北京快三电视开奖直播:2020選考物理 選修3-1 第七章 實驗8 探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系

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實驗8 探究導體電阻與其影響因素(包括材料)的關系

實驗原理

根據電阻定律公式知道只要測出金屬絲的長度和它的直徑d,計算出橫截面積S,并用伏安法測出電阻Rx,即可計算出金屬絲的電阻率。

把金屬絲接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻Rd4a1e26f933391bc9935829385c37475.png

實驗器材

電源,開關,滑動變阻器,電壓表,刻度尺,四段不同的金屬導體a、b、c、d(a、b、c為鎳鉻合金絲,d為康銅絲;a、b長度不同,橫截面積相同;c橫截面積與a不同,長度相同;d的橫截面積與長度都與a相同)。

實驗步驟

(1)測量各段金屬絲的橫截面積。

(2)請按照如圖1所示的電路圖連接好電路,并將滑動變阻器調到阻值最大處。

圖1

(3)測量金屬絲接入電路的有效長度。

(4)閉合開關,用電壓表分別測量a、b、c、d四段金屬絲兩端的電壓,從而知道它們的電阻比。

(5)比較a、b的電阻之比與它們的長度之比;比較a、c的電阻之比與它們的橫截面積之比;比較a、d的電阻是否相等。

(6)改變滑動變阻器滑片的位置,獲得多組實驗數據。

(7)總結得出導體的電阻與它的長度、橫截面積、材料這三個因素的關系。

注意事項

(1)通電時間不宜太長,電流要小。

(2)開關S閉合前,滑動變阻器的阻值要取最大值。

(3)注意電表的正、負接線柱接線是否正確,量程要適當。

(4)導線長度測量要注意測導線接入電路的有效長度。

熱點一 教材原型實驗

【例1】 “探究導體電阻與導體長度、橫截面積、材料的關系”的實驗電路如圖2所示,a、b、c、d是四種不同的金屬絲。現有四根鎳鉻合金絲和兩根康銅合金絲,其規格如下表所示。

圖2

編號

材料

長度/m

橫截面/mm2

A

鎳鉻合金

0.8

0.8

B

鎳鉻合金

0.5

0.5

C

鎳鉻合金

0.3

0.5

D

鎳鉻合金

0.3

1.0

E

康銅合金

0.3

0.5

F

康銅合金

0.8

0.8

(1)電路中四種金屬絲應分別選用上表中的   ?。ㄓ帽嗪瘧硎荊?。

(2)某學生對實驗數據分析歸納出:電路圖中四種金屬絲的電阻R與長度L、橫截面積S的關系可用比例式R∝5df3cdd0d0be1275621241689171fe3a.png來表示。你認為是否正確,為什么?

_____________________________________________________________________

(3)在交流合作時,有位同學提出用如下圖3所示的電路,只要將圖中P端分別和1、2、3、4相接,讀出電流,利用電流跟電阻成反比的關系,也能探究出導體電阻與其影響因素的定量關系,請你對其作出評價。

圖3

解析?。?)本實驗采用的是控制變量法,分別選用導體材料相同、橫截面積相同時,導體的長度不同,B、C符合要求;選用導體材料相同、長度相同時,導體的橫截面積不同,C、D符合要求;選用導體橫截面積相同、長度相同時,導體的材料不同,C、E符合要求。故選B、C、D、E。

(2)不正確,因為它們的材料不完全相同?。?)不能探究出。實驗過程中無法保證每次金屬絲兩端的電壓相等

答案?。?)BCDE?。?)見解析?。?)見解析

熱點二 實驗拓展創新

【例2】?。?016·浙江理綜)某同學用伏安法測量導體的電阻,現有量程為3 V、內阻約為3 kΩ的電壓表和量程為0.6 A、內阻約為0.1 Ω的電流表。采用分壓電路接線,圖4甲是實物的部分連線圖,待測電阻為圖乙中的R1,其阻值約為5 Ω。

圖4

(1)測R1阻值的最優連接方式為導線①連接   ?。ㄌ頰或b)、導線②連接   ?。ㄌ頲或d)。

(2)正確接線測得實驗數據如表,用作圖法求得R1的阻值為    Ω。

U/V

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

2.40

I/A

0.09

0.19

0.27

0.35

0.44

0.53

(3)已知圖乙中R2與R1是材料相同、厚度相等、表面為正方形的兩導體,R2的邊長是R1的62ec504c9bac31b1d99f665006646af6.png,若測R2的阻值,則最優的連線應選   ?。ㄌ鈦∠睿?。

