1、1实验 8 探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系1.(2018 浙江 11 月选考,18,5 分)为了比较精确地测定阻值未知的定值电阻 Rx,小明设计了如图 1 所示的电路。图 1图 2(1)实验时,闭合开关 S,滑动变阻器的滑片滑至合适位置保持不变,将 c 点先后与 a、b 点连接,发现电压表示数变化较大,电流表示数基本不变,则测量时应将 c 点接 (选填“a 点”或“b 点”),按此连接测量,测量结果 (选填“小于”、“等于”或“大于”)R x的真实值。 (2)根据实验测得的 6 组数据,在图 2 中描点,作出了 2 条图线。你认为正确的是 (选填“”或“”),并由图线求出电阻 Rx
2、= 。(保留两位有效数字) 答案 (1)a 小于 (2) 7.5解析 (1)由题中表述知,c 先后与 a、b 试触,电压表变化比较大,故电流表的电阻对电路影响比较大,所以应该使用电流表外接法,即接 a 点,测量值比真实值偏小。(2)根据电路的接法,当电流为零时电压表示数也为零,故图线过原点,选,由斜率的倒数表示电阻阻值可知,R x=7.5 。2.某实验小组发现一个由均匀材料制成的圆柱体,他们想测量其电阻率,实验室能够提供的实验器材有:电源 E(8 V,内阻约 10 );电压表 V(06 V,内阻约为 50 k);电流表 mA(020 mA,内阻为 40 );2滑动变阻器 R1(020 );待测
3、电阻 R(约为 200 );开关及导线若干。他们进行了如下操作:(1)为了获得多组数据,尽量精确测量其电阻值,请在图 a 方框中画出实验电路图。(2)图 b 中的 6 个点表示实验中测得的 6 组电流表、电压表示数,根据此图可知阻值 R= (保留三位有效数字)。 (3)用螺旋测微器测得该圆柱体的直径为 1.694 mm,圆柱体的长度为 1.06 cm。(4)由以上数据可求出 = m。(保留三位有效数字) 答案 (1)见解析 (2)210 (4)4.4610 -2解析 (1)根据题意可知: = =250 = =5,故该实验的测量电路应该选用电流表的外接法,并且为了RVRx50000200 RxR
4、A20040获得多组数据,尽量精确测量其电阻值,故滑动变阻器应采用分压接法,则测量 R 的电路图如图所示(2)图 b 中的 6 个点表示实验中测得的 6 组电流 I、电压 U 的值,将 6 个点连线,如图所示根据此图得图线的斜率是电阻大小,k=R= =210 。 U I(4)根据电阻定律 R= ,S= 因此 = =4.4610-2 m。LS d24 d2R4L33.小明用电学方法测量电线的长度,首先小明测得电线铜芯的直径为 1.00 mm,估计其长度不超过 50 m,(已知铜的电阻率为 1.7510-8 m)现有如下实验器材:量程为 03 V、内阻约为 3 k 的电压表量程为 00.6 A、内
5、阻约为 0.1 的电流表阻值为 02 的滑动变阻器内阻可忽略,输出电压为 3 V 的电源阻值为 R0=4.30 的定值电阻,开关和导线若干小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从 0 开始增加,当示数为 0.5 A 时,电压表示数如图甲所示,读数为 V,根据小明测量的信息,图乙中 P 点应该 (选填“接 a”“接 b”“接 c”或“不接”),Q 点应该 (选填“接 a”“接 b”“接 c”或“不接”),小明测得的电线长度为 m。 答案 2.50 接 b 接 a 31.4解析 量程为 03 V,需要估读,即读数为 2.50 V;根据 Rx= 可知,铜线的电阻为
6、1 左右。电流表示LS数为 0.5 A 时,电压表示数为 2.50 V,电压表两接线柱间的电阻为 5.0 ,所以 P 应接 b 点;由于电流表的示数从 0 开始增加,应为分压电路,Q 点应该接 a;本题的实验电路图如下:根据 Rx+R0=UIRx=LSS= d24联立可知 L=31.4 m4.市场上销售的铜质电线电缆产品中,部分存在导体电阻不合格问题,质检部门检验发现一个是铜材质量不合格,使用了再生铜或含杂质很多的铜;再一个就是铜材质量可能合格,但横截面积较小。某兴趣小4组想应用所学的知识来检测实验室中一捆铜电线的电阻率是否合格。小组成员经查阅,纯铜的电阻率为1.810-8 m。现取横截面积约
7、为 1 mm2、长度为 100 m(真实长度)的铜电线,进行实验测量其电阻率,实验室现有的器材如下:A.电源(电动势约为 5 V,内阻不计);B.待测长度为 100 m 的铜电线,横截面积约 1 mm2;C.电压表 V1(量程为 3 V,内阻约为 0.5 k);D.电压表 V2(量程为 5 V,内阻约为 3 k);E.电阻箱 R(阻值范围 0999.9 );F.定值电阻 R0=1 ;G.开关、导线若干。(1)小组成员先用螺旋测微器测量该铜电线的直径 d=1.125 mm。(2)小组设计的测量电路如图甲所示,则 P 是 ,N 是 (填器材名称及对应符号),通过实验作出的图像如图乙所示。 (3)图
