(江苏专用)2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验六决定导线电阻的因素讲义(含解析).docx
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1、1实验六 决定导线电阻的因素1实验原理(如图 1 所示)由 R 得 ,因此,只要测出金属丝的长度 l、横截面积 S 和金属丝的电阻 R,即lS RSl可求出金属丝的电阻率 .图 12实验器材待测金属丝,直流电源(4V),电流表(00.6A),电压表(03V),滑动变阻器(050),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺3实验步骤(1)用螺旋测微器在待测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值 d.(2)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待测金属丝的有效长度,反复测量三次,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(5)闭合
2、开关,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(6)将测得的 Rx、 l、 d 值,代入 Rx 和 S 中,计算出金属丝的电阻率lS d244数据处理(1)在求 Rx的平均值时可用两种方法用 Rx 分别算出各次的数值,再取平均值UI用 U I 图线的斜率求出(2)计算电阻率2将记录的数据 Rx、 l、 d 的值代入电阻率计算公式: Rx .Sl d2U4lI5误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小(
3、3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差(4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差6注意事项(1)本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法(2)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属丝的两端(3)测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值(5)闭合开关 S 之前
4、,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置(6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流 I 不宜过大(电流表用 00.6A 量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大(7)若采用图象法求 R 的平均值时,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑自测 在“测定金属的电阻率”的实验中,由 可知,对实验结果的准确性影响 d2U4Il最大的是( )A导线直径 d 的测量B.电压 U 的测量C电流 I 的测量D导线长度的测量答案 A命题点一 教材原型实验例 1 (2018南京市
5、、盐城市二模)某同学欲测量一卷粗细均匀、阻值约为 100 的金属漆包线的长度,备选器材如下:A量程为 5mA、内阻 r150 的电流表 A13B量程为 0.6A、内阻 r20.2 的电流表 A2C量程为 6V、内阻 r3约为 15k 的电压表 VD最大阻值为 15、最大允许电流为 2A 的滑动变阻器E定值电阻 R15F电动势 E6V、内阻很小的直流电源G开关一个、导线若干H螺旋测微器(1)已知做成这种漆包线芯的金属丝的电阻率为 ,若金属丝的电阻用 R 表示,直径用 d 表示,则这一卷漆包线的长度 l_.(2)该同学用螺旋测微器测金属丝的直径如图 2 甲所示,则螺旋测微器的示数 d_mm.(3)
6、为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻,电流表应选用_(选填“A”或“B”),请在图乙方框中画出实验原理电路图图 2(4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆,这会使实验测得该漆包线的长度与真实值相比_(选填“偏大”或“偏小”)答案 (1) (2)0.600 (3)A 见解析图 (4)偏大 Rd24解析 (1)根据电阻定律 R ,可得漆包线的长度 l . lS Rd24(2)螺旋测微器的示数为 0.600mm;(3)金属丝中的最大电流 I 0.06A,电流表 A2的量程 0.6A 太大,测量的误差较大,故应ER选电流表 A1,因 A1的量程小于 0.06A,故电路中应对电流表 A1
7、改装,使其量程变大,实验原理电路图如图所示;(4)若该同学在测量金属丝直径时没有去除漆包线表面的绝缘漆,则测量的直径偏大,由4l 知,长度也偏大 Rd24变式 1 (2018泰州中学等综合评估)要测量某种合金的电阻率图 3(1)若合金丝长度为 l,直径为 D,阻值为 R,则其电阻率 _.用螺旋测微器测合金丝的直径如图 3 甲所示,读数为_mm.(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图,S 2是单刀双掷开关根据原理图在图丙中将实物连线补充完整(3)闭合 S1,当 S2处于位置 a 时,电压表和电流表的示数分别为 U11.35V, I10.30A;当S2处于位置 b 时,电压表和电流表的示数分别为 U2
8、0.92V, I20.32A根据以上测量数据判断,当 S2处于位置_(选填“ a”或“ b”)时,测量相对准确,测量值Rx_.(结果保留两位有效数字)答案 (1) 0.650 (2)见解析图 (3) b 2.9 RD24l解析 (1)合金丝电阻: R ,lS l D22则电阻率: ; RD24l图示螺旋测微器读数为:0.5mm15.00.01mm0.650mm;5(2)实物连线如图所示:(3)根据 0.32, UU1 1.35 0.921.35而 0.07, II1 0.32 0.300.30可知,使用电流表外接法测量相对准确,即 S2处于位置 b,根据欧姆定律,则有: Rx 2.9.0.92
9、0.32命题点二 实验的拓展与创新例 2 (2018南京市学情调研)图 4 甲是用来测量某电阻丝材料的电阻率的电路图实验中把电阻丝拉直后固定在接线柱 a 和 b 上,移动滑片改变接触点 P 的位置,可改变接入电路中电阻丝的长度实验可供选择的器材还有:器材编号 器材名称 规格与参数A 电池 E 电动势 3.0V,内阻未知B 电流表 A1 量程 0100mA,内阻约为 5C 电流表 A2 量程 00.6A,内阻约为 0.2D 电阻箱 R 0999.9E 开关、导线 若干实验操作如下:a用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径 d;b将选用的实验器材,按照图甲连接实验电路;c调节电阻
10、箱使其接入电路中的电阻值较大;d接触点 P 在电阻丝上某位置时,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表满偏,然后断开开关记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 l.e改变接触点 P 的位置,闭合开关,调整电阻箱的阻值,使电流表再次满偏;重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 l.f断开开关,整理好器材,进行实验数据分析6图 4(1)某次测量电阻丝直径 d 时,螺旋测微器示数如图乙所示, d_mm;(2)实验中电流表应选择_(选填供选器材前的编号);(3)用记录的多组电阻箱的阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 l 的数据,绘出了如图丙所示的 R l 关系图线,图
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