第26講.實(shí)驗(yàn)10：測(cè)定金屬絲的電阻率.學(xué)生版

錯(cuò)題不再錯(cuò)就無(wú)敵了！ 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬絲的電阻率2014年高考解決方案上課時(shí)間實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬絲的電阻率2014年高考解決方案上課時(shí)間：學(xué)生姓名：高考解決方案第一階段·模塊課程·實(shí)驗(yàn)·測(cè)定金屬絲的電阻率Pageof10第26講實(shí)驗(yàn)10測(cè)定金屬絲的電阻率2014年高考怎么考2014年高考怎么考考點(diǎn)解讀2011年2012年2013年18分18分知識(shí)講解知識(shí)講解1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)使用安培表、電壓表、螺旋測(cè)微器及正確讀數(shù)，會(huì)用伏安法測(cè)電阻，測(cè)定金屬電阻率．2．實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)電阻定律公式，只要測(cè)出金屬導(dǎo)線長(zhǎng)和它的直徑，計(jì)算出導(dǎo)線橫截面積，用伏安法測(cè)出金屬線的電阻，即可計(jì)算出導(dǎo)線電阻率．3．實(shí)驗(yàn)器材金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干．4．實(shí)驗(yàn)步驟（1）用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積．（2）按圖所示連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路．（3）用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值．（4）把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開關(guān)．改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)和的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)．求出導(dǎo)線電阻的平均值．（5）將測(cè)得、、的值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率．（6）拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材．5．注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法．（2）實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端．（3）測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分為待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度．測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直．（4）測(cè)金屬絲直徑時(shí)，要選三個(gè)不同位置測(cè)量求平均值．（5）閉合開關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置．（6）在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度的值不宜過(guò)大（電流表用量程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大．6．誤差分析（1）金屬絲直徑、長(zhǎng)度的測(cè)量帶來(lái)誤差．（2）測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨?，所以，由，知．?）通電電流過(guò)大，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來(lái)誤差．用伏安法測(cè)未知電阻Rx時(shí)，若不知Rx的大約數(shù)值，為了選擇正確的電流表接法以減小誤差，可將儀器如圖所示接好，只空出一個(gè)電壓表的一個(gè)接頭K，然后將K分別與a，b接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況，則（）A．若電流表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)按aB．若電流表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)按bC．若電壓表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)按aD．若電壓表示數(shù)有顯著變化，K應(yīng)按b如圖所示為伏安法測(cè)電阻的一種常用電路．下列分析中正確的是（）A．此接法的測(cè)量值大于真實(shí)值B．此接法的測(cè)量值小于真實(shí)值C．此接法要求待測(cè)電阻值小于電流表內(nèi)阻D．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑片P應(yīng)處在最左端用伏安法來(lái)測(cè)電阻，可以有兩種方法把電壓表和電流表連入電路，如圖所示．下列描述正確的是（）A．采用甲圖測(cè)電阻誤差最小B．采用乙圖測(cè)電阻誤差最小C．待測(cè)電阻的阻值比電壓表的電阻值小的越多，采用甲圖測(cè)電阻誤差越小D．待測(cè)電阻的阻值比電流表的電阻值小的越多，采用乙圖測(cè)電阻誤差越小用伏安法測(cè)電阻時(shí)，按甲圖所示電路測(cè)得的結(jié)果是R1，按乙圖所示電路測(cè)得的結(jié)果是R2，若電阻的真實(shí)值是R，則（）A．R1＞R＞R2 B．R1＜R＜R2 C．R＜R1，R＜R2 D．R＞R1，R＞R2在“測(cè)定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是（）A．