高考物理大一輪復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)八測定金屬的電阻率講義(含解析教科版VIP

1、a過好雙基關(guān)回扣星礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)嫌基礎(chǔ)迎目O基本實(shí)驗(yàn)要求1 實(shí)驗(yàn)原理(如圖1所示)lRS由R= p 得p =廠，因此，只要測出金屬絲的長度I、橫截面積S和金屬絲的電阻 R即可SI求出金屬絲的電阻率 p.屮乙2 實(shí)驗(yàn)器材被測金屬絲，直流電源(4V)，電流表(00.6A)，電壓表(03V)，滑動(dòng)變阻器(050 Q )，開 關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺.3 .實(shí)驗(yàn)步驟(1) 用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個(gè)不同位置各測一次直徑，求出其平均值d.(2) 連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路.(3) 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值I .(4) 把滑動(dòng)變阻器的滑片

2、調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置.(5) 閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi).Id2 將測得的R、I、d值，代入公式 R= p-和 S=nd中，計(jì)算出金屬絲的電阻率.S4O規(guī)律方法總結(jié)1 數(shù)據(jù)處理(1) 在求R的平均值時(shí)可用兩種方法用R=半分別算出各次的數(shù)值，再取平均值.用U I圖線的斜率求出.計(jì)算電阻率將記錄的數(shù)據(jù) R、I、d的值代入電阻率計(jì)算公式p = RS=nd_U2 .誤差分析(1) 金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一.(2) 采用伏安法測量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測

3、量值小于真實(shí)值,使電阻率的測量值偏小.(3) 金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差.(4) 由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差.3 .注意事項(xiàng)(1) 本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法.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、被測金屬絲、滑動(dòng)變 阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測金屬絲的兩端.(3) 測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測金屬絲長度，測量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值.(4) 測金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同

4、部位進(jìn)行測量，求其平均值.(5) 閉合開關(guān)之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置.(6) 在用伏安法測電阻時(shí)， 通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用00.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大.(7) 若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮.細(xì)研考綱沖尊題柚折突破命題點(diǎn)研透命題點(diǎn)命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)【例1】在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖2所示，用米尺測出金屬絲的長度 L,金屬

5、絲的電阻大約為 5Q,先用伏安法測出金屬絲的電阻R,然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率.甲乙(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為 mm.(2) 為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材:A. 電壓表03V,內(nèi)阻10k QB. 電壓表015V,內(nèi)阻50kQC. 電流表00.6A，內(nèi)阻0.05 QD. 電流表03A,內(nèi)阻0.01 QE. 滑動(dòng)變阻器，010 QF. 滑動(dòng)變阻器，0100Q 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選.（填序號(hào)） 實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖3所示，請指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤.圖3錯(cuò)誤1: ;錯(cuò)誤2: .答案（1）0.680（2）

6、A C E導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上采用了電流表內(nèi)接法解析 （1）固定刻度讀數(shù)為 0.5mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為 18.0 x 0.01mm= 0.180mm,所以最終讀數(shù) 為：0.5mm+ 0.180mm= 0.680mm；因兩節(jié)新的干電池的電動(dòng)勢為3 V ,應(yīng)選量程為03 V的電壓表，故選 A因金屬絲的U 3電阻大約為5 Q ,流過電流表的電流大約為 1= = A = 0.6 A,電流表應(yīng)選C;因金屬絲的電R 5阻大約為5 Q ,且可選擇的滑動(dòng)變阻器阻值大于5 Q ,故滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，應(yīng)選E;FR/ R因-:，所以電流表采用外接法，該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤是：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)

7、民W變阻器的滑片上；采用了電流表內(nèi)接法.【變式丨（2018 陜西省咸陽市第一次模擬 ）某同學(xué)為測定電阻絲的電阻率p，設(shè)計(jì)了如圖4甲所示的電路，電路中 ab是一段電阻率較大、粗細(xì)均勻的電阻絲，保護(hù)電阻R）= 4.0 Q，電源電動(dòng)勢E= 3.0V，電流表內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑片P與電阻絲始終接觸良好.j-/A-1圖4（1）實(shí)驗(yàn)中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如圖乙所示，其示數(shù)為d =mm.實(shí)驗(yàn)時(shí)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P的位置，分別測量出每次實(shí)驗(yàn)中aP長度x及對(duì)應(yīng)的電流值I，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示x/m0.100.200.300.400.500.60I/a0.490.430.380.330.310.281-1嚴(yán)2.0

