2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流第6節(jié)第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)探究導(dǎo)體電阻與其影響因素包括材料的關(guān)系課時(shí)訓(xùn)練含解析新人教版選修3-1

PAGE6-第2課時(shí)試驗(yàn):探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系1.(2024·溫州十校聯(lián)合體聯(lián)考)某同學(xué)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5Ω的電阻Rx的阻值。(1)現(xiàn)有電源(恒定為3V)、滑動(dòng)變阻器(0～10Ω,額定電流1A)、開(kāi)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(cè)量誤差,在試驗(yàn)中,電流表應(yīng)選用,電壓表應(yīng)選用(選填器材前的字母);試驗(yàn)電路應(yīng)采納圖1中的(填“甲”或“乙”)。

(2)圖2是測(cè)量Rx的試驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線。請(qǐng)依據(jù)在(1)問(wèn)中所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖2中實(shí)物間的連線。(3)接通開(kāi)關(guān),變更滑動(dòng)變阻器電阻,某次電表示數(shù)如圖3所示,對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I=A,電壓表示數(shù)U=V?？傻迷撾娮璧臏y(cè)量值Rx=Ω。

解析:(1)電源電壓為3V,待測(cè)電阻為5Ω,電路中可能的最大電流為I=URx=35(2)連線如圖所示。(3)對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I=0.52A,電壓表示數(shù)U=2.60V?？梢?jiàn)該電阻的測(cè)量值Rx=UI=2.600.答案:(1)BC甲(2)連線見(jiàn)解析(3)0.522.605.02.(2024·浙江嘉興一中期末)某愛(ài)好小組對(duì)市場(chǎng)中電線進(jìn)行調(diào)查,(1)如圖1所示,采納繞線法測(cè)得該電線直徑為mm;

(2)取長(zhǎng)度為100m的電線,欲測(cè)其電阻:①先用多用電表進(jìn)行粗略測(cè)量,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于“×10”擋并調(diào)零后,兩表筆接觸待測(cè)電阻的兩端進(jìn)行測(cè)量,表盤(pán)指針如圖2所示。為了使測(cè)量值更精確,“選擇開(kāi)關(guān)”應(yīng)置于(填“×1”“×100”或“×1k”)擋,并將兩表筆短接,調(diào)整圖3中(選填“A”或“B”)重新調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量。

②再用伏安法測(cè)量其電阻,并設(shè)計(jì)圖4電路,則電壓表的另一端應(yīng)接(填“a”或“b”),測(cè)量得電壓表示數(shù)為4.50V,而電流表讀數(shù)如圖5所示,則所測(cè)的電阻為Ω。

解析:(1)由圖可知,10匝線圈的直徑的總長(zhǎng)度為12.5mm;則導(dǎo)線的直徑為12.510mm=1.25mm②因待測(cè)電阻的阻值較小,故應(yīng)采納電流表外接法,故電壓表的另一端應(yīng)接a;電流表量程為3A,則最小分度為0.1A,則讀數(shù)為2.50A;則電阻R=4.502.50答案:(1)1.25(2)①×1B②a1.803.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”試驗(yàn)中,為了探究3根材料未知、橫截面積均為S=0.20mm2的金屬絲a,b,c的電阻率,采納如圖所示的試驗(yàn)電路.M為金屬絲c的左端點(diǎn),O為金屬絲a的右端點(diǎn),P是金屬絲上可移動(dòng)的接觸點(diǎn).在試驗(yàn)過(guò)程中,電流表讀數(shù)始終為I=1.25A,電壓表讀數(shù)U隨OP間的距離x的變更如下表:x/mm600700800900100012001400U/V3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1600180020002100220023002400U/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變更的圖線;(2)求出金屬絲的電阻率ρ,并進(jìn)行比較。解析:(1)以O(shè)P間距離x為橫軸,以電壓表讀數(shù)U為縱軸,描點(diǎn)、連線繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變更的圖線.(2)依據(jù)電阻定律R=ρlS可得ρ=R·Sl=UIρa(bǔ)=(6.50-3.95)×0.ρb=(7.15-6.50)×0.20ρc=(9.75-7.15)×0.20通過(guò)計(jì)算可知,金屬絲a與c電阻率接近,遠(yuǎn)大于金屬絲b的電阻率.答案:見(jiàn)解析4.國(guó)標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來(lái)水在15℃時(shí)電阻率應(yīng)大于13Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測(cè)量15℃自來(lái)水的電阻率,其中內(nèi)徑勻稱的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管,細(xì)管上加有閥門K以限制管內(nèi)自來(lái)水的水量,玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽視),右活塞固定,左活塞可自由移動(dòng)。試驗(yàn)器材還有:電源(電動(dòng)勢(shì)約為3V,內(nèi)阻可忽視),電壓表V1(量程為3V,內(nèi)阻很大),電壓表V2(量程為3V,內(nèi)阻很大),定值電阻R1(阻值4kΩ),定值電阻R2(阻值2kΩ),電阻箱R(最大阻值9999試驗(yàn)步驟如下:A.用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d;B.向玻璃管內(nèi)注滿自來(lái)水,并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度L;C.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù);D.把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R;E.變更玻璃管內(nèi)水柱長(zhǎng)度,重復(fù)試驗(yàn)步驟C,D,記錄每一次水柱長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R;F.斷開(kāi)S,整理好器材。(1)游標(biāo)卡尺測(cè)玻璃管內(nèi)徑d,如圖乙d=30.00mm。(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為Rx=(用R1,R2,R表示)。

