江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验六决定导线电阻的因素讲义含解析.pdf
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1、实验六 决定导线电阻的因素实验六 决定导线电阻的因素 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 l S RS l 求出金属丝的电阻率. 图 1 2实验器材 待测金属丝,直流电源(4V),电流表(00.6A),电压表(03V),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)用螺旋测微器在待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待测金属丝的有效长度,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
2、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Rx和S中,计算出金属丝的电阻率 l S d2 4 4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 5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,测量值小于
3、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 6注意事项 (1)本实验中待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、待测金属丝、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待测金属丝的两端 (3)测量待测金属丝的有效长度, 是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度, 亦即 电压表两端点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值 (4)测金属丝直径一定要选三
4、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, 通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用 00.6A 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的平均值时,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 自测 在“测定金属的电阻率”的实验中,由可知,对实验结果的准确性影响最 d2U 4Il 大的是( ) A导线直径d的测量 B.电压U的测量 C电流I的测量 D导线长度
5、的测量 答案 A 命题点一 教材原型实验命题点一 教材原型实验 例 1 (2018南京市、盐城市二模)某同学欲测量一卷粗细均匀、阻值约为 100 的金属漆 包线的长度,备选器材如下: A量程为 5mA、内阻r150 的电流表 A1 B量程为 0.6A、内阻r20.2 的电流表 A2 C量程为 6V、内阻r3约为 15k 的电压表 V D最大阻值为 15、最大允许电流为 2A 的滑动变阻器 E定值电阻R15 F电动势E6V、内阻很小的直流电源 G开关一个、导线若干 H螺旋测微器 (1)已知做成这种漆包线芯的金属丝的电阻率为, 若金属丝的电阻用R表示, 直径用d表示, 则这一卷漆包线的长度l_.
6、(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径如图 2 甲所示,则螺旋测微器的示数d_mm. (3)为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻,电流表应选用_(选填“A”或“B”),请 在图乙方框中画出实验原理电路图 图 2 (4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆, 这会使实验测得该漆包线的 长度与真实值相比_(选填“偏大”或“偏小”) 答案 (1) (2)0.600 (3)A 见解析图 (4)偏大 Rd2 4 解析 (1)根据电阻定律R,可得漆包线的长度l. l S Rd2 4 (2)螺旋测微器的示数为 0.600mm; (3)金属丝中的最大电流I 0.06A,电流表 A2的量程 0.6
7、A 太大,测量的误差较大,故应 E R 选电流表 A1,因 A1的量程小于 0.06A,故电路中应对电流表 A1改装,使其量程变大,实验原 理电路图如图所示; (4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆,则测量的直径偏大,由l 知,长度也偏大 Rd2 4 变式 1 (2018泰州中学等综合评估)要测量某种合金的电阻率 图 3 (1)若合金丝长度为l,直径为D,阻值为R,则其电阻率_. 用螺旋测微器测合金丝的直径如图 3 甲所示,读数为_mm. (2)图乙是测量合金丝阻值的原理图, S2是单刀双掷开关 根据原理图在图丙中将实物连线补 充完整 (3)闭合 S1, 当 S2处于位置a
8、时, 电压表和电流表的示数分别为U11.35V,I10.30A; 当 S2 处于位置b时, 电压表和电流表的示数分别为U20.92V,I20.32A 根据以上测量数据判断, 当 S2处于位置_(选填“a”或“b”)时,测量相对准确,测量值Rx_. (结果保留两位有效数字) 答案 (1) 0.650 (2)见解析图 (3)b 2.9 RD2 4l 解析 (1)合金丝电阻:R, l S l D 2 2 则电阻率:; RD2 4l 图示螺旋测微器读数为:0.5mm15.00.01mm0.650mm; (2)实物连线如图所示: (3)根据0.32, U U1 1.350.92 1.35 而0.07,
9、I I1 0.320.30 0.30 可知,使用电流表外接法测量相对准确,即 S2处于位置b, 根据欧姆定律,则有:Rx2.9. 0.92 0.32 命题点二 实验的拓展与创新命题点二 实验的拓展与创新 例 2 (2018南京市学情调研)图 4 甲是用来测量某电阻丝材料的电阻率的电路图实验中 把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上,移动滑片改变接触点P的位置,可改变接入电路中 电阻丝的长度实验可供选择的器材还有: 器材编号器材名称规格与参数 A电池E电动势 3.0V,内阻未知 B电流表 A1量程 0100mA,内阻约为 5 C电流表 A2量程 00.6A,内阻约为 0.2 D电阻箱R0999.9
10、E开关、导线若干 实验操作如下: a用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d; b将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路; c调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大; d接触点P在电阻丝上某位置时,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开 开关记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度l. e改变接触点P的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏 ; 重复多次,记 录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度l. f断开开关,整理好器材,进行实验数据分析 图 4 (1)某次测量电阻丝直径d时,螺旋测微器示数如图乙所示,d_mm; (2)实验中电流表应选择_
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