2019-2020年高考物理大一轮复习 第七章 实验七 测定金属的电阻率高效演练.doc

2019-2020年高考物理大一轮复习 第七章 实验七 测定金属的电阻率高效演练1螺旋测微器(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm. 甲 乙(3)读数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)0.01 (mm)如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.2游标卡尺(1)构造(如图所示)：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，尺身上还有一个紧固螺钉(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，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 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)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的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.3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，此量程下的精确度分别是0.1 V或0.1 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0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是0.02 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0.01 A.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R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx学生用书P132一、实验目的1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法2掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率二、实验原理用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据Rx计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx，得出计算金属丝电阻率的公式.三、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(50 )，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺四、实验步骤1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d.2按实验原理图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导线的有效长度，反复测量3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，电路经检查确认无误后，闭合电键S，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，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值5整理仪器一、伏安法测电阻的电路选择方法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：按如图所示电路图接好电路，让电压表的一根接线柱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二、数据处理1在求Rx的平均值的两种方法(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值(2)第二种是用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.三、误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差2若为内接法，电流表分压，若为外接法，电压表分流四、注意事项1测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应在连入电路后拉直的情况下进行2本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法3电流不宜太大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大考点一测量仪器、仪表的读数 学生用书P133(1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是_mm.(3)图丙使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是_A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图丁使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针示数为_V.解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是70.1 mm0.7 mm，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是170.05 mm0.85 mm，最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm.最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是90.02 mm0.18 mm，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 mm.(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.(3)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V.答案(1)17.723.853.18(2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5考点二仪器的选择和数据处理 学生用书P133(xx高考山东卷)实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同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，再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx，从而确定导线的实际长度可供使用的器材有：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_端(填“a”或“b”)(2)在图乙所示的实物图中，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(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50 A时，电压表示数如图丙所示，读数为_V.