2018届高考物理一轮复习 实验 专题 测定金属的电阻率导学案2

1、实验：测定金属的电阻率知识梳理注意事项1游标卡尺的读数：若用x表示由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格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm。2螺旋测微器的读数：方法：固定刻度数mm可动刻度数(估读一位)0.01 mm。3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。4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。5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。误差分析热点突破热点一游标卡尺、螺旋测微器的读数游标卡尺的读数方法：“三看”(1)第一看精确度例如(如图1所示)图1

2、易错读成11 mm40.1 mm11.40 mm正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。例如(如图2所示)图2易错读成10 mm120.05 mm10.6 mm，正确的应为10.60 mm。(2)第二看游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端例如(如图3所示)图3易错读成11 mm100.05 mm11.50 mm正确读数为14 mm100.05 mm14.50 mm(3)第三看游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐【例1】(2015海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图4(a)和(b)

3、所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。图4解析游标卡尺读数为d12 mm40.05 mm12.20 mm1.220 cm螺旋测微器的读数为h6.5 mm36.00.01 mm6.860 mm答案1.2206.860热点二实验仪器的选择、实物连线及数据处理电压表和电流表一般要根据实验电路中电源的电压和流过金属丝的电流进行选择，在本实验中，一般选择03 V量程的电压表和00.6 A量程的电流表。如果采用限流电路，选用的滑动变阻器的阻值一般要比待测金属丝的阻值大一些；如果采用分压电路，选用的滑动变阻器的阻值一般要比待测金属丝的电阻小一些。【例2】实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同

4、学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0 mm2，查得铜的电阻率为1.7108 m，再利用图5甲所示的电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度。图5可供使用的器材有：电流表：量程0.6 A，内阻约0.2 ；电压表：量程3 V，内阻约9 k；滑动变阻器R1：最大阻值5 ；滑动变阻器R2：最大阻值20 ；定值电阻：R03 ；电源：电动势6 V，内阻可不计；开关、导线若干。回答下列问题：(1)实验中滑动变阻器应选_(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至_(填“a”或“b”)端。(2)在实物图6中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。图6(

5、3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图乙所示，读数为_V。(4)导线实际长度为_m(保留2位有效数字)。解析(1)由R得，铜线电阻Rx约1.7 ，电路中RxR0约4.7 ，若选R15 的滑动变阻器，则电路中电流将超过电流表量程，故滑动变阻器选R2。为保护电路，闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端，使其电阻为最大。(2)连接图见答案。(3)电压表量程3 V，指针在2后第3条刻度线，故读数为2.30 V，估读为2.29或2.31均可。(4)R0Rx 4.6 ，Rx1.6 ，由Rx得L94 m。答案(1)R2a(2)如图所示。(3)2.30(2.29、2.31均正确)

6、。(4)94(93、95均正确)。方法技巧1仪器选择的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材；(2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；(3)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的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。2实物图连线的基本原则对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。热点三电阻的测量方法1伏安法测电阻伏安法测电阻是电学实验的

7、基础，是高考考查的热点，也是难点。它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。【例3】某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表。采用分压电路接线，图7是实物的部分连线图，待测电阻为图8中的R1，其阻值约为5 。(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填a或b)、导线连接_(填c或d)。(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为_。U/V0.400.801.201.602.002.40I/

8、A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图8中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项)。A连接a，连接c B连接a，连接dC连接b，连接c D连接b，连接d解析(1)因电压表的内阻远大于待测电阻R1的阻值，则电流表采用外接法，而滑动变阻器应采用分压式接法，故测R1阻值的最优连接方式为导线连接a，导线连接d；(2)建立坐标系描点连线如答案图所示，则R2 4.4 ；(3)根据电阻定律可得，R，故R2R1，要测R2的阻值，与测量R1一样，最优的连线应连接a，连接d，选项B正确。答案(1)ad(2)如图所

9、示4.44.7(3)B方法2伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)已知内阻的电压表可做电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用，这是设计电路中的高频考点。【例4】用以下器材可测量电阻Rx的阻值。待测电阻Rx，阻值约为600 ；电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计；电压表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 ；电压表V2，量程为06 V，内阻r2约为10 k；电流表A，量程为00.6 A，内阻r3约为1 ；定值电阻R0，R060 ；滑动变阻器R，最大阻值为150 ；单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的，并能测量多组数据，

10、请在画出测量电阻Rx的实验电路图。(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx_，式中各符号的意义是_。(所有物理量用题中代表符号表示)解析(1)电路的最大电流为I0.01 A，电流表量程太大，可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表，电压表选择V2即可，要求测量多组数据，滑动变阻器需要分压式接法，电路如图。(2)流过被测电阻的电流为I，被测电阻阻值为Rx。答案(1)测量电路见解析图(2)U1为电压表V1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为电压表V1的内阻，R0为定值电阻方法3安安法测电阻(电流表的灵活选用)已知内阻的电流表可做电压表使用，在缺少合

