高考物理大一轮复习实验八测定金属的电阻率讲义(含解析教科版

1、a过好双基关回扣星础知识训嫌基础迎目O基本实验要求1 实验原理(如图1所示)lRS由R= p 得p =厂，因此，只要测出金属丝的长度I、横截面积S和金属丝的电阻 R即可SI求出金属丝的电阻率 p.屮乙2 实验器材被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(00.6A)，电压表(03V)，滑动变阻器(050 Q )，开 关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺.3 .实验步骤(1) 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.(2) 连接好用伏安法测电阻的实验电路.(3) 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值I .(4) 把滑动变阻器的滑片

2、调节到使接入电路中的电阻值最大的位置.(5) 闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内.Id2 将测得的R、I、d值，代入公式 R= p-和 S=nd中，计算出金属丝的电阻率.S4O规律方法总结1 数据处理(1) 在求R的平均值时可用两种方法用R=半分别算出各次的数值，再取平均值.用U I图线的斜率求出.计算电阻率将记录的数据 R、I、d的值代入电阻率计算公式p = RS=nd_U2 .误差分析(1) 金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一.(2) 采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测

3、量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.(3) 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差.(4) 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差.3 .注意事项(1) 本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变 阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端.(3) 测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值.(4) 测金属丝直径一定要选三个不同

4、部位进行测量，求其平均值.(5) 闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.(6) 在用伏安法测电阻时， 通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用00.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.(7) 若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑.细研考纲沖尊题柚折突破命题点研透命题点命题点一教材原型实验【例1】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图2所示，用米尺测出金属丝的长度 L,金属

5、丝的电阻大约为 5Q,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.甲乙(1)从图中读出金属丝的直径为 mm.(2) 为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:A. 电压表03V,内阻10k QB. 电压表015V,内阻50kQC. 电流表00.6A，内阻0.05 QD. 电流表03A,内阻0.01 QE. 滑动变阻器，010 QF. 滑动变阻器，0100Q 要求较准确地测出其阻值，电压表应选 ，电流表应选，滑动变阻器应选.（填序号） 实验中某同学的实物接线如图3所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.图3错误1: ;错误2: .答案（1）0.680（2）

6、A C E导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法解析 （1）固定刻度读数为 0.5mm,可动刻度读数为 18.0 x 0.01mm= 0.180mm,所以最终读数 为：0.5mm+ 0.180mm= 0.680mm；因两节新的干电池的电动势为3 V ,应选量程为03 V的电压表，故选 A因金属丝的U 3电阻大约为5 Q ,流过电流表的电流大约为 1= = A = 0.6 A,电流表应选C;因金属丝的电R 5阻大约为5 Q ,且可选择的滑动变阻器阻值大于5 Q ,故滑动变阻器采用限流式接法，应选E;FR/ R因-:，所以电流表采用外接法，该同学实物接线中的两处明显错误是：导线连接在滑动

7、民W变阻器的滑片上；采用了电流表内接法.【变式丨（2018 陕西省咸阳市第一次模拟 ）某同学为测定电阻丝的电阻率p，设计了如图4甲所示的电路，电路中 ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝，保护电阻R）= 4.0 Q，电源电动势E= 3.0V，电流表内阻忽略不计，滑片P与电阻丝始终接触良好.j-/A-1图4（1）实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示，其示数为d =mm.实验时闭合开关，调节滑片P的位置，分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I，实验数据如表所示x/m0.100.200.300.400.500.60I/a0.490.430.380.330.310.281-1严2.0

8、42.332.633.033.233.57（用题中字1将表中数据描在-x坐标纸中，如图丙所示，该图像的斜率的表达式 k =母表示），由图线求得电阻丝的电阻率pQ m（保留两位有效数字）.根据图丙中1-x关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为r = 位有效数字）.4 p 6答案 (1)0.400(2) nEdf 1.1 X10-1.3解析（1）螺旋测微器固定刻度上的半毫米刻线没有露出，可动刻度上的格数要估读一位，读 数应为 O.OImnK 40. 0 = 0.400mm；2 由闭合电路的欧姆定律，1= r +R，变形得1 = +，由电阻定律R=p S，s=n d代入上式得+，可看出了与x

