-試驗-探究導(dǎo)體電阻與其影響因素包括材料的關(guān)系

1、實(shí)驗：探究導(dǎo)體電阻與其影響因素 （包括材料）的關(guān)系知識內(nèi)容探究導(dǎo)體電阻與其影響因素（包括材料）的關(guān)系考試屬性必考課時要求1. 進(jìn)一步掌握用伏安法測電阻的電路的設(shè)計思想2. 會用刻度尺測量金屬絲的直徑.3. 掌握探究導(dǎo)體電阻與其影響因素關(guān)系的實(shí)驗原理、實(shí)驗過程及數(shù)據(jù) 處理方法.一、螺旋測微器的讀數(shù)原理1 構(gòu)造及原理：如圖1所示，它的測砧 A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋 鈕D、微調(diào)旋鈕D'是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5 mm,即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測微螺桿 F前進(jìn)或后退 05 mm，可動刻度分成50等份， 每一等份表示 0.01 mm.精

2、選圖12 .使用方法：當(dāng) A與F并攏時，可動刻度 E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度 B的零點(diǎn)重合，逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，將測微螺桿F旋出，把被測物體放入 A、F之間的夾縫中，再順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕 D，F(xiàn)快要接觸被測物時，要停止使用旋鈕D,改用微調(diào)旋鈕 D',直到聽到“咔、咔”聲.3 .讀數(shù)方法：L =固定刻度示數(shù)+可動刻度示數(shù) (估讀一位)分度值.注意：(1)以毫米為單位時，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時，不能省略.(2) 在讀數(shù)時注意半毫米刻度線是否已露出.二、測定金屬的電阻率1 .實(shí)驗原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R=U).電路原理圖如圖2所示.圖

3、2用毫米刻度尺測出金屬絲的長度I,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d,算出橫截面積 Snd(S=7T).由電阻定律r= S，得p= RRS= n|iR= ndjr，求出電阻率.2. 實(shí)驗器材螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測金屬導(dǎo)線、電池、 滑動變阻器.3. 實(shí)驗步驟(1) 測直徑：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上三個不同位置各測一次直徑，并記錄.連電路：按如圖 2所示的電路圖連接實(shí)驗電路.(3) 量長度：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，重復(fù)測量3次，并記錄.(4) 求電阻：把滑動變阻器的滑動觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢杳確認(rèn)無

4、誤后，閉合開關(guān) S改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表 的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.(5) 拆除實(shí)驗電路，整理好實(shí)驗器材.4. 數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：(1) 計算法：利用每次測量的U、丨值分別計算岀電阻，再求岀電阻的平均值作為測量結(jié)果.圖象法：可建立I U坐標(biāo)系，將測量的 U、I值描點(diǎn)作出圖象，禾U用圖象的斜率來求出電 阻值R.5. 注意事項(1) 因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法.(2) 本實(shí)驗若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài).測量I時應(yīng)測接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線

5、柱之間的長度)；在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑d.(4)電流不宜過K電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜太長以免電阻率因溫度升高而變化.實(shí)驗原理與操作在“探究電阻與長度、橫截面積的關(guān)系”的實(shí)驗中，用刻度尺測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖3所示，金屬絲的匝數(shù)為 39,用米尺測出金屬絲的長度 L，金屬絲的電阻大約為 5 0,先用伏安法測出金屬絲的電阻 R,然后用控 制變量法探究電阻與導(dǎo)體長度、橫截面積的關(guān)系.圖3(1) 從圖中讀出金屬絲的直徑為 mm.(2) 為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A .電壓表03 V，內(nèi)阻約10 k 0B .電壓表015 V，內(nèi)阻約 5

6、0 k 0C .電流表 00.6 A，內(nèi)阻約 0.050D .電流表03 A，內(nèi)阻約0.010E. 滑動變阻器，010 0F. 滑動變阻器，0100 0 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選，滑動變阻器應(yīng)選.(填序號) 實(shí)驗中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖4所示，請指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯誤.圖4錯誤a： ;錯誤b: .答案 (1)0.649(0.647 0.651)(2) A C E錯誤a:導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上 錯誤b:采用了電流表內(nèi)接法2 53 cm解析(1)從圖中可讀出緊密繞制的金屬絲的寬度為2.53 cm，故直徑為 亠30 0.064 9 cm =300.649 mm

7、(0.647 0.651 均可).(2)因為兩節(jié)干電池的電動勢是 3 V，用3 V量程的電壓表 A ;因為金屬絲的電阻大約為 5 Q 如果把3 V的電動勢全加在金屬絲上，電流才是 0.6 A，因此用量程是0.6 A的電流表C ;此 題中金屬絲的電阻大約為 5傢為了減小實(shí)驗誤差，應(yīng)選 10 啲滑動變阻器 E.錯誤a:導(dǎo) 線連接在滑動變阻器的滑片上.錯誤b:采用了電流表內(nèi)接法.二、儀器的讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理2利用螺旋測微器、米尺和如圖 5 所示的器材（其中電流表的內(nèi)阻為 屬絲的電阻率1 Q,電壓表的內(nèi)阻為 5 k 測量一根粗細(xì)均勻的阻值約為5 Q的金（1）用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖 5 中的器材連接成實(shí)物電