8、42.332.633.033.233.57（用題中字1將表中數(shù)據(jù)描在-x坐標(biāo)紙中，如圖丙所示，該圖像的斜率的表達(dá)式 k =母表示），由圖線求得電阻絲的電阻率pQ m（保留兩位有效數(shù)字）.根據(jù)圖丙中1-x關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為r = 位有效數(shù)字）.4 p 6答案 (1)0.400(2) nEdf 1.1 X10-1.3解析（1）螺旋測微器固定刻度上的半毫米刻線沒有露出，可動(dòng)刻度上的格數(shù)要估讀一位，讀 數(shù)應(yīng)為 O.OImnK 40. 0 = 0.400mm；2 由閉合電路的歐姆定律，1= r +R，變形得1 = +，由電阻定律R=p S，s=n d代入上式得+，可看出了與x

9、是一次函數(shù)關(guān)系，函數(shù)圖像的斜率“nEa；由題圖丙中的數(shù)據(jù)算出圖像的斜率k=357評(píng)7 att=3 a1J 則 p =呼少-4 2q 仆 1.1 x 10-6. m1題圖丙中-x關(guān)系圖線的縱截距為 1.77，此時(shí)待測電阻絲電阻為零，由閉合電路歐姆定律得:E= I(r + R0)，解得 r注 1.3 Q .命題點(diǎn)二測定液體的電阻率【例2】(2018 河北省“名校聯(lián)盟”質(zhì)量監(jiān)測一)為了研究咸湖出現(xiàn)的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)檢測河水電阻率的實(shí)驗(yàn)，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個(gè)橡膠塞和鉑電極，如圖5甲所示，兩電極相距L= 0.314m,其間充滿待測的河水，安裝前他用如圖乙所示的游標(biāo)卡尺(圖為卡尺的背面

10、)測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖丙所示他還選用了以下儀器：量程15V,內(nèi)阻約300k Q的電壓表；量程 300卩A,內(nèi)阻約50 Q的電流表；最大阻值 1k Q的滑動(dòng)變阻器； 電動(dòng)勢E= 12V,內(nèi)阻r = 6Q的電池組、開關(guān)各一只，以及導(dǎo)線若干.圖丁坐標(biāo)系中包括坐標(biāo)為(0,0)的點(diǎn)在內(nèi)的9個(gè)點(diǎn)表示他測得的 9組電流I、電壓U的值，根據(jù)以上材料完成以下 問題：丄L電般矗 嚴(yán)產(chǎn)橡膠尷甲(1) 測量玻璃管的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)將圖乙所示游標(biāo)卡尺中的A B C三部分中的 與玻璃管內(nèi)壁接觸.(填代號(hào))(2) 玻璃管的內(nèi)徑 d =mm.(3) 圖戊中的實(shí)物儀器有一部分已連線，將其他部分連接成能測出圖丁數(shù)據(jù)的實(shí)物連接圖.

11、 水的電阻率p =(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)答案A (2)5.50(3)見解析圖 (4)7.6 Q m(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為解析(1)測量玻璃管內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)將游標(biāo)卡尺中的A部分與玻璃管的內(nèi)徑接觸.d= 5m時(shí) 20 x 10mimF 5.50mm.(3) 根據(jù)U I圖像可知電流從零開始， 所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，由U- I圖像可算出水柱的電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，所以電流表采用內(nèi)接法，實(shí)物連線圖如圖所示.一 U 12 05LU I圖像的斜率表示水柱的電阻，即R=XT = 120X 10 61 X 10 Q ,又因?yàn)镽=p o n d2n d2 州彳 “53 2S=，聯(lián)立解得 p = R4l，貝U