(3)利用記錄的多組水柱長(zhǎng)度L和對(duì)應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù),繪制出如圖丙所示的R1L關(guān)系圖象。自來(lái)水的電阻率ρ=Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。

(4)本試驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則自來(lái)水電阻率測(cè)量結(jié)果將(填“偏大”“不變”或“偏小”)。

解析:(2)把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù),得到通過(guò)水柱的電流I1=UR1。由閉合電路歐姆定律,E=U+UR1Rx;把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R,得到該支路的電流I2=UR。由閉合電路歐姆定律,E=U+URR(3)由電阻定律Rx=ρLS,Rx=R1R2R聯(lián)立解得,R=R1R2Sρ1L。R-1L關(guān)系圖象斜率k=0.4×103Ω·(4)本試驗(yàn)中若電壓表V1內(nèi)阻不是很大,則通過(guò)水柱的電流I1大于測(cè)量值,即UR1Rx>URR2,得到Rx答案:(2)R15.在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系”試驗(yàn)中,器材有:A.粗細(xì)勻稱的金屬絲(長(zhǎng)度為1.1m,總電阻約5Ω)B.直流電源(1.5V,內(nèi)阻不計(jì))C.電流表(量程0.6A,內(nèi)阻約為1Ω)D.電流表(量程300mA,內(nèi)阻約為2Ω)E.電壓表(1.5V,內(nèi)阻約3kΩ)F.滑動(dòng)變阻器(10Ω,1.0A)G.定值電阻(5.0Ω,1.0A)H.刻度尺、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干為了探究金屬絲的電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系,甲、乙兩位同學(xué)選擇以上部分器材設(shè)計(jì)如圖a所示電路。甲同學(xué)漸漸減小金屬絲接入電路的長(zhǎng)度x,調(diào)整滑動(dòng)變阻器的觸頭位置,同時(shí)保持電壓表示數(shù)不變,讀出對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù),通過(guò)計(jì)算得到金屬絲電阻R甲。得到詳細(xì)數(shù)據(jù)如表一所示。表一12345金屬絲長(zhǎng)度/cm20.040.060.080.0100.0金屬絲電阻/Ω2.22.63.24.05.0乙同學(xué)漸漸減小金屬絲接入電路的長(zhǎng)度x,調(diào)整滑動(dòng)變阻器的觸頭位置,同時(shí)保持電流表示數(shù)不變,讀出對(duì)應(yīng)的電壓表示數(shù),通過(guò)計(jì)算得到金屬絲電阻R乙。得到詳細(xì)數(shù)據(jù)如表二所示,乙同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙內(nèi)畫(huà)出R-x圖線,如圖b所示。表二12345金屬絲長(zhǎng)度/cm20.040.060.080.0100.0金屬絲電阻/Ω1.02.13.03.95.0(1)在乙同學(xué)所描圖線的Rx圖中,依據(jù)甲同學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)描出R-x圖線。(2)乙同學(xué)應(yīng)選電流表(填器材序號(hào)“C”或“D”)。

(3)結(jié)合R-x圖分析甲、乙兩位同學(xué)的測(cè)量方案誰(shuí)更合理,并簡(jiǎn)要說(shuō)明緣由。(4)若甲同學(xué)在保持電壓不變的測(cè)量方案下,為了盡量減小溫度變更對(duì)試驗(yàn)造成的影響,從題中給出的器材中選擇所需器材,并設(shè)計(jì)改進(jìn)電路。將改進(jìn)后的電路圖畫(huà)在虛線框中,并在各元件旁標(biāo)上它的器材序號(hào)。解析:(1)將表一中數(shù)據(jù)在R-x坐標(biāo)系中描點(diǎn),并用平滑曲線作出圖線。如圖甲所示