實(shí)驗(yàn)二：測(cè)金屬絲的電阻率.doc

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)金屬絲的電阻率實(shí)驗(yàn)電路圖：電阻的內(nèi)外接法選取（由于待測(cè)電阻較小，一般選外接法）電阻率的表達(dá)式滑動(dòng)變阻器可以選擇限流法，也可以用分壓法電壓表和電流表的選取和讀數(shù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)、游標(biāo)卡尺讀數(shù)實(shí)物圖的連接根據(jù)電壓表和電流表讀數(shù)計(jì)算待測(cè)電阻，或者根據(jù)U-I圖像計(jì)算斜率求電阻，再計(jì)算電阻率或者長(zhǎng)度【典型例題剖析】考點(diǎn)1：實(shí)驗(yàn)原理和儀器選擇例1在探究決定導(dǎo)體電阻的因素的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下：待測(cè)金屬絲：Rx(阻值約4 ，額定電流約0.5 A)；電壓表：V(量程3 V，內(nèi)阻約3 k)；電流表：A1(量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；A2(量程3 A，內(nèi)阻約0.05 )；電源：E1(電源電壓為3 V)；E2(電源電壓為12 V)；滑動(dòng)變阻器：R(最大阻值約20 )；螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_(kāi)mm.(2)若滑動(dòng)變阻器采用限流式接法，為使測(cè)量盡量精確，電流表應(yīng)選_，電源應(yīng)選_(均填器材代號(hào))，在虛線框中完成電路原理圖電壓表最大量程3V，因此電源得選擇3V，電流表得選0.6A解析(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：15 mm27.40.01 mm1.774 mm.(2)在用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，為使測(cè)量盡量精確，電流表、電壓表指針需達(dá)到半偏以上，又因待測(cè)金屬絲的額定電流為0.5 A，所以電流表選A1，電源選E1即可電路原理圖如圖所示答案(1)1.774(1.7721.776均正確)(2)A1E1見(jiàn)解析圖1-1在“探究決定導(dǎo)體電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)mm.(2)為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻10 kB電壓表015 V，內(nèi)阻50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻0.01 E滑動(dòng)變阻器，010 F滑動(dòng)變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填序號(hào))滑動(dòng)變阻器F接入電路會(huì)造成電流過(guò)小實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤錯(cuò)誤1：_錯(cuò)誤2：_(3)若測(cè)得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率_.答案(1)0.680(2)ACE導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上采用了電流表內(nèi)接法(3)解析(1)從螺旋測(cè)微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度線已經(jīng)露出來(lái)，因此主尺上應(yīng)讀0.5 mm，可動(dòng)刻度上接近第18個(gè)刻度線，可以估讀0.180 mm，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5 mm0.180 mm0.680 mm.(2)由電路圖知電源是兩節(jié)干電池，電動(dòng)勢(shì)是3 V，用3 V量程的電壓表A；因?yàn)殡娮杞z的電阻大約為 5 ，如果把3 V的電動(dòng)勢(shì)全加在電阻絲上，電流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5 ，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選10 的滑動(dòng)變阻器E.(3)由R可得：.考點(diǎn)2：數(shù)據(jù)處理及誤差分析【例2】某同學(xué)在一次“探究決定導(dǎo)體電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺測(cè)出接入電路部分的金屬絲長(zhǎng)度為l0.720 m，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲直徑(刻度位置如圖所示)，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻(阻值大約為5 )，然后計(jì)算出該金屬材料的電阻率在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)金屬絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材：A直流電源E(輸出電壓為3 V)B電流表A(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.125 )C電壓表V(量程03 V，內(nèi)阻3 k)D滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20 )E開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)mm.(2)根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖 (3)若根據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值為Rx4.0 ，則這種金屬材料的電阻率為_(kāi)m(保留兩位有效數(shù)字)答案(1)0.600(2)如圖所示(3)1.6106解析(3)由R得，將Rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600103 m代入得1.6106 m.2-1在“探究決定導(dǎo)體電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬絲的電阻Rx約為5 ，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表(量程03 V，內(nèi)阻約為15 k)B電壓表(量程015 V，內(nèi)阻約為75 k)C電流表(量程03 A，內(nèi)阻約為0.2 )D電流表(量程00.6 A，內(nèi)阻約為1 )E變阻器R1(0100 ，0.6 A)F變阻器R2(02 000 ，0.1 A)G電池組E(電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻約為0.3 )H開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有_(填器材前面的序號(hào))小電阻外接法(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用如圖中_(選填“甲”或“乙”)為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖，并按所選擇的電路原理圖把圖中的實(shí)物圖用線連接起來(lái)(3)若用毫米刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00 cm，螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖所示，則金屬絲的直徑為_(kāi) mm，電阻值為_(kāi) .