12、 P= 1 X 10 X4x 0 3147.6 Q m.命題點(diǎn)三電阻測量的方法1 伏安法外接法電路圖*內(nèi)接法特點(diǎn)：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時(shí)應(yīng)用內(nèi)接法測量，外接法測量值偏小，測小電阻時(shí)應(yīng)采用外接法測量).2 伏伏法若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表和定值電阻來使用.(1) 如圖6甲所示，兩電壓表的滿偏電流接近時(shí)，若已知 V的內(nèi)阻R,則可測出V2的內(nèi)阻F2lb=砰 如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流|V1? IV2時(shí)，若已知V1的內(nèi)阻R, V并聯(lián)一定值電阻F012 后，同樣可得V的內(nèi)阻F=.l l+rT F0屮乙圖6【例3】用以下器材可測量電阻 R的阻值.待測電阻FX，阻值約為

13、600Q ;電源E電動(dòng)勢約為6V,內(nèi)阻可忽略不計(jì)；電壓表 W，量程為0500mV內(nèi)阻1= 1000 Q ;電壓表V2，量程為06V,內(nèi)阻2約為10kQ ;電流表A,量程為00.6A，內(nèi)阻r3約為1Q ；定值電阻F0, R= 60Q ;滑動(dòng)變阻器R,最大阻值為150 Q ;單刀單擲開關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干.1（1）測量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的3并能測量多組數(shù)據(jù)，請?jiān)谔摼€框中畫出測量電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖.（2）若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算R，則由已知量和測量量計(jì)算R的表達(dá)式為 R =，式中各符號(hào)的意義是 （所有物理量用題中代表符號(hào)表示 ）U2- U Rri答案（1）見解析圖 （2） U為電壓

14、表M的讀數(shù)，U為電壓表V2的讀數(shù)，ri為U R）+ r 1電壓表V的內(nèi)阻，R）為定值電阻6V解析（1）電路中的最大電流為 im= 6006 = 0.01A，電流表量程太大，可以把電壓表u并聯(lián)一個(gè)定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇V2即可，要求測量多組數(shù)據(jù)，滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，電路如圖所示.1- H-ZZ-X|匕一1U U U R）+ r1U2 - U（2）流過被測電阻的電流為I =一 + -=，被測電阻的阻值為R =廠 =r 1 R）R）r 1ilb UR)r 1UiR)+ r 13 安安法A的內(nèi)阻R,則可測若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表以及定值電阻來使用.（1）如圖7甲所示

15、，當(dāng)兩電流表所能測得的最大電壓接近時(shí)，如果已知,I 1R得A的內(nèi)阻Rz=. 如圖乙所示，當(dāng)兩電流表的滿偏電壓U.2? Um時(shí)，如果已知 A的內(nèi)阻R, A串聯(lián)一定值電阻R）后，同樣可測得A的電阻R=匕R+ R)甲圖7用伏安法測定一個(gè)待測電阻RX的阻值(阻值約為200 Q )，實(shí)驗(yàn)室提供如下器材:電池組E:電動(dòng)勢3V,內(nèi)阻不計(jì);電流表Ai:量程015mA內(nèi)阻約為100 Q ;電流表量程0300卩A,內(nèi)阻約為1000Q ;滑動(dòng)變阻器R:阻值范圍020 Q，額定電流2A;電阻箱F2:阻值范圍09999 Q，額定電流1A;開關(guān)S導(dǎo)線若干.要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測量 R的阻值，請回答下列問題:(1)為了測

16、量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表(填寫器材代號(hào))與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到Q，這樣可以改裝成一個(gè)量程為3.0V的電壓表.(2) 在圖8中補(bǔ)充完整測量FX阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號(hào).mA電(3) 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 F,兩表的示數(shù)如圖 9所示，可讀出電流表Ai的示數(shù)是流表A的示數(shù)是本次測量存在一定的系“偏小” )卩A,測得待測電阻 R的阻值是統(tǒng)誤差答案(1)A 2 9000(2)如圖所示偏小3解析 把A和R2串聯(lián)起來充當(dāng)電壓表，此電壓表量程為3V, Rz= 300x 10 -6Q 1000 Q =9000 Q .(3) 由題圖可知，電流表 Ai的示數(shù)為8.0mA,電流表 A的示數(shù)是1