A.①連接a,②連接c B.①連接a,②連接d

C.①連接b,②連接c D.①連接b,②連接d

解析?。?)因電壓表的內阻遠大于待測電阻R1的阻值,則電流表采用外接法,而滑動變阻器應采用分壓式接法,故測R1阻值的最優連接方式為導線①連接a,導線②連接d;

(2)建立坐標系描點連線如答案圖所示,

則R1=c9060f2835b6289cac8c994870171554.png

=b02cb3fbfaa9377fbf05dd89bbe398b1.png Ω=4.5 Ω;

(3)根據電阻定律可得,R=ρ839cb53a606df215e539349e4ee78cfc.png=dfa3466ab109fcbf6a25274438755d90.png,故R2=R1,要測R2的阻值,與測量R1一樣,最優的連線應①連接a,②連接d,選項B正確。

答案?。?)a d?。?)如圖所示 4.4~4.7?。?)B

1.如圖5所示為“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的電路。a、b、c、d是不同的金屬導體,b、c、d與a相比,分別只有一個因素不同:b與a長度不同,c與a橫截面積不同,d與a材料不同,各導體兩端的理想電壓表的示數分別用Ua、Ub、Uc、Ud表示。下列說法錯誤的是( ?。?p>

圖5

A.開關閉合前,需移動滑片使滑動變阻器的阻值最大

B.研究電阻與長度的關系時,需分別測量a、b兩條導體兩端的電壓值

C.如果Ua<Uc,說明導體c的橫截面積大于導體a的橫截面積

D.如果Ua<Ud,說明導體d材料的電阻率大于導體a材料的電阻率

答案 C

2.在“測定金屬的電阻率”的實驗中,待測金屬絲的電阻Rx約為5 Ω,實驗室備有下列實驗器材:

E.變阻器R1(0~10 Ω,0.6 A)

F.變阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A)

G.電池組E(電動勢為3 V,內阻約為0.3 Ω)

H.開關S,導線若干

(1)為減小實驗誤差,應選用的實驗器材有   ?。ㄌ畬牛?。

(2)為減小實驗誤差,應選用圖6中   ?。ㄑ√睢凹住被頡耙搖保┪檬笛櫚牡緶吩磽?,并按所選擇的電路原理圖把圖7中的實物圖用線連接起來。

圖6

圖7

解析?。?)由于電源的電動勢為3 V,所以電壓表應選A;被測電阻約為5 Ω,電路中的最大電流約為I=de24043aeb7b55f5c08fabec9a73c6e7.png=2e6bc1de54d06d6caa3cab8880a44998.png A=0.6 A,電流表應選D;根據變阻器允許通過的最大電流可知,變阻器應選E;還要選用電池和開關,導線若干。故應選用的實驗器材有ADEGH。

(2)由于0b5cd8dc28b27fe26a7b32e3cc2ef8a3.png>eb907033459aa5347975df6b7ba23edc.png應采用電流表外接法,應選圖乙所示電路,實物連接如圖所示。

答案?。?)ADEGH?。?)乙 實物圖見解析

3.(2017·4月浙江選考)小明用電學方法測量電線的長度。首先,小明測得電線銅芯的直徑為1.00 mm,估計其長度不超過50 m(已知銅的電阻率為1.75×10-8 Ω·m)。

現有如下實驗器材:①量程為3 V、內阻約為3 kΩ的電壓表;②量程為0.6 A、內阻約為0.1 Ω的電流表;③阻值為0~20 Ω的滑動變阻器;④內阻可忽略、輸出電壓為3 V的電源;⑤阻值為R0=4.30 Ω的定值電阻,開關和導線若干。

小明采用伏安法測量電線電阻,正確連接電路后,調節滑動變阻器,電流表的示數從0開始增加,當示數為0.50 A時,電壓表示數如圖8甲所示,讀數為    V。根據小明測量的信息,圖乙中P點應該   ?。ㄑ√睢敖觓”“接b”“接c”或“不接”),Q點應該   ?。ㄑ√睢敖觓”“接b”“接c”或“不接”)。小明測得的電線長度為    m。

 

甲           乙

圖8

解析 量程為3 V,所以讀數為2.50 V;由于電流表的示數從0開始增加,滑動變阻器應采用分壓式接法,Q接a點,為減小誤差電流表應外接,P接b點,根據Rx+R0=43c4ba3bccd7772a3fefe659023d623c.png,Rx=ρc9f8a4a31f0403905bd30cb7438e0804.png,S=8dc49dc7c31f6ae90b33169dc0d834c2.png,聯立可得L=31.4 m。

答案 2.50 接b 接a 31.4

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