答案(1)ADEGH(2)乙實(shí)物圖見(jiàn)解析(3)0.637(0.6360.638均可)2.4解析(1)由于電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V，所以電壓表應(yīng)選A；被測(cè)電阻約為5 ，電路中的最大電流約為IA0.6 A，電流表應(yīng)選D；根據(jù)變阻器允許通過(guò)的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E；還要選用電池和開(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干故應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有A、D、E、G、H.(2)由于，應(yīng)采用電流表外接法，應(yīng)選如圖乙所示電路，實(shí)物連接如圖所示(3)從螺旋測(cè)微器可以讀出金屬絲的直徑為0.637 mm，從電壓表可以讀出電阻兩端電壓為1.20 V，從電流表可以讀出流過(guò)電阻的電流為0.50 A，被測(cè)金屬絲的阻值為Rx2.4 .考點(diǎn)：儀器的選擇（電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器）、內(nèi)外接法選擇、實(shí)物圖連接、螺旋測(cè)微器讀數(shù)、電壓表與電流表的讀數(shù)【鞏固訓(xùn)練】1.【2013 山東】圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖,當(dāng)測(cè)量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí),應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的(選填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測(cè)量;示數(shù)如圖乙所示,該鋼筆帽的內(nèi)徑為mm?！続；d=11mm+0.05mm6=11.30mm】2.在測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_(kāi)mm。【0.617mm】3.【2012 山東】用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_(kāi)mm?！?.773】4. 【2014 海南】現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度。螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖（a）和圖（b）所示。由上圖讀得圓柱體的直徑為 mm，長(zhǎng)度為 cm.【1.843mm;4.240cm】（化單位的時(shí)候注意有效數(shù)字）5.【2014 海南】現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)圓柱體兩端之間的電阻， 若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長(zhǎng)度分別為D、L，測(cè)得D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為= 。6.【2012 山東】在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下：待測(cè)金屬絲：Rx（阻值約4，額定電流約0.5）；電壓表：V（量程3V，內(nèi)阻約3K）；電流表：A1（量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2）； A（量程3 A，內(nèi)阻約0.05）；電源：E1（電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)）； E（電動(dòng)勢(shì)12V，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器：R（最大阻值約20）；螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線。若滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為使測(cè)量盡量精確，電流表應(yīng)選_、電源應(yīng)選_（均填器材代號(hào)），在虛線框內(nèi)（見(jiàn)答題卡）完成電路原理圖?！痉治觥浚弘妷罕淼牧砍套畲鬄?V，因此電源選擇E1；通過(guò)電阻的額定電流為0.5A，因此，電流表選A1；除此之外，還得判斷電流表的內(nèi)外接（看電阻之比）答案：A1E1電路圖如圖考點(diǎn)：儀器的選?。娏鞅怼㈦娫矗?、電路原理圖7.在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測(cè)量：（1）用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,測(cè)量3次,求出其平均值L;其中一次測(cè)量結(jié)果如圖甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對(duì)齊,圖中讀數(shù)為cm。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,選不同的位置測(cè)量3次,求出其平均值d;其中一次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,圖中讀數(shù)為mm。（2）采用圖丙所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻,則金屬絲電阻的測(cè)量值比真實(shí)值(選填“偏大”或“偏小”)。最后由公式=計(jì)算出金屬絲的電阻率(用直接測(cè)量的物理量表示)。考點(diǎn)：電流表外接法、誤差分析、刻度尺讀數(shù)、螺旋測(cè)微器讀數(shù)、電阻率表達(dá)式8.【2012 廣東】某同學(xué)測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率,需要測(cè)量圓柱體的尺寸和電阻。（1）分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑,某次測(cè)量的示數(shù)如圖甲和圖乙所示,長(zhǎng)度為cm,直徑為mm。