高考物理一轮复习实验增分专题8测定金属的电阻率学案.doc

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1、1 / 13【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习实验增分专题精选高考物理一轮复习实验增分专题 8 8测定金属的电阻率学案测定金属的电阻率学案考纲要求考情分析命题趋势测定金属的电阻率2014江苏卷，102014山东卷，22高考对本实验的考查主要侧重于以下三个方面：1.实验原理的理解(间接测量)；2.实验数据的处理和误差分析；3.伏安法测电阻电路连接形式(电流表内接、外接)的确定知识梳理夯实基础一、实验流程二、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

2、：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三、误差分析核心考点分层突破2 / 13考点 1 仪器的使用和读数1螺旋测微器(1)构造：如图甲所示，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.(3)读数测量时被测物体长度的半毫米数由固

3、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

4、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 mm3 / 132019 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

5、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例 1(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

6、的读数依次为_17.7_mm、_23.50_mm、_3.18_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_2.150_mm.(3)如图丙所示的电表使用 0.6 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表_0.02_A，图中表针示数为_0.44_A；当使用 3 A 量程时，对应刻度盘中每一小格代表_0.1_A，图中表针示数为_2.20_A4 / 13如图丁所示的电表使用较小量程时，每小格表示_0.1_V，图中表针的示数为_1.70_V.若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_0.5_V，图中表针示数为_8.5_V.(4)旋钮式电阻箱如图戊所示，电流从接线柱 A

7、 流入，从 B 流出，则接入电路的电阻为_1_987_，今欲将接入电路的电阻改为 2 087 ，最简单的操作方法是_将“1_k”旋钮调到 2，再将“100”旋钮调到零_.若用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为_019_998_.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 100.05 mm0.50 mm，最后结果是 23 mm0.50 mm23.50 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

8、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.(4)电阻为 1 987 ，最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到 2，再将“100”旋钮调到零每

9、个电阻箱的最大阻值是 9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可达到的最大电阻是 29 999 19 998 .故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为5 / 13019 998 .考点 2 仪器的选择和实物电路的连接例 2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：最大阻值为 5 ；滑动变阻器 R2：

10、最大阻值为 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_R2_(选填“R1”或“R2”)，闭合开关 S 前应将滑片移至_a_端(选填“a”或“b”)(2)在实物图丙中，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丙(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_2.30(2.29、2.31 均正确)_V.(4)导线实际长度为_94(93、95 均正确)_m.(保留两位有效数字)解析 由 R 可估算铜导线的电阻 Rx 约为 1.7 ，(RxR0)约6 / 13为 4.7 .若

11、选用 R15 的滑动变阻器，电流表和电压表的调节范围较小且面临“烧坏”的危险，故应选用 R220 的滑动变阻器，滑动变阻器采用限流式接法，闭合开关前应将触头移至接入阻值最大的 a 端(2)如图所示(3)电压表的读数需估读一位，数值为 2.30 V.(4)由欧姆定律可知，(RxR0) 4.6 ，所以Rx1.6 .再根据 Rx 可解得 l94 m.考点 3 电阻的测量方法一 伏安法测电阻例 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，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图甲中的 R1，其阻值约为 5

12、.(1)测 R1 阻值的最优连接方式为导线连接_a_(选填“a”或“b”)、导线连接_d_.(选填“c”或“d”)(2)按正确接线测得实验数据如表，用作图法求得 R1 的阻值为_4.44.7_.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中 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_B_.(选填序号)A连接 a，连接 c B连接 a，连接 d7 / 13C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

13、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)根据表格数据，作出关于 R1 的 UI 图象，如图所示，由图可得 R1 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 正确方法二 等效替换法测电阻连接电路如图所示，R 为电阻箱，Rx 为待测电阻，通过调节电阻箱 R，使单刀双掷开关 S 分别接 1 和 2 时，电流表中的电流示数相同，则表明 RxR，即可测出 Rx.例 4(2017湖北武汉模拟)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱

14、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_5.05_cm，直径为_5.316(5.3105.320)_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_大_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.将电阻箱 R2 的阻值调至最_大_(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_1_280_.8 / 13解析 (1)游标卡尺的精度为 0

15、.1 mm，所以 L(5050.1)mm5.05 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 .方法三 半偏法测电表内阻方法方法简介电路图电流半偏法如图所示，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流

16、表读数等于其量程I0；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表的读数等于，然后读出R2的值，则有RAR2I0 2电压半偏法如图所示，闭合 S1将电阻箱R2调为零，调节滑动变阻器R1，使电压表达到满偏U0；保持R1不变，调节R2，使电压表的示数为，记下U0 2此时电阻箱的示数R2，则有RvR2例 5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：待测量电压表 V(量程 3 V，内阻约为 3 000 )，电阻箱 R0(最大阻值为 99 999.9 )，滑动变阻器 R1(最大阻值 100 ，额定电9 / 13流 2 A)

17、，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，将电路图补充完成(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(选填“” “”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，此即为测得的电压表内阻(3)断开 S2，调节电

18、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对应演练迁移运用1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_Rx1_(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1_大于_(选填“大于” “等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2_小于_(选

19、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，故采用电流表10 / 13内接法则 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2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_B_(选填“A” “B”“C”或“D”)从图中的示数可读出合金丝的直径为_0.410_mm.甲(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

20、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_7、9_(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了_断路_.(选填“短路”或“断路”)乙(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

21、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，11 / 13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 (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)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甲(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

22、、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_(选填“”或“”)表示的(3)请你诜择一组数据点，在图乙上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为_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)_.解析 (1)连线如图甲所示甲(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“”表示的乙(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 .4(2017全国卷)某同学利

23、用如图甲所示的电路测量一微安12 / 13表(量程为 100 A，内阻大约为 2 500 )的内阻可使用的器材有：两个滑动变阻器 R1、R2(其中一个总阻值为 20 ，另一个总阻值为 2 000)；电阻箱 Rz(最大阻值为 99 999.9 )；电源 E(电动势约为 1.5 V)，单刀开关 S1 和 S2.C、D 分别为两个滑动变阻器的滑片(1)按原理图甲将图乙中的实物连线(2)完成下列填空R1 的阻值为_20_.(选填“20”或“2 000”)为了保护微安表，开始时将 R1 的滑片 C 滑到接近图甲中滑动变阻器的_左_端(选填“左”或“右”)对应的位置；将 R2 的滑片D 置于中间位置附近将

24、电阻箱 RZ 的阻值置于 2 500.0 ，接通 S1.将 R1 的滑片置于适当位置，再反复调节 R2 的滑片 D 的位置最终使得接通 S2前后，微安表的示数保持不变，这说明 S2 接通前 B 与 D 所在位置的电势_相等_.(选填“相等”或“不相等”)将电阻箱 RZ 和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将RZ 的阻值置于 2 601.0 时，在接通 S2 前后，微安表的示数也保持不变待测微安表的内阻为_2_550_.(结果保留到个位)(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：_调节 R1 上的分压，尽可能使微安表接近满量程_解析 (2)R1 为分压电阻，为了有效控制测量电路，故选 20 的小电阻；为了保护微安表，开始 R1 的滑片 C 应滑到左端，使微安表示数为零；当 B 与 D 的电势相等时，IBD0，S2 闭合前后电路的电阻不13 / 13变，导致微安表的示数不变；设 R2 中电流为 I1，Rz 中电流为 I2，当 BD 时URz1UR2 左，URgUR2 右，即 I2Rz1I1R2 左，I2RgI1R2 右，得R2左 R2右当 Rz 与微安表对调时，有，故有Rg Rz2Rg 2 550 答案 (1)如图所示