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1、,大一輪復習講義,實驗八測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器),,第八章恒定電流,,NEIRONGSUOYIN,內容索引,過好雙基關,研透命題點,回扣基礎知識 訓練基礎題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,,過好雙基關,,,1.實驗原理(如圖1所示) 由R 得 ，因此，只要測出金屬絲的 、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率,,基本實驗要求,,,長度l,圖1,2.實驗器材 被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(050 )，開關，導線若干， ，毫米刻度尺. 3.實驗步驟 (1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不
2、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驗電路. (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，反復測量三次，求出其平均值l. (4)把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值 的位置.,螺旋測微器,最大,(5)閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內. (6)將測得的Rx、l、d值，代入公式R 和S 中，計算出金屬絲的電阻率.,1.數(shù)據(jù)處理 (1)在求Rx的平均值時可用兩種方法 用Rx 分別算出各次的數(shù)值，再取平均值. 用UI圖線的斜率求出. (2)計算電阻率 將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的
3、值代入電阻率計算公式 .,,規(guī)律方法總結,,,2.誤差分析 (1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，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，由于采用的是電流表外接法，測量值 真實值，使電阻率的測量值 . (3)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差. (4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變 ，造成測量誤差.,小于,偏小,大,3.注意事項 (1)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表 法. (2)實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、電流表、被測金屬絲、滑動變阻器連成主干線路
4、，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端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測金屬絲長度，測量時應將金屬絲拉直，反復測量三次，求其平均值. (4)測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值. (5)閉合開關之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值 的位置.,外接,最大,(6)在用伏安法測電阻時，通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大. (7)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連
5、線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮.,,,研透命題點,,例1在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖2所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率. (1)從圖中讀出金屬絲的直徑為______ mm.,,,,命題點一教材原型實驗,圖2,解析固定刻度讀數(shù)為0.5 mm，可動刻度讀數(shù)為18.00.01 mm0.180 mm，所以最終讀數(shù)為：0.5 mm0.180 mm0.680 mm；,0.680,(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關和若干導線及
6、下列器材： A.電壓表03 V，內阻10 k B.電壓表015 V，內阻50 k C.電流表00.6 A，內阻0.05 D.電流表03 A，內阻0.01 E.滑動變阻器，010 F.滑動變阻器，0100 要求較準確地測出其阻值，電壓表應選____，電流表應選_____，滑動變阻器應選____.(填序號),A,C,E,解析因兩節(jié)新的干電池的電動勢為3 V，應選量程為03 V的電壓表，故選A； 因金屬絲的電阻大約為5 ，流過電流表的電流大約為I 0.6 A，電流表應選C； 因金屬絲的電阻大約為5 ，且可選擇的滑動變阻器阻值大于5 ，故滑動變阻器采用限流式接法，應選E；,實驗中某同學的實物接線
7、如圖3所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤. 錯誤1：______________________________________________； 錯誤2：______________________________________________.,導線連接在滑動變阻器的滑片上,采用了電流表內接法,圖3,變式(2018陜西省咸陽市第一次模擬)某同學為測定電阻絲的電阻率，設計了如圖4甲所示的電路，電路中ab是一段電阻率較大、粗細均勻的電阻絲，保護電阻R04.0 ，電源電動勢E3.0 V，電流表內阻忽略不計，滑片P與電阻絲始終接觸良好.,圖4,(1)實驗中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如
8、圖乙所示，其示數(shù)為d_____ mm.,解析螺旋測微器固定刻度上的半毫米刻線沒有露出，可動刻度上的格數(shù)要估讀一位，讀數(shù)應為0.01 mm40.00.400 mm；,0.400,(2)實驗時閉合開關，調節(jié)滑片P的位置，分別測量出每次實驗中aP長度x及對應的電流值I，實驗數(shù)據(jù)如表所示.,將表中數(shù)據(jù)描在 x坐標紙中，如圖丙所示，該圖像的斜率的表達式k____ (用題中字母表示)，由圖線求得電阻絲的電阻率__________ m(保留兩位有效數(shù)字).,1.1106,根據(jù)圖丙中 x關系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內阻為r____ (保留兩位有效數(shù)字).,1.3,題圖丙中 x關系圖線的縱截距為1.
