2023高考物理一輪復(fù)習學案第46講測定金屬絲電阻率_第1頁
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第46講:測定金屬絲的電阻率【知識構(gòu)建】一、實驗原理和器材由電阻定律R=ρeq\f(l,S)得ρ=eq\f(RS,l),只要測出金屬絲的電阻R、長度l和直徑d(S=eq\f(πd2,4)),就可以計算金屬絲所用材料的電阻率ρ.1.用伏安法測電阻R,原理如下圖.2.用毫米刻度尺測量金屬絲的長度l,用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d.二、實驗步驟和數(shù)據(jù)處理1.直徑的測定:用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d,計算出導(dǎo)線的橫截面積S.2.電路的連接:按照原理圖連接好測金屬絲電阻的實驗電路,其中電流表要采用外接法.3.長度的測量:用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲的有效長度,反復(fù)測量三次,求出其平均值l.4.U、I的測量:把滑動變阻器調(diào)到阻值最大處,閉合開關(guān)S,改變滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電表值(U、I),并記入表格,斷開開關(guān)S.5.電阻的確定:根據(jù)U、I數(shù)據(jù),先用Rx=eq\f(U,I)分別算出各次測量的電阻值,再取平均值作為金屬絲的電阻。也可以根據(jù)U、I數(shù)據(jù),作出金屬絲的U-I圖線,則圖線的斜率為金屬絲的電阻.6.電阻率的計算:將金屬絲的電阻Rx、長度l和直徑d的值代入電阻率的計算式ρ=Rxeq\f(S,l)=eq\f(πd2U,4lI),求出金屬材料的電阻率.三、實驗誤差分析1.用伏安法測電阻時,由于采用的是電流表外接法,所以測量值小于真實值;2.金屬絲的長度和直徑的測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差;3.金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會使金屬絲的電阻率變大,造成測量誤差.【考點評析】1、(2022·甘肅蘭州模擬)小張同學打算測量某種由合金材料制成的金屬絲的電阻率ρ.待測金屬絲的橫截面為圓形.實驗器材有毫米刻度尺、螺旋測微器、電壓表(內(nèi)阻幾千歐)、電流表(內(nèi)阻幾歐)、滑動變阻器、電源、開關(guān)、待測金屬絲及導(dǎo)線若干.(1)用毫米刻度尺測量其長度,用螺旋測微器測量其直徑,結(jié)果分別如圖甲和圖乙所示.由圖可知其長度L=________cm,直徑D=________mm.(2)該同學計劃用U-I圖像法求出金屬絲電阻的阻值,實驗獲取數(shù)據(jù)時要求電壓從0開始變化.請將圖丙所示實物電路圖中所缺部分導(dǎo)線補全.(3)圖丁是實驗中根據(jù)測得的6組電流I、電壓U的值描的點,由圖求出的電阻R=________Ω(保留3位有效數(shù)字).(4)待測金屬絲的電阻率的表達式為ρ=________(用字母R、D、L表示).2.(2022·安徽馬鞍山質(zhì)檢)某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ,步驟如下:(1)用游標卡尺測量其長度如圖甲所示,可知其長度為________mm.(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示,可知其直徑為________mm.(3)選用多用電表的電阻“×1”擋,按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖丙所示,則該圓柱體的阻值約為________Ω.(保留2位有效數(shù)字)(4)為更精確地測量其電阻,可供選擇的器材如下:電流表A1(量程0~300mA,內(nèi)阻約為2Ω);電流表A2(量程0~150mA,內(nèi)阻約為10Ω);電壓表V1(量程0~1V,內(nèi)阻為1000Ω);電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約為15kΩ);定值電阻R0=3000Ω;滑動變阻器R1(最大阻值為5Ω);滑動變阻器R2(最大阻值為1000Ω);電源E(電動勢均為4V,內(nèi)阻r約為1Ω);開關(guān),導(dǎo)線若干.為了使測量盡量準確,測量時電表示數(shù)不得小于其量程的eq\f(1,3),電壓表應(yīng)選________,電流表應(yīng)選________,滑動變阻器應(yīng)選________.(均填器材代號)(5)根據(jù)你選擇的器材,請在方框內(nèi)畫出實驗電路圖.【落實反饋】1.(2022·山東新高考模擬)某同學為了測量一根鉛筆芯的電阻率,設(shè)計了如圖甲所示的電路測量該鉛筆芯的電阻值.所用器材有電流表A1、A2,電阻箱R1、滑動變阻器R2、待測鉛筆芯Rx、電源E、開關(guān)S及導(dǎo)線等.操作步驟如下:調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值達到最大;閉合開關(guān),適當調(diào)節(jié)滑動變阻器和電阻箱的阻值;記錄兩個電流表A1、A2的示數(shù)分別為I1、I2.請回答以下問題:(1)若電流表的內(nèi)阻可忽略,則電流表示數(shù)I2=______I1時,電阻箱的阻值等于待測筆芯的電阻值.(2)用螺旋測微器測量該筆芯的直徑,螺旋測微器的示數(shù)如圖乙所示,該筆芯的直徑為________mm.(3)已測得該筆芯的長度L=20.00cm,電阻箱R1的讀數(shù)為5.00Ω,根據(jù)上面測量的數(shù)據(jù)可計算出筆芯的電阻率ρ=________Ω·m.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(4)若電流表A2的內(nèi)阻不能忽略,仍利用(1)中方法,則筆芯電阻的測量值________真實值(選填“大于”、“小于”或“等于”).【等效替代法測電阻】測量某電阻的阻值時,用電阻箱替換待測電阻,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,當兩者對電路引起的效果相同時,如電流相等、分壓相等,則待測電阻的阻值與此時電阻箱的阻值相等.電流等效替代法測電阻的電路圖如圖.實驗步驟:先把滑動變阻器R2和電阻箱R1的阻值調(diào)到最大,然后合上開關(guān)S1,把單刀雙擲開關(guān)S2打到1,調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值,使電流表有一合適的示數(shù)I0.再把單刀雙擲開關(guān)S2打到2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電流表的示數(shù)仍為I0,則此時電阻箱的示數(shù)即為待測電阻Rx的阻值.2.(2022·北京昌平區(qū)期末)實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學想通過實驗測定其實際長度.該同學首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m,再利用圖(a)所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實際長度.可供使用的器材有:電流表(量程0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω);電壓表(量程3V,內(nèi)阻約為9kΩ);滑動變阻器R1(最大阻值為5Ω);滑動變阻器R2(最大阻值為20Ω);定值電阻(R0=3Ω);電源(電動勢6V,內(nèi)阻可不計);開關(guān)、導(dǎo)線若干.回答下列問題:(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________(選填“

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