（江苏专用）2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验六决定导线电阻的因素讲义（含解析）.docx

1、1实验六 决定导线电阻的因素1实验原理(如图 1 所示)由 R 得 ，因此，只要测出金属丝的长度 l、横截面积 S 和金属丝的电阻 R，即lS RSl可求出金属丝的电阻率 .图 12实验器材待测金属丝，直流电源(4V)，电流表(00.6A)，电压表(03V)，滑动变阻器(050)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺3实验步骤(1)用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d.(2)连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待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

2、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 Rx 和 S 中，计算出金属丝的电阻率lS d244数据处理(1)在求 Rx的平均值时可用两种方法用 Rx 分别算出各次的数值，再取平均值UI用 U I 图线的斜率求出(2)计算电阻率2将记录的数据 Rx、 l、 d 的值代入电阻率计算公式： Rx .Sl d2U4lI5误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小(

3、3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差6注意事项(1)本实验中待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)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端(3)测量待测金属丝的有效长度，是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦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(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值(5)闭合开关 S 之前

4、，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置(6)在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流 I 不宜过大(电流表用 00.6A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大(7)若采用图象法求 R 的平均值时，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑自测 在“测定金属的电阻率”的实验中，由 可知，对实验结果的准确性影响 d2U4Il最大的是( )A导线直径 d 的测量B.电压 U 的测量C电流 I 的测量D导线长度的测量答案 A命题点一 教材原型实验例 1 (2018南京市

5、、盐城市二模)某同学欲测量一卷粗细均匀、阻值约为 100 的金属漆包线的长度，备选器材如下：A量程为 5mA、内阻 r150 的电流表 A13B量程为 0.6A、内阻 r20.2 的电流表 A2C量程为 6V、内阻 r3约为 15k 的电压表 VD最大阻值为 15、最大允许电流为 2A 的滑动变阻器E定值电阻 R15F电动势 E6V、内阻很小的直流电源G开关一个、导线若干H螺旋测微器(1)已知做成这种漆包线芯的金属丝的电阻率为 ，若金属丝的电阻用 R 表示，直径用 d 表示，则这一卷漆包线的长度 l_.(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径如图 2 甲所示，则螺旋测微器的示数 d_mm.(3)

6、为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻，电流表应选用_(选填“A”或“B”)，请在图乙方框中画出实验原理电路图图 2(4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆，这会使实验测得该漆包线的长度与真实值相比_(选填“偏大”或“偏小”)答案 (1) (2)0.600 (3)A 见解析图 (4)偏大 Rd24解析 (1)根据电阻定律 R ，可得漆包线的长度 l . lS Rd24(2)螺旋测微器的示数为 0.600mm；(3)金属丝中的最大电流 I 0.06A，电流表 A2的量程 0.6A 太大，测量的误差较大，故应ER选电流表 A1，因 A1的量程小于 0.06A，故电路中应对电流表 A1

7、改装，使其量程变大，实验原理电路图如图所示；(4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆，则测量的直径偏大，由4l 知，长度也偏大 Rd24变式 1 (2018泰州中学等综合评估)要测量某种合金的电阻率图 3(1)若合金丝长度为 l，直径为 D，阻值为 R，则其电阻率 _.用螺旋测微器测合金丝的直径如图 3 甲所示，读数为_mm.(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图，S 2是单刀双掷开关根据原理图在图丙中将实物连线补充完整(3)闭合 S1，当 S2处于位置 a 时，电压表和电流表的示数分别为 U11.35V， I10.30A；当S2处于位置 b 时，电压表和电流表的示数分别为 U2

8、0.92V， I20.32A根据以上测量数据判断，当 S2处于位置_(选填“ a”或“ b”)时，测量相对准确，测量值Rx_.(结果保留两位有效数字)答案 (1) 0.650 (2)见解析图 (3) b 2.9 RD24l解析 (1)合金丝电阻： R ，lS l D22则电阻率： ； RD24l图示螺旋测微器读数为：0.5mm15.00.01mm0.650mm；5(2)实物连线如图所示：(3)根据 0.32， UU1 1.35 0.921.35而 0.07， II1 0.32 0.300.30可知，使用电流表外接法测量相对准确，即 S2处于位置 b，根据欧姆定律，则有： Rx 2.9.0.92