9、77，此時待測電阻絲電阻為零，由閉合電路歐姆定律得：EI(rR0)，解得r1.3 .,例2(2018河北省“名校聯(lián)盟”質量監(jiān)測一)為了研究咸湖出現(xiàn)的規(guī)律，某同學設計了一個檢測河水電阻率的實驗，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖5甲所示，兩電極相距L0.314 m，其間充滿待測的河水，安裝前他用如圖乙所示的游標卡尺(圖為卡尺的背面)測量玻璃管的內徑，結果如圖丙所示.,,,,命題點二測定液體的電阻率,圖5,他還選用了以下儀器：量程15 V，內阻約300 k的電壓表；量程300 A，內阻約50 的電流表；最大阻值1 k的滑動變阻器；電動勢E12 V，內阻r 6 的電池組、開關各一
10、只，以及導線若干.圖丁坐標系中包括坐標為(0,0)的點在內的9個點表示他測得的9組電流I、電壓U的值，根據(jù)以上材料完成以下問題：,圖5,(1)測量玻璃管的內徑時，應將圖乙所示游標卡尺中的A、B、C三部分中的____與玻璃管內壁接觸.(填代號),A,解析測量玻璃管內徑時，應將游標卡尺中的A部分與玻璃管的內徑接觸.,(2)玻璃管的內徑d_____ mm.,5.50,(3)圖戊中的實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)的實物連接圖.,答案見解析圖,解析根據(jù)UI圖像可知電流從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法，由UI圖像可算出水柱的電阻遠大于電流表內阻，所以電流表采用內接法，實物連線
11、圖如圖所示.,(4)水的電阻率________(結果保留兩位有效數(shù)字).,7.6 m,1.伏安法,,,,命題點三電阻測量的方法,特點：大內小外(內接法測量值偏大，測大電阻時應用內接法測量，外接法測量值偏小，測小電阻時應采用外接法測量).,2.伏伏法 若電壓表內阻已知，則可將其當作電流表、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，若已知V1的內阻R1，則可測出V2的內阻R2 R1. (2)如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流IV1IV2時，若已知V1的內阻R1，V1并聯(lián) 一定值電阻R0后，同樣可得V2的內阻R2 .,圖6,例3用以下器材可測量電阻Rx的阻值. 待測電
12、阻Rx，阻值約為600 ； 電源E，電動勢約為6 V，內阻可忽略不計； 電壓表V1，量程為0500 mV，內阻r11 000 ； 電壓表V2，量程為06 V，內阻r2約為10 k； 電流表A，量程為00.6 A，內阻r3約為1 ； 定值電阻R0，R060 ； 滑動變阻器R，最大阻值為150 ； 單刀單擲開關S一個，導線若干.,(1)測量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的 ，并能測量多組數(shù)據(jù)，請在虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖.,答案見解析圖,解析電路中的最大電流為Im 0.01 A，電流表量程太大，可以把電壓表V1并聯(lián)一個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)，
13、滑動變阻器采用分壓式接法，電路如圖所示.,(2)若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計算Rx，則由已知量和測量量計算Rx的表達式 為Rx_____________，式中各符號的意義是____________________________ _______________________________________________.(所有物理量用題中代表符號表示),U1為電壓表V1的讀數(shù)，U2為電壓表V2的讀數(shù)，r1為電壓表V1的內阻，R0為定值電阻,3.安安法 若電流表內阻已知，則可將其當作電流表、電壓表以及定值電阻來使用. (1)如圖7甲所示，當兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知A1的內阻R
14、1，則可測得A2的內阻R2 . (2)如圖乙所示，當兩電流表的滿偏電壓UA2UA1時，如果已知A1的內阻R1，A1串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測得A2的電阻R2 .,圖7,例4用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 )，實驗室提供如下器材： 電池組E：電動勢3 V，內阻不計； 電流表A1：量程015 mA，內阻約為100 ； 電流表A2：量程0300 A，內阻約為1 000 ； 滑動變阻器R1：阻值范圍020 ，額定電流2 A； 電阻箱R2：阻值范圍09 999 ，額定電流1 A； 開關S、導線若干.,要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題： (1)為了測量
