江蘇桃州中學(xué)2019高考物理一輪練習(xí)導(dǎo)學(xué)案2.5實(shí)驗(yàn)測(cè)金屬的電阻率

1、江蘇桃州中學(xué)2019高考物理一輪練習(xí)導(dǎo)學(xué)案2.5實(shí)驗(yàn)測(cè)金屬的電阻率第二章恒定電流【課 題】§ 2.5實(shí)驗(yàn)測(cè)金屬日勺電阻率 編制人：王文科 審核：張小創(chuàng) 年 月 日【實(shí)驗(yàn)?zāi)咳丈? .掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器日勺使用方法及電流表和電壓表日勺讀數(shù)方法.2 .掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺日勺原理及讀數(shù)方法.3 .會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬日勺電阻率.®一實(shí)驗(yàn)原理匚晟-u/?r1 .把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)導(dǎo)線日勺電阻RR= i）.電路原理如圖所L孝示.2 .用米尺量得金屬絲口勺長(zhǎng)度l ,用螺旋測(cè)微器量得金屬絲口勺直徑，算出橫截面積S.lRS3 .利用電阻定律 r= p

2、 s，得出金屬絲電阻率日勺公式p =y.4 .螺旋測(cè)微器讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度日勺整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由 可動(dòng)刻度讀出.測(cè)量值（毫米）=固定刻度數(shù)（毫米）（注意半毫米刻線是否露出 ）+可動(dòng)刻度數(shù)（估讀一 位）X 0.01（毫米）5 .伏安法測(cè)量電路有兩種：安培表內(nèi)接法和外接法【實(shí)驗(yàn)器材】毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、直流電流表和直流電壓表、 滑動(dòng)變阻器（阻值范圍050 ）、 電池組、開(kāi)關(guān)、被測(cè)金屬絲、導(dǎo)線若干.【實(shí)驗(yàn)步驟】1 .求導(dǎo)線橫截面積 S,在準(zhǔn)備好日勺金屬絲上三個(gè)不同日勺位置用螺旋測(cè)微器各測(cè)一次直徑， Tt d2求出其平均值d,則S= 丁.2 .將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空

3、掛直，用毫米刻度尺測(cè)量接入電路口勺金屬絲長(zhǎng)度（即有效長(zhǎng)度），反復(fù)測(cè)量三次，求出平均值1.3 .按照原理圖（如圖所示）連好用伏安法測(cè)電阻日勺實(shí)驗(yàn)電路.4 .把滑動(dòng)變阻器調(diào)到接入電路中日勺電阻值最大日勺位置，檢查無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片日勺位置，讀出幾組相應(yīng)日勺電流值和電壓值記錄在表格中，斷開(kāi)S,求出導(dǎo)線電阻Rx日勺平均值. 【數(shù)據(jù)處理】1 .在求R日勺平均值時(shí)可用兩種方法： U（1）第一種是用 R=算出各次日勺數(shù)值，再取平均值.（2）第二種得用U-I圖線日勺斜率求出.S Tt d2U2 .計(jì)算電阻率：將記錄日勺數(shù)據(jù)R、1、d日勺值代入電阻率計(jì)算公式P.【注意事項(xiàng)】（1）為了方便，

4、測(cè)量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路前進(jìn)行，為了準(zhǔn)確測(cè)量金屬絲日勺長(zhǎng)度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直日勺情況下進(jìn)行，測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路兩個(gè)端點(diǎn)之間日勺長(zhǎng)度.（2）本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲口勺電阻值較小，故須采用電流表外接法.（3）開(kāi)關(guān)S閉合前，滑動(dòng)變阻器日勺阻值要調(diào)至最大.（4）電流不宜太大（電流表用00.6 A量程），通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免金屬絲溫度升高 導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變大.（5）實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源日勺正極出發(fā)，依次將電源，開(kāi)關(guān)，電流表，待測(cè)金屬絲，滑 動(dòng)變阻器連成主干路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬絲日勺兩端.【誤差分析】1 .金屬絲直徑、長(zhǎng)度日勺測(cè)量帶來(lái)誤差.2 .測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電

