（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 11 實驗微講座3 2 實驗八 探究導(dǎo)體電阻與其影響因素（包括材料）的關(guān)系教學(xué)案

實驗八探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系一、實驗?zāi)康?掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法2掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法3學(xué)會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率二、實驗原理由R得，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率.三、實驗器材被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干四、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用1螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)(1)螺旋測微器的構(gòu)造：如圖所示是常用的螺旋測微器它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上旋鈕D、微調(diào)旋鈕D和可動刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上(2)螺旋測微器的原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退0.5mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺(3)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出測量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm15.0×0.01mm2.150mm.2游標(biāo)卡尺(1)構(gòu)造(如圖所示)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出的與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為(xK×精確度)mm.五、伏安法測電阻1電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測RxRARx，測量值大于真實值R測Rx，測量值小于真實值適用條件RARxRVRx適用于測量大阻值電阻小阻值電阻2.兩種電路的選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”(2)臨界值計算法Rx<時，用電流表外接法；Rx>時，用電流表內(nèi)接法(3)實驗試探法：按圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法六、實驗步驟1直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導(dǎo)線的橫截面積S.2電路連接：按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路3長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l.4U、I測量：把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.5拆去實驗線路，整理好實驗器材七、數(shù)據(jù)處理1在求Rx的平均值時可用兩種方法(1)用Rx分別算出各次的數(shù)值，再取平均值(2)用UI圖線的斜率求出2計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算式Rx.八、注意事項1本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法2實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端3測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值4測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值5閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置6在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流強度I不宜過大(電流表用00.6A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大7求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用R算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象(UI圖線)來求出若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮九、誤差分析1金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一2采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小3金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差4由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差 對實驗原理與操作的考查【典題例析】(2020·金華質(zhì)檢)某同學(xué)通過實驗測定一個阻值約為5的電阻Rx的阻值(1)現(xiàn)有電源(4V，內(nèi)阻可不計)、滑動變阻器(050，額定電流2A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列電表：A電流表(03A，內(nèi)阻約0.025)B電流表(00.6A，內(nèi)阻約0.125)C電壓表(03V，內(nèi)阻約3k)D電壓表(015V，內(nèi)阻約15k)為減小測量誤差，在實驗中，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_(選填器材前的字母)；實驗電路應(yīng)采用圖中的_(選填“甲”或“乙”)(2)圖丙是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線請根據(jù)在(1)問中所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線(3)接通開關(guān)，改變滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.某次電表示數(shù)如圖丁所示，可得該電阻的測量值Rx_(保留兩位有效數(shù)字)(4)若在(1)問中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是_；若在(1)問中選用乙電路，產(chǎn)生誤差的主要原因是_(選填選項前的字母)A電流表測量值小于流經(jīng)Rx的電流值B電流表測量值大于流經(jīng)Rx的電流值C電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值D電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值(5)在不損壞電表的前提下，將滑動變阻器滑片P從一端滑向另一端，隨滑片P移動距離x的增加，被測電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加，下列反映Ux關(guān)系的示意圖中正確的是_解析(1)電源電動勢E4V，被測電阻Rx5，則ImaxA0.8A，電流表若選A，讀數(shù)時誤差較大，因此電流表應(yīng)選B；考慮電壓表測量電壓時的指針轉(zhuǎn)動范圍，電壓表應(yīng)選C.由于>Rx，故電流表應(yīng)選擇外接法(甲圖)(3)題圖的電流表示數(shù)I0.50A，電壓表示數(shù)U2.60V，故Rx5.2.(4)甲電路中產(chǎn)生誤差的原因是由于電壓表的分流作用，使電流表的示數(shù)大于流過Rx的電流，選項B正確；乙電路的誤差來源于電流表的分壓作用，電壓表示數(shù)為Rx和電流表的電壓之和，選項D正確(5)x增加，U隨之增加，說明變阻器接入電路的電阻R隨x的增加而減小設(shè)變阻器的總阻值為R0，滑片P從一端滑向另一端移動的距離為L.忽略電壓表、電流表的內(nèi)阻對電路的影響，則被測電阻Rx兩端電壓UE，由這一關(guān)系式分析可知，選項A正確答案(1)BC甲(2)如圖所示(3)5.2(4)BD(5)A(2020·麗水質(zhì)檢)某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件_(選填“A”“B”“C”或“D”)從圖甲中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為_mm.甲乙(2)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化由此可以推斷：電路中_(填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了_(選填“短路”或“斷路”) .(3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7.為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)作怎樣的改進？請寫出兩條建議：_；_.解析：(1)螺旋測微器讀數(shù)時應(yīng)先將鎖緊裝置鎖緊，即旋緊B.