9、0.32命题点二 实验的拓展与创新例 2 (2018南京市学情调研)图 4 甲是用来测量某电阻丝材料的电阻率的电路图实验中把电阻丝拉直后固定在接线柱 a 和 b 上，移动滑片改变接触点 P 的位置，可改变接入电路中电阻丝的长度实验可供选择的器材还有：器材编号 器材名称 规格与参数A 电池 E 电动势 3.0V，内阻未知B 电流表 A1 量程 0100mA，内阻约为 5C 电流表 A2 量程 00.6A，内阻约为 0.2D 电阻箱 R 0999.9E 开关、导线 若干实验操作如下：a用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径 d；b将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路；c调节电阻

10、箱使其接入电路中的电阻值较大；d接触点 P 在电阻丝上某位置时，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 l.e改变接触点 P 的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏；重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 l.f断开开关，整理好器材，进行实验数据分析6图 4(1)某次测量电阻丝直径 d 时，螺旋测微器示数如图乙所示， d_mm；(2)实验中电流表应选择_(选填供选器材前的编号)；(3)用记录的多组电阻箱的阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 l 的数据，绘出了如图丙所示的 R l 关系图线，图

11、线在 R 轴的截距为 R0，在 l 轴的截距为 l0，那么电阻丝的电阻率表达式 _(用 R0、 l0、 d 表示)；(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果_(选填“有”或“无)影响，这是因为_答案 (1)0.730 (2)B (3) (4)无 根据欧姆定律解得 R l ( r RA) R0d24l0 4 d2 EIg(其中 RA为电流表内阻，即电流表内阻可视为电源内阻)，可见电流表内阻对图象的斜率没有影响，即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响变式 2 (2018镇江市模拟)小华利用图 5 甲电路测量某种导电液体的电阻率，玻璃管的横截面积 S210 3 m2，通过 K 可以控制管内导电液

12、体的长度，管两端接有导电活塞(电阻不计)，右 活 塞 固 定 ， 左 活 塞 可 在 管 内 自 由 移 动 ， 两 活 塞 均 与 玻 璃 管 密 封 良 好 实 验 器 材 如 下 ：电 源 (电 动 势 为 12 V， 内 阻 不 计 )， 两 只 相 同 的 电 压 表 V1、 V2(量 程 为 3 V， 内 阻 足 够 大 )， 电 阻R1 400 ， 电阻 R21500，电阻箱 R(09999.9)，单刀双掷开关 S，刻度尺7图 5(1)小华的主要实验步骤如下：向玻璃管内注入导电液体，用刻度尺测量液柱长度如图乙所示，其长度 L_cm；连接好电路，把 S 拨到位置“1” ，电压表 V

13、1的示数如图丙所示，示数为 U1_V；将 S 拨到位置“2” ，调节电阻箱使电压表 V2的示数仍为 U1，此时电阻箱的阻值R300；求得管内液柱的电阻 Rx_，导电液体的电阻率 _m(保留两位有效数字)(2)请指出小华实验的不足之处_(3)在实验步骤中，若在小华调节电阻箱的过程中，无意中由于 K 未关紧而漏掉了少量的液体，则小华测得的电阻率 的值将_(选填“偏大” “偏小”或“不变”)(4)小清同学仍利用该装置进行实验，他通过 K 调节管内液柱长度，记录多组数据如表所示，绘制出 R 关系图象后也可求出液体的电阻率 .请你在图 6 中绘制出此图象1L物理量次数 R/(102) /m11L1 0.

14、6 1.02 1.2 2.03 1.8 3.04 2.4 4.05 3.0 5.0图 6答案 (1)19.97(19.9519.99 之间均可) 2.00 2000 20 (2)未多次测量取平均值 (3)不变(4)如图所示81(2018苏州市期初调研)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中：(1)小组同学正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图 7 甲、乙、丙所示，则它们的读数值依次是_mm、_A、_V.图 7(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 010，电流表内阻约几欧，电压表内阻约几十千欧，电源为干电池组(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势 E4.5V，内阻较小

15、则 A、B 两电路图中，_(选填字母代号)电路为本次实验应当采用的较好电路，但用此电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏_(选填“大”或“小”)(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA2.0，那么能准确测量出金属丝电阻 Rx的电路应是 A、B 两电路图中的_(选填字母代号)电路使用该电路实验时，电流表示数为 I，电压表示数为 U，则金属丝电阻 Rx_( 用题中字母代号表示)答案 (1)0.997 0.44 2.27 (2)A 小 (3)B RAUI解析 (1)螺旋测微器固定部分读数为 0.5 mm，可动部分可估读为 49.70.01 mm0.497 9mm，故读数为：0.5 mm0.497