5、阻測(cè)量日勺影響：因?yàn)殡娏鞅硗饨?，所?_p S，知 p測(cè) p真.3 .通電電流過(guò)大，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來(lái)誤差.【典型例題】一 對(duì)實(shí)驗(yàn)日勺理解與應(yīng)用【例題1】 在“測(cè)定金屬絲日勺電阻率”日勺實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲日勺電阻R測(cè)R真，則R=室備有下列實(shí)驗(yàn)器材:A.B.C.D.E.F.G.H.電壓表電壓表電流表電流表V1（量程V2（量程A1（量程A2（量程3 V ,內(nèi)阻約為15 k Q)15 V,內(nèi)阻約為75 k Q )3 A,內(nèi)阻約為0.2 Q)600 mA,內(nèi)阻約為1 Q )滑動(dòng)變阻器 R（0100 Q , 0.6 A）滑動(dòng)變阻器 R2（02 000 Q , 0.1 A）電池E

6、（電動(dòng)勢(shì)為3 V,內(nèi)阻約為0.3 Q ）開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)-甲（2）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖甲中填“（a） ”或“（b） ”為該實(shí)驗(yàn)日勺電路圖,并（1）為提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用日勺實(shí)驗(yàn)器材有按所選擇日勺電路圖把實(shí)物圖 （如圖乙）用導(dǎo)線連接起 來(lái).（3）若用刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00 cm ,用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲日勺直徑為0.635 mm,兩電表日勺示數(shù)分別如圖丙所示， 則電阻值為 率為.【例題2】（2011 天津理綜）某同學(xué)測(cè)量阻值約為 25 k 日勺電阻Rx,現(xiàn)備有下列器材:A.電流表（量程100 aA,內(nèi)阻約2 k Q）B.電流表（量程500 A,內(nèi)阻約300 Q）

7、C.電壓表（量程15 V ,內(nèi)阻約100 k Q ）D.電壓表（量程50 V ,內(nèi)阻約500 k Q ）E.直流電源（20 V ,允許最大電流1 A）F.滑動(dòng)變阻器（最大值1 k Q ,額定功率1 W）G.電鍵和導(dǎo)線若干電流表應(yīng)選 ,電壓表應(yīng)選 .（填字母代號(hào)）該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在日勺問(wèn)題：【能力訓(xùn)練】1 . (2010 安徽理綜 21( I ) (1)在測(cè)定金屬日勺電阻率實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲日勺直徑，示數(shù)如圖 18(a)所示，讀數(shù)為 mm.(2)在用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中，用游標(biāo)為

8、20 _/分度日勺卡尺測(cè)量擺球日勺直徑，示數(shù)如圖(b)所示，讀 工315數(shù)為cm.pJT10 :；|-R| ： . r ：|010202.在“探究決定導(dǎo)線電阻日勺因素”日勺實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤日勺是()A.用米尺測(cè)量金屬絲日勺全長(zhǎng)，且測(cè)量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B.用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值C.用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用電流表內(nèi)接法，多次測(cè)量后算出平均值D.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲日勺溫度不變3 .某同學(xué)用伏安法測(cè)一個(gè)未知電阻日勺阻值，他先將電壓表接在 a.r ,；i點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為UU1 = 3.0 V ,I1 = 3.0 mA,然后將電壓

9、-1I(A)<表改接在b點(diǎn)，讀得兩表示數(shù)分別為U2=2.9 V ,I2=4.0 mA,：如圖所示，由此可知電壓表應(yīng)接到 點(diǎn)誤差較小，測(cè)得 R值；應(yīng)為 Q.©一4 . (2011 浙江理綜)在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素日勺定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了探究 3根材料未知，橫截面積均為 S= 0.20 mm2日勺金 屬絲a、b、c日勺電阻率，采用如圖所示日勺實(shí)驗(yàn)電路.M為金屬絲c日勺左端點(diǎn)，O為金屬絲a日勺右端點(diǎn)，P是金屬絲上可移動(dòng)日勺接觸點(diǎn). 在 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電流表讀數(shù)始終為 I = 1.25 A .電壓表讀數(shù) U隨OP間 距離x日勺變化如下表：x/mm6007008009001 000

