全国版2021高考物理一轮复习专题九恒定电流考点2实验：测定金属的电阻率教案

全国版2021高考物理一轮复习专题九恒定电流考点2实验：测定金属的电阻率教案

考点2　实验:测定金属的电阻率 ‎41‎ 考向1　实验原理与方法 ‎1.[2019天津高考,9(3),8分]现测定长金属丝的电阻率.‎ ‎①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是　　　　mm. ‎ ‎②利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻.这段金属丝的电阻Rx约为100 Ω,画出实验电路图,并标明器材代号.‎ 电源E(电动势10 V,内阻约为10 Ω)‎ 电流表A1(量程0~250 mA,内阻R1=5 Ω)‎ 电流表A2(量程0~300 mA,内阻约为5 Ω)‎ 滑动变阻器R(最大阻值10 Ω,额定电流2 A)‎ 开关S及导线若干 ‎③某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx=　　　　.从设计原理看,其测量值与真实值相比　　　　(填“偏大”“偏小”或“相等”). ‎ 必备知识:螺旋测微器的读数规则、滑动变阻器接法的选择、电流表接法的选择、欧姆定律.‎ 关键能力:实验器材的应用能力,实验原 理的理解能力.‎ 解题指导:螺旋测微器读数时注意估读.根据实验器材设计电路时注意待测电阻Rx约为100 Ω,远大于滑动变阻器的总电阻,故供电电路应设计为分压式接法.注意到由于没有提供电压表,可以运用已知内阻的电流表充当电压表.设计出测量电路后,再根据测量量推导Rx的表达式,并分析误差.‎ 考向2　器材使用及数据处理 ‎2.[2019江苏高考,11,10分]某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下:‎ 图甲 ‎(1)螺旋测微器如图甲所示.在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动　　　　(选填“A”“B”或“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏. ‎ - 18 -‎ ‎(2)选择电阻丝的　　　　(选填“同一”或“不同”)位置 ‎ 进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径.‎ ‎(3)如图乙所示,Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图丙所示实物电路中的正确位置.‎ 图乙　　　图丙 ‎(4)为测量Rx,利用图乙所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图象如图丁所示.接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表:‎ U2/V ‎0.50‎ ‎1.02‎ ‎1.54‎ ‎2.05‎ ‎2.55‎ I2/mA ‎20.0‎ ‎40.0‎ ‎60.0‎ ‎80.0‎ ‎100.0‎ 请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图象.‎ 图丁 ‎(5)由此,可求得电阻丝的Rx=　　　　Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率. ‎ 必备知识:螺旋测微器的使用、实物图的连线、实验数据的处理、实验结果的求解.‎ 关键能力:实验器材的使用能力,电路图与实物图之间的转换能力,数据处理能力.‎ 解题指导:螺旋测微器的C起微调作用,当听到“喀喀”的声音时,说明不能继续旋动;滑动变阻器采用分压式接法,对照原理图连实物图;U2-I2图线为过坐标原点的直线,其斜率表示R0+RA.‎ - 18 -‎ 考法1 实验器材的使用与读数 ‎1(1)如图1所示的20分度的游标卡尺,读数为　　　　mm. ‎ ‎(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,则金属丝的直径是　　　　mm. ‎ ‎(3)若如图3所示的电流表使用的是0.6 A量程,则图中电流表示数是　　　　A;若使用的是3 A量程,则图中电流表示数为　　　　A.若图4所示电压表使用的是较小量程,则图中电压表的示数为　　　　V;若使用的是较大量程,则图中电压表示数为　　　　V. ‎ ‎(4)旋钮式电阻箱如图5所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　　　Ω.今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,最简单的操作方法是　　　　. ‎ ‎(1)读数:23 mm+17×0.05 mm=23.85 mm.‎ ‎(2)读数:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm.‎ ‎(3)若使用的是0.6 A量程,则示数为0.44 A;若使用的是3 A量程,则示数为2.20 A.‎ 若使用的是3 V量程,则示数为1.70 V;若使用的是15 V量程,则示数为8.5 V.‎ ‎(4)电阻为1 987 Ω,最简单的方法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0.‎ ‎(1)23.85　(2)2.150　(3)0.44　2.20　1.70　8.5　(4)1 987　将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0‎ - 18 -‎ ‎1.[2015海南高考,11,6分]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(a)和(b)所示.