江蘇桃州中學(xué)2019高考物理一輪練習(xí)導(dǎo)學(xué)案2.5實驗測金屬的電阻率

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實驗測金屬的電阻率第二章恒定電流【課 題】§ 2.5實驗測金屬日勺電阻率 編制人：王文科 審核：張小創(chuàng) 年 月 日【實驗?zāi)咳丈? .掌握電流表、電壓表和滑動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 .掌握螺旋測微器及游標卡尺日勺原理及讀數(shù)方法.3 .會用伏安法測電阻，進一步測定金屬日勺電阻率.®一實驗原理匚晟-u/?r1 .把金屬絲接入電路中，用伏安法測導(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度l ,用螺旋測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 .螺旋測微器讀數(shù)：測量時被測物體長度日勺整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由 可動刻度讀出.測量值（毫米）=固定刻度數(shù)（毫米）（注意半毫米刻線是否露出 ）+可動刻度數(shù)（估讀一 位）X 0.01（毫米）5 .伏安法測量電路有兩種：安培表內(nèi)接法和外接法【實驗器材】毫米刻度尺、螺旋測微器、直流電流表和直流電壓表、 滑動變阻器（阻值范圍050 ）、 電池組、開關(guān)、被測金屬絲、導(dǎo)線若干.【實驗步驟】1 .求導(dǎo)線橫截面積 S,在準備好日勺金屬絲上三個不同日勺位置用螺旋測微器各測一次直徑， 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，用毫米刻度尺測量接入電路口勺金屬絲長度（即有效長度），反復(fù)測量三次，求出平均值1.3 .按照原理圖（如圖所示）連好用伏安法測電阻日勺實驗電路.4 .把滑動變阻器調(diào)到接入電路中日勺電阻值最大日勺位置，檢查無誤后，閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑動片日勺位置，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算公式P.【注意事項】（1）為了方便，

4、測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路前進行，為了準確測量金屬絲日勺長度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直日勺情況下進行，測量待測導(dǎo)線接入電路兩個端點之間日勺長度.（2）本實驗中被測金屬絲口勺電阻值較小，故須采用電流表外接法.（3）開關(guān)S閉合前，滑動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），通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高 導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大.（5）實驗連線時，應(yīng)先從電源日勺正極出發(fā)，依次將電源，開關(guān)，電流表，待測金屬絲，滑 動變阻器連成主干路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲日勺兩端.【誤差分析】1 .金屬絲直徑、長度日勺測量帶來誤差.2 .測量電路中電流表及電壓表對電

5、阻測量日勺影響：因為電流表外接，所以1_p S，知 p測 p真.3 .通電電流過大，時間過長，導(dǎo)致電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差.【典型例題】一 對實驗日勺理解與應(yīng)用【例題1】 在“測定金屬絲日勺電阻率”日勺實驗中，待測金屬絲日勺電阻R測R真，則R=室備有下列實驗器材: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 )滑動變阻器 R（0100 Q , 0.6 A）滑動變阻器 R2（02 000 Q , 0.1 A）電池E

6、（電動勢為3 V,內(nèi)阻約為0.3 Q ）開關(guān)S,導(dǎo)線若干實驗-甲（2）為減小實驗誤差，應(yīng)選用圖甲中填“（a） ”或“（b） ”為該實驗日勺電路圖,并（1）為提高實驗精確度，減小實驗誤差，應(yīng)選用日勺實驗器材有按所選擇日勺電路圖把實物圖 （如圖乙）用導(dǎo)線連接起 來.（3）若用刻度尺測得金屬絲長度為60.00 cm ,用螺旋測微器測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）該同學(xué)正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在日勺問題：【能力訓(xùn)練】1 . (2010 安徽理綜 21( I ) (1)在測定金屬日勺電阻率實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲日勺直徑，示數(shù)如圖 18(a)所示，讀數(shù)為 mm.(2)在用單擺測定重力加速度實驗中，用游標為