(4)导线实际长度为_m(保留2位有效数字)解析(1)根据R，得铜导线的阻值约为Rx1.7 ，即RxR04.7 .实验中的滑动变阻器若选R1，则当滑动变阻器滑片移至a端时，电压表的示数约为3 V，若滑动变阻器滑片向右移动，电压表示数变大，超过电压表量程，故实验中的滑动变阻器应选R2.闭合开关S前应使电路中的电阻最大，故滑动变阻器滑片应移至a端(2)连线如图所示(3)电压表的示数为2.30 V.(4)根据欧姆定律，铜导线与R0的串联电阻R 4.6 ，所以铜导线的电阻RxRR01.6 .根据Rx得导线长度l m94 m.答案(1)R2a(2)见解析图(3)2.30(2.292.31均正确)(4)94(9395均正确)考点三对误差分析和实验原理的考查学生用书P134在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5 ，要求测量结果尽量准确，提供以下器材供选择：A电池组(3 V，内阻1 )B电流表(03 A，内阻0.012 5 )C电流表(00.6 A，内阻0.125 )D电压表(03 V，内阻4 k)E电压表(015 V，内阻15 k)F滑动变阻器(020 ，允许最大电流1 A)G滑动变阻器(02 000 ，允许最大电流0.3 A)H开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用_(填写仪器前的字母代号)；(2)测电阻时，电流表、电压表、待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表_(选填“外”或“内”)接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏_(选填“大”或“小”)；(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图所示，则读数为_mm；(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式_.解析(1)电池组电压是3 V，流过金属丝的最大电流Im0.5 A，故电流表选C，电压表选D；滑动变阻器选总阻值小的，便于调节，故选F；另外要选导线、开关(2)因为40，800，故电流表选择外接法，外接法测量值偏小(3)根据螺旋测微器的读数规则知，读数是0.5 mm40.00.01 mm0.900 mm.(4)由于R，解得.答案(1)ACDFH(2)外小(3)0.900(4)学生用书P134“测定金属的电阻率”实验的核心是导线电阻的测量，除伏安法外，还有几种常用的方法，这也是本实验的主要创新点方法一：伏伏法1.(xx陕西西工大附中适应性训练)用以下器材可测量电阻Rx的阻值A待测电阻Rx，阻值约为600 B电源E，电动势约为6.0 V，内阻可忽略不计C毫伏表V1，量程为0500 mV，内阻r11 000 D电压表V2，量程为06 V，内阻r2约为10 kE电流表A，量程为00.6 A，内阻r3约为1 F定值电阻R0，R060 G滑动变阻器R，最大阻值为150 H单刀单掷开关S一个，导线若干(1)测量中要求两块电表的读数都不小于其量程的1/3，并能测量多组数据，请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图(2)若选测量数据中的一组来计算Rx，则由已知量和测量量计算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数符号表示)解析(1)电路的最大电流为I0.01 A，电流表量程太大，可以把毫伏表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，滑动变阻器需用分压式接法，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)测量电路如解析图所示(2)U1为毫伏表V1的读数，U2为电压表V2的读数，r1为毫伏表的内阻，R0为定值电阻总结提升已知内阻的电压表可当做电流表使用，若量程太小可以配合定值电阻增大其量程，这是设计电路中的高频考点方法二：安安法2.(xx福建南安模拟)为测定一个待测电阻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，请回答下面问题：(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的电压表；(2)在方框中画出完整测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号；(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，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较真实值_(填“偏大”或“偏小”)解析(1)题目未给出电压表，把A2和R2串联起来充当电压表，此电压表量程为3 V，R1 000 9 000 .(2)电路图如图所示(3)由图示可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A，电流表A2的电压读数为1.5 V，待测电阻阻值为Rx187.5 .测量的电流值偏大，因此测量的电阻偏小答案(1)A29 000(2)见解析图(3)8.01501875 偏小总结提升已知内阻的电流表可当做电压表使用，若量程太小，配合定值电阻可以增大其量程，这也是电学设计电路的高频考点方法三：等效法如图所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值3.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甲和乙所示，长度为_ cm，直径为_ mm.(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(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.将电阻箱R2的阻值调至最_(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，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总结提升电阻箱也可用一定值电阻R0代替，若Rx中的电流为Ix，R0中的电流为I0，则：.学生用书P1351(xx高考新课标全国卷)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 ，电压表V的内阻约为2 k，电流表A的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值解析：根据题意知，电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值图甲的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1Rx真；图乙的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2Rx真答案：Rx1大于小于2(xx高考江苏卷)某同学通过实验测量一种合金的电阻率(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件_(选填“A”、“B”、“C”或“D”)从图中的示数可读出合金丝的直径为_mm.