2021版浙江新高考選考物理一輪復(fù)習(xí)教師用書：11實驗微講座32實驗八　探究導(dǎo)體電阻與其影響因素（包括材料）的關(guān)系-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

一、實驗?zāi)康?br /> 1．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(jìn)一步測出金屬絲的電阻率．
二、實驗原理
由R＝ρ得ρ＝，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ρ.
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(jìn)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(jìn)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：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.
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)
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
(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(dá)為(x＋K×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＝Ux＋UA
電壓表分流
I測＝Ix＋I(xiàn)V
電阻測量值
R測＝＝Rx＋RA＞Rx，測量值大于真實值
R測＝＝＜Rx，測量值小于真實值
適用
條件
RA?Rx
RV?Rx
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(jìn)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.
4．U、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(rèn)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U－I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ρ＝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(jìn)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0～0.6A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(U－I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(yuǎn)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?。?br /> 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5Ω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(0～50Ω，額定電流2A)、開關(guān)和導(dǎo)線若干，以及下列電表：
A．電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.025Ω)
B．電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)
C．電壓表(0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)
D．電壓表(0～15V，內(nèi)阻約15kΩ)
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＝＝________Ω(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U－x關(guān)系的示意圖中正確的是________．

[解析]　(1)電源電動勢E＝4V，被測電阻Rx≈5Ω，則Imax＝＝A＝0.8A，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)I＝0.50A，電壓表示數(shù)U＝2.60V，故Rx＝＝5.2Ω.
(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?。O(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U＝E＝，由這一關(guān)系式分析可知，選項A正確．
[答案]　(1)B　C　甲　(2)如圖所示
(3)5.2　(4)B　D　(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58.7Ω.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(jìn)？請寫出兩條建議：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________.
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(0＋41.0×0.01)mm＝0.410mm.
(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