《2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：实验八 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） 含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020年高考物理新课标第一轮总复习讲义：实验八 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） 含答案（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验探究课实验八测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)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实验原理由电阻定律R得R.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()2，直径d可由螺旋测微器测出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、导线若干实验步骤1直径测定：用螺旋测微器在被测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.2. 电
2、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.4U、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，整理好实验器材数据处理1在求R的平均值时可用两种方法(1)用R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计算电阻率将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式R.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
3、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，造成测量误差注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法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、待测金属导线、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待测金属导线的两端3测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复
4、测量三次，求其平均值4测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，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最大的位置6在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大7求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI图线)来求出若采用图象法，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实验改进替代法测电阻1实验原理：用电阻箱替代待测电阻，按如图所
5、示连接好电路，调节电阻箱，使两次电流表示数相等，则电阻箱的示数就等于待测电阻的阻值2本方案的优缺点(1)优点：电路结构简单，调节方便，便于读数，同时可以避免因电表的内阻产生的系统误差(2)缺点：由于电阻箱不能连续调节，从而导致测量值与真实值之间存在误差热点一器材的选取和电路的设计典例1某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究，现有如下器材：电源E(电动势为4 V，内阻约为1 )；电流表A1(量程5 mA，内阻约为10 )；电流表A2(量程0.6 A，内阻约为1 )；电压表V1(量程3 V，内阻约为1 k)；电压表V2(量程15 V，内阻约为3 k)；滑动变阻器R1(阻值02 )；滑动变
6、阻器R2(阻值020 )；开关及导线若干他对电阻丝做了有关测量，数据如下表所示：编号金属线直径D/mm金属丝直径的二次方D2/mm2金属丝长度L/cm电阻R/10.2800.0784100.0016.3020.2800.078450.008.1630.5600.3136100.004.07(1)他在某次测量中，用螺旋测微器测金属丝直径，示数如图甲所示，此示数为m m.(2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图，则该同学应选择电路 (填“A”或“B”)进行测量电流表应选 ，电压表应选 ，滑动变阻器应选 (3)已知电阻丝的电阻率为，请你认真分析表中数据，写出电阻R与L、D间的关系式R .解
7、析：(1)螺旋测微器读数为D0.5 mm1.00.01 mm0.510 mm.(2)因电阻丝电阻远小于电压表内阻，故电流表应用外接法，故选A.电路中的最大电流Im A0.5 A，电流表选A2，电源电压为4 V，则电压表选V1，滑动变阻器选择比被测电阻大25倍的，故选R2.(3)由电阻定律R及S()2得R.答案：(1)0.510(2)AA2V1R2(3)1(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图甲所示，则金属丝的直径的读数是mm.(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为010 ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k.电源为干电池(不
8、宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势E4.5 V，内阻很小则图乙电路图中 (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的最佳电路应是图乙中的 电路(填电路图下的字母代号)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38.00.01 mm0.380 mm，故总示数为：(0.50.380) mm0.880 mm；电流表量程为0.6 A，则最小刻度为0.02，
9、指针所示为0.42 A；电压表量程为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，则待测电阻RxRRARA.答案：(1)0.880(2)A小(3)BRA热点二数据处理及实物连线典例2某同学通过实验测量一种合金的电阻率(1)用螺旋测微器测量
10、合金丝的直径，读数如图所示，可读出合金丝的直径为 mm.(2)现有电源(E4 V，内阻可不计)，滑动变阻器(050 )，电流表(00.6 A，内阻约为1 )，电压表(03 V，内阻约为3 k)，开关和导线若干该同学分别用电流表的两种不同接法测量合金丝的电阻，记录两组不同的数据如下：实验一序号123456电压U/V0.801.201.602.202.502.80电流I/A0.100.150.200.270.310.35实验二序号123456电压U/V0.801.201.602.202.502.80电流I/A0.090.130.180.240.280.31由数据可知，该同学采用滑动变阻器的 接法(
11、填“限流式”或“分压式”)；由数据可知，利用 (填“实验一”或“实验二”)的数据计算所得结果更接近合金丝电阻的真实值解析：(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为：6.0 mm49.50.01 mm6.495 mm；(2)由表中实验数据可知，电压与电流不从零开始变化，滑动变阻器采用的是限流接法；由表中实验数据可知，待测电阻阻值约为：Rx 8 ，电流表内阻约为1 ，电压表内阻约为3 k，因Rx，则电流表采用外接法时实验误差较小；当电流表采用外接法时，由于电压表的分流作用，电流的测量值偏大，由表中实验数据可知，在电压相等的情况下，实验一的电流大于实验二的电流值，说明实验一中电流表采用外接法，因此用实验
12、一所示数据测量值更接近真实值答案：(1)6.495(6.4946.496均可)(2)限流式实验一2测定一卷阻值约为30 的金属漆包线的长度，实验室提供下列器材：A电流表A：量程0.6 A，内阻RA约为20 B电压表V：量程15 V，内阻RV约为4 kC学生电源E：可提供030 V直流电压D滑动变阻器R1：阻值范围010 E滑动变阻器R2：阻值范围0500 F开关S及导线若干(1)为了较准确地测量该漆包线的电阻，滑动变阻器应选择 (填“R1”或“R2”)，并将方框中的电路图补画完整 (2)根据正确的电路图进行测量，某次实验中电压表与电流表的示数如图，则电压表的示数U为 V，电流表的示数I为 A.
13、(3)已知这种漆包线金属丝的直径为d，材料的电阻率为，则这一卷漆包线的长度L (用U、I、d、 表示)解析：(1)题目中给出的电源电压为30 V，而给出的电压表量程为15 V，为了便于控制，采用滑动变阻器分压接法，故滑动变阻器选小电阻R1.(2)电压表量程为15 V，故最小分度为0.5 V，故读数为13.5 V，电流表量程为0.6 A，最小分度为0.02 A，则指针示数为0.46 A；(3)因由电阻定律可知RL，漆包线的长度L.答案：(1)R1图见解析(2)13.50.46(3)热点三实验的拓展与创新(电阻的测量方法)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
14、渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等典例3在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A待测电阻Rx阻值约为10 左右B电压表V1，量程6 V，内阻约2 kC电压表V2，量程15 V，内阻约10 kD电流表A1，量程0.6 A，内阻约0.2 E电流表A2，量程3 A，内阻约0.02 F电源，电动势E12 VG滑动变阻器1，最大阻值10 ，最大电流为2 AH滑动变阻器2，最大阻值50 ，最大电流为0.2 AI导线、开关若干(1)为了较精确测量电阻阻值，尽可能多测几组数据，且两表读数大于量程一半除A、F、I以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材 (填器材前面的字母代号)(2)在虚线框内画出该实验电路图解析：(1)两表量程大于读数一半，根据题意电压表选B.由欧姆定律知电路电流最大值I A0.6 A，故电流表选D，滑动变阻器选阻值较小的G.(2)因
