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1、实验(10):探究导体电阻与其影响因素的关系,一、实验原理图 二、基本实验要求 1.实验目的 探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。 2.实验原理 用控制变量法进行探究。保持横截面积和材料两个因素不变的条件下,改变导体长度,测出相应的电阻及导体长度,可得出电阻与导体长度的关系。然后再依次研究电阻与另外两个因素的关系。 利用本实验结果,我们还可以测量导体的电阻率,如果要具体测量导体的电阻,为减小误差,要根据被测电阻的大小,合理选择电流表内接法或外接法。,如上图,a、b、c、d是四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面:b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同;b与a长度不
2、同;c与a横截面积不同;d与a材料不同。图中四段导体是串联的,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比,因此,用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压,就能知道它们的电阻之比。 比较a、b的电阻之比与它们的长度之比;比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比;比较a、d的电阻是否相等。这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻的关系。改变滑动变阻器阻值,可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。,3.实验器材 被测金属导体、电压表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线。 4.实验步骤 (1)根据实验原理图,连接实物,让滑动变阻器接入电路部分电阻最大,闭合开关。 (2)移动滑动变阻器到某一位置,记录
3、a、b、c、d四条不同的金属导体材料两端的电压。 (3)移动滑动变阻器位置若干次,每次都重新记录a、b、c、d四条不同的金属导体材料两端的电压。 (4)梳理记录的数据,探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。 5.实验结论 导体的电阻与导体的长度成正比,导体的电阻与导体的横截面积成反比,导体的电阻与导体材料的性质有关。,考点1,考点2,考点1实验原理和操作 典例5在探究导体电阻与其影响因素的定量关系的实验中: (1)某实验小组用如图甲所示电路对镍铬合金丝和康铜丝进行探究,a、b、c、d是四种金属丝。 甲 实验小组讨论时,某同学对此电路提出异议,他认为,电路中应该串联一个电流表,只有测出
4、各段金属丝的电阻,才能分析电阻与其影响因素的定量关系。你认为要不要串联电流表?并简单说明理由。 ;,考点1,考点2,几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示:电路图中金属丝a、b、c分别为下表中编号为A、B、C的金属丝,则金属丝d应为下表中的 (用表中编号D、E、F表示)。,考点1,考点2,(2)该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后,想测定某金属丝的电阻率。 用毫米刻度尺测量金属丝长度为l=80.00 cm,用螺旋测微器测金属丝的直径如图乙所示,则金属丝的直径d为 ; 乙,考点1,考点2,丙 丁,按如图丙所示连接好电路,测量金属丝的电阻R。改变滑动变阻器的阻值,获得六组I、U数据描在
5、如图丁所示的坐标系上。由图可求得金属丝的电阻R= ,该金属丝的电阻率= m(保留两位有效数字)。,考点1,考点2,解析: (1)串联电路的电流处处相等,串联电阻两端电压与电阻成正比,不需要测出电流,根据电阻两端电压大小即可比较出电阻大小。 探究影响电阻的因素,应采用控制变量法,实验已选A、B、C的金属丝,根据控制变量法的要求,应控制材料的长度与横截面积相等而材料不同,因此d应选表中的E。,考点1,考点2,(2)由题图乙示螺旋测微器可知,其示数为1.5 mm+10.00.01 mm=1.600 mm; 根据坐标系内的点作出图象如图所示。 答案: (1)不需要,串联电路的电流处处相等,电压与电阻成
6、正比E (2)1.600 mm 0.52 1.310-6,考点1,考点2,考点2测量材料的电阻率 典例6(2017浙江4月学考)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3 V、内阻约为3 k的电压表;量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表;阻值为020 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。,考点1,考点2,甲 乙,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0.50 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。,考点1,考点2,解析: 由题图甲可得,电压表量程为3 V,示数应为2.50 V;被测量电阻属于小电阻,电流表应外接,P点应接b,题中要求电流表能从0开始变化,所以电路应采用分压接法,Q点应接a,根据电阻定律 ,代入数据可得长度为31.4 m。 答案: 2.50 接b 接a 31.4,