8、路，要求連線不能交叉，電流表、電壓表應(yīng)該選擇合適的量程（已知電源的電動勢為 6 V，滑動變阻器的阻值為 020 Q）圖5圖6圖7(2) 實(shí)驗時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用米尺測量金屬絲的長度示數(shù)如圖6所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖 7所示則金屬絲兩端的電壓 U =，電流1 =,金屬絲的長度1 =，直徑d=.(3) 該金屬絲的電阻率是 (保留兩位有效數(shù)字)答案 見解析圖(2)2.20 V 0.44 A 30.50 cm 1. 850 X 103 m (3)4.4 X 105 Qm解析(1)由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動變阻器的總電阻要小，

9、因此采用限流式接法，為了保證滑動變阻器起限流作用，滑動變阻器應(yīng)該連接“ B、C”或“ A、D”接線柱；由題圖可以看出電流表應(yīng)該連接“”接線柱和“ 0.6”接線柱，具體連線如圖所示.電壓表的量程是 3 V,所以讀數(shù)是2.20 V ;電流表的量程是 0.6 A，所以讀數(shù)是0.44 A;由于螺旋測微器的半毫米刻度線已經(jīng)露出，因此讀數(shù)是1.850 X 10-3 m ;米尺的讀數(shù)是 40.50 cm 10.00 cm= 30.50 cm.(3) 由電阻定律得_RS_ U nd2 p= T = 4H2.20X 3.14X 1.850X 10Qm 4.4X 10m.4 X 0.44 X 30.50X 101

10、 .在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗中需要測出其長度L、直徑d和電阻R.(1) 用螺旋測微器測金屬絲直徑時讀數(shù)如圖8甲，則金屬絲的直徑為 mm.圖8若用圖乙測金屬絲的電阻，則測量結(jié)果將比真實(shí)值(填“偏大”或“偏小”)9所示，則電壓表的讀數(shù)為(3) 用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時讀數(shù)如圖V，電流表的讀數(shù)為 A.圖9答案(1)0.697(0.696,0.698 也對)(2)偏小(3)2.600.52解析 (1)螺旋測微器的讀數(shù)為 (0+ 0.5 + 0.01 X 19.7) mm = 0.697 mm.(0.696 mm,0.698 mm 也 對)(2) 題圖乙中電流表采用外接法，故測量值偏小

11、.(3) 電壓表精度為 0.1 V，其讀數(shù)為2.60 V ;電流表精度為 0.02 A，其讀數(shù)應(yīng)為 0.52 A.2 某同學(xué)探究電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)有如下器材：A .電源E(電動勢為4 V);B .電流表A«量程5 mA，內(nèi)阻約為10C .電流表A2（量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 Q；D .電壓表Vi（量程3 V，內(nèi)阻約為1 k Q；E. 電壓表 V2（量程15 V，內(nèi)阻約為 3 k Q；F. 滑動變阻器Ri（阻值02 Q；G. 滑動變阻器 R2（阻值020 Q；H 開關(guān)及導(dǎo)線若干.他對電阻絲做了有關(guān)測量，數(shù)據(jù)如下表所示編號金屬絲直徑D/mm金屬絲直徑的平方 D2/mm2金屬絲長

12、度L/cm電阻R/ Q10.300.09100.0014.2020.300.0950.007.1530.600.36100.003.60（1）圖10是測量編號為2的電阻絲電阻時的備選原理圖，則該同學(xué)應(yīng)選擇電路 （選填“甲”或“乙”）進(jìn)行測量選用的器材代號為 .圖10請寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式R=（比例系數(shù)用p表示）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求出比例系數(shù)p=m結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）.答案 （1）甲 ACDGH （2）4p2L 1.0X 10飛tD1在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗中，以下操作中正確的是 A 用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B 用螺旋測微器在金屬絲三個

13、不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C 用伏安法測電阻時，采用電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D .實(shí)驗中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變答案 BD 2 在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗中，下列關(guān)于誤差的說法中正確的是A .電流表采用外接法，將會使C 由B 電流表采用外接法，由于電壓表的并聯(lián)引起了電阻絲分壓的減小而引起測量誤差 p=n4iu可知，I、d、u、丨中每一個物理量的測量都會引起p的測量誤差D 由p=譽(yù)可知對實(shí)驗結(jié)果準(zhǔn)確性影響最大的是直徑d的測量答案ACD解析由于采用電流表外接法，將導(dǎo)致R測V R真，由 尸罕可知p測V p真，A對；雖然電壓表的并聯(lián)引起電阻絲分得電壓減小，但是計算電阻絲的電阻用的是電

