（讲练测）高考物理一轮复习 专题33 测定金属的电阻率（讲）（含解析）.doc

专题33 测定金属的电阻率（讲）1应用串、并联电路规律、闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律进行电路动态分析。2非纯电阻电路的分析与计算，将结合实际问题考查电功和电热的关系能量守恒定律在电路中的应用，是高考命题的热点，多以计算题或选择题的形式出现。3稳态、动态含电容电路的分析，以及电路故障的判断分析，多以选择题形式出现。4实验及相关电路的设计，几乎已成为每年高考必考的题型。1掌握螺旋测微器的原理及读数方法2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3会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率一、螺旋测微器的使用1构造：如图所示，b为固定刻度，e为可动刻度2原理：测微螺杆f与固定刻度b之间的精密螺纹的螺距为05 mm，即旋钮d每旋转一周，f前进或后退05 mm，而可动刻度e上的刻度为50等份，每转动一小格，f前进或后退001 mm，即螺旋测微器的精确度为001 mm读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺3读数：（1）测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出（2）测量值（mm）固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）可动刻度数（估读一位）001（mm）（3）如图2所示，固定刻度示数为20 mm，半毫米刻度线未露，而从可动刻度上读的示数为150，最后的读数为：20 mm150001 mm2150 mm二、游标卡尺1构造：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪）、游标尺上还有一个深度尺（如图3所示）2用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度（可准确到）109 mm01 mm01 mm2019 mm005 mm005 mm5049 mm002 mm002 mm4读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，k表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（xk精确度）mm三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可（1）03 v的电压表和03 a的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是01 v或01 a，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位（2）对于015 v量程的电压表，精确度是05 v，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到01 v（3）对于006 a量程的电流表，精确度是002 a，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半001 a四、测定金属的电阻率基本实验要求1实验原理根据电阻定律公式知道只要测量出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积s，并用伏安法测出电阻rx，即可计算出金属丝的电阻率2实验器材被测金属丝，直流电源（4 v），电流表（006 a），电压表（03 v），滑动变阻器（50 ），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）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（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）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，代入公式中，计算出金属丝的电阻率4电流表、电压表测电阻两种方法的比较电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压u测uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值rxrarx测量值大于真实值rx测量值小于真实值适用条件rarxrvrx规律方法总结1伏安法测电阻的电路选择（1）阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若rx较小，宜采用电流表外接法；若rx较大，宜采用电流表内接法（2）临界值计算法rx时，用电流表内接法（3）实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱p先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法2注意事项（1）先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量（2）电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法（3）电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大3误差分析（1）若为内接法，电流表分压（2）若为外接法，电压表分流（3）长度和直径的测量重点归纳1、游标卡尺的读数应注意以下几点：（1）看清精确度例如：易错成（11401） mm1140 mm正确的应为114 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零例如：易错成（1012005） mm106 mm，正确的应为1060 mm（2）主尺上的单位应为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm例如：易错成（54005） mm520 mm，正确的应为（504005） mm5020 mm（3）区分零刻度与标尺最前端例如：易错成（1310005） mm1350 mm正确读数为（1410005） mm1450 mm2仪器选择的基本思路（1）优先考虑安全因素各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流（或电压）不能超过其允许的最大电流（或电压）实际处理过程中，需要估算回路中的最大电流（一般假设滑动变阻器采用限流接法时进行估算）如：用伏安法作出标有“6 v,06 w”字样的小灯泡的ui图象，而实际加在小灯泡两端的电压的最大值不能超过6 v（2）考虑读数误差因素一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差（3）仪器选择的一般步骤首先选择唯一性的器材；粗画电路图（暂不接电流表和电压表）；估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材3、电阻测量方法荟萃（1）伏安法：电路图特点：大内小外（内接法测量值偏大，测大电阻应用内接法测量）（2）安安法若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用如图甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻r1，则可测得的内阻r2如图乙所示，当两电表的满偏电压ua2ua1时，串联一定值电阻r0后，同样可测得的电阻（3）伏伏法若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用如图22甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻r1，则可测出的内阻r2r1如图乙所示，两电表的满偏电流iv1iv2时，并联一定值电阻r0后，同样可得的内阻r2（4）比较法测电阻如图所示，测得电阻箱r1的阻值及表、表的示数i1、i2，可得rx如果考虑电表内阻的影响，则i1（rxra1）i2（r1ra2）（5）半偏法测电流表内阻电路图如图所示步骤：a断开s2，闭合s1，调节r0，使表满偏为i0；b保持r0不变，闭合s2，调节r，使表读数为；c由上可得rar特别提醒当r0ra时，测量误差小，此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且阻值的测量值偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时r0才足够大，闭合s2时总电流变化才足够小，误差才小典型案例有一根细长而均匀的金属管线样品，长约60cm，电阻大约为6，横截面积如图所示用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图2所示，金属管线的外径为mm；现有如下器材a电流表（量程06a，内阻约01）b电流表（量程3a，内阻约003）c电压表（量程3v，内阻约3k）d滑动变阻器（1750，03a）e滑动变阻器（15，3a）f蓄电池（6v，内阻很小）g开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选，滑动变阻器应选（只填代号字母）请将图3所示的实际测量电路补充完整已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为r，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积s，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是计算中空部分截面积的表达式为s=。【答案】1125；a；e见答图；管线长度l；待测电阻远小于电压表内阻，属于小电阻，所以电流表采取外接法滑动变阻器可以采用限流式接法，也可以采用分压式接法【名师点睛】解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；掌握电阻定律的公式，掌握如何确定电流表的内外接，将待测电阻与电压表和电流表内阻比较，确定其是大电阻还是小电阻，从而确定电流表的内外接。针对练习1导电玻璃是制造lcd的主要材料之一。为测量导电玻璃的电阻率，某小组间学选取长度l2500cm的圆柱体导电玻璃进行实验，主要步骤如下，完成下列填空（1） 首先用螺旋测微器测量导电玻璃的直径，示数如图（a） 所示，则直径dmm（2）然后用欧姆表粗测该导电玻璃的电阻r，发砚其电阻约120;（3） 为精确测量rx的阻值，该小组设计了图b的实验电路可供使用的主要器材有，图中电压表应选用：电流表应选用；滑动变阻器应选用代填器材代号） 该小组进行了如下操作 a将滑动变阻器的滑片移到最右端，将s1拨到位置1，闭合s2，调节变阻器使电流表和电压表的示数尽可能大，稳定后读出电流表和电压表的示数分别为0185 a 和259 v;b将滑动变阻器的滑片移到最右端，将s1拨到位置2，调整滑动变阻器使电流表和电压表的示数尽可能大，稳定后读出电流表和电压表的示数分别为0125 a和265 v:c将滑动变阻器的滑片移到最右端，断开s2。可求得rx。（a）由以上实验可求得该导电玻璃电阻率的值m【答案】（1）2500；（3）v1，a1，r2，128；（4）25110-4（4）根据电阻定律，则有导电玻璃电阻率的值代入数据，解得：=25110-4m。【名师点睛】此题考查螺旋测微器的使用方法，掌握电表与滑动变阻器的选取规则，理解欧姆定律与电阻定律的内容，注意求得电流表内阻，是确定所测电阻阻值的前提。针对练习2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、乙、丙所示，则金属丝的直径的读数是_（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20k电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势e=45v，内阻很小则图丁电路图中_（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）若已知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rr的最佳电路应是图丁中的_电路（填电路图下的字母代号）此