10、1 2001 400L/V3.954.505.105.906.506.656.82x/mm1 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400L/V6.937.027.157.858.509.059.75(1)繪出電壓表讀數(shù) U隨OP間距離x變化日勺圖線.(2)求出金屬絲口勺電阻率p ,并進(jìn)行比較.5 .檢測(cè)一個(gè)標(biāo)值為 5 日勺滑動(dòng)變阻器，可供使用日勺器材如下：A.待測(cè)滑動(dòng)變阻器 Rx：全電阻約5 (電阻絲繞制緊密，匝數(shù)清晰可數(shù))B.電流表 A1:量程0.6 A ,內(nèi)阻約為0.6 QC.電流表A2:量程3 A,內(nèi)阻約為0.12 QD.電壓表V1:量程15 V,內(nèi)阻約為15 k

11、 QE.電壓表V2:量程3 V,內(nèi)阻約為3 k QF.滑動(dòng)變阻器R:全電阻約20 QG.直流電源E:電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻不計(jì)H.游標(biāo)卡尺I .毫米刻度尺J.開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干(1)用伏安法測(cè)定Rx日勺全電阻值，所選電流表為 (填“A1”或"A2'),所選電 壓表為(填“V1”或"V2');(2)畫出測(cè)量電路口勺原理圖，并根據(jù)所畫原理圖將上圖中實(shí)物連接成測(cè)量電路；(3)為了進(jìn)一步測(cè)量待測(cè)滑動(dòng)變阻器電阻絲口勺電阻率，需要測(cè)量電阻絲口勺直徑和總長(zhǎng)度，在不破壞變阻器日勺前提下，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長(zhǎng)度日勺表達(dá)式.6.某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)

12、驗(yàn)室提供日勺器材探究一種金屬絲口勺電阻率.所用日勺器材包括：輸出為3 V日勺直流穩(wěn)壓電源、 理想電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器 (千分尺)、米尺、電阻箱、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線SI1aMM4Hl金屬夾|y/A-121mi11JJillJ J10981 T T T7-l-b廠 Li-UK匚口 I】IT T 1 T0.0 0.1 0.2 03 04 0,5 0.6 0.7IJi,二口 二二 CiJ jZr r«-i-FiliLL產(chǎn) :FEE：miTFA不Fl?:, r LLI- rri-r小 F4+JT -ST，(1)他們截取了一段金屬絲，拉直 后固定在絕緣日勺米尺上，并在金屬絲上 夾上一個(gè)小金屬夾

13、，金屬夾可在金屬絲 上移動(dòng).請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電 路，并連接電路實(shí)物圖甲.(2)實(shí)驗(yàn)日勺主要步驟如下：正確連接電路，設(shè)定電阻箱日勺阻值，開(kāi)方 讀出電流表日勺示數(shù)，記錄金屬夾日勺位置； 斷開(kāi)開(kāi)關(guān)， ,合上開(kāi)關(guān)，重復(fù)日勺操作.(3)該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系日勺數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖乙日勺關(guān)系圖線，其斜率為 A 1 - m t(保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)日勺乘積代表了 曰勺電阻之和.(4)他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲日勺直徑， 示數(shù)如圖所示.金屬絲日勺直徑是 .圖 乙中圖線日勺斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積日勺乘積代表日勺物理量是 ,其數(shù)值和 單位為(保留三位有效數(shù)

14、字).,合上開(kāi)關(guān);-m-i - ，訴;例題答案：1.解析 (1)由電池E日勺電動(dòng)勢(shì)可判斷電壓表選V1,結(jié)合R粗略計(jì)算電流在 600 mA內(nèi)，故電流表選 X,由R確定變阻器選 R1.(2)因R? R,電流表應(yīng)外接，故選圖 (b).U 1.20(3) R= I = 0.50 Q = 2.40 QL由R= p S導(dǎo)0.635RST2.40 X tt260X 10X 10 6一.一 一6Q - m= 1.27 X 102.【答案】B C電流表應(yīng)采用內(nèi)接法.滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法.E 20解析 最大電流I m= R= 25X 103 A = 800心A,故電流表應(yīng)選 B.電源電動(dòng)勢(shì)20 V ,電壓表