该工件的直径为　　　　cm,高度为　　　　mm. ‎ ‎　　　　　　 　图(a)　　　　　 　　　　　图(b)‎ 考法2 伏安法测电阻的原理和方法 ‎2[2018天津高考,9(3),10分]某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:‎ A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)‎ B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)‎ C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)‎ D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)‎ E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)‎ F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)‎ G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)‎ ‎(1)为使测量尽量准确,电压表选用　　　　,电流表选用　　　　,电源选用　　　　.(均填器材的字母代号) ‎ ‎(2)画出测量Rx阻值的实验电路图.‎ ‎(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会　　　　其真实值(填“大于”“小于”或“等于”),原因是　　　　　　　　　　　　. ‎ ‎(1)若选用电动势为1.5 V的电源,则实验中电流最大值仅为0.15 mA,两个电流表均无法准确测量,故选用电动势为12 V的电源F;此时,实验中最大电流约为1.2 mA,故电流表选用C;电压表选用B.(2)由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值,所以滑动变阻器采用分压式接法;待测电阻的阻值远大于电流表内阻,所以电流表内接.(3)由于电流表的分压作用,电阻测量值偏大,所以电阻测量值大于其真实值.‎ ‎(1)B　C　F　(2)如图所示　(3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端实际电压 ‎2.[2017浙江4月选考,18,5分]小明用电学方法测量电线的长度.首先,小明测得电线铜芯的直径为1.00 mm,估计其长度不超过50 m(已知铜的电阻率为1.75×10-8 Ω·m).‎ 现有如下实验器材:①量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表;②量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表;③阻值为0~20 Ω的滑动变阻器;④内阻可忽略、输出电压为3 V的电源;⑤阻值为 - 18 -‎ R0=4.30 Ω的定值电阻,开关和导线若干.‎ 小明采用伏安法测量电线电阻,正确连接电路后,调节滑动变阻器,电流表的示数从0开始增加,当示数为0.50 A时,电压表示数如图甲所示,读数为　　　　V.根据小明测量的信息,图乙中P点应该　　　　　　　(选填“接a”“接b” “接c”或“不接”),Q点应该　　　　(选填“接a”“接b”“接c”或“不接”).小明测得的电线长度为　　　　m. ‎ ‎　　　　　　 　图甲　　　　　　　　　　　　图乙 考法3 实验器材的选择和实物连线 ‎3[北京高考]某同学通过实验测定一个阻值约为 5 Ω 的电阻Rx的阻值.‎ ‎(1)现有电源(4 V,内阻可不计),滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流 2 A),开关和导线若干,以及下列电表:‎ A.电流表(0~3 A,内阻约0.025 Ω)‎ B.电流表(0~0.6 A,内阻约0.125 Ω )‎ C.电压表(0~3 V,内阻约3 kΩ )‎ D.电压表(0~15 V,内阻约15 kΩ )‎ 为减小测量误差,在实验中,电流表应选用　　　　,电压表应选用　　　　(选填器材前的字母);实验电路应采用图1中的　　　　(选填“甲”或“乙”). ‎ 图2‎ ‎(2)图2是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图丙中实物间的连线.‎ - 18 -‎ ‎(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图3所示,可得该电阻的测量值Rx=UI=　　　　Ω(保留2位有效数字). ‎ 图3‎ ‎(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是　　　　;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是　　　　.(选填选项前的字母) ‎ A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值 ‎(5)在不损坏电表的前提下,将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端,随滑片P移动距离x的增大,被测电阻Rx两端的电压U也随之增大,下列反映U-x关系的示意图中正确的是　　　　　　. ‎ ‎(1)若采用限流式接法,则电路中的最小阻值R=EI=‎4V‎0.6A=6.7 Ω,与待测电阻Rx的阻值较接近,为减小测量误差,故电流表应选用B,电压表应选用C;由于Rx

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