用米尺測(cè)量金屬絲的全長(zhǎng)三次，算出其平均值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)采用電流表外接電路，多次測(cè)量后算出平均值D．實(shí)驗(yàn)中保持金屬絲的溫度不變用一段長(zhǎng)為80cm的金屬絲做“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)。已知金屬絲的電阻約為6。（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，結(jié)果如圖所示，由此可知金屬絲直徑的測(cè)量結(jié)果為__________mm。（2）在用電壓表和電流表測(cè)金屬絲的電阻時(shí)，提供下列供選擇的器材：A．直流電源（電動(dòng)勢(shì)約為4.5V，內(nèi)阻很?。〣．電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約）C．電壓表（量程0～15V，內(nèi)阻約）D．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約）E．電流表（量程0～3A，內(nèi)阻約）F．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～，最大允許電流1A）G．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～，最大允許電流2A）H．開關(guān)、導(dǎo)線要求有較高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)，在供選擇的器材中，電流表應(yīng)選擇________，電壓表應(yīng)選擇________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________。（填字母代號(hào)）（3）根據(jù)上面選擇器材，完成圖中實(shí)驗(yàn)電路的連接。某同學(xué)要測(cè)量一段未知材料電阻絲的電阻率，已知電阻絲的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，電阻約為，可提供的器材有：A．電流表G，內(nèi)阻，滿偏電流B．電流表A，內(nèi)阻約為，量程為0~250mAC．螺旋測(cè)微器D．電阻箱（，0.5A）E．滑動(dòng)變阻器（，1A）F．干電池組（3V，）G．一個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干他進(jìn)行了以下操作：（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量這段電阻絲的直徑。如圖所示為螺旋測(cè)微器的示數(shù)部分，則該次測(cè)量測(cè)得電阻絲的直徑__________。（2）把電流表G與電阻箱串聯(lián)當(dāng)作電壓表用。這塊“電壓表”最大能測(cè)量3V的電壓，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為。（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖。圖中虛線框里只是他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖的一部分，請(qǐng)將電路圖補(bǔ)畫完整。（4）實(shí)驗(yàn)電路連接。請(qǐng)根據(jù)設(shè)計(jì)的合理的電路圖進(jìn)行正確的電路連線。（5）測(cè)量并計(jì)算電阻率。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某確定位置，電流表G的示數(shù)為，電流表A的示數(shù)為。請(qǐng)用測(cè)得的物理量和已知量寫出計(jì)算電阻率的表達(dá)式。影響物質(zhì)材料由電阻率的因素很多，一般金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，而半導(dǎo)體材料的電阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小．某課題研究組需要研究某種導(dǎo)電材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用該導(dǎo)電材料制作成電阻較小的線狀元件做實(shí)驗(yàn)，測(cè)量元件中的電流隨兩端電壓從零逐漸增大過(guò)程中的變化規(guī)律．（1）他們應(yīng)選用下圖所示的哪個(gè)電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？答：（2）在答題紙上，按照正確的電路圖，連接圖中的實(shí)物圖（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得元件的電壓與電流的關(guān)系如下表所示．根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷元件是金屬材料還是半導(dǎo)體材料？答：．（4）把元件接入如圖所示的電路中，當(dāng)電阻的阻值為時(shí)，電流表的讀數(shù)為；當(dāng)電阻的阻值為時(shí)，電流表的讀數(shù)為．結(jié)合上表數(shù)據(jù)，求出電池的電動(dòng)勢(shì)為V，內(nèi)阻為．（不計(jì)電流表的內(nèi)阻，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（5）用螺旋測(cè)微器測(cè)得線狀元件的直徑如圖所示，則元件的直徑是____． 某同學(xué)做“測(cè)量金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)．（1）首先，他用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并求出其平均值作為金屬絲的直徑d．其中某次測(cè)量如圖所示，這次測(cè)量對(duì)應(yīng)位置金屬導(dǎo)線的直徑為__________________mm；（2）然后他測(cè)量了金屬絲的電阻．