2021物理魯科版新課程一輪復習實驗熱點·題型突破 實驗十一 測定金屬絲的電阻率

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高考物理魯科版新課程一輪復習實驗熱點·題型突破實驗十一測定金屬絲的電阻率溫馨提示:此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。實驗熱點·題型突破熱點一教材原型實驗【典例1】在“探究導體電阻與其影響因素的定量關系”的實驗中: 世紀金榜導學號（1)某實驗小組用如圖所示電路對鎳鉻合金絲和康銅絲進行探究,a、b、c、d是四種金屬絲。①實驗小組討論時，某同學對此電路提出異議，他認為,電路中應該串聯一個電流表,只有測出各段金屬絲的電阻,才能分析電阻與其影響因素的定量關系，你認為要不要串聯電流表?并簡單說明理由。

______________________________________。

②幾根鎳鉻合金絲和康銅絲的規(guī)格如下表所示:電路圖中金屬絲a、b、c分別為下表中編號為A、B、C的金屬絲,則金屬絲d應為下表中的__________（用表中編號D、E、F表示)。

編號材料長度L/m橫截面積S/mm2A鎳鉻合金0.300.50B鎳鉻合金0。500。50C鎳鉻合金0.301.00D鎳鉻合金0.501。00E康銅絲0。300。50F康銅絲0。501。00（2)該實驗小組探究了導體電阻與其影響因素的定量關系后,想測定某金屬絲的電阻率.①用毫米刻度尺測量金屬絲長度為L=80。00cm,用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖甲所示,則金屬絲的直徑d為________②按如圖乙所示連接好電路,測量金屬絲的電阻R。改變滑動變阻器的阻值,獲得六組I—U數據描在如圖所示的坐標系上.由圖可求得金屬絲的電阻R=______Ω，該金屬絲的電阻率ρ=________Ω·m（保留兩位有效數字）。

【解析】(1)①串聯電路的電流處處相等,串聯電阻兩端電壓與電阻成正比，不需要測出電流,根據電阻兩端電壓大小即可比較電阻大小;②探究影響電阻的因素,應用控制變量法，實驗已選A、B、C的金屬絲,根據控制變量法的要求，應控制材料的長度與橫截面積相等而材料不同，因此d應選表中的E。(2）①由圖示螺旋測微器可知,其示數為1.5mm+10.0×0。01mm=1.600mm;②根據坐標系內的點作出圖象如圖所示，由圖象可知，電阻值為R=UI=0.30.58Ω≈0.52Ω,由R=ρlS答案:(1）①不需要,串聯電路的電流處處相等,電壓與電阻成正比②E（2)①1。600mm【解題通法】測金屬電阻率實驗的四點提醒（1）根據電阻定律得ρ=RSl（2)通過有關圖象來求電阻率.圖象法處理實驗數據是最常用的方法之一,要從物理規(guī)律出發(fā),寫出圖象的函數關系式，弄清斜率、截距等的物理意義,從而求出相關物理量.（3）測定金屬電阻率實驗,由于被測金屬絲的阻值較小，一般采用電流表外接法。（4)實驗時特別注意：為了方便,測量直徑時應在金屬絲連入電路之前測量。熱點二創(chuàng)新型實驗雙電流表法【典例2】（2019·天津高考）現測定長金屬絲的電阻率.(1）某次用螺旋測微器測量金屬絲直徑的結果如圖所示,其讀數是________mm。

（2)利用下列器材設計一個電路，盡量準確地測量一段金屬絲的電阻。這段金屬絲的電阻Rx約為100Ω，畫出實驗電路圖，并標明器材代號。電源E(電動勢10V,內阻約為10Ω）電流表A1 (量程0～250mA，內阻R1=5Ω）電流表A2 (量程0～300mA，內阻約為5Ω）滑動變阻器R (最大阻值10Ω,額定電流2開關S及導線若干(3）某同學設計方案正確,測量得到電流表A1的讀數為I1,電流表A2的讀數為I2,則這段金屬絲電阻的計算式Rx=________。從設計原理看，其測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相等”)。

