2019年高考物理大一轮复习实验08测定金属的电阻率学案新人教版.doc

1、【 精品教育资源文库 】 实验 08 测定金属的电阻率 一、实验目的 1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法； 2掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法； 3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率 二、实验原理 由电阻定律 R lS得 RSl.金属导线的电阻 R 用伏安法测量，金属导线的长度 l 用毫米刻度尺测量，金属导线的横截面积 S 可由其直径 d 算出，即 S ? ?d2 2，直径 d 可由 螺旋测微器测出 三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干 四、实验步骤 1直径测定：用螺旋测微器在被测

2、金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d，计算出导线的横截面积 S d24 . 2电路连接：按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量 3次，求出其平均值 l. 4 U、 I 测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关 S，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，记入表格内，断开开关 S. 5拆去实验线路，整理好实验器材 (2018 长春质检 )(1)某实验小组在 “ 测定金属电阻率 ” 的实验过程中，正确

3、操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则金属丝的直径的读数是 _. (2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 0 10 ，电流表内阻约几欧，电压表内【 精品教育资源文库 】 阻约 20 k. 电源为干电池 (不宜在长时间、大功率状况下使用 )，电 动势 E 4.5 V，内阻很小则图丁电路图中 _(填电路图下方的字母代号 )电路为本次实验应当采用的最佳电路但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏 _.(填 “ 大 ” 或 “ 小 ”) (3)若实验所用的电流表内阻的准确值 RA是已知的，那么准确测量金属丝电阻 Rx的最佳电路应是图丁中的 _电路 (填电路图下的字母代号

4、 )此时测得电流为 I、电压为 U，则金属丝电阻 Rx _(用题中字母代号表示 ) 解析： (1)螺旋测微器先读固定部分为 0.5 mm，可动部分可估读为 38.0 0.01 mm 0.380 mm，故总示数为： (0.5 0.380)mm 0.880 mm；电流表量程为 0.6 A，则最小刻度为 0.02，指针所示为 0.42 A；电流表量程为 3 V，最小刻度为 0.1 V，则读数为 2.25 V. (2)因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法；同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的内阻约为 5 ，故采用电流表外接法误差较小，故选 A；在实验中电压表示数准确，但电流

5、测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小 (3)因已知电流表内阻准确值 ，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻；故应选 B电路；待测电阻及电流表总电阻 R UI，则待测电阻 Rx R RA UI RA 答案： (1)0.880 mm (2)A 小 (3)B UI RA 一、数据处理 1在求 R 的平均值时可用两种方法 (1)用 R UI分别算出各次的数值，再取平均值 (2)用 UI 图线的斜率求出 2计算电阻率 【 精品教育资源文库 】 将记录的数据 R、 l、 d 的值代入电阻率计算式 RSl d2U4lI . 二、误差分析 1金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直

6、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 三、注意事项 1先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量 2电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法 3电 流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大 (2018 河南开封模拟 )在 “ 测定金属的电阻率 ” 的实验中，某同学所测的金属导体的形状如图甲

7、所示，其横截面为空心的等边三角形，外等边三角形的边长是内等边三角形边长的 2 倍，内三角形为中空为了合理选用器材设计测量电路，他先用多用表的欧姆挡“1” 按正确的操作步骤粗测其电阻，指针如图乙，则读数应记为 _. 现利用实验室的下列器材，精确测量它的电阻 R，以便进一步测出该材料的电阻率 ： A电源 E(电动势为 3 V，内阻约为 1 ) B电流表 (量程为 0 0.6 A，内阻 r1 约为 1 ) C电流表 (量程为 0 0.6 A，内阻 r2 5 ) D最大阻值为 10 的滑动变阻器 R0 E开关 S，导线若干 (1)请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图 (2)先将 R0调至最大

8、，闭合开关 S，调节滑动变阻器 R0，记下各电表读数，再改变 R0进【 精品教育资源文库 】 行多次测量在所测得的数据中选一组数据，用测量量和已知量来计算 R 时，若 的示数为 I1， 的示数为 I2，则该金属导体的电阻 R _. (3)该 同学用直尺测量导体的长度为 L，用螺旋测微器测量了外三角形的边长 a.测边长a 时，螺旋测微器读数如图丁所示，则 a _mm.用已经测得的物理量 R、 L、 a 等可得到该金属材料电阻率的表达式为 _. 解析： 多用电表读数为： 61 6 ； (1)测量电路如图所示； (2)由欧姆定律可知： I2r2 (I1 I2)R，解得 R I2r2I1 I2； (