實(shí)驗(yàn)中使用的器材有：a．金屬絲（長(zhǎng)度為，電阻約）b．直流電源（，內(nèi)阻不計(jì)）c．電流表（200mA，內(nèi)阻約）d．電壓表（3V，內(nèi)阻約3kΩ）e．滑動(dòng)變阻器（，）f．定值電阻（，）g．定值電阻（，）h．定值電阻（，）i．開關(guān)，導(dǎo)線若干該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)的電路圖如圖所示，且在實(shí)驗(yàn)中兩塊電表的讀數(shù)都能接近滿偏值，定值電阻應(yīng)該選_____________（選填“”、“”或“”）；（3）該同學(xué)根據(jù)測(cè)量時(shí)電流表的讀數(shù)I、電壓表的讀數(shù)U描繪的U—I圖象如圖所示，根據(jù)圖象可以求得金屬絲的電阻為=_______（4）設(shè)法保持金屬絲的溫度不變，而逐漸減小上述金屬絲（長(zhǎng)度為）接入電路的長(zhǎng)度x，當(dāng)電壓表的示數(shù)保持不變時(shí)，下列圖象中正確反映了金屬絲電阻消耗的功率P隨x變化規(guī)律的是ABCD圖9圖8d0圖9圖8d0110200mm①用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線的外徑，示數(shù)如圖9所示，金屬管線的外徑為_________mm；②現(xiàn)有如下器材A．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω）B．電流表（量程3A，內(nèi)阻約0.03Ω）C．電壓表（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）D．滑動(dòng)變阻器（1750Ω，0.3A）E．滑動(dòng)變阻器（15Ω，3A）F．蓄電池（6V，內(nèi)阻很?。〨．開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干要進(jìn)一步精確測(cè)量金屬管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選_____，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_____。（只填代號(hào)字母）。③請(qǐng)將圖10所示的實(shí)際測(cè)量電路補(bǔ)充完整。圖10圖10④已知金屬管線樣品材料的電阻率為，通過(guò)多次測(cè)量得出金屬管線的電阻為R，金屬管線的外徑為d，要想求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的截面積S，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，還需要測(cè)量的物理量是___________。計(jì)算中空部分截面積的表達(dá)式為S=____________。鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)在《測(cè)定金屬的電阻率》的實(shí)驗(yàn)中（1）因?yàn)榻饘俳z的電阻只有幾歐姆，所以測(cè)電阻的伏安法電路應(yīng)采用電流表______接法，而改變電壓的電路可采用滑動(dòng)變阻器______連接的方法比較方便為避免電流大、發(fā)熱多而影響電阻率的變化，所以電源電動(dòng)勢(shì)不必太大，因而電壓表可選用______量程．（2）畫出電路圖，并連接圖中的實(shí)物圖（3）測(cè)電阻絲長(zhǎng)度用______，測(cè)金屬絲的直徑用______，為了減少測(cè)量誤差，應(yīng)在導(dǎo)線的幾個(gè)不同位置上各測(cè)量一次，求它們的______值，再求金屬絲的橫截面積．（4）以平均電阻R，金屬絲長(zhǎng)L，平均直徑d，寫出計(jì)算電阻率的計(jì)算式：______．某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ。步驟如下：（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖，由圖可知其長(zhǎng)度為______________mm；5050202515（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如右上圖，由圖可知其直徑為_________mm；（3）已知該電阻絲的電阻約200Ω，該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，可選用的儀器有：待測(cè)圓柱體電阻R電流表A1（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）電流表A2（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過(guò)的最大電流2.0A）滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過(guò)的最大電流0.5A）開關(guān)S導(dǎo)線若干為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請(qǐng)?jiān)谟铱蛑挟嫵鰷y(cè)量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。（4）若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測(cè)量得到的R測(cè)量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ＝__________Ω·m。（保留2位有效數(shù)字）圖1小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而增大。某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，所用的實(shí)驗(yàn)器材如下：電壓表V、電流表A、滑動(dòng)變阻器（0~10Ω）、電源、小燈泡、開關(guān)以及導(dǎo)線若干，并利