径为0.064 9 cm0.649 mm(0.6470.651均可)(2)因为两节干电池的电动势是3 V，用3 V量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为5 ，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5 ，为了减小实验误差，应选10 的滑动变
7、阻器E.错误a：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误b：采用了电流表内接法二、仪器的读数及数据处理例2利用螺旋测微器、米尺和如图5所示的器材(其中电流表的内阻为1 ，电压表的内阻为5 k)测量一根粗细均匀的阻值约为5 的金属丝的电阻率(1)用笔画线代替导线，将图5中的器材连接成实物电路，要求连线不能交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为020 )图5图6图7(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图6所示，电流表、电压表的读数如图7所示则金属丝两端的电压U ，电流I ，金属丝的长度l ，直径d .(3)该金属丝的电阻率是
8、 (保留两位有效数字)答案(1)见解析图(2)2.20 V0.44 A30.50 cm 1850103 m(3)4.4105 m解析(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法；由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小，因此采用限流式接法，为了保证滑动变阻器起限流作用，滑动变阻器应该连接“B、C”或“A、D”接线柱；由题图可以看出电流表应该连接“”接线柱和“0.6”接线柱，具体连线如图所示(2)电压表的量程是3 V，所以读数是2.20 V；电流表的量程是0.6 A，所以读数是0.44 A；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是1.850103 m；米尺的读数是40
9、.50 cm10.00 cm30.50 cm.(3)由电阻定律得 m4.4105 m.1在“测定金属的电阻率”的实验中需要测出其长度L、直径d和电阻R.(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图8甲，则金属丝的直径为 mm.图8(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值 (填“偏大”或“偏小”)(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图9所示，则电压表的读数为 _V，电流表的读数为 A.图9答案(1)0.697(0.696,0.698也对) (2)偏小(3)2.600.52解析(1)螺旋测微器的读数为(00.50.0119.7) mm0.697 mm.(0.696 mm,0.6
10、98 mm也对)(2)题图乙中电流表采用外接法，故测量值偏小(3)电压表精度为0.1 V，其读数为2.60 V；电流表精度为0.02 A，其读数应为0.52 A.2某同学探究电阻丝的电阻与哪些因素有关有如下器材：A电源E(电动势为4 V)；B电流表A1(量程5 mA，内阻约为10 )；C电流表A2(量程0.6 A，内阻约为1 )；D电压表V1(量程3 V，内阻约为1 k)；E电压表V2(量程15 V，内阻约为3 k)；F滑动变阻器R1(阻值02 )；G滑动变阻器R2(阻值020 )；H开关及导线若干他对电阻丝做了有关测量，数据如下表所示.编号金属丝直径D/mm金属丝直径的平方D2/mm2金属丝
11、长度L/cm电阻R/10.300.09100.0014.2020.300.0950.007.1530.600.36100.003.60(1)图10是测量编号为2的电阻丝电阻时的备选原理图，则该同学应选择电路 (选填“甲”或“乙”)进行测量选用的器材代号为 图10(2)请写出电阻R与L、D间的关系式R (比例系数用表示)根据表中数据，求出比例系数 m(结果保留两位有效数字)答案(1)甲ACDGH(2)1.01061在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中正确的是 A用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其
12、平均值C用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D实验中应保持金属丝的温度不变答案BD2在“测定金属的电阻率”实验中，下列关于误差的说法中正确的是 A电流表采用外接法，将会使测真B电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差C由可知，I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起的测量误差D由可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量答案ACD解析由于采用电流表外接法，将导致R测R真，由可知测真，A对；虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，由于电压表的分流会使电流I的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误
13、差，B错；由可知I、d、U、l每一个物理量的测量都会引起的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影响最大的是d的测量，C、D对3在“测定金属的电阻率”的实验中，为了安全、准确、方便地完成实验：(1)除电源(电动势为3 V，内阻很小)、电压表V(量程3 V，内阻约5 k)、待测电阻丝(约5 )、导线、开关外，电流表应选用 ，滑动变阻器应选用 (选填下列器材的字母符号)A电流表A1(量程600 mA，内阻约1 )电流表A2(量程3 A，内阻为0.02 )B滑动变阻器R1(总阻值10 )滑动变阻器R2(总阻值100 )(2)若用如图1所示的电路测量金属丝的电阻，电压表的左端应与电路中的 (填“a”或
14、“b”)点相连若某次测量中，金属丝的长度为L，直径为D，电压表和电流表读数分别为U和I，请用上述直接测量的物理量(D、L、U、I)写出电阻率的计算式： .图1答案(1)A1R1(2)b解析(1)为了读数精确，操作方便，电流表应选A1，滑动变阻器应选R1.(2)由于待测电阻很小，故电压表左端应接b点使电流表外接由R，R，S，联立解得.4某同学想要研究某元件在不同电压下的电阻变化，实验室现备有如下器材：图2A待测元件(额定电压2.5 V，额定功率约为0.1 W)；B电流表A1(量程050 mA，内阻约为10 )；C电流表A2(量程00.6 A，内阻约为0.5 )；D电压表V(量程03 V，内阻约为
15、10 k)；E滑动变阻器(阻值范围05 ，允许最大电流1 A)；F直流电源E(输出电压3 V，内阻不计)；G开关S，导线若干(1)为提高实验的准确程度，电流表应选用 (选填“A1”或“A2”)；(2)为尽量减小实验误差，电流表应采用 接法(选填“内”或“外”)；(3)某次实验中，电压表的指针指向图2甲中位置，则其读数为 V；(4)为使实验误差尽量减小，且操作方便，请用实线把图乙中测量元件电阻的实物电路图补画完整答案(1)A1 (2)外 (3)2.00(2.000.01) (4)如图所示5在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 ，实验室备有下列实验器材：A电压表
16、(量程03 V，内阻约为15 k)；B电压表(量程015 V，内阻约为75 k)；C电流表(量程03 A，内阻约为0.2 )；D电流表(量程00.6 A，内阻约为1 )；E变阻器R1(0100 ，0.6 A)；F变阻器R2(02 000 ，0.1 A)；G电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 )；H开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有 (填器材前面的序号)(2)为减小实验误差，应选用图3中 (选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图4中的实物图用线连接起来图3图4(3)电压表、电流表的示数如图5甲、乙所示，则U V，I A，电阻值Rx .图5
17、答案(1)ADEGH(2)乙见解析图 (3)1.200.502.4解析(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测电阻约为5 ，电路中的最大电流约为IA0.6 A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.(2)由于，应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示(3)从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为Rx 2.4 .6(2016浙江理综)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为
18、0.6 A、内阻约为0.1 的电流表采用分压电路接线，图6甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 .图6(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接 (填a或b)、导线连接 (填c或d)(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为 .U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选 (填选项)A连接a，连接c B连接a，连接dC连接b，连接c D连接b，连接d答案(1)ad(2)见解析图4.5(4.44.7均可)(3)B解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线连接a，导线连接d；(2)建立坐标系描点连线如图所示，则R1 4.5 ；(3)设R1的边长为l，厚度为h，电阻率为，根据电阻定律，得R1，R2R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应连接a，连接d，选项B正确