9、是一次函数关系，函数图像的斜率“nEa；由题图丙中的数据算出图像的斜率k=357評7 att=3 a1J 则 p =呼少-4 2q 仆 1.1 x 10-6. m1题图丙中-x关系图线的纵截距为 1.77，此时待测电阻丝电阻为零，由闭合电路欧姆定律得:E= I(r + R0)，解得 r注 1.3 Q .命题点二测定液体的电阻率【例2】(2018 河北省“名校联盟”质量监测一)为了研究咸湖出现的规律，某同学设计了一个检测河水电阻率的实验，他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图5甲所示，两电极相距L= 0.314m,其间充满待测的河水，安装前他用如图乙所示的游标卡尺(图为卡尺的背面

10、)测量玻璃管的内径，结果如图丙所示他还选用了以下仪器：量程15V,内阻约300k Q的电压表；量程 300卩A,内阻约50 Q的电流表；最大阻值 1k Q的滑动变阻器； 电动势E= 12V,内阻r = 6Q的电池组、开关各一只，以及导线若干.图丁坐标系中包括坐标为(0,0)的点在内的9个点表示他测得的 9组电流I、电压U的值，根据以上材料完成以下 问题：丄L电般矗 嚴产橡胶尷甲(1) 测量玻璃管的内径时，应将图乙所示游标卡尺中的A B C三部分中的 与玻璃管内壁接触.(填代号)(2) 玻璃管的内径 d =mm.(3) 图戊中的实物仪器有一部分已连线，将其他部分连接成能测出图丁数据的实物连接图.

11、 水的电阻率p =(结果保留两位有效数字)答案A (2)5.50(3)见解析图 (4)7.6 Q m(2)游标卡尺的读数为解析(1)测量玻璃管内径时，应将游标卡尺中的A部分与玻璃管的内径接触.d= 5m時 20 x 10mimF 5.50mm.(3) 根据U I图像可知电流从零开始， 所以滑动变阻器采用分压式接法，由U- I图像可算出水柱的电阻远大于电流表内阻，所以电流表采用内接法，实物连线图如图所示.一 U 12 05LU I图像的斜率表示水柱的电阻，即R=XT = 120X 10 61 X 10 Q ,又因为R=p o n d2n d2 州彳 “53 2S=，联立解得 p = R4l，贝U

12、 P= 1 X 10 X4x 0 3147.6 Q m.命题点三电阻测量的方法1 伏安法外接法电路图*内接法特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，外接法测量值偏小，测小电阻时应采用外接法测量).2 伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用.(1) 如图6甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知 V的内阻R,则可测出V2的内阻F2lb=砰 如图乙所示，两电压表的满偏电流|V1? IV2时，若已知V1的内阻R, V并联一定值电阻F012 后，同样可得V的内阻F=.l l+rT F0屮乙图6【例3】用以下器材可测量电阻 R的阻值.待测电阻FX，阻值约为

13、600Q ;电源E电动势约为6V,内阻可忽略不计；电压表 W，量程为0500mV内阻1= 1000 Q ;电压表V2，量程为06V,内阻2约为10kQ ;电流表A,量程为00.6A，内阻r3约为1Q ；定值电阻F0, R= 60Q ;滑动变阻器R,最大阻值为150 Q ;单刀单掷开关S一个，导线若干.1（1）测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的3并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻R的实验电路图.（2）若选择测量数据中的一组来计算R，则由已知量和测量量计算R的表达式为 R =，式中各符号的意义是 （所有物理量用题中代表符号表示 ）U2- U Rri答案（1）见解析图 （2） U为电压

14、表M的读数，U为电压表V2的读数，ri为U R）+ r 1电压表V的内阻，R）为定值电阻6V解析（1）电路中的最大电流为 im= 6006 = 0.01A，电流表量程太大，可以把电压表u并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器采用分压式接法，电路如图所示.1- H-ZZ-X|匕一1U U U R）+ r1U2 - U（2）流过被测电阻的电流为I =一 + -=，被测电阻的阻值为R =厂 =r 1 R）R）r 1ilb UR)r 1UiR)+ r 13 安安法A的内阻R,则可测若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用.（1）如图7甲所示

