1、第4课时实验一:探究导体电阻与其影响因素的定量关系1.在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中,由=可知,对实验结果的准确性影响最大的是(A)A.导线直径d的测量B.电压U的测量C.电流I的测量D.导线长度的测量解析:四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响,但影响最大的是直径d,因为在计算式中取直径的平方.2.在探究金属丝的电阻与金属丝长度的关系的实验中,某实验小组得到了如图所示的Rl实验图线,则图线的斜率与导线的横截面积的乘积表示的物理量是.为了测量金属丝的电阻(阻值在510 之间),实验室提供了下列器材和电路图:A.电压表(03 V,内阻1 k)B.电压表(015 V,内阻
2、5 k)C.电流表(00.6 A,内阻2 )D.电流表(03 A,内阻0.5 )E.滑动变阻器(10 ,0.2 A)F.滑动变阻器(50 ,0.6 A)G.直流电源(6 V,内阻不计)另有开关一个、导线若干.实验中电路图应选,电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选.(只填器材的字母代号)解析:因为R=l,所以Rl图线的斜率与导线的横截面积的乘积表示金属丝电阻率.为了正确作出Rl图,电阻R应从较小值开始,因此在伏安法测电阻时要选择电流表外接,实验电路图选择(乙),由于电源的电动势为6 V,被测电阻的阻值5 以上,再综合考虑滑动变阻器的额定电流、电表的读数等,电压表选用A,电流表选用C,滑动变阻器
3、选用F.答案:金属丝电阻率(乙)ACF3.(2013年北京理综)某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值.(1)现有电源(4 V,内阻可不计),滑动变阻器(050 ,额定电流2 A),开关和导线若干,以及下列电表.A.电流表(03 A,内阻约0.025 )B.电流表(00.6 A,内阻约0.125 )C.电压表(03 V,内阻约3 k)D.电压表(015 V,内阻约15 k)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用,电压表应选用(选填器材前的字母);实验电路应采用图(a)中的(选填“甲”或“乙”).(2)图(b)是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的
4、电路图,补充完成图(b)中实物间的连线.(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图(c)所示,可得该电阻的测量值Rx=(保留两位有效数字).(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是.(选填选项前的字母)A.电流表测量值小于流经Rx的电流值B.电流表测量值大于流经Rx的电流值C.电压表测量值小于Rx两端的电压值D.电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,被测电阻Rx两端的电压U也随之增加,下列反映U
5、x关系的示意图中正确的是.解析:(1)为了减小误差,应使电表读数为量程的,因电源电动势为4 V,故电压表应选C,因此通过被测电阻Rx的最大电流Im= A=0.6 A,故电流表应选B,本题测的是一个小电阻,即,所以应采用电流表外接法,故采用图(a)中甲图.(2)电路连接如图所示.(3)由题图(c)中可读出电流表的读数为0.50 A,电压表的读数为2.6 V,故Rx=5.2 .(4)图(a)中甲图引起误差的原因主要是电压表的分流作用,即电流表的测量值大于流经Rx的电流值,选项B正确.图(a)中乙图引起误差的原因主要是电流表的分压作用,即电压表的测量值大于Rx两端的电压值,选项D正确.(5)因闭合开
6、关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,故将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增加,电路中总阻值逐渐减小,电流逐渐增大,则被测电阻Rx两端的电压U也随之增加.设滑动变阻器的总阻值为R,两端总长度为L则接入电路的阻值为R=(L-x),故被测电阻两端的电压U=,故选项A正确.答案:(1)BC甲(2)见解析(3)5.2(4)BD(5)A4.如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材,器材及其规格列表如下:器材规格待测电阻Rx电源E电压表V1电压表V2电流表A滑动变阻器R开关S、导线若干阻值在900 1 000 之间具有一定内阻,电动势约9.0 V量程2.0 V,内阻r1
7、=1 000 量程5.0 V,内阻r2=2 500 量程3.0 A,内阻r=0.10 最大阻值约100 ,额定电流0.5 A为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差,实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半,而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化.请用实线代替导线,在所给的实验器材图中选择若干合适的器材,连成满足要求的测量Rx阻值的电路.解析:通过待测电阻的最大电流Im= A=0.01 A=10 mA,故电流表A不能大角度偏转,故不能选电流表.可考虑用电压表测电流,V1的最大电流IV1=0.002 A=2 mA,V2的最大电流IV2=0.002 A=2 mA.若将V1与Rx串联再与V2并联
