2020届高三物理一轮复习 探究导体电阻影响因素导学案

2020届高三物理一轮复习 探究导体电阻影响因素导学案

‎2020届高三物理一轮复习导学案 ‎ 八、恒定电流（4）‎ 探究导体电阻的影响因素、测金属电阻率 ‎【目标】‎ ‎1、通过控制变量法探究导体电阻的影响因素；‎ ‎2、掌握测金属电阻率的方法 ‎【导入】‎ 一、探究导体电阻的影响因素 实验1通过实验在长度、横截面积、材料三个因素中，保持______个因素不变，比较第三个因素的影响；然后研究另外两个因素的影响．‎ 如图，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。改变滑动变阻器滑片的位置，可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。‎ 这个实验利用＿＿＿＿＿得到的是电阻与导线长度、横截面积的比例关系，实验中不必测量电阻大小的数值．‎ 结论：______________________________________________________________。‎ 实验2探究导体电阻与材料的关系 选择至少两种不同材料的导体（例如镍铬合金丝和康铜丝），测出它们的长度、横截面积和电阻，利用实验一的等式结论分别计算出等式中的比例系数。‎ 这个比例系数叫做______________________________________。‎ 二、测定金属的电阻率 由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。‎ 本实验通过的由于金属的电阻率随温度的升高而变大，因此实验中通电时间不能太长，电流也不宜太大，以免电阻丝发热后电阻率发生较明显的变化。由于选用限流电路，为保护电表和电源，闭合电键开始实验前应该注意滑动触头的位置，使滑动变阻器接入电路部分的电阻值最大。‎ ‎【导研】‎ ‎[例1]“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图所示，abcd是四种不同的金属丝。现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如下表所示。‎ ‎（1）电路图中四种金属丝应分别选上表中的__________（用编号表示）。‎ ‎（2）某学生对实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S的关系可用比例式R∝L/S来表示。你认为是否正确，为什么？‎ ‎（3）在交流与合作时，有位学生提出用图所示的电路，只要将图中P端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电阻跟电流成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价。‎ ‎[例2] 某研究性学习小组设计了如图所示的电路，用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中E为直流电源，K为开关，K1为单刀双掷开关，V为电压表，A为多量程电流表，R为滑动变阻器，Rx为待测稀盐水溶液液柱.‎ ‎（1）实验时，闭合K之前将R的滑片P置于 （填“C”或“D”）端；当用电流表外接法测量Rx的阻值时，K1应置于位置 （填“1”或“2”）.‎ ‎（2）在一定条件下，用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图所示（不计由于通电导致的化学变化）.实验中Rx的通电面积为‎20 cm2，长度为‎20 cm，用内接法测量Rx的阻值是3500Ω，则其电阻率为 Ω·m，由图中对应曲线 （填“1”或“2”）可得此时溶液浓度约为 %（结果保留2位有效数字）。‎ ‎[例3]（09 广东物理）某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。‎ ‎（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图 ‎（2）实验的主要步骤如下：①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；③断开开关，_________________，合上开关，重复②的操作。‎ ‎（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图15的关系图线，其斜率为________A-1·m-1(保留三位有效数字)；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了______的电阻之和。‎ ‎（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示。金属丝的直径是______。图中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是________,其数值和单位为___________（保留三位有效数字）。‎ ‎【导练】‎ ‎1、有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图甲所示．此金属管线长约‎30Cm，电阻约10Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选：‎ A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表Al(600mA，1.0Ω)；D．电流表A2(‎3A，0.1Ω)‎ E．电压表V(3V，6KΩ)； F．滑动变阻器R1(2KΩ，O．‎5A)‎ G．滑动变阻器R2(10Ω，‎2A)‎ H．蓄电池E(6V，O．05 Ω )‎ I．开关一个，带夹子的导线若干 ‎（1）上列器材中，应选用的器材有________________．‎ ‎（2）在上面方框中画出你所设计的电路图，并把图乙的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值．‎ ‎（3）实验中要测量的物理量有　　　　　　　　，计算金属管线内部空问截面积S0的表达式为：S0=　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎2．实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1.7×10－8 Ωm。课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。‎ ‎（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：（请填写第②步操作）①将红、黑表笔分别插入多用电表的“＋”、“－”插孔；选择电阻档“×1”；‎ ‎②________________________________________________________________；‎ ‎③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用表的示数如图（a）所示。‎ ‎（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图（b）的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；‎ ‎（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图所示，金属丝的直径为_________mm；‎ ‎（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。（结果保留两位有效数字）。 ‎