1、第八章 恒定電流,實驗八測定金屬的電阻率,過好雙基關(guān),1.實驗原理(如圖1所示) 由R 得 ，因此，只要測出金屬絲的 、橫截面積S和金屬 絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率.,圖1,長度l,2.實驗器材 被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(050 )，開關(guān)，導(dǎo)線若干， ，毫米刻度尺. 3.實驗步驟 (1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d. (2)連接好用伏安法測電阻的實驗電路. (3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值l.,螺旋測微器,(4)把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到

2、使接入電路中的電阻值 的位置. (5)閉合開關(guān)，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi). (6)將測得的Rx、l、d值，代入公式R 和S 中，計算出金屬絲的 電阻率.,最大,1.數(shù)據(jù)處理 (1)在求Rx的平均值時可用兩種方法 用Rx 分別算出各次的數(shù)值，再取平均值. 用UI圖線的斜率求出. (2)計算電阻率 將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算公式 .,2.誤差分析 (1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一. (2)采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值 真實值，使電阻率的測量值

3、. (3)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差. (4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變 ，造成測量誤差.,小于,偏小,大,3.注意事項 (1)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表_法. (2)實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、被測金屬絲、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在被測金屬絲的兩端. (3)測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的被測金屬絲長度，測量時應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值.,外接,(4)測金屬絲直徑一定要選三個不

4、同部位進行測量，求其平均值. (5)閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值 的位置. (6)在用伏安法測電阻時，通過被測金屬絲的電流強度I不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大. (7)若采用圖象法求R的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮.,最大,研透命題點,例1在“測定金屬的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準.待測金屬絲接入電路部分的長度約為50 cm. (1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如

5、圖2所示，其讀數(shù)應(yīng)為 _ mm(該值接近多次測量的平均值).,命題點一教材原型實驗,基礎(chǔ)考點自主悟透,答案,解析,圖2,0.397(0.3950.399均可),解析螺旋測微器的讀數(shù)為：0 mm39.70.01 mm0.397 mm(0.3950.399 mm之間均正確).,(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實驗所用器材為：電池組(電動勢3 V，內(nèi)阻約1 )、電流表(內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(內(nèi)阻約3 k)、滑動變阻器R(020 ，額定電流2 A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干. 某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數(shù)據(jù)如下：,答案,解析,由以上實驗數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx是采用圖3中的 圖

6、(填“甲”或“乙”).,圖3,甲,解析實驗測量數(shù)據(jù)中電壓表示數(shù)從0.10 V開始，非常小，應(yīng)考慮使用滑動變阻器分壓式接法，故采用的是圖甲的電路設(shè)計方案.,解析連圖時注意滑動變阻器的分壓式接法，注意電流表和電壓表的正負極.,(3)圖4是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請根據(jù)(2)所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞.,答案,解析,圖4,答案如圖甲,(4)這個小組的同學(xué)在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖5所示，圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點，并描繪

7、出UI圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx_ (保留兩位有效數(shù)字).,答案,解析,圖5,答案如圖乙,4.5(4.34.7,均可),解析將第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點標出來后，畫出一條直線，舍去第6次實驗數(shù)據(jù)點，讓直線過坐標原點，計算出圖線斜率為4.5(4.34.7之間均正確)，即為金屬絲的阻值.,(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為 (填選項前的符號). A.1102 m B.1103 m C.1106 m D.1108 m,解析,答案,解析根據(jù)電阻定律Rx 代入數(shù)據(jù)計算得到電阻率1 106 m，C對.,(6)任何實驗測量都存在誤差.本實驗所用測量儀器均已校準，下列關(guān)于誤差的說法中正確

8、的選項是 . A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時，由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差 B.由電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差 C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由測量儀表引起的系 統(tǒng)誤差 D.用UI圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差,解析,答案,解析由于讀數(shù)引起的誤差屬于偶然誤差，A錯； 電流表和電壓表的內(nèi)阻引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差，B錯； 由于該實驗原理未考慮電表內(nèi)阻造成的誤差，因此將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi)，可以消除由于測量儀表引起的系統(tǒng)誤差，C對； 通過UI圖象處理數(shù)據(jù)時已經(jīng)直觀地舍去了第6次實驗數(shù)據(jù)，且多次測量后畫直線的目的就是取平均值，因此用UI圖象處理數(shù)據(jù)更

