2022版高考物理一輪復(fù)習第八章恒定電流實驗十測定金屬絲的電阻率學案新人教版

1、實驗十測定金屬絲的電阻率實驗知識自主回顧shi yan zhi shi zi zhu hui gu1實驗原理(如圖所示)由r得，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積s和金屬絲的電阻r，即可求出金屬絲的電阻率。甲乙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(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，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(fù)測量三次，求出其平均值l。(4)把滑動變阻器的滑片調(diào)

2、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、u的值，記錄在表格內(nèi)。(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。4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的值代入電阻率計算公式rx。5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，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。(3)金屬絲的長度測量、電流

3、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大，造成測量誤差。6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外接法。(2)實驗連線時，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(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不同部位進行測量，求其平均值。(5)閉合開關(guān)之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有

4、效電阻值最大的位置。(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，連線時要盡可能地通過較多的點，其余各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。核心考點重點突破he xin kao dian zhong dian tu po考點一教材原型實驗例1(2019江蘇卷，11)某同學測量一段長度已知的電阻絲的電阻率。實驗操作如下：(1)螺旋測微器如甲圖所示。在測量電阻絲的直徑時，先將電阻絲輕輕地

5、夾在測砧與測微螺桿之間，再旋動c(選填“a”“b”或“c”)，直到聽到“喀喀”的聲音，以保證壓力適當，同時防止螺旋測微器的損壞。甲(2)選擇電阻絲的不同(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為電阻絲的直徑。(3)圖乙中rx為待測電阻絲。請用筆畫線代替導(dǎo)線，將滑動變阻器接入圖丙實物電路中的正確位置。乙丙答案(4)為測量rx，利用乙圖所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器測得5組電壓u1和電流i1的值，作出的u1-i1關(guān)系圖像如圖丁所示。接著，將電壓表改接在a、b兩端，測得5組電壓u2和電流i2的值，數(shù)據(jù)見下表：u2/v0.501.021.542.052.55i2/ma20.040.060.

6、080.0100.0請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出u2-i2圖像。丁答案(5)由此，可求得電阻絲的rx23.5(23.024.0都算對)。根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率。解析(1)旋轉(zhuǎn)微調(diào)旋鈕c。(2)電阻絲的粗細不一定均勻，為保證測量結(jié)果準確，應(yīng)在不同位置測直徑，然后取平均值作為測量值。(3)滑動變阻器采用分壓式接入電路，注意線不能交叉，如答案圖所示。(4)將所給的5組數(shù)據(jù)標注在u-i圖像中，用過原點的直線把它們連在一起，讓盡可能多的點在直線上。(5)由題意知：rxrar0，由u1-i1圖線的斜率可得49.0 。rar0，由作出的u2-i2圖線的斜率可得25.5 。故rx(49.025.

7、5) 23.5 。變式訓(xùn)練1(2021重慶一中期末)小明同學想測量某段銅導(dǎo)線的電阻率，進行了如下實驗。(1)如圖甲所示，采用繞線法用毫米刻度尺測得10匝銅導(dǎo)線直徑和為1.25 cm。甲(2)現(xiàn)取長度為l100 m的一捆銅導(dǎo)線，欲測其電阻，在實驗前，事先了解到銅的電阻率很小，在用伏安法測量其電阻時，設(shè)計了如圖乙所示的電路，則電壓表的另一端應(yīng)接a(填“a”或“b”)，測量得電壓表示數(shù)為4.50 v，而電流表選擇03.0 a量程，其讀數(shù)如圖丙所示，則其讀數(shù)為2.50 a，可得銅的電阻率為2.2108 m(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。小明參考課本上的信息(如圖丁所示)，發(fā)現(xiàn)計算得到的電阻率與表中所給出

8、的數(shù)據(jù)有一些偏差，但是實驗的操作已經(jīng)十分規(guī)范，測量使用的電表也已盡可能校驗準確，請寫出一條你認為造成這種偏差的可能原因是電流較大，實驗過程中銅導(dǎo)線的溫度明顯超過了20 。乙丙幾種導(dǎo)體材料在20 時的電阻率材料/m材料/m銀1.6108鐵1.0107銅1.7108錳銅合金4.4107鋁2.9108鎳銅合金5.0107鎢5.3108鎳鉻合金1.0106丁解析(1)由題圖甲所示刻度尺可知，其分度值為1 mm，則10匝銅導(dǎo)線的總直徑為d11.25 cm10.00 cm1.25 cm。(2)由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠大于銅線電阻，則電流表應(yīng)采用外接法，電壓表的另一端應(yīng)接a；電流表的量程為03.0 a，由題