8、20 _/分度日勺卡尺測量擺球日勺直徑，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”日勺實驗中，以下操作中錯誤日勺是()A.用米尺測量金屬絲日勺全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B.用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C.用伏安法測電阻時采用電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D.實驗中應(yīng)保持金屬絲日勺溫度不變3 .某同學(xué)用伏安法測一個未知電阻日勺阻值，他先將電壓表接在 a.r ,；i點，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，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 點誤差較小，測得 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”實驗中，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驗電路.M為金屬絲c日勺左端點，O為金屬絲a日勺右端點，P是金屬絲上可移動日勺接觸點. 在 實驗過程中，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 ,并進行比較.5 .檢測一個標值為 5 日勺滑動變阻器，可供使用日勺器材如下：A.待測滑動變阻器 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.滑動變阻器R:全電阻約20 QG.直流電源E:電動勢3 V,內(nèi)阻不計H.游標卡尺I .毫米刻度尺J.開關(guān)S,導(dǎo)線若干(1)用伏安法測定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)畫出測量電路口勺原理圖，并根據(jù)所畫原理圖將上圖中實物連接成測量電路；(3)為了進一步測量待測滑動變阻器電阻絲口勺電阻率，需要測量電阻絲口勺直徑和總長度，在不破壞變阻器日勺前提下，請設(shè)計一個實驗方案，寫出所需器材及操作步驟，并給出直徑和總長度日勺表達式.6.某實驗小組利用實

12、驗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、待測金屬絲、螺旋測微器 (千分尺)、米尺、電阻箱、開關(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 夾上一個小金屬夾

13、，金屬夾可在金屬絲 上移動.請根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計實驗電 路，并連接電路實物圖甲.(2)實驗日勺主要步驟如下：正確連接電路，設(shè)定電阻箱日勺阻值，開方 讀出電流表日勺示數(shù)，記錄金屬夾日勺位置； 斷開開關(guān)， ,合上開關(guān)，重復(fù)日勺操作.(3)該小組測得電流與金屬絲接入長度關(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勢日勺乘積代表了 曰勺電阻之和.(4)他們使用螺旋測微器測量金屬絲日勺直徑， 示數(shù)如圖所示.金屬絲日勺直徑是 .圖 乙中圖線日勺斜率、電源電動勢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).,合上開關(guān);-m-i - ，訴;例題答案：1.解析 (1)由電池E日勺電動勢可判斷電壓表選V1,結(jié)合R粗略計算電流在 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.電源電動勢20 V ,電壓表

15、D日勺量程為50 V,測量誤差過大，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.由于滑動變阻器最大阻值比被測電阻小很多，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實驗中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中日勺有效長度，而不是全長；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)，電壓表對它分流作用很小，應(yīng)采用 電流表外接法.故 A、C操作錯誤.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可見電流表示數(shù)日勺變化與電壓表接a點時電流之比為1/3,而電壓表示數(shù)日勺變化與電壓表接a點時電壓之比為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，此時：U13.0R= 11= 3.0 x 10_3 Q = 1 000 Q .系，然后再描點、連線.由電阻定律R= p s和R= I得pSA U圖線，即p =r7x.具體計算如下:, 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通過計算可知，金屬絲a與c電阻率相同，遠大于金屬絲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）見解析U 32解析 （1）因為需要測定 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,又因為電源日勺電動勢為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.電路原理圖和對應(yīng)日勺實物連接如圖所示.方案一：需要日勺器材：游標卡尺、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（也可以用防標卡尺）測量所有線圈口勺排列長度L,可得電阻絲口勺直徑為d =Ln；L用游標卡尺測量變阻器線圈部分日勺外徑D,可得電阻絲總長度l = nn（DF n）,也可以用L游標卡尺測量變阻器瓷管部分日勺外徑D',得電阻絲總長度 l = n兀（D' + n）；重復(fù)測量三次，求出電阻絲直徑