9、好地減小了偶然誤差，D對.,變式1某學(xué)生用如圖6甲所示電路測金屬導(dǎo)線的電阻率，可供使用的器材有：被測金屬導(dǎo)線ab，電阻約10 ，導(dǎo)線允許流過的最大電流為0.8 A，穩(wěn)恒電源，電源輸出電壓恒為E12 V，電壓表V，量程為03 V，內(nèi)阻約5 k，保護電阻：R110 ，R230 ，R3200 .刻度尺，螺旋測微器，開關(guān)S，導(dǎo)線若干等. 實驗時的主要步驟如下：,用刻度尺量出導(dǎo)線ab的長度l，用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d. 按如圖甲所示電路將實驗所需器材用導(dǎo)線連接好. 閉合開關(guān)S，移動接線觸片P，測出aP長度x，讀出電壓表的示數(shù)U. 描點作出Ux曲線，求出金屬導(dǎo)線的電阻率.,圖6,完成下列填空： (1)

10、由螺旋測微器測量金屬導(dǎo)線的直徑d，其示數(shù)如圖乙所示，該金屬導(dǎo)線的直徑d mm.,答案,解析,0.870,解析d0.5 mm0.0137.0 mm0.870 mm.,(2)如果實驗時既要保證安全，又要測量誤差較小，保護電阻R應(yīng)選 .,答案,解析,R2,解析已知被測金屬導(dǎo)線允許流過的最大電流Imax0.8 A，,又電壓表量程為03 V，所以為保證安全，又要測量誤差較小，應(yīng)選電阻R2.,(3)根據(jù)多次實驗測出的aP長度x和對應(yīng)每次實驗讀出的電壓表的示數(shù)U作出的Ux圖線如圖丙所示，其中圖線的斜 率為k，則金屬導(dǎo)線的電阻率 .(用實驗器材中給 出的物理量的字母和實驗步驟中測出的物理量的字母表示),答案,

11、解析,解析設(shè)金屬導(dǎo)線單位長度的電阻為R0，當(dāng)x長度的導(dǎo)線兩端電壓為U時，,1.伏安法,命題點二實驗拓展與創(chuàng)新,能力考點師生共研,特點：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時應(yīng)用內(nèi)接法測量，外接法測量值偏小，測小電阻時應(yīng)采用外接法測量). 2.伏伏法 若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表和定值電阻來使用. (1)如圖7甲所示，兩電壓表的滿偏電流接近時，若已知V1的內(nèi)阻R1，則可測出V2的內(nèi)阻R2,(2)如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流IV1IV2時，若已知V1的內(nèi)阻R1，V1并聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可得V2的內(nèi)阻R2,圖7,例2用以下器材可測量電阻Rx的阻值. 待測電阻Rx，阻值約為60

12、0 ； 電源E，電動勢約為6.0 V，內(nèi)阻可忽略不計； 電壓表V1，量程為0500 mV，內(nèi)阻r11 000 ； 電壓表V2，量程為06 V，內(nèi)阻r2約為10 k； 電流表A，量程為00.6 A，內(nèi)阻r3約為1 ； 定值電阻R0，R060 ； 滑動變阻器R，最大阻值為150 ； 單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干. (1)測量中要求兩只電表的讀數(shù)都不小于其量程的 并能測 量多組數(shù)據(jù)，請在方框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖.,答案,解析,答案見解析圖,解析電路的最大電流為Im 0.01 A，電流表量程太大，可以把電壓表V1并聯(lián)一個定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇V2即可，要求測量多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器需

13、要分壓式接法，電路如圖.,(2)若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計算Rx，則由已知量和測量物理量計算Rx 的表達式為Rx ，式中各符號的意義是_ .(所有物理量用題中代表符號表示),答案,解析,U1為電壓表V1的讀,數(shù)，U2為電壓表V2的讀數(shù)，r1為電壓表V1的內(nèi)阻，R0為定值電阻,3.安安法 若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表以及定值電阻來使用. (1)如圖8甲所示，當(dāng)兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知A1的內(nèi)阻R1，則可測得A2的內(nèi)阻R2 (2)如圖乙所示，當(dāng)兩電流表的滿偏電壓UA2UA1時，如果已知A1的內(nèi)阻R1，A1串聯(lián)一定值電阻R0后，同樣可測得A2的電阻R2,圖8,例3用