11、适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用，这是电学设计电路的高频考点。【例5】用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E：电动势3 V，内阻不计；电流表A1：量程015 mA，内阻约为100 ；电流表A2：量程0300 A，内阻为1 000 ；滑动变阻器R1：阻值范围020 ，额定电流2 A；电阻箱R2，阻值范围09 999 ，额定电流1 A；开关S、导线若干。要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下列问题：(1)为了测量待测电阻两端的电压，可以将电流表_(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到_，这样可以改装成一个量程为3.0 V的

12、电压表。(2)在图9中画完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号。图9(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图10所示，可读出电流表A1的示数是_mA，电流表A2的示数是_A，测得待测电阻Rx的阻值是_。本次测量存在一定的系统误差，考虑这个原因测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”)。图10解析(1)把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V，R 1 000 9 000 。(3)由图14可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，待测电阻阻值为Rx 187.5 。采用电流表外接法故测量的电流值偏大，因此测量的电阻偏小。答案(1)A29 000(2)电路如

13、图(3)8.0150187.5 偏小方法4等效替代法如图11所示。图11S接1，调节R2，读出表示数为I；S接2，R2不变，调节电阻箱R1，使表示数仍为I；由以上可得RxR1。该方法的优点是消除了表内阻对测量的影响，缺点是电阻箱的电阻R1不能连续变化。【例6】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图12甲和乙所示，长度为_cm，直径为_mm。图12(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(选填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0。将电

14、阻箱R2的阻值调至最_(选填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 。(3)由此可知，圆柱体的电阻为_。解析(1)游标卡尺的精度为0.1 mm，所以L(5010.1) mm5.01 cm，螺旋测微器的读数为d(531.60.01) mm5.316 mm。(2)为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻。为使电路电流较小，使电流表示数逐渐变大，电阻箱阻值也应先调至最大。(3)将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图甲所示。当S2拨向2时，其等效电路图如图乙所示。由闭合电路欧姆定律知I

15、，当I相同均为I0时，R2R圆柱体，所以R圆柱体1 280 。答案(1)5.015.316(5.3105.320) (2)大大(3)1 280方法5半偏法测电表内阻(1)半偏法近似测量电流表内阻。图13方法一：如图13所示，测量电流表的内阻，操作步骤如下：将电阻箱R的电阻调到零；闭合S，调节R0，使表达到满偏I0；保持R0不变，调节R，使表示数为；由上可得RGR。图14方法二：如图14所示，测量电流表的内阻，操作步骤如下：断开S2、闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为；由上得RAR。(2)半偏法近似测量电压表内阻。图15方法一：如图15所示，测量电压表

16、的内阻，操作步骤如下：闭合S，调节电阻箱阻值为R1时，测得表示数为U1；改变电阻箱阻值为R2时，测得表示数为；得RVR22R1。图16方法二：如图16所示，测量电压表的内阻，操作步骤如下；滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大；闭合S1、S2，调节R0，使表示数指到满偏刻度。断开S2，保持R0不变，调节R，使表指针指到满刻度的一半；由上可得RVR。【例7】(2015新课标全国卷，23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 99

17、9.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“”、“”或“”)，主要理由是_。解析(1)实验电路图如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏 ；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏，读取电阻箱的电阻值，此即

18、为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，RVRV答案(1)见解析图(2)见解析(3)理由见解析随堂检测1某同学要测定某金属丝的电阻率，金属丝的电阻大约为5 。(1)用螺旋测微器测出金属丝的直径d，读数如图17所示，则直径d_mm。(2)为了测定金属丝的电阻，实验室提供了以下器材：A电压表：03 V，内阻约为10 k；015 V，内阻约为50 kB电流表：00.6 A，内阻约为0.5 ；03 A，内阻约为0.1 C滑动变阻器：010 D滑动变阻器：0100 E两节干电池F电键及导线若

19、干为多测量几组实验数据，请你用笔画线代替导线连接完整如图18所示的实物电路，滑动变阻器应选用_(填器材前面的字母代号)。(3)将电路正确连接后，闭合电键，调节滑动变阻器，测量多组电压、电流的值，作出IU图象，如图19所示，由图象求得金属丝的电阻为_；由于电表连接问题导致电阻率的测量值_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。2(2016全国卷，23)某同学利用图20所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。图20实验步骤如下按电路原理图20连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图20中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(2)根据图2