高三物理电学实验——测定导体电阻率专题

高三物理电学实验——测定导体电阻率专题命题人：潘五洲1.某同学通过实验测量一种合金的电阻率．(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图1所示的部件__________(选填“A”，“B”，“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.(2)图2所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：电路中______(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)．(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议．2.可记忆电阻有许多新奇特性，例如负差分电阻效应，多重与可控导电率，迟滞效应等等，从资料上获知某可记忆电阻Rx的I-U特性曲线如图所示。现要利用实验亲自描绘此元件加正向电压时的I-U特性曲线，除外，另有器材如下：A．直流电源6V内阻不计B．电压表V量程6V，内阻约6kC．电流表A1量程60mA，内阻约10D．电流表A2量程l0mA，内阻约20,E．滑动变阻器R（总阻值为20）开关1个，导线若干①由已知的I-U图象可得出，电压在0～2.5V范围时，可记忆电阻的电阻值约为_________；②为较准确地描绘可记忆电阻的I-U图线，需要在0～3.5V和3.5～6V两个电压段上采用不同的电路和电流表．在描绘0～3.5V电压下的I-U图线时，应选甲，乙，丙，丁四个电路中的_________电路，电流表应选________(填C或D)；描绘3.5～6V电压下的I-U图线时，应选甲，乙，丙，丁四个电路中的________电路，电流表应选_________(填C或D)．3.用伏安法测定电阻约为5Ω的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池．如图1甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座两端的接线柱上，底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头P，触头上固定了接线柱，按下P时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出．实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示．(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动________使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动________夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数．(填仪器部件的字母符号)(2)根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将图2所示实物图连接成实验电路．(3)闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变P的位置，得到几组U，I，L的数据，用R＝计算出相应的电阻值后作出R—L图线如图3所示．取图线上两个点间数据之差ΔL和ΔR，若电阻丝直径为d，则电阻率ρ＝________.4.某同学通过实验测定一根粗细均匀，阻值约为5合金丝电阻率的实验，①用螺旋测微器测定合金丝直径的结果如图所示，合金丝的直径为________mm。②现有如下器材：A．输出电压可调的学生电源(2V，4V，6V内阻可不计)B．电流表(0~0.6A，内阻约0.2Ω)C．电压表(0~3V，内阻约3k)D．待测电阻RxE．保护电阻R0=5F．滑动变阻器(0~5，额定电流2A)G．滑动变阻器(0～2，额定电流1A)H．开关和导线若干为了减小测量误差，本实验应选用图中两种电路图中的_______(填相应的电路图下的字母A或B)；③为了提高测量准确度，获取多组据，因此电源电压应选用______V；滑动变阻器应选用______(选填器材前的字母)；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1所示电路对镍铬合金和康铜丝进行探究，a，b，c，d是四种金属丝．①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．②几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示：电路图中三种金属丝a，b，c分别为下表中编号为A，B，C的金属丝，则d应选下表中的________(用表中编号D，E，F表示).(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．①用毫米刻度尺测量金属丝长度为L＝80.00cm，用螺旋测微器测金属丝的直径如图2甲所示，则金属丝的直径d为________.②按如图乙所示连接好电路，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数据描在图丙中所示的坐标系上．由图可求得金属丝电阻R＝________Ω，该金属丝的电阻率ρ＝________Ω·m(保留两位有效数字)．答案解析1.【答案】(1)B0.410(2)7，9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值．(或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻值)【解析】(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为(0＋41.0×0.01)mm＝0.410mm.(2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的．而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7，8，9间断路．(3)由题知≈0.005≈0.019，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U，I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果．2.【答案】①50；②甲；C；乙；D．【解析】①由图1所示图象可知，电压在0～2.5V范围时，可记忆电阻的电阻值约为R==50Ω②由图1所示图象可知，在0～3.5V电压段上，电流最大值为50mA，则电流表应选C，在该段电阻最大值约为50Ω，电流表内阻约为10Ω，电压表内阻约为6000Ω，电压表内阻远大于电阻阻值，电流表应采用外接法，由图象可知，在该电压段上，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，因此电路图应选甲；由图1所示图象可知，在3.5～6V电压段上，最大电流小于10mA，则电流表应选D，最大电阻约为R==437.5Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω，因此滑动变阻器应采用分压接法，电流表内阻约为20Ω，电压表内阻约为6000Ω，相对来说，电阻阻值远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，实验电路图选乙。3.【答案】(1)DHG(2)见解析图(3)【解析】(1)在用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮，使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动微调旋钮夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮使F固定后读数．(2)根据电路图，连接实物图(3)根据R＝ρ，得ΔR＝ρ，而S＝，代入得：ρ＝.4.【答案】①0.546－0.549，②B，③6，G【解析】合金丝的直径为d=0+0.5+4.8×0.01=0.548mm；阻值约为5合金丝电阻对比电压表，电流表的内阻为小电阻，应用外接法处理，B正确；为了提高测量准确度，获取多组数据，因此电源电压应选用6V时，Rx的两端电压可接近3V电压表的量程；滑动变阻器应选用滑动变阻器(0～2，额定电流1A)，得出的电流，电压都较大，不超量程，故相对误差小。5.【答案】(1)①不需要，串联电路电流处处相等，电压与电阻成正比②E(2)①1.600mm②0.51.3×10－6【解析】(1)①串联电路电流处处相等，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．②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.(2)①由图示螺旋测微器可知，其示数为1.5mm＋10.0×0.01mm＝1.600mm；②根据坐标系内的点作出图象如图所示．由图象可知，电阻阻值为R＝＝Ω＝0.5Ω；由电阻定律R＝ρ＝ρ可得，电阻率ρ＝＝Ω·m≈1.3×10－6Ω·m.