9、3)螺旋测微器读数 a 5.5 mm 0.01 mm16.3 5.663 mm；导体的截面积为 S 34 a2 34 ? ?a2 2 3 316 a2，则根据欧姆定律 R LS，解得 3 3a2I2r216L I1 I2 答案： 6 (1)电路图见解析 (2)R I2r2I1 I2(3)5.663(5.661 5.665) 3 3a2I2r216L I1 I2 方法 1 伏安法测 电阻 伏安法测电阻是电学实验的基础，是高考考查的热点，也是难点它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等 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，测小电阻时应采用外接

10、法测量 ) 方法 2 伏伏法测电阻 (电压表的灵活选用 ) 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 【 精品教育资源文库 】 (1)如图甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知 的内阻 R1，则可测出 的内阻R2 U2U1R1. (2)如图乙所示，两电压表的满偏电流 IV1?IV2时 ，若已知 的内阻 R1， 并联一定值电阻 R0后，同样可得 的内阻 R2 U2U1R1U1R0. 方法 3 安安法测电阻 (电流表的灵活选用 ) 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)如图甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知 的内阻 R1，则

11、可测得 的内阻 R2 I1R1I2. (2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压 UA2?UA1时，如果已知 的内阻 R1， 串联一定值电阻 R0后，同样可测得 的电阻 R2 I1 R1 R0I2. 用伏安法测定一个待测电阻 Rx的阻值 (阻值约为 200 ) ，实验室提供如下器材： 电池组 E：电动势 3 V，内阻不计； 电流表 A1：量程 0 15 mA，内阻约为 100 ； 电流表 A2：量程 0 300 A ，内阻为 1 000 ； 滑动变阻器 R1：阻值范围 0 20 ，额定电流 2 A； 电阻箱 R2，阻值范围 0 9 999 ，额定电流 1 A； 开关 S、导线若干 要求实验中尽可能

12、准确地测量 Rx的阻值，请回答下列问题： (1)为了测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 _ ，这样可以改装成一个量程为 3.0 V 的电压表 (2)在图中画出完整测量 Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号 【 精品教育资源文库 】 (3)调节滑动变阻器 R1，两表的示数如图所示，可读出电流表 A1的示数是 _mA，电流表 A2的示数是 _A ，测得待测电阻 Rx的阻值是 _. 解析： (1)把 A2和 R2串联起来充当电压表，此电压表量程为 3 V， R2 330010 6 1 000 9 000 . (3)由图可知，电流表 A1的

13、示数为 8.0 mA，电流表 A2的示数是 150 A ，待测电阻阻值为 Rx 15010 6 8.010 3 15010 6 191 . 答案： (1)A2 9 000 (2)电路如图 (3)8.0 150 191 方法 4 半偏法测电表内阻 (1)半偏法近似测量电流表内阻 如图所示，测量电流表 A 的内阻，操作步骤如下： 断开 S2、闭合 S1，调节 R0，使 A 表满偏为 I0； 保持 R0不变，闭合 S2，调节 R，使 A 表读数为 I02； 由上得 RA R. (2)半偏法近似测量电压表内阻 【 精品教育资源文库 】 如图所示，测量电压表 V 的内阻，操作步骤如下： 滑动变阻器的滑

14、片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大； 闭合 S1、 S2，调节 R0，使 V 表示数指到满偏刻度 断开 S2，保持 R0不变，调节 R，使 V 表指针指到满刻度的一半； 由上得 RV R. (2015 全国卷 )电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻 (半偏法 )，实验室提供的器材如下： 待测电压表 V (量程 3 V，内阻约为 3 000 ) ，电阻箱 R0(最大阻值为 99 999.9 ) ，滑动变阻器 R1(最大阻值 100 ，额定电流 2 A)，电源 E(电动势 6 V，内阻不计 )，开关 2个，导线若干 (1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的 一部分，将电路图补充完整 (2)根据设计的电路，写出实验步骤： _. (3)将这种方法测出的电压表内阻记为 RV ，与电压表内阻的真实值 RV 相