15、待測電阻兩端的電壓，可以將電流表____(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調到_______ ，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表.,解析把A2和R2串聯(lián)起來充當電壓表，此電壓表量程為3 V，R2 1 000 9 000 .,A2,9 000,(2)在圖8中補充完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號.,答案如圖所示,圖8,(3)調節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖9所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是_____ mA，電流表A2的示數(shù)是_____ A，測得待測電阻Rx的阻值是________.本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因，則測量值比真實值______(選填
16、“偏大”或“偏小”).,8.0,150,圖9,187.5 ,偏小,解析由題圖可知，電流表A1的示數(shù)為8.0 mA，電流表A2的示數(shù)是150 A，,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值偏小.,4.半偏法 (1)實驗原理(如圖10)： (2)實驗步驟： R1阻值調至最大，閉合S1，調節(jié)R1的阻值使 示數(shù)達滿偏值. 保持R1阻值不變，閉合S2，調節(jié)R2使 示數(shù)達滿偏值的一半，同時記錄R2 的值. Rg測R2.,圖10,(3)誤差分析： 閉合S2后，R2與Rg的并聯(lián)值R并Ig，而此時 的示數(shù)為 ，所以IR2 ，所以R2
17、，Rg測Rg. 說明：R1Rg、R1R2為選擇器材提供了依據(jù)，即R1應選阻值大的電阻；在安全范圍內電源應選電動勢大的.,例5(2018安徽省池州市上學期期末)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 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甲所示的實驗電路測量該電流表G的內阻Rg，圖中R1為滑動變阻器、R2為電阻箱.他按電路圖連接好電路，將R1的阻值調到最大，閉合開關S1后，他的正確操作的步驟應該是______.(選出下列必要的步驟，并將其序號排序) A.記下R2的阻值 B.調節(jié)R1的阻值，使電流表的指針偏 轉到滿刻度 C.閉合S
18、2，調節(jié)R1和R2的阻值，使電 流表的指針偏轉到滿刻度的一半 D.閉合S2，保持R1不變，調節(jié)R2的阻值，使電流表的指針偏轉到滿刻度的一半,BDA,圖11,解析本題采用半偏法測電流表的內阻，故調節(jié)R1的阻值，先使電流表的指針偏轉到滿刻度，然后再閉合S2，保持R1不變，調節(jié)R2的阻值，使電流表的指針偏轉到滿刻度的一半，記下R2的阻值，故操作順序為BDA.,(2)如果按正確操作步驟測得R2的阻值為100 ，則Rg的阻值大小為_____ ；與電流表內阻的真實值Rg相比，Rg___Rg(填“”“”或“<”).,解析此時R2的阻值與Rg的阻值相等，故Rg的阻值大小也為100 .隨著S2的閉合，整個電路
19、中的電流將會變大，但實際上我們仍然是按照電流不變時的電流來計算的，通過電阻箱R2的電流將比通過G的電流要大，又因為R2與G并聯(lián)，電壓一樣，所以實際的電阻箱讀數(shù)將小于電流表G的內阻，所以Rg
20、值使 的示數(shù)與原值相等，則RxR. (3)說明 對 的要求，只要有刻度且不超過量程即可，與指針是否超 無關，因為電 流表示數(shù)不參與運算.,圖12,例6(2018全國卷23)某實驗小組利用如圖13所示的電路探究在25 80 范圍內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RT，其標稱值(25 時的阻值)為900.0 ；電源E(6 V，內阻可忽略)；電壓表 (量程150 mV)；定值電阻R0(阻值20.0 )，滑動變阻器R1(最大阻值為 1 000 )；電阻箱R2(阻值范圍0999.9 )；單刀開關S1，單刀雙擲開關S2.,<,圖13,實驗時，先按圖連接好電路，再
21、將溫控室的溫度t升至80.0 .將S2與1端接通，閉合S1，調節(jié)R1的滑片位置，使電壓表讀數(shù)為某一值U0；保持R1的滑片位置不變，將R2置于最大值，將S2與2端接通，調節(jié)R2，使電壓表讀數(shù)仍為U0；斷開S1，記下此時R2的讀數(shù).逐步降低溫控室的溫度t，得到相應溫度下R2的阻值，直至溫度降到25.0 .實驗得到的R2t數(shù)據(jù)見下表.,解析閉合開關S1前，應讓滑片移動到b端，使滑動變阻器連入電路的阻值最大.,回答下列問題： (1)在閉合S1前，圖中R1的滑片應移動到____(填“a”或“b”)端.,b,(2)在圖14甲的坐標紙上補齊數(shù)據(jù)表中所給數(shù)據(jù)點，并作出R2t曲線.,答案如圖所示,圖14,(3)由圖甲可得到RT在25 80 范圍內的溫度特性當t44.0 時，可得RT____.,解析由圖像可知t44.0 時，電阻的阻值為450 .,450,(4)將RT握于手心，手心溫度下R2的相應讀數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_______，則手心溫度為______.,解析由題圖乙可得電阻箱阻值為620.0 ，由圖像可得溫度約為33.0 .,620.0,33.0,
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