9、圖丙可知，其分度值為0.1 a，示數(shù)i2.50 a；銅線的電阻為r 1.8 ，由電阻定律得r，整理得，代入數(shù)據(jù)解得2.2108 m；銅線的電阻率受溫度影響，隨溫度升高而增大，實驗誤差可能是由電流較大，實驗過程中銅導(dǎo)線的溫度明顯超過了20 造成的?？键c二實驗拓展創(chuàng)新例2(2020河北承德一中期中)(1)某同學在實驗室測定金屬絲電阻率的實驗中，用游標卡尺測量金屬絲的長度如圖甲所示，可知其長度為101.50 mm；如圖乙所示，用螺旋測微器測金屬絲的直徑，測量值為10.501(10.50010.502) mm。(2)影響材料電阻率的因素很多，一般情況下金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，半導(dǎo)體材料的電

10、阻率則與之相反，隨溫度的升高而減小。某學校研究小組需要研究某種材料的導(dǎo)電規(guī)律，他們用這種材料制作成電阻較小的元件p，測量元件p中通過的電流隨兩端電壓從零開始逐漸增大過程中的變化規(guī)律。圖丙是他們按設(shè)計好的電路連接的部分實物圖，請?zhí)砑觾筛鶎?dǎo)線，使電路完整。丙答案(3)改變滑動變阻器的阻值，記錄兩電表的讀數(shù)。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖丁中畫出元件p的iu圖像，并判斷元件p是半導(dǎo)體材料(填“金屬材料”或“半導(dǎo)體材料”)。u/v00.400.600.801.001.201.50i/a00.040.090.160.250.360.56丁答案(4)若可供選擇的滑動變阻器有r1(最大阻值為2.5 ，允許通過的最大電流

11、為0.25 a)、r2(最大阻值為5 ，允許通過的最大電流1.5 a)，則本實驗應(yīng)該選用的滑動變阻器為r2(填器材前的編號)。戊(5)把元件p接入如圖戊所示的電路中，已知定值電阻r阻值為4 ，電源電動勢為2 v，內(nèi)阻不計，則該元件實際消耗的電功率為0.25(0.240.26)w。解析(1)游標卡尺測得金屬絲的長度為101 mm100.05 mm101.50 mm；螺旋測微器的讀數(shù)為10.5 mm0.10.01 mm10.501 mm。(2)由于實驗要求元件p兩端電壓從零開始，所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法；由于待測元件的電阻較小，滿足，所以電流表應(yīng)采用外接法，連線圖如圖甲所示。甲(3)將各個數(shù)

12、據(jù)點描點，用平滑的曲線連接各點可得元件的iu圖像，如圖乙所示。乙由r可知，元件p的電阻等于圖線上各點與原點連線的斜率的倒數(shù)，則元件的電阻隨溫度的升高而減小，可判定元件p是半導(dǎo)體材料。(4)由于電壓要求從零開始調(diào)，所以滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，r1允許通過的最大電流為0.25 a，不符合題干要求，故選r2。(5)將r視為電源內(nèi)阻，在表示元件p的iu圖像中同時作出表示電源的iu圖像，如圖丙所示，讀出兩圖線的交點即工作點的坐標為i0.25 a，u1.0 v，所以元件p消耗的功率為pui1.00.25 w0.25 w(0.240.26 w)。丙2年高考1年模擬2 nian gao kao 1 nia