甲乙(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化由此可以推断：电路中_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路”或“断路”) .(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为 58.7 .为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？ 请写出两条建议解析：(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为(041.00.01)mm0.410 mm.(2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、8、9间断路(3)由题意知0.0050.019，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果答案：(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)3(xx高考浙江卷)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值(1)如图甲是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图乙所示在图中，由电流表外接法得到的数据点是用_(填“”或“”)表示的(3)请你选择一组数据点，在图乙上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_ .解析：(1)连线如图所示(2)UI图象如图所示，UI图象的斜率反映了电阻的大小，而用电流表内接法时测得的电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“”表示的(3)在UI图象上，选用外接法所得的“”连线，则R1.2 ，选用内接法所得的“”连线，则R1.6 .答案：(1)见解析图(2)(3)作图见解析用“”表示的数据连线时，1.2(1.11.3均可)，用“”表示的数据连线时，1.6(1.51.7均可)4.(xx高考四川卷)如图是测量阻值约几十欧的未知电阻Rx的原理图，图中R0是保护电阻(10 )，R1是电阻箱(099.9 )，R是滑动变阻器，A1和A2是电流表，E是电源(电动势10 V，内阻很小)在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大实验具体步骤如下：(1)连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；(2)闭合S，从最大值开始调节电阻箱R1，先调R1为适当值，再调节滑动变阻器R，使A1示数I10.15 A，记下此时电阻箱的阻值R1和A2的示数I2；(3)重复步骤(2)，再测量6组R1和I2值；(4)将实验测得的7组数据在坐标纸上描点根据实验回答以下问题：现有四只供选用的电流表：A电流表(03 mA，内阻为2.0 )B电流表(03 mA，内阻未知)C电流表(00.3 A，内阻为5.0 )D电流表(00.3 A，内阻未知)A1应选用_，A2应选用_测得一组R1和I2值后，调整电阻箱R1，使其阻值变小，要使A1示数I10.15 A，应让滑动变阻器R接入电路的阻值_(选填“不变”、“变大”或“变小”)在坐标纸上画出R1与I2的关系图根据以上实验得出Rx_ .解析：该实验测Rx电阻的原理为并联电路两支路电压相等，即(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，其中r1、r2分别为A1、A2两表的内阻又因为Rx的阻值约几十欧，与R0R1在同一数量级，A1示数为I10.15 A，表示电流表A1只能从C、D中选择，A2电流数量级与A1相同由测量原理可知：(Rxr2)I2(R0R1r1)I1，因Rx未知，故r2阻值应已知，故A1选D，A2选C.因A1示数I10.15 A不变，R1变小，(R0R1r1)I1变小，滑动变阻器所分电压变大，R应变大该图线为一条直线，离线较远的一组数据为错误数据，应舍去，其他点应对称分布在直线两侧由实验原理得：(R0R1r1)I1(Rxr2)I2其中R010 ，r25.0 ，I10.15 A，从图线上选择两组R1、I2代入不同数值可解得Rx约为31 .答案：DC变大关系图线如图所示315(xx湖北八校联考)在测量一电阻Rx(约为100 )的实验中已使用了如下器材：电源(电动势约3 V，内阻不计)、开关2只、导线若干为完成测量还需要一个电流表和一个电阻箱，待选器材如下：A电流表：量程10 mA，内阻约为50 B电流表：量程0.6 A，内阻约为1 C电阻箱：最大电阻99.99 D电阻箱：最大电阻999.9 (1)上述器材中，电流表应选择_，电阻箱应选择_(填器材前的字母)(2)试画出测量电阻Rx的电路图(3)实验中需要测量的数据是_，_，用所测的物理量表示待测电阻Rx_.解析：(1)估算通过电流表的最大电流为0.03 A，因而电流表选A，而待测电阻为100 左右，所选电阻箱应略大，所以电阻箱选D.(3)在闭合开关S2前后，保持电流表读数不变，记录闭合开关前电阻箱的读数R1，闭合开关后电阻箱的读数R2，待测电阻的阻值为RxR2R1.答案：(1)AD(2)如图所示(3)开关S1闭合、S2断开时，电阻箱的读数R1开关S1、S2均闭合，电流表示数不变时，电阻箱的读数R2R2R16(xx江西部分高中联考)某同学对一个标称值为“5 ，1.25 W”的定值电阻Rx的阻值是否准确产生了怀疑，准备应用学过的电学知识进行测量现可供使用的器材如下：A电流表A1(量程50 mA，内阻RA111 )B电流表A2(量程3 A，内阻约50 )C电压表V1(量程15 V，内阻约15 k)D电压表V2(量程3 V，内阻约3 k)E滑动变阻器R(最大阻值约20 )F定值电阻R01 G直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计)H开关S、导线若干(1)用伏安法测量定值电阻Rx的阻值时，所选电压表为_(填字母编号)(2)在虚线框内画出测量Rx的电路图(3)测量Rx的主要步骤为：A用导线按测量电路图将实物连接起来；B将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大的位置，闭合开关S；C将滑动变阻器R的滑动触头置于合适的位置，读出此时电压表的示数U和电流表的示数I；D断开开关S.计算Rx的公式为Rx_(各物理量均用题中对应的字母表示)解析：(1)由待测电阻的标称值和电功率公式P知U2.5 V，所以电压表选择3 V量程的电压表，即V2.(2)由欧姆定律可知，电阻的额定电流I0.5 A，电流表A2量程太大，电流表A1量程太小，但题中提供了定值电阻R0，可以通过将其与A1并联扩大量程，由并联规律可知，当电流表A1满偏时，通过R0的电流为11Ig0.55 A，因此新电流表的量程为0.6 A因为待测电阻远小于电压表V2的内阻，故采用电流表外接法测电阻(3)电流表读数为I，则由并联分流规律可知，通过R0的电流I0，由欧姆定律可知，Rx.答案：(1)V2(2)如图所示(3)