浙江鸭高考物理一轮复习实验8探究导体电阻与其影响因素包括材料的关系课件

实验8探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系一实验原理三实验步骤四数据处理五本卷须知教材研读二实验电路图及实物图考点一实验原理与实验操作考点二实验数据处理与误差分析考点三实验拓展与实验创新考点突破一、实验原理把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R

。根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横

截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。教材研读二、实验电路图及实物图如图所示被测金属丝,直流电源,电流表,电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,毫米

刻度尺。三、实验步骤1.用密绕法测量50匝线圈总长度,求出其平均值d。2.接好用伏安法测电阻的实验电路。3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三

次,求出其平均值l。4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。5.闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压

表的示数I和U的值,填入记录表格内。6.将测得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ

和S=

中,计算出金属丝的电阻率。四、数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx=

分别算出各次的数值,再取平均值;(2)用U-I图线的斜率求出。2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx

=

。五、本卷须知1.本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外

接法。2.被测金属丝的有效长度,是指待测金属丝接入电路的两个端点之间的

长度,即电压表两端点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反

复测量三次,求其平均值。考点一实验原理与实验操作考点突破(1)用螺旋测微器测量金属管的外径,金属管的外径为2.620mm。(2)同学们采用图乙所示电路测量该金属管的电阻,实验室所能提供的

器材如下:A.电流表

(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)B.电流表

(量程0~3A,内阻约为0.1Ω)C.电压表

(量程0~3V,内阻约为3kΩ)D.滑动变阻器R1(最大阻值1kΩ,额定电流0.1A)E.滑动变阻器R2(最大阻值5Ω,额定电流3A)F.蓄电池(电动势为6V,内阻不计)G.开关一个,带夹子的导线假设干为了精确测量,电流表应选用

,滑动变阻器应选用

。

(填写所选器材前的字母)(3)根据你所选的仪器和方法,将实物图乙连线。(4)假设金属管样品材料的电阻率为ρ,通过屡次测量得出金属管的电阻为

R,金属管的外径为d,金属管的长度为L,那么计算金属管中空局部截面积

的表达式为S=

。答案(2)A

E(3)如图所示

(4)

-

解析(2)①本实验需要用伏安法测量电阻,由于电阻通电电流大会升

温,影响电阻率,故电流表选择较小量程,即选A;滑动变阻器采用分压式

接法,电阻较小时便于实验操作,故选E;(3)由于电压表内阻远大于待测电阻,应采用电流表外接法,分压电路,电

路连接如答案图;(4)根据R=ρ

,则S'=

,则中空部分的截面积S=

-

。变式1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

Ω,实验室备有下列实验器材:A.电压表

(量程0~3V,内阻约为15kΩ)B.电压表

(量程0~15V,内阻约为75kΩ)C.电流表

(量程0~3A,内阻约为0.2Ω)D.电流表

(量程0~0.6A,内阻约为1Ω)E.变阻器R1(0~10Ω,0.6A)F.变阻器R2(0~2000Ω,0.1A)G.电池组E(电动势为3V,内阻约为0.3Ω)H.开关S,导线若干(1)(多选)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丙中的实物图用线连接起来。(3)假设用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm,用螺旋测微器测得金属

丝的直径为0.635mm,两电表的示数如图丁所示,电阻值为

Ω。答案(1)ADEGH(2)乙实物图见解析(3)2.4解析(1)由于电源的电动势为3V,所以电压表应选A;被测电阻约为5

Ω,电路中的最大电流约为I=

=

A=0.6A,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;还要选用电池组和开关,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)从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V,从电流表可以读出流过电

阻的电流为0.50A,被测电阻的阻值为Rx=

=

Ω=2.4Ω。考点二实验数据处理与误差分析例2某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为0~3V、内阻约为3kΩ的电压表和量程为0~0.6A、内阻约为0.1Ω的电流表。采用分压电路接线,图1是实物的局部连线图,待测电阻为图2中的R1,其阻值约为5Ω。(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接

(填“a〞或“b〞),

导线②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

Ω。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)图2中R2与R1是材料相同、厚度相等、外表为正方形的两导体,R2的边长是R1的 ,假设测R2的阻值,那么最优的连线应选

(填选项)。A.①连接a,②连接c

B.①连接a,②连接dC.①连接b,②连接c

D.①连接b,②连接d答案(1)a

d(2)图见解析4.4~4.7(3)B解析(1)待测电阻R1≈5Ω、RV≈3kΩ、RA≈0.1Ω,故R1属于小电阻,用电流表外接法,因此导线①应连接a,变阻器采用分压接法,因此导线②应连接d。(2)R1的U-I图线如图所示其阻值R1=

=

Ω=4.4Ω。(3)设导体的厚度为d,正方形表面的长度为l由电阻定律R=

和S=ld得R=

=

故R2=R1,因此连接方式与(1)相同,B选项正确。考点三实验拓展与实验创新例3在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系〞实验中,为了探究3

根材料未知、横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采

用如下图的实验电路。M为金属丝c的左端点,O为金属丝a的右端点,

P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中,电流表读数始终为I=1.2

5A,电压表读数U随OP间的距离x的变化如下表:x/mm600700800900100012001400U/V4.004.505.105.906.506.656.82x/mm1600180020002100220023002400U/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线;(2)求出金属丝的电阻率ρ,并进行比较。答案见解析解析(1)以OP间距离x为横轴,以电压表读数U为纵轴,描点、连线绘出

电压表读数U随OP间距离x变化的图线。(2)根据电阻定律R=ρ

可得ρ=R·

=

·

。则ρa=

Ω·m=1.00×10-6Ω·mρb=

Ω·m=1.04×10-7Ω·mρc=

Ω·m=1.04×10-6Ω·m通过计算可知,金属丝a与c电阻率接近,远大于金属丝b的电阻率。例4某同学利用图甲电路测量自来水的电阻率,在内径均匀的圆柱形

玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量,玻

璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略),右侧活塞固定,左侧活塞可自

由移动,实验器材还有:电源(电动势约为3V,内阻不可忽略)两个完全相同的电流表A1、A2(量程为3mA,内阻不计)电阻箱R(最大阻值9999Ω)定值电阻R0(可供选择的阻值有1kΩ和10kΩ的两种)开关S,导线假设干,刻度尺。

实验步骤如下:A.测得圆柱形玻璃管内径d=20mm;B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L;C.连接好电路,闭合开关S,调节电阻箱阻值,读出电流表A1、A2示数分别

记为I1、I2,记录电阻箱的阻值R;D.向左移动活塞,屡次重复实验步骤B、C,记录每一次水柱长度L和电阻

箱阻值R;E.断开S,整理好器材。(1)为了较好地完成该实验,定值电阻R0应选阻值约为

kΩ的一种;(2)玻璃管内水柱电阻的表达式Rx=

(用R0、R、I1、I2表示);(3)假设在上述步骤C中每次调整电阻箱阻值,使电流表A1、A2示数均相等,利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据,绘制出图乙所示的R-L关系图像,那么自来水的电阻率ρ=

Ω·m(保存两位有效数字)。答案(1)1(2)

(3)16解析(1)定值电阻所在支路最小电阻约为:

=

=

Ω=1kΩ,为了多测几组数据,较好地完成该实验,定值电阻R0应选1kΩ;(2)并联电路电压相等,则有:I2