16、 mm0.997 mm；电流表量程为 0.6 A，则最小分度为 0.02 A，读数为 0.44 A；电压表量程为 3 V，最小分度为 0.1 V，需估读一位，故读数为：2.27 V.(2)因电源不能在大功率下长时间使用，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，金属丝电阻的内阻约为 5 ，故采用电流表外接法误差较小，故选 A 电路；在实验中电压表示数准确，但电流表测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小，故用此电路测量的金属丝电阻会比真实值偏小(3)因已知电流表内阻的准确值，则可以利用电流表内接法准确求出金属丝电阻，故应选 B电路；金属丝电阻及电流表总电

17、阻： R ，则金属丝电阻 Rx R RA RA.UI UI2 (2019小 海 中 学 月 考 )某 同 学 为 “探 究 决 定 电 阻 丝 电 阻 的 因 素 ， 设 计 了 如 图 8 所 示 电 路 ，电 路 中 ab 是 一 段 电 阻 率 较 大 、 粗 细 均 匀 的 电 阻 丝 ， 保 护 电 阻 R0 4.0 ， 电 源 的 电 动 势E 3.0 V， 电流表内阻忽略不计，滑片 P 与电阻丝始终接触良好图 8(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图 9 所示，其示数为 d_mm.图 9(2)实验时闭合开关，调节滑片 P 的位置，分别测量出每次实验中 aP 长度 x 及对应

18、的电流值I，实验数据如下表所示：x(m) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60I(A) 0.49 0.43 0.38 0.33 0.31 0.28(A1 )1I2.04 2.33 2.63 3.03 3.23 3.57将表中数据描在 x 坐标纸中，如图 10 所示请作出其关系图线，图线斜率的表达式1Ik_(用题中字母表示)，由图线求得电阻丝的电阻率 _m(保留两位有效数字)10图 10根据图中 x 关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为 r_(保留1I两位有效数字)答案 (1)0.400 (2)见解析图 1.110 6 1.34 Ed2解析 (1)由题图所示螺旋测

19、微器可知，其示数为 0mm40.00.01mm0.400mm.(2) x 图线如图所示，由闭合电路欧姆定律有， I ，那么 ，由电1I ER0 R r 1I r R0E RE阻定律可知： R ，则 x，则 x 图象的斜率： kxS x d22 4x d2 1I r R0E 4 d2E 1I，由图示图象可知： k 3，电阻率 ，代入数据得：4 d2E 1I x kE d24 1.110 6 m.由 x 关系图线知纵轴截距为 1.77A1 ，则 1.77A 1 ，解得： r1.3.1I r R0E3(2018南通市调研)在探究“决定电阻丝电阻的因素”实验中，实验小组根据下表中给出的电阻丝，分别探究

20、电阻与长度、横截面积、材料的关系.11编号 A B C D E F G材料 镍铬合金 康铜丝 锰铜丝长度/m 1.0 0.5 1.0 1.5 1.0 1.0 1.0横截面积/mm 2 1.0 1.0 0.5 1.0 2.0 1.0 1.0(1)为探究电阻丝电阻与长度的关系，应选择表中_(填写编号)进行实验(2)实验小组设计了如图 11 甲、乙所示的电路，其中 R1和 R2为两段电阻丝，为能直观反映两电阻大小关系，应选择_(选填“甲”或“乙”)电路进行实验图 11(3)实验小组采用图 12 所示装置测量电阻丝的电阻率，通过改变鳄鱼嘴夹子在电阻丝上的位置，改变接入电路中的电阻丝长度，测出接入电路电阻丝的长度 L 和对应的电流表读数 I.图 12请用笔画线代替导线在图中将实物电路连接完整实验中测出多组 I 和 L 的数据，作出 L 图线，测得图线斜率为 k，已知电源电动势为1IE，电阻丝横截面积为 S，则电阻丝电阻率 _.关于实验操作过程和误差分析，下列说法中正确的有_A开关闭合前，应将图中滑动变阻器滑动触头移到最左端B闭合开关，电流表指针不偏转，在不断开电路情况下，用多用电表电压挡检查电路C实验误差原因之一是测量电阻丝接入电路的长度有误差D实验误差的主要来源是电流表内阻和电源内阻答案 (1)ABD (2)甲 (3)如图所示 kES BC12