《2019年度高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 实验八 测定金属的电阻率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年度高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 实验八 测定金属的电阻率课件（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 恒定电流,实验八 测定金属的电阻率,过好双基关,1.实验原理(如图1所示) 由R 得 ，因此，只要测出金属丝的 、横截面积S和金属 丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率.,图1,长度l,2.实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(00.6 A)，电压表(03 V)，滑动变阻器(050 )，开关，导线若干， ，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l.,螺旋测微器,(4)把滑动变阻器的滑片调节
2、到使接入电路中的电阻值 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. (6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R 和S 中，计算出金属丝的 电阻率.,最大,1.数据处理 (1)在求Rx的平均值时可用两种方法 用Rx 分别算出各次的数值，再取平均值. 用UI图线的斜率求出. (2)计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式 .,2.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，测量值 真实值，使电阻率的测量值
3、 . (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 ，造成测量误差.,小于,偏小,大,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_法. (2)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(闭合电路)，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.,外接,(4)测金属丝直径一定要选三个
4、不同部位进行测量，求其平均值. (5)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值 的位置. (6)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A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)若采用图象法求R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.,最大,研透命题点,例1 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结
5、果如图2所示，其读数应为 _ mm(该值接近多次测量的平均值).,命题点一 教材原型实验,基础考点 自主悟透,答案,解析,图2,0.397(0.3950.399均可),解析 螺旋测微器的读数为：0 mm39.70.01 mm0.397 mm(0.3950.399 mm之间均正确).,(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干. 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：,答案,解析,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图
6、3中的 图(填“甲”或“乙”).,图3,甲,解析 实验测量数据中电压表示数从0.10 V开始，非常小，应考虑使用滑动变阻器分压式接法，故采用的是图甲的电路设计方案.,解析 连图时注意滑动变阻器的分压式接法，注意电流表和电压表的正负极.,(3)图4是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.,答案,解析,图4,答案 如图甲,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图5所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据
7、的坐标点，并描绘出UI图线.由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留两位有效数字).,答案,解析,图5,答案 如图乙,4.5(4.34.7,均可),解析 将第2、4、6次测量数据的坐标点标出来后，画出一条直线，舍去第6次实验数据点，让直线过坐标原点，计算出图线斜率为4.5(4.34.7之间均正确)，即为金属丝的阻值.,(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 (填选项前的符号). A.1102 m B.1103 m C.1106 m D.1108 m,解析,答案,解析 根据电阻定律Rx 代入数据计算得到电阻率1 106 m，C对.,(6)任何实验测量都存在误差.本实验所用测量仪器均已校准，下列
8、关于误差的说法中正确的选项是 . A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,解析,答案,解析 由于读数引起的误差属于偶然误差，A错； 电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差，B错； 由于该实验原理未考虑电表内阻造成的误差，因此将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由于测量仪表引起的系统误差，C对； 通过UI图象处理数据时已经直观地舍去了第6次实验数据，且多次测量后画直线的目的就是取平均值，因此
9、用UI图象处理数据更好地减小了偶然误差，D对.,变式1 某学生用如图6甲所示电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab，电阻约10 ，导线允许流过的最大电流为0.8 A，稳恒电源，电源输出电压恒为E12 V，电压表V，量程为03 V，内阻约5 k，保护电阻：R110 ，R230 ，R3200 .刻度尺，螺旋测微器，开关S，导线若干等. 实验时的主要步骤如下：,用刻度尺量出导线ab的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d. 按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好. 闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U. 描点作出Ux曲线，求出金属导线的电阻率.,图6,
10、完成下列填空： (1)由螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径d mm.,答案,解析,0.870,解析 d0.5 mm0.0137.0 mm0.870 mm.,(2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选 .,答案,解析,R2,解析 已知被测金属导线允许流过的最大电流Imax0.8 A，,又电压表量程为03 V，所以为保证安全，又要测量误差较小，应选电阻R2.,(3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U作出的Ux图线如图丙所示，其中图线的斜 率为k，则金属导线的电阻率 .(用实验器材中给 出的物理量的字母和实验步骤中测出的
11、物理量的字母表示),答案,解析,解析 设金属导线单位长度的电阻为R0，当x长度的导线两端电压为U时，,1.伏安法,命题点二 实验拓展与创新,能力考点 师生共研,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7甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知V1的内阻R1，则可测出V2的内阻R2,(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流IV1IV2时，若已知V1的内阻R1，V1并联一定值电阻R0后，同样可得V2的内阻R2,图7,例2 用以下器材可测量电阻Rx的
12、阻值. 待测电阻Rx，阻值约为600 ； 电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计； 电压表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 ； 电压表V2，量程为06 V，内阻r2约为10 k； 电流表A，量程为00.6 A，内阻r3约为1 ； 定值电阻R0，R060 ； 滑动变阻器R，最大阻值为150 ； 单刀单掷开关S一个，导线若干. (1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的 并能测 量多组数据，请在方框中画出测量电阻Rx的实验电路图.,答案,解析,答案 见解析图,解析 电路的最大电流为Im 0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V
13、2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要分压式接法，电路如图.,(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx 的表达式为Rx ，式中各符号的意义是_.(所有物理量用题中代表符号表示),答案,解析,U1为电压表V1的读,数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻,3.安安法 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8甲所示，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知A1的内阻R1，则可测得A2的内阻R2 (2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压UA2UA1时，如果已知A1的内阻R1，A1串联一定值电阻R0后，同
14、样可测得A2的电阻R2,图8,例3 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015 mA，内阻约为100 ； 电流表A2：量程0300 A，内阻约为1 000 ； 滑动变阻器R1：阻值范围020 ，额定电流2 A； 电阻箱R2：阻值范围09 999 ，额定电流1 A； 开关S、导线若干.,要求实验中尽可能准确地测量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.,答案,解析,A2,
15、9 000,解析 把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V， R 1 000 9 000 .,(2)在图9中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号.,答案,图9,答案 电路如图,(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图10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.本次测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”).,答案,解析,图10,8.0,150,187.5 ,偏小,解析 由图可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，,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.半偏法测量电表内阻 例4 (2015全国卷23)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 (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)在图11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.,
