【物理】2019届一轮复习人教版测金属丝的电阻率学案

【物理】2019届一轮复习人教版测金属丝的电阻率学案

‎ ‎ ‎1. 伏安法测电阻的两种电路 ①内接法：电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”。‎ ‎②外接法：电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”。‎ ‎2. 测量金属的电阻 ①电阻：导体两端电压与通过导体电流的比值。‎ ‎②定义式： 。‎ ‎③电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比。‎ ‎3. 游标卡尺的读数 若用x表示由主尺上读成的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的游标的格数，则记录结果表达为（x+K×精确度）mm。游标卡尺不需要估读。‎ ‎4. 螺旋测微器的读数 ‎①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米数部分可由可动刻度读出。‎ ‎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螺旋测微器需要估读。‎ 在“测定金属丝电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻 约为3Ω，为减小误差，要求金属丝发热功率P＜0.75W，备用的部分仪器有：‎ A．6V电池组 B．电流表（0 0.6A，内阻0.5Ω）‎ C．电流表（0 3A，内阻0.01Ω）‎ D．电压表（0 3V，内阻1kΩ）‎ E．滑动变阻器（0 20Ω，额定电流1A）‎ ‎（1）实验中用螺旋测微器测量金属的直径时，测量结果如图所示，则金属的直径是 mm。 ‎ ‎（2）上述器材中电流表应选用的（用字母代替）。‎ ‎（3）在方框内画出实验电路图。‎ 利用公式估算电路中的电流，再选择合适量程的电流表，注意电流表的接法。‎ 答案：（1）0.683 0.686 （2）B （3）如下图所示 此采用电流表外接法。‎ 有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示。此金属管材料重约1 2N，长约30cm，电阻约为10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ，密度为ρ0。 因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0，现有如下器材可选：‎ A．毫米刻度尺 B．螺旋测微器 C．电流表（600 mA，1. 0Ω） D．电流表（3 A，0. 1Ω） E．电压表（3 V，6 kΩ） F．滑动变阻器（1750Ω，0. 3 A） G．滑动变阻器（10 kΩ，3 A） H．蓄电池（6 V，0.05Ω） I．开关一个，带夹子的导线若干． （1）除待测金属管线外，还应选用的器材有                     （只填代号字母）． （2）在图中画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路．‎ ‎（3）实验中要测量的物理量有 。‎ ‎（4）计算金属管线内部空间横截面积S0的表达式为 。‎ ‎①根据电阻的阻值判断电流表的接法及电流表的量程。②注意探究清楚实验原理。‎ 答案：（1）ABCEGHI （2）如下图所示 （3）横截面直径a、管线长度l，电压表示数U、电流表示数I （4） ‎ ‎ ‎ 如图所示，P是一根表面均有地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度L为50cm左右，直径D为10cm左右），镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍M、N，现给你米尺，电压表V，理想电流表A，电源E，滑动变阻器R，开关S和若干导线。请设计一个测定膜层厚度d的实验方案。‎ ‎①在虚线框内用符号画出测量电路图。‎ ‎②实验中应测定的物理量是： 。‎ ‎③计算膜层厚度的公式是： 。‎ ‎④为使待测电阻更精确，应采取哪些措施？‎ 明确实验目的，理清实验原理，熟悉实验步骤。‎ 答案：①如图所示。‎ ‎1. 某同学通过实验测量一根长度为L的电阻丝的电阻率. ①由图甲可知电阻丝的直径D= mm. ②将如下实验操作补充完整: 按图乙连接电路，将滑动变阻器R1的滑片P置于B端;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，S2拨向接点2， ，使电流表示数仍为I0‎ ‎，记录此时电阻箱的示数为R2. ③此电阻丝的电阻率的表达式ρ= .(用已知量和所测物理量的字母表示) ‎ ‎ ‎ ‎2. 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率.所用的器材包括:输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等. (1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图甲. (2)实验的主要步骤如下: ①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关; ②读出电流表的示数，记录金属夹的位置; ③断开开关， ，合上开关，重复②的操作. (3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出了图乙的关系图线，其斜率为 A－1·m－1(保留三位有效数字);图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和. (4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示.金属丝的直径是 .图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 ，其数值和单位为 ‎ ‎(保留三位有效数字). ‎ ‎ ‎ ‎3. 重庆某军工企业于2013年1月研制成功一种新材料做成的电阻丝，其电阻稳定性非常优良，几乎不随温度发生改变.工程技术员为了准确测定它的电阻率，进行了如下的测量，(a)用螺旋测微器测量其直径如图所示，则d= mm. (b)用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示，则L= cm; (c)用多用电表粗测其电阻如图所示，则Rx= Ω. (d)用伏安法测量导线的电阻，并要多次测量求其平均值，供选用的器材有: 电源E(电动势为4V); 电压表V(量程为3V，内阻约为2kΩ) 电流表A1(量程为0.5mA，内阻约为1Ω) 电流表A2(量程为0.6A，内阻约为10Ω) 滑动变阻器R(最大阻值为20Ω) 开关、导线若干. ‎ ‎①根据工程技术人员所设计的电路，电流表应选 ; ②在图中将选用的器材连成符合要求的实验电路(不得改动图中已画出的部分连线).‎ ‎4. 有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关.他进行了如下实验: (1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L.图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L= cm. (2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出).该合金棒的电阻约为几欧姆.图中有一处连接不当的导线是 .(用标注在导线旁的数字表示) (3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R=6.72Ω根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.他发现:在误差允许范围内，电阻R满足R2=Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R= .(用ρ、L、d、D表示)‎ ‎ ‎ ‎5. 现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值Rx≈0.5Ω，允许通过的最大电流为0.5A.现有如下器材可供选择:‎ 电流表A(量程0 0.6A，内阻约为0.6Ω)‎ 电压表V(量程0 3V，内阻约为3kΩ)‎ 待测的电阻丝Rx(阻值约为0.5Ω)‎ 标准电阻R0(阻值5Ω)‎ 滑动变阻器R1(5Ω，2A)‎ 滑动变阻器R2(200Ω，1.5A)‎ 直流电源E(E=6V，内阻不计)‎ 开关S、导线若干 ‎(1)如图为四位同学分别设计的“测量部分”的电路，你认为合理的是 ; (2)实验中滑动变阻器应该选择 (选填“R1”或“R2”)，并采用 接法; (3)根据你在(1)(2)中的选择，在图甲上完成实验电路的连接; (4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率ρ的计算式为ρ= . (5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时，读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D= .‎ ‎ ‎ 参考答案与解析 ‎1.①0.377 0.379 ②(保持R1不变)调节R2 ③ ‎ ‎ 2.(1)如下图 (d)①A1 ②‎ ‎ 4.(1)9.940　(2)⑥　(3)  ‎ ‎ 5.(1)C (2)R1 分压 (3)如图所示 (4)  (5)1.205(±0.002)mm ‎ 试题解析：‎ ‎ ; (5)螺旋测微器的读数为1mm+0.01×20.5mm=1.205mm.‎ ‎ ‎