2020版高考物理粤教版大一轮复习讲义:第八章 实验八 Word版含解析.pdf
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1、实验八 测定金属的电阻率实验八 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器同时练习使用螺旋测微器) 1实验原理(如图 1 所示) 由 R 得 ,因此,只要测出金属丝的长度 l、横截面积 S 和金属丝的电阻 R,即可求 l S RS l 出金属丝的电阻率 . 图 1 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,螺旋测微器,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
2、度,反复测量三次,求出其平均值 l. (4)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 (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 l S d2 4 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 U I 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 Rx. S l d2U 4lI 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
3、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 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、被测金属丝、滑动变 阻器连成主干线路,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
4、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 (4)测金属丝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,通过被测金属丝的电流不宜过大(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)若采用图象法求电阻阻值的平均值,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 命题点一 教材原型实验命题点一 教材原型实验 例 1 在 “测定金属的电阻率” 的实
5、验中, 用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图 2 所示,用米尺测出金属丝的长度 L,金属丝的电阻大约为 5 ,先用伏安法测出金属丝的电 阻 R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 图 2 (1)从图中读出金属丝的直径为_ mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材: A电压表 03 V,内阻 10 k B电压表 015 V,内阻 50 k C电流表 00.6 A,内阻 0.05 D电流表 03 A,内阻 0.01 E滑动变阻器,010 F滑动变阻器,0100 要求较准确地测出其阻值,电压表应选_,电流表应选_,滑动变阻器应选 _(填序号) 实验中某同学的实物接线
6、如图 3 所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误 图 3 错误 1:_; 错误 2:_. 答案 (1)0.680 (2)A C E 导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 解析 (1)固定刻度读数为 0.5 mm,可动刻度读数为 18.00.01 mm0.180 mm,所以最终读 数为:0.5 mm0.180 mm0.680 mm; (2)因两节新的干电池的电动势为 3 V,应选量程为 03 V 的电压表,故选 A;因金属丝的 电阻大约为 5 ,流过电流表的电流大约为 I A0.6 A,电流表应选 C;因金属丝的电 U R 3 5 阻大约为 5 ,且可选择的滑动变阻器阻值大于 5
7、 ,故滑动变阻器采用限流式接法,应选 E; 因,所以电流表采用外接法,该同学实物接线中的两处明显错误是:导线连接在滑 RV Rx Rx RA 动变阻器的滑片上;采用了电流表内接法 变式 (2018陕西省咸阳市第一次模拟)某同学为测定电阻丝的电阻率 ,设计了如图 4 甲所 示的电路,电路中 ab 是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻 R04.0 ,电源电 动势 E3.0 V,电流表内阻忽略不计,滑片 P 与电阻丝始终接触良好 图 4 (1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为 d_ mm. (2)实验时闭合开关, 调节滑片 P 的位置, 分别测量出每次实验中 aP 长度
8、 x 及对应的电流值 I, 实验数据如表所示. x/m0.100.200.300.400.500.60 I/A0.490.430.380.330.310.28 /A1 1 I 2.042.332.633.033.233.57 将表中数据描在 x 坐标纸中,如图丙所示,该图象的斜率的表达式 k_(用题中字 1 I 母表示),由图线求得电阻丝的电阻率 _ m(保留两位有效数字) 根据图丙中 x 关系图线纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为 r_ (保留两 1 I 位有效数字) 答案 (1)0.400 (2) 1.1106 1.3 4 Ed2 解析 (1)螺旋测微器固定刻度上的半毫米刻线没有露出,
9、可动刻度上的格数要估读一位,读 数应为 0.01 mm40.00.400 mm; (2)由闭合电路的欧姆定律, I, 变形得 , 由电阻定律 Rx , S, E rR0Rx 1 I rR0 E Rx E x S d2 4 代入上式得 x,可看出 与 x 是一次函数关系,函 1 I rR0 E 4 Ed2 1 I 数图象的斜率 k;由题图丙中的数据算出图象的斜率 k A1m13 A1m 4 Ed2 3.571.77 0.60 1,则 m1.1106 m; kEd2 4 3 3.14 3.0 4 1042 4 题图丙中 x 关系图线的纵截距为 1.77, 此时待测电阻丝电阻为零, 由闭合电路欧姆定
10、律得 : 1 I EI(rR0),解得 r1.3 . 命题点二 测定液体的电阻率命题点二 测定液体的电阻率 例 2 (2018河北省“名校联盟”质量监测一)为了研究咸湖出现的规律,某同学设计了一个 检测河水电阻率的实验,他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极,如图 5 甲 所示,两电极相距 L0.314 m,其间充满待测的河水,安装前他用如图乙所示的游标卡尺(图 为卡尺的背面)测量玻璃管的内径,结果如图丙所示他还选用了以下仪器:量程 15 V,内 阻约 300 k 的电压表;量程 300 A,内阻约 50 的电流表;最大阻值 1 k 的滑动变阻器; 电动势 E12 V,内阻 r6 的
11、电池组、开关各一只,以及导线若干图丁坐标系中包括坐 标为(0,0)的点在内的 9 个点表示他测得的 9 组电流 I、电压 U 的值,根据以上材料完成以下 问题: 图 5 (1)测量玻璃管的内径时,应将图乙所示游标卡尺中的 A、B、C 三部分中的_与玻璃 管内壁接触(填代号) (2)玻璃管的内径 d_ mm. (3)图戊中的实物仪器有一部分已连线,将其他部分连接成能测出图丁数据的实物连接图 (4)水的电阻率 _(结果保留两位有效数字) 答案 (1)A (2)5.50 (3)见解析图 (4)7.6 m 解析 (1)测量玻璃管内径时,应将游标卡尺中的 A 部分与玻璃管的内径接触 (2)游标卡尺的读数
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