（浙江专版）2019版高考物理大一轮复习 第七章 恒定电流 实验10 探究导体电阻与其影响因素的定量关系学案.doc

实验10探究导体电阻与其影响因素的定量关系（必考）考纲解读（1）探究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的定量关系。（2）掌握控制变量法在物理实验中的应用。（3）掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。（4）掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。（5）会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。一、螺旋测微器1.构造：如图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧a和固定刻度b固定在尺架c上，旋钮d、微调旋钮d和可动刻度e、测微螺杆f连在一起，通过精密螺纹套在b上。2.原理：测微螺杆f与固定刻度b之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮d每旋转一周，f前进或后退0.5 mm，而可动刻度e上的刻度为50等份，每转动一小格，f前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。3.读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（mm）固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）可动刻度数（估读一位）0.01（mm）。温馨提示螺旋测微器需要估读最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。例如如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。二、探究导体电阻与其影响因素的定量关系1.实验器材电源，开关，滑动变阻器，电压表，刻度尺，四段不同的金属导体a、b、c、d（a、b、c为镍铬合金丝，d为康铜丝；a、b长度不同，横截面积相同；c横截面积与a不同，长度相同；d的横截面积与长度都与a相同）。2.实验步骤（1）测量各段金属丝的横截面积。（2）请按照如图所示的电路图连接好电路，并将滑动变阻器调到阻值最大处。（3）测量金属丝接入电路的有效长度。（4）闭合开关，用电压表分别测量a、b、c、d四段金属丝两端的电压，从而知道它们的电阻比。（5）比较a、b的电阻之比与它们的长度之比；比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比；比较a、d的电阻是否相等。（6）改变滑动变阻器滑片的位置，获得多组实验数据。（7）总结得出导体的电阻与它的长度、横截面积、材料这三个因素的关系。注意事项（1）通电时间不宜太长，电流要小。（2）开关s闭合前，滑动变阻器的阻值要取最大值。（3）注意电表的正、负接线柱接线是否正确，量程要适当。（4）导线长度测量要注意测导线接入电路的有效长度。三、探究导体电阻与材料的关系注意事项1.先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。2.电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。3.电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。误差分析考点一螺旋测微器、游标卡尺的读数1.完成下列读数a.mmb.mmc.mmd.mm。答案a.0.482（0.4810.483）b.0.532（0.5310.533）c.4.078（4.0764.078）d.5.666（5.6655.667）2.使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图所示，则甲、乙金属丝的直径分别为mm，mm。解析对图甲：甲固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。对图乙：乙金属丝的直径为4.60.01 mm0.046 mm。答案2.1500.046（0.0450.047）考点二探究导体电阻与其影响因素的定量关系1.如图所示为“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的电路。a、b、c、d是不同的金属导体，b、c、d与a相比，分别只有一个因素不同：b与a长度不同，c与a横截面积不同，d与a材料不同，各导体两端的理想电压表的示数分别用ua、ub、uc、ud表示。下列说法错误的是（）a.开关闭合前，需移动滑片使滑动变阻器的阻值最大b.研究电阻与长度的关系时，需分别测量a、b两条导体两端的电压值c.如果uauc，说明导体c的横截面积大于导体a的横截面积d.如果uaud，说明导体d材料的电阻率大于导体a材料的电阻率答案c2.“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图所示，a、b、c、d是四种不同的金属丝。现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示。编号材料长度/m横截面/mm2a镍铬合金0.80.8b镍铬合金0.50.5c镍铬合金0.30.5d镍铬合金0.31.0e康铜合金0.30.5f康铜合金0.80.8（1）电路中四种金属丝应分别选用上表中的（用编号表示）。（2）某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻r与长度l、横截面积s的关系可用比例式r来表示。你认为是否正确，为什么？_（3）在交流合作时，有位同学提出用如下图所示的电路，只要将图中p端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价。解析（1）本实验采用的是控制变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导体的长度不同，b、c符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，c、d符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，c、e符合要求。故选b、c、d、e。（2）不正确，因为它们的材料不完全相同（3）不能探究出。实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等答案（1）bcde（2）见解析（3）见解析考点三伏安法测电阻（或电阻率）仪器选择的基本思路（1）优先考虑安全因素：各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流（或电压）。（2）考虑读数误差因素：一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差。（3）仪器选择的一般步骤首先选择唯一性的器材；粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材。1.某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径（刻度位置如图所示），用伏安法测出金属丝的电阻（阻值大约为5 ），然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：a.直流电源（输出电压为3 v）b.电流表 a（量程00.6 a，内阻约0.125 ）c.电压表 v（量程03 v，内阻3 k）d.滑动变阻器（最大阻值20 ）e.开关、导线等（1）从图中读出金属丝的直径为mm。（2）根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图。（3）若根据伏安法测出金属丝的阻值为rx4.0 ，则这种金属材料的电阻率为m（保留两位有效数字）。解析（3）由rx得，将rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600103 m代入得1.6106 m。答案（1）0.600（2）如图所示（3）1.61062.在“测定金属的电阻率”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v1（量程03 v，内阻约为15 k）b.电压表v2（量程015 v，内阻约为75 k）c.电流表a1 （量程03 a，内阻约为0.2 ）d.电流表a2 （量程00.6 a，内阻约为1 ）e.变阻器r1（010 ，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（填代号）。（2）为减小实验误差，应选用图中（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中的实物图用线连接起来。（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示，则金属丝的直径为mm，电阻值为。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adegh。（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）从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635（0.6350.637） mm，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，被测电阻的阻值为rx 2.4 。答案（1）adegh（2）乙实物图见解析（3）0.6352.43.（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。采用分压电路接线，图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 。（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