14、壓和電流的瞬時對應(yīng)關(guān)系，由于電壓表的分流會使電流I的測量值偏大，電阻測量值偏小，引起誤差，B錯；由pnl2U4Il可知d、U、 l每一個物理量的測量都會引起p的誤差，但由于直徑的指數(shù)為2，所以對結(jié)果影響最大的是 d的測量，C、D對.3 在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗中，為了安全、準(zhǔn)確、方便地完成實(shí)驗：（1）除電源（電動勢為3 V ,內(nèi)阻很小）、電壓表V（量程3 V ,內(nèi)阻約5 k Q、）待測電阻絲（約5 Q、） 導(dǎo)線、開關(guān)外，電流表應(yīng)選用 ，滑動變阻器應(yīng)選用 （選填下列器材的字母符號）A .電流表Ai（量程600 mA，內(nèi)阻約1 Q）電流表A2（量程3 A,內(nèi)阻為0.02 Q）B .滑動變阻器R

15、i（總阻值10 Q）滑動變阻器R2（總阻值100 Q）若用如圖1所示的電路測量金屬絲的電阻，電壓表的左端應(yīng)與電路中的 （填“ a”或"b”）點(diǎn)相連.若某次測量中，金屬絲的長度為L,直徑為D，電壓表和電流表讀數(shù)分別為U和I，請用上述直接測量的物理量（D、L、U、I）寫出電阻率p的計算式：p=.答案(1)A1 R1(2)btUD24IL解析（1）為了讀數(shù)精確，操作方便，電流表應(yīng)選A1，滑動變阻器應(yīng)選 R1.（2）由于待測電阻很小，故電壓表左端應(yīng)接b點(diǎn)使電流表外接.由R=學(xué),R=pSL, S=B右，聯(lián)立解得_ nuD2尸4IL4 某同學(xué)想要研究某元件在不同電壓下的電阻變化，實(shí)驗室現(xiàn)備有如下

16、器材:圖2A 待測元件（額定電壓2.5 V，額定功率約為 0.1 W）;B .電流表 Ai（量程050 mA，內(nèi)阻約為10 Q;）C .電流表A2（量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 Q）D .電壓表 V（量程03 V，內(nèi)阻約為10 k Q;）E. 滑動變阻器（阻值范圍05 Q允許最大電流1 A）;F. 直流電源E（輸出電壓3 V，內(nèi)阻不計）;G. 開關(guān)S,導(dǎo)線若干.（1）為提高實(shí)驗的準(zhǔn)確程度，電流表應(yīng)選用 （選填“ A1 ”或“ A2”）;（2）為盡量減小實(shí)驗誤差，電流表應(yīng)采用 接法（選填“內(nèi)”或“外”）；（3）某次實(shí)驗中，電壓表的指針指向圖2甲中位置，則其讀數(shù)為 V ;（4）為使實(shí)驗誤差盡量

17、減小，且操作方便，請用實(shí)線把圖乙中測量元件電阻的實(shí)物電路圖補(bǔ)畫 完整.答案 （1）A1外 （3）2.00（2.00± 0.0（4）如圖所示Rx約為5 Q,實(shí)5在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”的實(shí)驗中，待測金屬絲的電阻 驗室備有下列實(shí)驗器材：A .電壓表（量程03 V，內(nèi)阻約為15 k Q；B 電壓表（量程015 V，內(nèi)阻約為75 k Q;）C .電流表（量程03 A,內(nèi)阻約為0.2 Q）D 電流表E .變阻器 Ri(0 100 Q 0.6 A);（量程00.6 A，內(nèi)阻約為1 Q;）F.變阻器 2(02 000, 0.1 A);G.電池組E（電動勢為3 V，內(nèi)阻約為0.3H 開關(guān)

18、S,導(dǎo)線若干.（1）為減小實(shí)驗誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗器材有 （填器材前面的序號）.（2）為減小實(shí)驗誤差，應(yīng)選用圖 并按所選擇的電路原理圖把圖3中（選填“甲”或“乙”）為該實(shí)驗的電路原理圖,4中的實(shí)物圖用線連接起來.圖4電壓表、電流表的示數(shù)如圖 5甲、乙所示，貝U U = V , I = A，電阻值Rx= Q.圖5答案（1）ADEGH （2）乙見解析圖（3）1.200.502.4解析（1）由于電源的電動勢為 3 V，所以電壓表應(yīng)選 A ;被測電阻約為5 Q,電路中的最大E 3電流約為1= RX= 5A = 0.6 A ,電流表應(yīng)選D ;根據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知，變阻器 應(yīng)選E;還要選用電池和開關(guān)，導(dǎo)線若干.故應(yīng)選用的實(shí)驗器材有A、D、E、G、H.由于rv>R；，應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選圖乙所示電路，實(shí)物連接如圖所示.（3）從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20 V，從電流表可以讀出流過電阻的電流為0.50 A,被測金屬絲的阻值為R<