（2）按圖丙連接電路后,實(shí)驗(yàn)操作如下：將滑動(dòng)變阻器R1的阻值置于最(選填“大”或“小”)處;將S2撥向接點(diǎn)1,閉合S1,調(diào)節(jié)R1,使電流表示數(shù)為I0;將電阻箱R2的阻值調(diào)至最(選填“大”或“小”),將S2撥向接點(diǎn)2;保持R1不變,調(diào)節(jié)R2,使電流表示數(shù)仍為I0,此時(shí)R2阻值為1280;由此可知,圓柱體的電阻為?？键c(diǎn)：游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)、替代法測(cè)電阻替代法測(cè)電阻在2011年新課標(biāo)考察9.【2014 山東】實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)了一捆標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度為100m的銅導(dǎo)線，某同學(xué)想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長(zhǎng)度。該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2，查得銅的電阻率為，再利用圖甲所示電路測(cè)出銅導(dǎo)線的電阻Rx，從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度。可供使用的器材有：電流表：量程0.6A，內(nèi)阻約為0.2；電壓表：量程3v，內(nèi)阻約9K；滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值5；滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20；定值電阻：R0=3；電源：電動(dòng)勢(shì)6V，內(nèi)阻可不計(jì)；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_（填“R1”或“R2”），閉合開(kāi)關(guān)S前應(yīng)將滑片移至_端（填“a”或“b”）.（2）在實(shí)物圖（見(jiàn)答題卡）中，已正確連接了部分導(dǎo)線，請(qǐng)根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為_(kāi)V.（4）導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度為_(kāi)m（保留2位有效數(shù)字）【分析】：先估算出電阻值，通過(guò)電流表的量程計(jì)算電路中電阻的最小值，再計(jì)算接入電路中R的部分應(yīng)該為多大。根據(jù)伏安法測(cè)出的電阻為Rx和R0的總和。(1)被測(cè)電阻的阻值約為,而電路中最大電流為Im=0.6A,所以電路中總電阻的最小值為,則滑動(dòng)變阻器的阻值最小為R動(dòng)=R-Rx-R0=5.3,故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇R2;在電路中滑動(dòng)變阻器為限流接法,閉合開(kāi)關(guān)之前,其阻值應(yīng)置于最大值處,即a處?！緶y(cè)量電路的總電阻肯定大于3歐，因此，為了使得電流變化范圍大，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用R2】(2)電路連接如圖所示(3)電壓表的讀數(shù)為2.30V。(4)被測(cè)電阻的測(cè)量值為,代入數(shù)據(jù),解得導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度為l=94m。答案:(1)R2a(2)見(jiàn)解析(3)2.30(4)94【后兩個(gè)答案有誤差范圍】考點(diǎn)：限流接法滑動(dòng)變阻器的選取問(wèn)題、實(shí)物圖的連接、電壓表的讀數(shù)、歐姆定律計(jì)算電阻、電阻定律難點(diǎn)：滑動(dòng)變阻器的選?。ǜ鶕?jù)待測(cè)電阻大小選取滑動(dòng)變阻器：限流法得選一個(gè)比待測(cè)電阻大的不太多的滑變，分壓法選擇一個(gè)與待測(cè)電阻大小差不多的滑變）；計(jì)算導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度（計(jì)算量大）10.【2012 北京】在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn).待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖所示,其讀數(shù)應(yīng)為mm(該值接近多次測(cè)量的平均值).(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為:電池組(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻約1)、電流表(內(nèi)阻約0.1)、電壓表(內(nèi)阻約3k)、滑動(dòng)變阻器R(020,額定電流2A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干.某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量,記錄數(shù)據(jù)如下:次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,他們測(cè)量Rx采用的是(選填“甲”或“乙”)圖.(3)圖丙是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請(qǐng)根據(jù)(2)所選的電路圖,補(bǔ)充完成圖丙中實(shí)物間的連線,并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞.(4)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系,如圖丁所示,圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn).請(qǐng)?jiān)趫D丁中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn),并描繪出U-I圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx= (保留兩位有效數(shù)字).(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為(填選項(xiàng)前的符號(hào)).A.110-2mB.110-3mC.110-6m D.110-8m(6)任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差.本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn),下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是(有多個(gè)正確選項(xiàng)).A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí),由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi),可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差