14、伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值(阻值約為200 )，實驗室提供如下器材： 電池組E：電動勢3 V，內(nèi)阻不計； 電流表A1：量程015 mA，內(nèi)阻約為100 ； 電流表A2：量程0300 A，內(nèi)阻約為1 000 ； 滑動變阻器R1：阻值范圍020 ，額定電流2 A； 電阻箱R2：阻值范圍09 999 ，額定電流1 A； 開關(guān)S、導(dǎo)線若干.,要求實驗中盡可能準確地測量Rx的阻值，請回答下列問題： (1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表 (填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到 ，這樣可以改裝成一個量程為3.0 V的電壓表.,答案,解析,A2,9 000,解析把A2和R2串聯(lián)起來充

15、當(dāng)電壓表，此電壓表量程為3 V， R 1 000 9 000 .,(2)在圖9中畫完整測量Rx阻值的電路圖，并在圖中標明器材代號.,答案,圖9,答案電路如圖,(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器R1，兩表的示數(shù)如圖10所示，可讀出電流表A1的示數(shù)是 mA，電流表A2的示數(shù)是 A，測得待測電阻Rx的阻值是 .本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因測量值比真實值 (選填“偏大”或“偏小”).,答案,解析,圖10,8.0,150,187.5 ,偏小,解析由圖可知，電流表A1的示數(shù)為8.0 mA，電流表A2的示數(shù)是150 A，,采用電流表外接法，故測量的電流值偏大，因此電阻的測量值比真實值偏小.,4.半偏法測量電表

16、內(nèi)阻 例4(2015全國卷23)電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍.某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻(半偏法)，實驗室提供的器材如下： 待測電壓表 (量程3 V，內(nèi)阻約為3 000 )，電阻箱R0(最大阻值為99 999.9 )，滑動變阻器R1(最大阻值100 ，額定電流2 A)，電源E(電動勢6 V，內(nèi)阻不計)，開關(guān)2個，導(dǎo)線若干. (1)在圖11虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的 電路圖的一部分，將電路圖補充完整.,答案,解析,圖11,答案見解析,解析實驗電路圖如圖所示.,(2)根據(jù)設(shè)計的電路，寫出實驗步驟：_ .,解析,答案,答案見解析,解析移動滑動變阻器的滑片，

17、以保證通電后電壓表所在支路分壓最?。婚]合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)R1，使電壓表的指針滿偏；保持滑動變阻器滑片的位置不變，斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電壓表的指針半偏，讀取電阻箱的電阻值，此即為測得的電壓表內(nèi)阻.,(3)將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV，與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比，RV RV(填“”、“”或“”)，主要理由是_.,解析,答案,答案見解析,解析斷開S2，調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài)，電壓表所在支路總電阻增大，分得的電壓也增大，此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓，RVRV.,5.等效法測電阻 如圖12所示，先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上，讀得電流表示數(shù)I；

18、然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的示數(shù)仍為I，則電阻箱的讀數(shù)等于待測電阻的阻值.,圖12,例5電流表A1的量程為0200 A、內(nèi)電阻約為500 ，現(xiàn)要測其內(nèi)阻，除若干開關(guān)、導(dǎo)線之外還有器材如下： 電流表A2：與A1規(guī)格相同 滑動變阻器R1：阻值020 電阻箱R2：阻值09 999 保護電阻R3：阻值約為3 k 電源：電動勢E約為1.5 V、內(nèi)電阻r約2 ,答案,解析,圖13,(1)如圖13所示，某同學(xué)想用替代法測量電流表內(nèi)阻，他設(shè)計了部分測量電路，在此基礎(chǔ)上請你將滑動變阻器接入電路中，使實驗可以完成.,答案見解析圖,解析滑動變阻器的阻值遠小于待測電流表內(nèi)阻，因此必須采用分壓接法，電路圖如圖所示.,解析a.實驗前R2應(yīng)該調(diào)節(jié)到最大，以保證電表安全；c.替代法最簡單的操作是讓A2示數(shù)不變，則可直接從R2的讀數(shù)得到電流表的內(nèi)阻值.,(2)電路補充完整后，請你完善以下測量電流表A1內(nèi)電阻的實驗