實(shí)驗(yàn)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(yàn)：探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系知識(shí)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(shí)要求1.進(jìn)一步掌握用伏安法測電阻的電路的設(shè)計(jì)思想.2.會(huì)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(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)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(dòng)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0.5 mm，可動(dòng)刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.圖12使用方法：當(dāng)A與F并攏時(shí)，

2、可動(dòng)刻度E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度B的零點(diǎn)重合，逆時(shí)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(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，F(xiàn)快要接觸被測物時(shí)，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(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值注意：(1)以毫米為單位時(shí)，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(shí)，不能省略(2)在讀數(shù)時(shí)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(yàn)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)電路原理圖如圖2所示圖2(2)用毫米刻度尺測出金屬絲的長度l，用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d，算出橫截面

3、積S(S)(3)由電阻定律R，得，求出電阻率2實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器3實(shí)驗(yàn)步驟(1)測直徑：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測一次直徑，并記錄(2)連電路：按如圖2所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器的滑動(dòng)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)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S.改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)

4、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(jì)算法：利用每次測量的U、I值分別計(jì)算出電阻，再求出電阻的平均值作為測量結(jié)果(2)圖象法：可建立IU坐標(biāo)系，將測量的U、I值描點(diǎn)作出圖象，利用圖象的斜率來求出電阻值R.5注意事項(xiàng)(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法(2)本實(shí)驗(yàn)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài)(3)測量l時(shí)應(yīng)測接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度)；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用螺旋測微器測量直徑d.(4)電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時(shí)間不宜太長，以免電阻率因溫度升高而變化.一、實(shí)驗(yàn)原理

5、與操作例1在“探究電阻與長度、橫截面積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺測量金屬絲直徑時(shí)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 ，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 kB電壓表015 V，內(nèi)阻約50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻約0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻約0.01 E滑動(dòng)變阻器，010 F滑動(dòng)變阻器，0100 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(dòng)變阻器應(yīng)選

6、 (填序號(hào))實(shí)驗(yàn)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(cuò)誤圖4錯(cuò)誤a： ；錯(cuò)誤b： .答案(1)0.649(0.6470.651)(2)ACE錯(cuò)誤a：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上錯(cuò)誤b：采用了電流表內(nèi)接法解析(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0.064 9 cm0.649 mm(0.6470.651均可)(2)因?yàn)閮晒?jié)干電池的電動(dòng)勢是3 V，用3 V量程的電壓表A；因?yàn)榻饘俳z的電阻大約為5 ，如果把3 V的電動(dòng)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 ，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選10

7、的滑動(dòng)變阻器E.錯(cuò)誤a：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上錯(cuò)誤b：采用了電流表內(nèi)接法二、儀器的讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理例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1 ，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 的金屬絲的電阻率(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖5中的器材連接成實(shí)物電路，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(dòng)勢為6 V，滑動(dòng)變阻器的阻值為020 )圖5圖6圖7(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，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I ，金屬絲的長度l ，直徑d .(3)該金屬絲的

8、電阻率是 (保留兩位有效數(shù)字)答案(1)見解析圖(2)2.20 V0.44 A30.50 cm 1850×103 m(3)4.4×105 ·m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(dòng)變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動(dòng)變阻器起限流作用，滑動(dòng)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(2)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

9、讀數(shù)是1.850×103 m；米尺的讀數(shù)是40.50 cm10.00 cm30.50 cm.(3)由電阻定律得 ·m4.4×105 ·m.1在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)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(shí)讀數(shù)如圖8甲，則金屬絲的直徑為 mm.圖8(2)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”)(3)用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時(shí)讀數(shù)如圖9所示，則電壓表的讀數(shù)為 _V，電流表的讀數(shù)為 A.圖9答案(1)0.697(0.696,0.698也對(duì)) (2)偏小(3)2.600.52解析(1)螺旋

10、測微器的讀數(shù)為(00.50.01×19.7) mm0.697 mm.(0.696 mm,0.698 mm也對(duì))(2)題圖乙中電流表采用外接法，故測量值偏小(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(dòng)勢為4 V)；B電流表A1(量程5 mA，內(nèi)阻約為10 )；C電流表A2(量程0.6 A，內(nèi)阻約為1 )；D電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻約為1 k)；E電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻約為3 k)；F滑動(dòng)變阻器R1(阻值02 )；G滑動(dòng)變阻器R2(阻值020 )；H開關(guān)及

