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

1、【 精品教育资源文库 】 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

2、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

3、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 mm 15.00.01 mm 2.150 mm。 二、探究导体电阻与其影响因素的定量关系 【 精品教育资源文库 】 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

4、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

5、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 【 精品教育资源文库 】 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 【 精品教育资源文库 】 A. mm B. mm C. mm D. mm

6、。 答案 a.0.482（ 0.481 0.483） b.0.532（ 0.531 0.533） c.4.078（ 4.076 4.078） d.5.666（ 5.665 5.667） 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 mm 15.00.0 1 mm 2.150 mm。对图乙：乙金属丝的直径为 4.60.01 mm 0.046 mm。 答案 2.150 0.046（ 0.045 0.047） 考点二 探究

7、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 【 精品教育资源文库 】 C.如果 Ua Uc， 说明导体 c 的横截面积大于导体 a

8、的横截面积 D.如果 Ua Ud， 说明导体 d 材料的电阻率大于导体 a 材料的电阻率 答案 C 2.“ 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 /mm2 A 镍铬合金 0.8 0.8 B 镍铬合金 0.5 0.5 C 镍铬合金 0.3 0.5 D 镍铬合金 0.3 1.0 E 康铜合金 0.3 0.5 F 康铜合金 0.8 0.8 （ 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

9、：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 LS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

10、的材料不同 ， C、 E 符合要求。故选【 精品教育资源文库 】 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 13， 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

11、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l 0.720 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 0 0.6 A， 内阻约 0.125 ） C.电压表

12、V（量程 0 3 V， 内阻 3 k ） D.滑动变阻器（最大 阻值 20 ） E.开关、导线等 【 精品教育资源文库 】 （ 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 Rx 4.0 ， 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 lS得 RxSl Rxd24l ， 将 Rx 4.0 、 l 0.720 m、 d 0.600 mm0.60010 3 m 代入得 1.610 6 m。 答案 （ 1） 0.600 （ 2）如图所示 （ 3） 1.610 6 2.在 “ 测

13、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 0 3 V， 内阻约为 15 k ） B.电压表 V2 （量程 0 15 V， 内阻约为 75 k ） C.电流表 A1 （量程 0 3 A， 内阻约为 0.2 ） D.电流表 A2 （量程 0 0.6 A， 内阻约为 1 ） E.变 阻器 R1（ 0 10 ， 0.6 A） F.变阻器 R2（ 0 2 000 ， 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）。

14、 （ 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。 【 精品教育资源文库 】 （ 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 ERx 35 A 0.6 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 RVRx RxRA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（ 0.635 0.637） 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 UxIx 1.200.50 2.4 。 答案 （ 1） ADEGH （ 2）乙 实物图见解析 【 精品教育资源文库 】 （ 3） 0