15、，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知,I 1R得A的内阻Rz=. 如图乙所示，当两电流表的满偏电压U.2? Um时，如果已知 A的内阻R, A串联一定值电阻R）后，同样可测得A的电阻R=匕R+ R)甲图7用伏安法测定一个待测电阻RX的阻值(阻值约为200 Q )，实验室提供如下器材:电池组E:电动势3V,内阻不计;电流表Ai:量程015mA内阻约为100 Q ;电流表量程0300卩A,内阻约为1000Q ;滑动变阻器R:阻值范围020 Q，额定电流2A;电阻箱F2:阻值范围09999 Q，额定电流1A;开关S导线若干.要求实验中尽可能准确地测量 R的阻值，请回答下列问题:(1)为了测

16、量待测电阻两端的电压，可以将电流表(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到Q，这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表.(2) 在图8中补充完整测量FX阻值的电路图，并在图中标明器材代号.mA电(3) 调节滑动变阻器 F,两表的示数如图 9所示，可读出电流表Ai的示数是流表A的示数是本次测量存在一定的系“偏小” )卩A,测得待测电阻 R的阻值是统误差答案(1)A 2 9000(2)如图所示偏小3解析 把A和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3V, Rz= 300x 10 -6Q 1000 Q =9000 Q .(3) 由题图可知，电流表 Ai的示数为8.0mA,电流表 A的示数是1

17、50卩A,待测电阻阻值为R=i50x 106+93U08.0 x 10 3Q = 187.5 Q .采用电流表外接法，故测量的电流值偏大，因此电阻的测量值比真实值偏小.4 .半偏法(1)实验原理(如图10):图10实验步骤： R阻值调至最大，闭合 S,调节R的阻值使 示数达满偏值. 保持R阻值不变，闭合 S2,调节F2使，示数达满偏值的一半，同时记录F2的值. Rg测=R.(3) 误差分析：闭合S后，艮与R3的并联值R并R,所以I总lg,而此时的示数为号，所以1电令，所以RR, 即Ra测Rj.只有当 R? R)( R? R)时，Rg测 R).说明：R? R、R?艮为选择器材提供了依据，即R应选

18、阻值大的电阻；在安全范围内电源应选电动势大的.【例5】(2018 安徽省池州市上学期期末)某探究小组为了用“半偏法”测电阻和改装电表，先用“半偏法”测量程为100卩A的电流表G的电阻，后将电流表 G改装成电压表.(1)首先采用如图11甲所示的实验电路测量该电流表G的内阻R,图中R为滑动变阻器、R为电阻箱他按电路图连接好电路，将R的阻值调到最大，闭合开关 S后，他的正确操作的步骤应该是 .(选出下列必要的步骤，并将其序号排序)甲乙图11A. 记下R2的阻值B. 调节R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度C. 闭合S2,调节R和艮的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半D. 闭合S,保持R不变，调节

19、R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半（2）如果按正确操作步骤测得F2的阻值为100Q，则R的阻值大小为 Q;与电流表内阻的真实值 R相比，RgR（填“”或“ ”）.（3）将上述电流表 G串联一个29900Q的电阻，改装成电压表，则该电压表的量程是 V.用它来测量电压时，表盘指针位置如图乙所示，此时电压表的读数大小为V.答案 （1）BDA （2）100（3）32.4解析（1）本题采用半偏法测电流表的内阻，故调节 R的阻值，先使电流表的指针偏转到满 刻度，然后再闭合 S,保持F不变，调节 艮的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半， 记下F2的阻值，故操作顺序为BDA.（2）此时R的阻值与

20、R的阻值相等，故R的阻值大小也为100Q .随着S2的闭合，整个电路中 的电流将会变大，但实际上我们仍然是按照电流不变时的电流来计算的，通过电阻箱F2的电流将比通过G的电流要大，又因为 F2与G并联，电压一样，所以实际的电阻箱读数将小于电 流表G的内阻，所以RR/.U= lg（R + R） = 104X （100 + 29900） V = 3V,此时指针所指示的电压为2.4V.5替代法（1）实验原理（如图12）:图12实验步骤：S先与2连接，记录的示数，再与1连接，调节R值使的示数与原值相等，则R = R（3）说明对的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与指针是否超3无关，因为电流表示数不参与运算.【例6 （2018 全国卷23）某实验小组利用如图 13所示的电路探究在 25C80C范围内 某热敏电阻的温度特性所用器材有：置于温控室（图中虚线区域）中的热敏电阻Rr,其标称