1、实验：探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系考试属性知识内容 探究导体电阻与其影响因素(包括材料) 的关系必考课时要求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
2、示 0.01 mm.图 12使用方法：当 A 与 F 并拢时，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
3、UI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 )d24(3)由电阻定律 R ，得 ，求出电阻率lS RSl d2R4l d2U4lI2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
4、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
5、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 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
6、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(0.647 0.651)(2)A C 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 2.53 cm3
7、0cm0.649 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
8、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 ( 保留两位有效数字)答案 (1)见解析图 (2)2.20 V 0.44 A 30.50 cm 1 850103 m (3)4.410 5 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；
9、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 40.50 cm10.00 cm30.50 cm.(3)由电阻定律得 m4.410 5 m.RSl Ud24Il 2.203.141.85010 3240.4430.5010 21在“
10、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)2.60 0.52解析 (1)螺旋测微器的读数为(0 0.50.0119.7) mm 0.697 mm.(0.696 mm,0.698 mm 也对)(2)题图乙中电流表采用外接法，故测
11、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
12、 金属丝长度 L/cm 电阻 R/1 0.30 0.09 100.00 14.202 0.30 0.09 50.00 7.153 0.60 0.36 100.00 3.60(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) 1.010 64LD21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，
13、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d2U4IlD由 可知对实验结果准确性影响最大的是直径 d 的测量d2U4Il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
14、电压表RSl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d2U4Il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
15、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“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)A 1 R1 (2)b UD24IL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
16、表外接由 R ，R ，S ，联立解得 .UI LS D24 UD24IL4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 10 k)；E滑动变阻器(阻值范围 0 5 ，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“A 1”或“A 2”)；(2)为尽量减小实验误差，
17、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)A 1 (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 (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 R
18、1(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答案 (1)ADEGH (2)乙 见解析图 (3)1.20 0.50 2.4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
19、 5 ，电路中的最大电流约为 I A0.6 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ERx 35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RVRx RxRA(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 .UI 1.200.506(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 0.6 A、内阻约为 0.1 的电流表采用分压电
20、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/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40I/A 0.09 0.19 0.27 0.35 0.44 0.53(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) 110A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)a d (2) 见解析图 4.5(4.4 4.7 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