螺旋測微器的示數(shù)為(041.0×0.01)mm0.410mm.(2)電壓表的示數(shù)不為零，電流表的示數(shù)幾乎為零，說明連接兩電表的電路是導(dǎo)通的而滑動變阻器幾乎不起作用，說明線路電阻很大，故可判斷7、8、9間斷路(3)由題意知0.005<0.02，說明電流表的分壓作用不顯著，故可將電流表改為內(nèi)接，并測出多組U、I值，求出Rx后，再取平均值作為實驗結(jié)果答案：(1)B0.410(2)7、9斷路(3)電流表改為內(nèi)接測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值(或測量多組電流和電壓值用圖象法求電阻值)對實驗數(shù)據(jù)處理的考查【典題例析】(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為_mm.(2)如圖乙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為_mm，_mm，_mm.(3)圖丙使用0.6A量程時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)是_A；當(dāng)使用3A量程時，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表_A，圖中表針示數(shù)為_A.圖丁使用較小量程時，每小格表示_V，圖中表針的示數(shù)為_V若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示_V，圖中表針示數(shù)為_V.(4)旋鈕式電阻箱如圖戊所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為_.今欲將接入電路的電阻改為2087，最簡單的操作方法是_若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為_解析(1)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為1.5mm，可動刻度讀數(shù)為27.3×0.01mm0.273mm，讀數(shù)應(yīng)為：1.5mm0.273mm1.773mm.(2)最上面圖讀數(shù)：整毫米讀數(shù)是17mm，不足1毫米讀數(shù)是7×0.1mm0.7mm，最后結(jié)果是17mm0.7mm17.7mm.中間圖讀數(shù)：整毫米讀數(shù)是23mm，不足1毫米讀數(shù)是17×0.05mm0.85mm，最后結(jié)果是23mm0.85mm23.85mm.最下面圖讀數(shù)：整毫米讀數(shù)是3mm，不足1毫米讀數(shù)是9×0.02mm0.18mm，最后結(jié)果是3mm0.18mm3.18mm.(3)使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3A量程時，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2.20A.電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時，每小格表示0.5V，表針示數(shù)為8.5V.(4)電阻為1987.最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0.每個電阻箱的最大阻值是9999，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×999919998.故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為019998.答案(1)1.773(2)17.723.853.18(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0019998某同學(xué)做“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”的實驗，步驟如下：(1)用游標(biāo)尺為20分度的游標(biāo)卡尺測量某圓柱導(dǎo)體的長度，如圖甲所示，由圖可知其長度為_mm.(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為_mm.(3)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖丙所示，則該圓柱體的阻值約為_.(4)該同學(xué)想用伏安法更精確地測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：A待測圓柱體電阻R；B電流表A1(量程04mA，內(nèi)阻約50)；C電流表A2(量程020mA，內(nèi)阻約30)；D電壓表V1(量程03V，內(nèi)阻約10k)；E電壓表V2(量程015V，內(nèi)阻約25k)；F直流電源E(電動勢4V，內(nèi)阻不計)；G滑動變阻器R1(阻值范圍015，允許通過的最大電流2.0A)；H滑動變阻器R2(阻值范圍02k，允許通過的最大電流0.5A)；I開關(guān)S；J導(dǎo)線若干為使實驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，請在虛線框中畫出測量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(5)若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測量得到的R測量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為_·m.(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)主尺讀數(shù)為50mm，游標(biāo)尺上第3條刻度線與主尺對齊，讀數(shù)為3×0.05mm0.15mm，則長度為50.15mm.(2)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為4.5mm，可動刻度讀數(shù)為0.200mm，則直徑為4.700mm.(3)電阻的阻值R22×10220.(4)電源電動勢為4V，電壓表選V1，電阻中最大電流約為ImaxA18mA，則電流表選A2，若采用限流接法，所給定的滑動變阻器R1太小，R2太大，都不便于調(diào)節(jié)，故必須采用分壓接法，滑動變阻器應(yīng)選擇R1，電路圖如答案圖所示(5)由電阻定律R，Sd2，代入解得0.076·m.答案：(1)50.15(2)4.700(3)220(4)如圖所示(5)7.6×102電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可(1)03V的電壓表和03A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V或0.1A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位(2)對于015V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1V1分別用如圖甲、乙兩種電路測量同一未知電阻的阻值圖甲中兩表的示數(shù)分別為3V、4mA，圖乙中兩表的示數(shù)分別為4V、3.9mA，則待測電阻Rx的真實值為()A略小于1kB略小于750C略大于1kD略大于750解析：選D.先判斷采用的測量方法，由于在兩種不同的接法中電壓表的示數(shù)變化大，說明測量的是小電阻，這樣電流表分壓較大，應(yīng)該采用甲圖進行測量比較準(zhǔn)確甲圖中測量值較真實值偏小2(2020·湖州檢測)完成下列讀數(shù)：a_mmb_mmc_mmd_mm答案：0.482(0.4810.483)0.532(0.5310.533)4078(4.0764.078)5.666(5.6655.667)3(2020·浙江六校聯(lián)考)現(xiàn)要測定一段粗細均勻、電阻約為60的合金絲的電阻率，若已測得其長度，要盡量精確的測量其電阻值R，器材有：電池組(電動勢3.0V，內(nèi)阻約1)；電流表(量程0100mA，內(nèi)阻約0.5)；電壓表(量程03V，內(nèi)阻約3k)；滑動變阻器R1(010，允許最大電流2.0A)；滑動變阻器R2(0500，允許最大電流0.5A)；開關(guān)一個、導(dǎo)線若干(1)以上器材中，所用的滑動變阻器應(yīng)選_(選填“R1”或“R2”)(2)用螺旋測微器測量合金絲直徑時的刻度位置如圖甲所示，讀數(shù)為_mm.(3)如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路，閉合開關(guān)之前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移到_(選填“最左端”或“最右端”)(4)為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)改進的是_(填選項前的字母)A電流表連接方式改為內(nèi)接法B滑動變阻器連接方式改為限流式解析：(1)為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器需要采用分壓式接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇R1.(2)由圖示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：05mm20.3×0.01mm0.703mm.(3)由題圖所示電路可知，滑動變阻器采用分壓接法，為保護電路，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于最右端(4)120，50，因此電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，故選A.答案：(1)R1(2)0.703(3)最右端(4)A13