8、,则两支路电阻相差不大,两电压表指针偏角比较接近,且能够大角度偏转.要求调节滑动变阻器能使电表读数有明显的变化,应采用滑动变阻器的分压式接法.答案:连线如图5.(2013浙江杭州一模)某些固体材料受到外力后除了产生形变,其电阻率也要发生变化.这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”.现用如图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应,已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,实验室中有下列器材:A.电源E(3 V,内阻约为1 )B.电流表A1(0.6 A,内阻r1=5 )C.电流表A2(0.6 A,内阻r2约为1 )D.开关S,定值电阻R0(1)为了比较准确测量电阻Rx,请完成
9、虚线框内电路图的设计.(2)在电阻Rx上加一个竖直向下的力F(设竖直向下为正方向),闭合开关S,记下电表读数,A1读数为I1,A2读数为I2,得Rx=(用字母表示).(3)改变力的大小,得到不同的Rx值.然后让力反向从下向上挤压电阻,并改变力的大小,得到不同的Rx值.最后绘成图像如图所示.除观察到电阻Rx的阻值随压力F增大而均匀减小外,还可得到的结论是.当F竖直向下时可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx=.解析:(1)由于Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧,故用内阻已知的电流表A1作为电压表使用,由于A2内阻为近似值,故电流表A2应连在干路上,即可测出电阻Rx的阻值.电路设计如图所示.(2)由并
10、联电路规律可得:I1r1=(I2-I1)Rx,解得Rx=.(3)从图像可以看出压力方向改变,其阻值不变,其阻值与压力关系为一次函数.由图像可知,Rx=16-2F.答案:(1)见解析(2)(3)压力反向,阻值不变16-2F6.(2012春晖中学检测)某兴趣小组在做“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻Rx约为5 ,为了使测量结果尽量准确,从实验室找到以下供选择的器材:A.电池组(3 V,内阻1 )B.电流表A1(03 A,内阻0.0125 )C.电流表A2(00.6 A,内阻0.125 )D.电压表V1(03 V,内阻4 k)E.电压表V2(015 V,内阻15 k
11、)F.滑动变阻器R1(020 ,允许最大电流1 A)G.滑动变阻器R2(02 000 ,允许最大电流0.3 A)H.开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用(填写器材前字母代号).(2)电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路测电阻时,应采用电流表接法,将设计的电路图画在下面方框内.(3)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式=.解析:(1)由于电源电动势为3 V,则电压表选D;由I=可知电路中最大电流约为0.5 A,则电流表选C;滑动变阻器采用限流接法,故电阻不能太大,选F,所以本实验所选器材为ACDFH.(2)由于,故电流表采用外接法;设计的
12、电路如图所示. (4)由R=及S=()2可解得:=.答案:(1)ACDFH(2)外电路图见解析(3)7.(2011年浙江理综)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=1.25 A,电压表读数U随OP间距离x的变化如下表:x/mm6007008009001 0001 2001 4001 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400U/V3.954.505.1
13、05.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75(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.解析:(1)描点连线如图所示.(2)由题意R=由电阻定律R=联立解得:=.代入数据a= m=1.0210-6 mb= m=1.0410-7 mc= m=1.0410-6 m通过计算可知,金属丝a与c电阻率基本相同,远大于金属丝b的电阻率,电阻率允许范围a:0.9610-6 m1.1010-6 mb:8.510-8 m1.1010-7 mc:0.9610-6 m1.1010-6 m.答案:见解析8.某同学要测量一段电阻约为
14、200 的均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下:(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为 mm;(2)用毫米刻度尺测量其直径为4.70 mm;(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻R电流表A1(量程04 mA,内阻约50 )电流表A2(量程010 mA,内阻约30 )电压表V1(量程03 V,内阻约10 k)电压表V2(量程015 V,内阻约25 k)直流电源E(电动势4 V,内阻不计)滑动变阻器R1(阻值范围015 ,允许通过的最大电流2.0 A)滑动变阻器R2(阻值范围02 k,允许通过的最大电流0.5 A)开关S、导线若干为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在虚线框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.(4)若该同学测量得到的R测量值为220 ,由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为= m.(保留2位有效数字)解析:(1)游标卡尺的读数为50 mm+30.05 mm=50.15 mm.(3)滑动变阻器R2的阻值太大,故选R1,R1=15 200 ,所以用分压接法.R上的最大电压为4 V,选电压表V1,最大电流为Imax= A=15 mA,所以选电流表A2.RRV1,采用电流表外接法,电路图如图所示.(4)根据= m7.610-2 m.答案:(1)50.15(3)见解析图(4)7.610-2