17、50卩A,待測電阻阻值為R=i50x 106+93U08.0 x 10 3Q = 187.5 Q .采用電流表外接法，故測量的電流值偏大，因此電阻的測量值比真實(shí)值偏小.4 .半偏法(1)實(shí)驗(yàn)原理(如圖10):圖10實(shí)驗(yàn)步驟： R阻值調(diào)至最大，閉合 S,調(diào)節(jié)R的阻值使 示數(shù)達(dá)滿偏值. 保持R阻值不變，閉合 S2,調(diào)節(jié)F2使，示數(shù)達(dá)滿偏值的一半，同時(shí)記錄F2的值. Rg測=R.(3) 誤差分析：閉合S后，艮與R3的并聯(lián)值R并R,所以I總lg,而此時(shí)的示數(shù)為號(hào)，所以1電令，所以RR, 即Ra測Rj.只有當(dāng) R? R)( R? R)時(shí)，Rg測 R).說明：R? R、R?艮為選擇器材提供了依據(jù)，即R應(yīng)選

18、阻值大的電阻；在安全范圍內(nèi)電源應(yīng)選電動(dòng)勢大的.【例5】(2018 安徽省池州市上學(xué)期期末)某探究小組為了用“半偏法”測電阻和改裝電表，先用“半偏法”測量程為100卩A的電流表G的電阻，后將電流表 G改裝成電壓表.(1)首先采用如圖11甲所示的實(shí)驗(yàn)電路測量該電流表G的內(nèi)阻R,圖中R為滑動(dòng)變阻器、R為電阻箱他按電路圖連接好電路，將R的阻值調(diào)到最大，閉合開關(guān) S后，他的正確操作的步驟應(yīng)該是 .(選出下列必要的步驟，并將其序號(hào)排序)甲乙圖11A. 記下R2的阻值B. 調(diào)節(jié)R的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度C. 閉合S2,調(diào)節(jié)R和艮的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半D. 閉合S,保持R不變，調(diào)節(jié)

19、R2的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半（2）如果按正確操作步驟測得F2的阻值為100Q，則R的阻值大小為 Q;與電流表內(nèi)阻的真實(shí)值 R相比，RgR（填“”或“ ”）.（3）將上述電流表 G串聯(lián)一個(gè)29900Q的電阻，改裝成電壓表，則該電壓表的量程是 V.用它來測量電壓時(shí)，表盤指針位置如圖乙所示，此時(shí)電壓表的讀數(shù)大小為V.答案 （1）BDA （2）100（3）32.4解析（1）本題采用半偏法測電流表的內(nèi)阻，故調(diào)節(jié) R的阻值，先使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿 刻度，然后再閉合 S,保持F不變，調(diào)節(jié) 艮的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半， 記下F2的阻值，故操作順序?yàn)锽DA.（2）此時(shí)R的阻值與

20、R的阻值相等，故R的阻值大小也為100Q .隨著S2的閉合，整個(gè)電路中 的電流將會(huì)變大，但實(shí)際上我們?nèi)匀皇前凑针娏鞑蛔儠r(shí)的電流來計(jì)算的，通過電阻箱F2的電流將比通過G的電流要大，又因?yàn)?F2與G并聯(lián)，電壓一樣，所以實(shí)際的電阻箱讀數(shù)將小于電 流表G的內(nèi)阻，所以RR/.U= lg（R + R） = 104X （100 + 29900） V = 3V,此時(shí)指針?biāo)甘镜碾妷簽?.4V.5替代法（1）實(shí)驗(yàn)原理（如圖12）:圖12實(shí)驗(yàn)步驟：S先與2連接，記錄的示數(shù)，再與1連接，調(diào)節(jié)R值使的示數(shù)與原值相等，則R = R（3）說明對(duì)的要求，只要有刻度且不超過量程即可，與指針是否超3無關(guān)，因?yàn)殡娏鞅硎緮?shù)不參與運(yùn)算.【例6 （2018 全國卷23）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖 13所示的電路探究在 25C80C范圍內(nèi) 某熱敏電阻的溫度特性所用器材有：置于溫控室（圖中虛線區(qū)域）中的熱敏電阻Rr,其標(biāo)稱