（浙江專(zhuān)版）2023版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第七章恒定電流實(shí)驗(yàn)10探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系學(xué)案

PAGEPAGE9實(shí)驗(yàn)10探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系〔必考〕[考綱解讀]〔1〕探究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料之間的定量關(guān)系?！?〕掌握控制變量法在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用?！?〕掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。〔4〕掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法?！?〕會(huì)用伏安法測(cè)電阻，并能測(cè)定金屬的電阻率。一、螺旋測(cè)微器1.構(gòu)造：如下圖是常用的螺旋測(cè)微器。它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′和可動(dòng)刻度E、測(cè)微螺桿F連在一起，通過(guò)精密螺紋套在B上。2.原理：測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm。即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，3.讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)局部由可動(dòng)刻度讀出。測(cè)量值〔mm〕＝固定刻度數(shù)〔mm〕〔注意半毫米刻度線(xiàn)是否露出〕＋可動(dòng)刻度數(shù)〔估讀一位〕×0.01〔mm〕。溫馨提示螺旋測(cè)微器需要估讀最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時(shí)估計(jì)位為有效數(shù)字的最后一位。例如如下圖，固定刻度示數(shù)為2.0mm，缺乏半毫米從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150二、探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系1.實(shí)驗(yàn)器材電源，開(kāi)關(guān)，滑動(dòng)變阻器，電壓表，刻度尺，四段不同的金屬導(dǎo)體a、b、c、d〔a、b、c為鎳鉻合金絲，d為康銅絲；a、b長(zhǎng)度不同，橫截面積相同；c橫截面積與a不同，長(zhǎng)度相同；d的橫截面積與長(zhǎng)度都與a相同〕。2.實(shí)驗(yàn)步驟〔1〕測(cè)量各段金屬絲的橫截面積?！?〕請(qǐng)按照如下圖的電路圖連接好電路，并將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大處?！?〕測(cè)量金屬絲接入電路的有效長(zhǎng)度?！?〕閉合開(kāi)關(guān)，用電壓表分別測(cè)量a、b、c、d四段金屬絲兩端的電壓，從而知道它們的電阻比?！?〕比擬a、b的電阻之比與它們的長(zhǎng)度之比；比擬a、c的電阻之比與它們的橫截面積之比；比擬a、d的電阻是否相等。〔6〕改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！?〕總結(jié)得出導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度、橫截面積、材料這三個(gè)因素的關(guān)系。考前須知〔1〕通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，電流要小?！?〕開(kāi)關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器的阻值要取最大值?！?〕注意電表的正、負(fù)接線(xiàn)柱接線(xiàn)是否正確，量程要適當(dāng)?！?〕導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度測(cè)量要注意測(cè)導(dǎo)線(xiàn)接入電路的有效長(zhǎng)度。三、探究導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系考前須知1.先測(cè)直徑，再連電路：為了方便，測(cè)量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測(cè)量。2.電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。3.電流控制：電流不宜過(guò)大，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬絲溫度過(guò)高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變大。誤差分析考點(diǎn)一螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺的讀數(shù)1.完成以下讀數(shù)A.mmB.mmC.mmD.mm。答案〔0.481～0.483〕〔0.531～0.533〕〔4.076～4.078〕〔5.665～5.667〕2.使用螺旋測(cè)微器測(cè)量?jī)蓚€(gè)金屬絲的直徑，示數(shù)如下圖，那么甲、乙金屬絲的直徑分別為mm，mm。解析對(duì)圖甲：甲固定刻度示數(shù)為2.0mm，缺乏半毫米的從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。對(duì)圖乙：乙金屬絲的直徑為4.6×答案2.1500.046〔0.045～0.047〕考點(diǎn)二探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系1.如下圖為“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系〞的電路。a、b、c、d是不同的金屬導(dǎo)體，b、c、d與a相比，分別只有一個(gè)因素不同：b與a長(zhǎng)度不同，c與a橫截面積不同，d與a材料不同，各導(dǎo)體兩端的理想電壓表的示數(shù)分別用Ua、Ub、Uc、Ud表示。以下說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A.開(kāi)關(guān)閉合前，需移動(dòng)滑片使滑動(dòng)變阻器的阻值最大B.研究電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，需分別測(cè)量a、b兩條導(dǎo)體兩端的電壓值C.如果Ua＜Uc，說(shuō)明導(dǎo)體c的橫截面積大于導(dǎo)體a的橫截面積D.如果Ua＜Ud，說(shuō)明導(dǎo)體d材料的電阻率大于導(dǎo)體a材料的電阻率答案C2.“探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積、材料的關(guān)系〞的實(shí)驗(yàn)電路如下圖，a、b、c、d是四種不同的金屬絲?，F(xiàn)有四根鎳鉻合金絲和兩根康銅合金絲，其規(guī)格如下表所示。編號(hào)材料長(zhǎng)度/m橫截面/mm2A鎳鉻合金0.80.8B鎳鉻合金0.50.5C鎳鉻合金0.30.5D鎳鉻合金0.31.0E康銅合金0.30.5F康銅合金0.80.8〔1〕電路中四種金屬絲應(yīng)分別選用上表中的〔用編號(hào)表示〕?！?〕某學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析歸納出：電路圖中四種金屬絲的電阻R與長(zhǎng)度L、橫截面積S的關(guān)系可用比例式R∝eq\f(L,S)來(lái)表示。你認(rèn)為是否正確，為什么？_________________________________________________________________〔3〕在交流合作時(shí)，有位同學(xué)提出用如以下圖所示的電路，只要將圖中P端分別和1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關(guān)系，也能探究出導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，請(qǐng)你對(duì)其作出評(píng)價(jià)。