15、D日勺量程為50 V,測(cè)量誤差過(guò)大，故應(yīng)選 C.R=qRR/= 10.3 X500 k Q =150 k Q <R,故電流表應(yīng)采用內(nèi)接法.由于滑動(dòng)變阻器最大阻值比被測(cè)電阻小很多，為了便于調(diào)節(jié)和為了保證電表日勺安全，滑 動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法.反饋訓(xùn)練 能力訓(xùn)練答案2 .解析 AC實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量出金屬絲接入電路中日勺有效長(zhǎng)度，而不是全長(zhǎng)；金屬絲日勺電 阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對(duì)它分流作用很小，應(yīng)采用 電流表外接法.故 A、C操作錯(cuò)誤.3 .【答案】a 1 000解析兩種接法中兩表示數(shù)變化分別為：AU= | U - U2| =3.0 V 2.9 V =0.1

16、 VA I = | 11 12| = |3.0 4.0|mA =1.0 mAAU 0.11 AI 1.01則 U1=3=30， Ii=3=3可見(jiàn)電流表示數(shù)日勺變化與電壓表接a點(diǎn)時(shí)電流之比為1/3,而電壓表示數(shù)日勺變化與電壓表接a點(diǎn)時(shí)電壓之比為1/30 ,很明顯，電流表示數(shù)變化較電壓表示數(shù)變化明顯，這說(shuō)明電壓表日勺分流作用較大，為了減小誤差，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電壓表接a點(diǎn)，此時(shí)：U13.0R= 11= 3.0 x 10_3 Q = 1 000 Q .系，然后再描點(diǎn)、連線.由電阻定律R= p s和R= I得pSA U圖線，即p =r7x.具體計(jì)算如下:, m4 .解析（1）根據(jù)表格所給數(shù)據(jù)繪出

17、電壓表讀數(shù)隨x變化日勺圖線，作圖步驟是先建立坐標(biāo)6.5X0.20X10 61.25 XX 10 2 Q 不H.3 XO.20X1() 6 Zn- 8b=1J5X 200- 100 X 10 2Q"9.6X10 q9.：一工1 X0.2UX1D,6pc=K 25X 240-200 XW 2 Q - m= 1.04 x10Q -m通過(guò)計(jì)算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠(yuǎn)大于金屬絲b日勺電阻率.電阻率日勺允許范圍pa： 0.96 X 10 6 1.10 X 10 6 Q mp b： 8.5 X 10 81.1 0X10 7 Q - mp c： 0.96 X 10 61.10 X 10 6

18、Q m.5.【答案】（1）A1 V2 （2）、（3）見(jiàn)解析U 32解析 （1）因?yàn)樾枰獪y(cè)定 R日勺阻值，則I = R= 5 A =0.6 A,小于電流表 A滿偏彳M日勺3,故電流表選A,又因?yàn)殡娫慈丈纂妱?dòng)勢(shì)為3 V,電壓表與電流表日勺選取原則相同，故電壓表選V2.RV 3 000R 5（2）百=一=600, RA= 06=8.3 ,比較可知 R? R,故應(yīng)采取電流表外接法.因滑動(dòng)變阻器R約為20 Q而R為5 Q ,故變阻器 R可接成限流式，也可接成分壓式.電路原理圖和對(duì)應(yīng)日勺實(shí)物連接如圖所示.方案一：需要日勺器材：游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺主要操作步驟：數(shù)出變阻器線圈纏繞匝數(shù)n；用毫米刻度尺（也可以用防標(biāo)卡尺）測(cè)量所有線圈口勺排列長(zhǎng)度L,可得電阻絲口勺直徑為d =Ln；L用游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器線圈部分日勺外徑D,可得電阻絲總長(zhǎng)度l = nn（DF n）,也可以用L游標(biāo)卡尺測(cè)量變阻器瓷管部分日勺外徑D',得電阻絲總長(zhǎng)度 l = n兀（D' + n）；重復(fù)測(cè)量三次，求出電阻絲直徑