13、n mo ni1(2020課標，22)某同學用伏安法測量一阻值為幾十歐姆的電阻rx，所用電壓表的內(nèi)阻為1 k，電流表內(nèi)阻為0.5 。該同學采用兩種測量方案，一種是將電壓表跨接在圖(a)所示電路的o、p兩點之間，另一種是跨接在o、q兩點之間。測量得到如圖(b)所示的兩條ui圖線，其中u與i分別為電壓表和電流表的示數(shù)。圖(a)回答下列問題：(1)圖(b)中標記為的圖線是采用電壓表跨接在o、p(填“o、p”或“o、q”)兩點的方案測量得到的。圖(b)(2)根據(jù)所用實驗器材和圖(b)可判斷，由圖線(填“”或“”)得到的結(jié)果更接近待測電阻的真實值，結(jié)果為50.5 (保留1位小數(shù))。(3)考慮到實驗中電表

14、內(nèi)阻的影響，需對(2)中得到的結(jié)果進行修正，修正后待測電阻的阻值為50.0 (保留1位小數(shù))。解析本題考查伏安法測電阻實驗的數(shù)據(jù)處理。(1)若電壓表跨接在o、p之間時，由于電壓表的分流作用使得電流的測量值偏大，由rx知，rx的測量值偏小；若電壓表跨接在o、q之間時，由于電流表的分壓作用使得電壓的測量值偏大，由rx知，rx的測量值偏大。由于標記為的圖線斜率較小，則標記為的rx測量值偏小，即標記為的圖線是采用電壓表跨接在o、p兩點的方案測量得到的。(2)電壓表的內(nèi)阻為1 k，電流表的內(nèi)阻為0.5 ，rx約為50 ，由于rx，則電流表采用內(nèi)接法，故圖線得到的結(jié)果更接近真實值；結(jié)果為rx50.5 。(

15、3)實驗實際測量的是電流表與被測電阻串聯(lián)的總電阻，則rxrxra，解得修正后待測電阻的阻值為rx50.0 。2(2019天津卷，9(3)現(xiàn)測定長金屬絲的電阻率。某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)是0.200(0.1960.204均可) mm。利用下列器材設(shè)計一個電路，盡量準確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻rx約為100 ，畫出實驗電路圖，并標明器材代號。電源e(電動勢10 v，內(nèi)阻約為10 )電流表a1(量程0250 ma，內(nèi)阻r15 )電流表a2(量程0300 ma，內(nèi)阻約為5 )滑動變阻器r(最大阻值10 ，額定電流2 a)開關(guān)s及導(dǎo)線若干答案某同學設(shè)計方案正確

16、，測量得到電流表a1的讀數(shù)為i1，電流表a2的讀數(shù)為i2，則這段金屬絲電阻的計算式rx。從設(shè)計原理看，其測量值與真實值相比相等(填“偏大”“偏小”或“相等”)。解析d20.00.01 mm0.200 mm。本題中測量金屬絲的電阻，無電壓表，故用已知內(nèi)阻的電流表a1充當電壓表，由于電流表a1的額定電壓ua1imr11.25 v，比電源電動勢小得多，故電路采用分壓式接法，電路圖如圖所示。當電流表a1、a2讀數(shù)分別為i1、i2時，通過rx的電流為ii2i1，rx兩端電壓ui1r1，故rx，不考慮讀數(shù)誤差，從設(shè)計原理看測量值等于真實值。3(2020云南西雙版納期末)在“用伏安法測定一條金屬絲(總電阻約

17、10 )的電阻率”的實驗中。(1)某同學用螺旋測微器測得金屬絲直徑d如圖甲所示，可讀得d0.725 mm。甲(2)他又把金屬絲拉直后將其兩端固定在刻度尺兩端的接線柱a和b上，在金屬絲上夾上一個小金屬夾p，移動金屬夾p的位置，從而改變接入電路中金屬絲的長度。把這樣的裝置接入實驗電路中，如圖乙所示。但他連接線路時卻出現(xiàn)了兩處錯誤，請用“”標在錯誤的導(dǎo)線上，再用筆畫線代替導(dǎo)線給予改正。答案(3)閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移至最左(填“左”或“右”)端。閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑片調(diào)至一合適位置后不動，以后通過多次改變p點的位置，得到多組u、i、l的數(shù)據(jù)，即得到金屬絲長為l時對應(yīng)的電阻r。利用得到的多組l和r的數(shù)據(jù)，繪成如圖丙所示的圖線，則該圖線斜率表示的物理意義是金屬絲電阻率與橫截面積之比(要求用文字表述)。(4)如果圖線的斜率k1 /