解析〔1〕本實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，分別選用導(dǎo)體材料相同、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的長(zhǎng)度不同，B、C符合要求；選用導(dǎo)體材料相同、長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積不同，C、D符合要求；選用導(dǎo)體橫截面積相同、長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體的材料不同，C、E符合要求。應(yīng)選B、C、D、E。〔2〕不正確，因?yàn)樗鼈兊牟牧喜煌耆嗤?〕不能探究出。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法保證每次金屬絲兩端的電壓相等答案〔1〕BCDE〔2〕見(jiàn)解析〔3〕見(jiàn)解析考點(diǎn)三伏安法測(cè)電阻〔或電阻率〕儀器選擇的根本思路〔1〕優(yōu)先考慮平安因素：各電表的實(shí)際讀數(shù)不能超過(guò)其量程，電阻類(lèi)元件中的實(shí)際電流〔或電壓〕不能超過(guò)其允許的最大電流〔或電壓〕?！?〕考慮讀數(shù)誤差因素：一般要求各電表的實(shí)際讀數(shù)不小于其量程的eq\f(1,3)，以減小讀數(shù)誤差?！?〕儀器選擇的一般步驟①首先選擇唯一性的器材；②粗畫(huà)電路圖〔暫不接電流表和電壓表〕；③估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過(guò)其量程的情況下，結(jié)合器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。1.某同學(xué)在一次“測(cè)定金屬的電阻率〞的實(shí)驗(yàn)中，用米尺測(cè)出接入電路局部的金屬絲長(zhǎng)度為l＝0.720m，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲直徑〔刻度位置如下圖〕，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻〔阻值大約為5Ω〕，然后計(jì)算出該金屬材料的電阻率。在用伏安法測(cè)定金屬絲的電A.直流電源〔輸出電壓為3V〕B.電流表A〔量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.125ΩC.電壓表V〔量程0～3V，內(nèi)阻3kΩ〕D.滑動(dòng)變阻器〔最大阻值20Ω〕E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等〔1〕從圖中讀出金屬絲的直徑為mm?！?〕根據(jù)所提供的器材，在虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖?！?〕假設(shè)根據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值為Rx＝4.0Ω，那么這種金屬材料的電阻率為Ω·m〔保存兩位有效數(shù)字〕。解析〔3〕由Rx＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RxS,l)＝eq\f(πRxd2,4l)，將Rx＝4.0Ω、l＝0.720m、d＝0.600mm＝0.600×10－3m代入得ρ＝1.6×10－6Ω·m。答案〔1〕0.600〔2〕如下圖〔3〕1.6×10－62.在“測(cè)定金屬的電阻率〞的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻Rx約為5Ω，實(shí)驗(yàn)室備有以下實(shí)驗(yàn)器材：A.電壓表〇V1〔量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ〕B.電壓表〇V2〔量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ〕C.電流表〇A1〔量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2ΩD.電流表〇A2〔量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1ΩE.變阻器R1〔0～10Ω，0.6A〕F.變阻器R2〔0～2000Ω，0.1A〕G.電池組E〔電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為0.3Ω〕H.開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)假設(shè)干〔1〕為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有〔填代號(hào)〕?！?〕為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中〔選填“甲〞或“乙〞〕為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖中的實(shí)物圖用線(xiàn)連接起來(lái)?！?〕假設(shè)用毫米刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如下圖，那么金屬絲的直徑為mm，電阻值為Ω解析〔1〕由于電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，所以電壓表應(yīng)選A；被測(cè)電阻約為5Ω，電路中的最大電流約為I＝eq\f(E,Rx)＝eq\f(3,5)A＝0.6A，電流表應(yīng)選D；根據(jù)變阻器允許通過(guò)的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E；還要選用電池和開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線(xiàn)假設(shè)干。故應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有ADEGH?！?〕由于eq\f(RV,Rx)＞eq\f(Rx,RA)應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選圖乙所示電路，實(shí)物連接如下圖?！?〕從螺旋測(cè)微器可以讀出金屬絲的直徑為0.635〔0.635～0.637〕mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20V，從電流表可以讀出流過(guò)電阻的電流為0.50A，被測(cè)電阻的阻值為Rx＝eq\f(Ux,Ix)＝eq\f(1.20,0.50)Ω＝2.4Ω。答案〔1〕ADEGH〔2〕乙實(shí)物圖見(jiàn)解析〔3〕0.6352.43.〔2022·浙江理綜〕某同學(xué)用伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻，現(xiàn)有量程為3V、內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表和量程為0.6A、內(nèi)阻約為0.1Ω的電流表。采用分壓電路接線(xiàn)，圖甲是實(shí)物的局部連線(xiàn)圖，待測(cè)電阻為圖乙中的R1，其阻值約為5Ω?！?〕測(cè)R1阻值的最優(yōu)連接方式為導(dǎo)線(xiàn)①連接〔填a或b〕、導(dǎo)線(xiàn)②連接〔填c或d〕?！?〕正確接線(xiàn)測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表，用作圖法求得R1的阻值為Ω。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53〔3〕圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、外表為正方形的兩導(dǎo)體，R2的邊長(zhǎng)是R1的eq\f(1,10)，假設(shè)測(cè)R2的阻值，那么最優(yōu)的連線(xiàn)應(yīng)選〔填選項(xiàng)〕。A.①連接a，②連接c B.①連接a，②連接dC.①連接b，②連接c D.①連接b，②連接d解析〔1〕因電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻R1的阻值，