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实验七测定金属的电阻率第七章恒定电流目录ONTENTS1知识梳理基础深化2考点突破典例透析3课时训练高分在握4微课助学目录ONTENTS1知识梳理基础深化2考点突破典例透析3课时训练高分在握4微课助学自主梳理知识梳理基础深化实验目的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．实验原理1．螺旋测微器(1)构造：如图，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，则螺旋测微器的精确度为0.01mm.(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)×0.01(mm)③如图所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.自主梳理知识梳理基础深化2．伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较自主梳理知识梳理基础深化(2)两种电路的选择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．简单概括为“大内偏大，小外偏小”．②比值法：当RxRVRARx时，用电流表外接法；当RxRVRARx时，用电流表内接法．自主梳理知识梳理基础深化③实验试探法：按如图所示接好电路，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．3．电阻率的测定原理：把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx＝UI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＝ρlS，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝RxSl＝πd2U4lI.自主梳理知识梳理基础深化实验步骤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．2．按如图所示的原理电路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．自主梳理知识梳理基础深化5．整理仪器数据处理1．在求Rx的平均值时可用两种方法(1)第一种是用Rx＝UI算出各次的数值，再取平均值．(2)第二种是用U－I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ρ＝RxSl＝πd2U4lI.自主梳理知识梳理基础深化误差分析1．金属丝直径、长度的测量带来误差．2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R＝ρlS，知ρ测ρ真．3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．注意事项1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行．2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法．自主梳理知识梳理基础深化3．电键S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大．4．电流不宜太大(电流表用0～0.6A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．实验改进替代法测电阻1．实验原理用电阻箱替代待测电阻，按如图所示连接好电路，调节电阻箱，使两次电流表示数相等，则电阻箱的示数就等于待测电阻的阻值．2．本方案的优缺点(1)优点：电路结构简单，调节方便，便于读数，同时可以避免因电表的内阻产生的系统误差．(2)缺点：由于电阻箱不能连续调节，从而导致测量值与真实值之间存在误差．目录ONTENTS1知识梳理基础深化2考点突破典例透析3课时训练高分在握4微课助学知识梳理基础深化典型例题解析考点一仪器的选择和电路的设计(2012·高考山东卷)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约为4Ω，额定电流约0.5A)；电压表：V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3A，内阻约0.05Ω)；电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为________mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图．知识梳理基础深化解析典型例题考点一仪器的选择和电路的设计(1)螺旋测微器主尺读数为1.5mm，螺旋刻度读数为27.3×0.01mm＝0.273mm，读数应为：1.5mm＋0.273mm＝1.773mm.(2)由于待测电阻Rx阻值约为4Ω，额定电流约为0.5A，故电流表选A1，电源选E1.【答案】(1)1.773(1.771～1.775均正确)(2)A1E1电路图如图所示知识梳理基础深化跟踪训练考点一仪器的选择和电路的设计1．(2013·高考北京卷)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值．(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)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”)．解析知识梳理基础深化跟踪训练考点一仪器的选择和电路的设计(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2中实物间的连线．解析(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＝U/I＝________Ω(保留两位有效数字)．知识梳理基础深化跟踪训练考点一仪器的选择和电路的设计(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的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映U－x关系的示意图中正确的是________．解析考点突破题型透析解析跟踪训练考点一仪器的选择和电路的设计(1)电源电动势E＝4V，被测电阻Rx≈5Ω，则Imax＝ERx＝45A＝0.8A，电流表若选A读数时误差较大，因此电流表应选B；考虑电压表测量电压时的指针转动范围，电压表应选C.由于RARVRx，故电流表应选择外接法(甲图)．(2)见答案(3)题图3中的电流表示数I＝0.50A，电压表示数U＝2.60V，故Rx＝UI＝5.2Ω.4)甲电路中产生误差的原因是由于电压表的分流作用，使电流表的示数大于流过Rx的电流，选项B正确；乙电路的误差来源于电流表的分压作用，电压表示数为RX和电流表的电压之和，选项D正确．考点突破题型透析解析跟踪训练考点一仪器的选择和电路的设计(5)x增加，U随之增加，说明变阻器接入电路的电阻R随x的增加而减小．设变阻器的总阻值为R0，滑片P从一端滑向另一端移动的距离为L.忽略电压表、电流表的内阻对电路的影响，则被测电阻RX两端电压U＝RXRx＋R0－xLR0E＝RXERx＋R0－R0L·x，由这一关系式分析可知，选项A正确．答案：(1)BC甲(2)如图所示(3)5.2(4)BD(5)A知识梳理基础深化典型例题解析考点二“替代法”对电阻的测量(2012·高考广东卷)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)和图(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：①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；②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”)；将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1280Ω.③由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.考点突破题型透析解析典型例题考点二“替代法”对电阻的测量(1)游标卡尺的读数为l＝(50＋0.1×1)mm＝50.1mm＝5.01cm.螺旋测微器的读数为d＝(5＋31.5×0.01)mm＝5.315mm.(2)电学实验的设计要遵循科学性原则、安全性原则和准确性原则．此电路中滑动变阻器是以限流方式接入电路中的，故在①步骤中合上开关前应使其接入电路中的阻值为最大，以保证电路安全．同理②步骤中亦将电阻箱R2的阻值调至最大．①步骤中，由闭合电路欧姆定律得①步骤中，由闭合电路欧姆定律得I0＝ER＋R1＋Rg＋r，其中R表示圆柱体的电阻．②步骤中，仍由闭合电路欧姆定律得I0＝ER2＋R1＋Rg＋r由等量代换可得R＝R2＝1280Ω.【答案】(1)5.015.315(2)①大②大③1280知识梳理基础深化跟踪训练2．为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路．图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池．完成下列实验步骤中的填空：(1)将S拨向接点1，接通S1，调节________，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时________的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节________，使________，记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的________，此即为待测微安表头内阻的测量值．解析考点二“替代法”对电阻的测量考点突破题型透析解析跟踪训练考点二“替代法”对电阻的测量本题方法为替代法．当S接1与接2时通过电路的电流I相同，可知待测微安表头的内阻与RN的电阻相同．答案：(1)R0标准电流表(或A0)(2)RN标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值