11、導(dǎo)線若干他對(duì)電阻絲做了有關(guān)測量，數(shù)據(jù)如下表所示.編號(hào)金屬絲直徑D/mm金屬絲直徑的平方D2/mm2金屬絲長度L/cm電阻R/10.300.09100.0014.2020.300.0950.007.1530.600.36100.003.60(1)圖10是測量編號(hào)為2的電阻絲電阻時(shí)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(hào)為 圖10(2)請寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式R (比例系數(shù)用表示)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求出比例系數(shù) ·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案(1)甲ACDGH(2)1.0×1061在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，以下操作中正確的是 A用

12、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(gè)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(shí)，采用電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變答案BD2在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)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(huì)使測真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C由可知，I、d、U、l中每一個(gè)物理量的測量都會(huì)引起的測量誤差D由可知對(duì)實(shí)驗(yàn)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R真，由可知測真，A對(duì)；雖然電壓表的并聯(lián)引起電阻絲

13、分得電壓減小，但是計(jì)算電阻絲的電阻用的是電壓和電流的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，由于電壓表的分流會(huì)使電流I的測量值偏大，電阻測量值偏小，引起誤差，B錯(cuò)；由可知I、d、U、l每一個(gè)物理量的測量都會(huì)引起的誤差，但由于直徑的指數(shù)為2，所以對(duì)結(jié)果影響最大的是d的測量，C、D對(duì)3在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，為了安全、準(zhǔn)確、方便地完成實(shí)驗(yàn)：(1)除電源(電動(dòng)勢為3 V，內(nèi)阻很小)、電壓表V(量程3 V，內(nèi)阻約5 k)、待測電阻絲(約5 )、導(dǎo)線、開關(guān)外，電流表應(yīng)選用 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 (選填下列器材的字母符號(hào))A電流表A1(量程600 mA，內(nèi)阻約1 )電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻為0.02 )B滑動(dòng)變阻器R1(

14、總阻值10 )滑動(dòng)變阻器R2(總阻值100 )(2)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)寫出電阻率的計(jì)算式： .圖1答案(1)A1R1(2)b解析(1)為了讀數(shù)精確，操作方便，電流表應(yīng)選A1，滑動(dòng)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，R，S，聯(lián)立解得.4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(yàn)室現(xiàn)備有如下器材：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

15、A1(量程050 mA，內(nèi)阻約為10 )；C電流表A2(量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.5 )；D電壓表V(量程03 V，內(nèi)阻約為10 k)；E滑動(dòng)變阻器(阻值范圍05 ，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(jì))；G開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為提高實(shí)驗(yàn)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(yàn)誤差，電流表應(yīng)采用 接法(選填“內(nèi)”或“外”)；(3)某次實(shí)驗(yàn)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(yàn)誤差盡量減小，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 (2)外 (3)2.00(2.00

16、7;0.01) (4)如圖所示5在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，待測金屬絲的電阻Rx約為5 ，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約為15 k)；B電壓表(量程015 V，內(nèi)阻約為75 k)；C電流表(量程03 A，內(nèi)阻約為0.2 )；D電流表(量程00.6 A，內(nèi)阻約為1 )；E變阻器R1(0100 ，0.6 A)；F變阻器R2(02 000 ，0.1 A)；G電池組E(電動(dòng)勢為3 V，內(nèi)阻約為0.3 )；H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有 (填器材前面的序號(hào))(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖3中 (選填“甲”或“乙”)為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖

17、，并按所選擇的電路原理圖把圖4中的實(shí)物圖用線連接起來圖3圖4(3)電壓表、電流表的示數(shù)如圖5甲、乙所示，則U V，I A，電阻值Rx .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(dòng)勢為3 V，所以電壓表應(yīng)選A；被測電阻約為5 ，電路中的最大電流約為IA0.6 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(yàn)器材有A、D、E、G、H.(2)由于>，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Rx 2.4 .6(2016·浙江理綜)某同學(xué)用伏安法測量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3 V、內(nèi)阻約為3 k的電壓表和量程為0.6 A、內(nèi)阻約為0.1 的電流表采用分壓電路接線，圖6甲是實(shí)物的部分連線圖，待測電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5 .圖6(1)測R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線連接 (填a或b)、導(dǎo)線連接 (填c或d)(2)正確接線測得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為 .U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、