1、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 注意事项,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,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。,四、数据处理,五、注意事项 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,
2、求其平均值。,考点一 实验原理与实验操作,考点突破,例1 学校实验室有一长约为1 m的均匀金属管样品(电阻约为5 ),横 截面如图甲所示,某物理兴趣小组想测量金属管中空部分的截面积以及 该金属管的电阻。,(1)用螺旋测微器测量金属管的外径,金属管的外径为2.620 mm。 (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00.6 A,内阻约为1 ) B.电流表 (量程03 A,内阻约为0.1 ) C.电压表 (量程03 V,内阻约为3 k) D.滑动变阻器R1(最大阻值1 k,额定电流0.1 A) E.滑动变阻器R2(最大阻值5 ,额定电流3 A
3、),F.蓄电池(电动势为6 V,内阻不计) G.开关一个,带夹子的导线若干 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)若金属管样品材料的电阻率为,通过多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,则计算金属管中空部分截面积 的表达式为S= 。,答案 (2)A E (3)如图所示(4) -,解析 (2)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
4、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= ,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 ,实验室备有下列实验器材: A.电压表 (量程03 V,内阻约为15 k) B.电压表 (量程015 V,内阻约为75 k) C.电流表 (量程03 A,内阻约为0.2 ) D.电流表 (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)(多选)为减小实验误差,
5、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)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 丝的直径为0.635 mm,两电表的示数如图丁所示,电阻值为 。,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= = 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;还要选用电池组和开关,导线若 干。故应选用的实
6、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1.20 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 。,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03 V、内阻约为3 k的电压表和量程为00.6 A、内阻约为0.1 的电流表。采用分压电路接线,图1是实物的部分连线图,待测电阻为图2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
7、据如表,用作图法求得R1的阻值为 。,(3)已知图2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d C.连接b,连接c D.连接b,连接d,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=0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率,采 用如图所示的实验电路。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 5 A,电压表读数U随OP间的距离
8、x的变化如下表:,(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,并进行比较。,(2)根据电阻定律R= 可得=R = 。 则a= m=1.0010-6 m b= m=1.0410-7 m c= m=1.0410-6 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3 V,内阻不可忽略) 两个完全相同的电流表A1、
9、A2(量程为3 mA,内阻不计) 电阻箱R(最大阻值9 999 ) 定值电阻R0(可供选择的阻值有1 k和10 k的两种),开关S,导线若干,刻度尺。实验步骤如下: A.测得圆柱形玻璃管内径d=20 mm;,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,多次重复实验步骤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 k的一种;,(2)玻璃管内水柱电阻的表达式Rx= (用R0、R、
10、I1、I2表示); (3)若在上述步骤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,则自来水的电阻率= m(保留两位有效数字)。,答案 (1)1 (2) (3)16,解析 (1)定值电阻所在支路最小电阻约为: = = =1 k, 为了多测几组数据,较好地完成该实验,定值电阻R0应选1 k; (2)并联电路电压相等,则有:I2(R+R0)=I1Rx 则待测电阻阻值为:Rx= ; (3)由电阻定律可知: Rx= = = =,则有:R= L-R0 由题意可知:电流表A1、A2示数I1、I2均相等,则有:R= L-R0, 由图示图像可知,图像斜率: k= = /m=5104 /m, 电阻率为: = = m16 m。,