8、甲电路测得铜电线的电阻测量值比真实值 (选填“偏大”、“不变”或“偏小”),原因是 。 (4)这捆铜电线的电阻率 = (结果保留三位有效数字);从铜电线自身角度,你认为电阻率大的可能原因是 。 答案 见解析解析 (2)P 测量的电压大于 N 测量的电压,故 P 是电压表 V2,N 是电压表 V1;(3)偏大,由于没考虑电压表 V1的分流,使测得的铜电线的电阻偏大;(4)分析电路可知,通过铜电线的电流 Ix=IR= ,Rx= = R= R,整理得 =1+Rx ,根据题图乙U1R U2-U1Ix U2-U1U1 (U2U1-1) U2U1 1R可知斜率 k=Rx= =2.60 ,7.5-1.002
9、.50S=r 2= =0.994 mm2,= = m=2.5810 -8 m,故电阻率达不到要求,使(d2)2 RxSL2.600.99410-6100用的有可能是再生铜或含过多杂质的次铜。55.(6 分)在“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验中,有两节新的干电池、开关、若干导线和待测金属管(其阻值约为 5 )及下列器材:A.电压表 03 V,内阻约 10 kB.电压表 015 V,内阻约 50 kC.电流表 00.6 A,内阻约 0.05 D.电流表 03 A,内阻约 0.01 E.滑动变阻器,010 F.滑动变阻器,0100 (1)要求较准确地测出其阻值,电压表应选 ,电流表应选 ,滑
10、动变阻器应选 ;(填序号) (2)实验中他的实物接线如图所示,请指出接线中的两处明显错误。错误 1: ; 错误 2: 。 答案 (1)A C E (2)导线连接在了滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法解析 (1)由于两节干电池的电动势为 3 V,所以电压表应选 A;由于通过金属管的最大电流约为 Im= = URx35A=0.6 A,所以电流表应选 C;在保证安全的前提下,为方便实验操作,应选最大阻值较小的滑动变阻器E。(2)由于待测金属管阻值远小于电压表内阻,所以电流表应用外接法,连线图中的两处明显错误分别是错误 1:导线连接在了滑动变阻器的滑片上;错误 2:采用了电流表内接法。6.在“测定
11、金属的电阻率”的实验中,某同学所测的金属导体的形状如图甲所示,其横截面为空心的等边三角形,外等边三角形的边长是内等边三角形边长的 2 倍,内三角形为中空。为了合理选用器材设计测量电路,他先用多用电表的欧姆挡“1”按正确的操作步骤粗测其电阻,指针如图乙,则读数应记为 。 6现利用实验室的下列器材,精确测量它的电阻 R,以便进一步测出该材料的电阻率 :A.电源 E(电动势为 3 V,内阻约为 1 )B.电流表 (量程为 00.6 A,内阻 r1约为 1 )C.电流表 (量程为 00.6 A,内阻 r2=5 )D.最大阻值为 10 的滑动变阻器 R0E.开关 S,导线若干(1)请在图丙虚线框内补充画
12、出完整、合理的测量电路图。(2)先将 R0调至最大,闭合开关 S,调节滑动变阻器 R0,记下各电表读数,再改变 R0进行多次测量。在所测得的数据中选一组数据,用测量量和已知量来计算 R 时,若 的示数为 I1, 的示数为 I2,则该金属导体的电阻 R= 。 (3)该同学用直尺测量导体的长度为 L,用螺旋测微器测量了外三角形的边长 a。测边长 a 时,螺旋测微器测量外三角的边长 a=5.665 mm。用已经测得的物理量 I1、I 2、L、a 及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为 = 。 答案 见解析解析 多用电表读数为:61 =6 ;(1)测量电路如图所示;(2)由欧姆定律可知:I
13、2r2=(I1-I2)R,解得 R= ;I2r2(I1-I2)7(3)导体的截面积为 S= a2- = a2,则根据欧姆定律 R= ,解得 = 。34 34(a2)23316 LS 33a2I2r216L(I1-I2)7.图(a)是测量电阻 RX的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选 0.6 A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝 ab 的总长为 30.0 cm。图(a)图(b)图(c)(1)根据原理图连接图(b)的实物图。(2)断开 S2,合上 S1;调节电源输出电压为 3.0 V 时,单位长度电阻丝的电压 u= V/cm。记录此时电流表 A1的示数。 (3)保持 S1闭合,合上 S
14、2;滑动 c 点改变 ac 的长度 L,同时调节电源输出电压,使电流表 A1的示数与步骤记录的值相同,记录长度 L 和 A2的示数 I。测量 6 组 L 和 I 值,测量数据已在图(c)中标出。写出 RX与 L、I、u 的关系式 RX= ;根据图(c)用作图法算出 RX= 。 答案 (1)见解析图 (2)0.1 (3) 6.0uLI8解析 (1)如图所示(2)u= =0.1 V/cm。3.0V30.0cm(3)由于电流表 A1的示数不变,因此 ac 段单位长度上的电压不变,R x两端的电压为 Lu,根据欧姆定律有RX= ,则 L= I,作出图像,如图所示,则根据图像的斜率求得 RX=6 。LuI RXu