【創(chuàng)新點分析】（1)本實驗是實驗器材的創(chuàng)新,沒有電壓表可以用已知內阻的電流表測電壓，如果有定值電阻也可用電流表和定值電阻串聯改裝代替。（2)待測電阻阻值遠大于滑動變阻器阻值,為測多組實驗數據，滑動變阻器應采用分壓接法?！窘馕觥?1）根據螺旋測微器的讀數法則可知讀數為0+20。0×0.01mm=（2）因該實驗沒有電壓表，電流表A1的內阻已知，故用A1表當電壓表使用;由于滑動變阻器的總阻值較小,為了使電路中的電流或電壓調節(jié)范圍大些,應采用滑動變阻器的分壓式接法，如圖所示：（3)由電路圖可知流過Rx的電流為I2—I1，A1及Rx兩端的電壓為I1R1，因此Rx=I1該實驗的電流I2—I1為流過Rx的實際電流，電壓I1R1也為Rx的實際電壓，因此測量值和真實值相等。答案：(1）0.200（0。196～0。204均可)(2)如解析圖所示（3）I1R半偏法測量電表內阻【典例3】（2018·全國卷Ⅲ)一課外實驗小組用如圖所示的電路測量某待測電阻Rx的阻值,圖中R0為標準定值電阻(R0=20.0Ω);可視為理想電壓表;S1為單刀開關,S2為單刀雙擲開關；E為電源；R為滑動變阻器。采用如下步驟完成實驗:（1）按照實驗原理線路圖甲，將圖乙中實物連線。（2）將滑動變阻器滑動端置于適當的位置,閉合S1。(3)將開關S2擲于1端,改變滑動變阻器滑動端的位置，記下此時電壓表的示數U1;然后將S2擲于2端，記下此時電壓表的示數U2。(4）待測電阻阻值的表達式Rx=________(用R0、U1、U2表示)。

（5）重復步驟(3），得到如下數據:12345U1/V0.250.300.360。400。44U2/V0。861.031.221.361。49U3。443.433。393.403.39（6)利用上述5次測量所得U2U1的平均值，求得Rx=________Ω。(保留【創(chuàng)新點分析】(1)采用單刀雙擲開關設計實驗更加便捷。(2）由常規(guī)的伏安法轉變?yōu)榘肫y量靈活應用.【解析】(1）依電路圖連接實物圖如圖（4)由于電壓表可視為理想電壓表且滑動變阻器滑動端的位置不變時,通過R0和Rx電流不變,因此有U1R0=U2-U1R（6)將數據代入Rx=U2U1求平均值得Rx=48。2Ω答案:（1）見解析圖（4）U2-U等效法測電阻【典例4】（2019·淮南模擬）國標（GB/T)規(guī)定自來水在15℃時電阻率應大于13Ω·m.某同學利用圖甲電路測量15℃自來水的電阻率,其中內徑均勻的圓柱形玻璃管側壁連接一細管，細管上加有閥門K以控制管內自來水的水量,玻璃管兩端接有導電活塞(活塞電阻可忽略），右側活塞固定,左側活塞可自由移動電源（電動勢約為3V,內阻可忽略）電壓表V1(量程為3V，內阻很大)電壓表V2(量程為3V,內阻很大)定值電阻R1（阻值4kΩ)定值電阻R2(阻值2kΩ）電阻箱R(最大阻值9999。9Ω）單刀雙擲開關S,導線若干,游標卡尺,刻度尺。實驗步驟如下:A。用游標卡尺測量并記錄玻璃管的內徑d;B.向玻璃管內注滿自來水，確保無氣泡;用刻度尺測量并記錄水柱長度L；C。把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數；D。把S撥到2位置,調整電阻箱阻值,使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同，記錄電阻箱的阻值R；E.改變玻璃管內水柱長度，重復實驗步驟C、D；記錄每一次水柱的長度L和電阻箱的阻值R；F。斷開S，整理好器材。(1)測玻璃管內徑d時游標卡尺示數如圖乙,則d=________mm.

(2）玻璃管內水柱的電阻Rx的表達式為Rx=________(用R1、R2、R表示)。

(3)利用記錄的多組水柱長度L和對應的電阻箱阻值R的數據，繪制出如圖丙所示的R-1L圖象?？汕蟪鲎詠硭碾娮杪蕿開_______Ω·m(保留三位有效數字）。（4)本實驗若電壓表V1內阻不是很大，則自來水電阻率測量結果將________（選填“偏大"“偏小”或“不變"）。

【創(chuàng)新點分析】（1）本題考查利用等效替代法測電阻，分別求出S接1和接2時電路的總電壓,由并聯電壓相等列式，求出Rx。（2)所有的步驟都為了測電阻率，所以要測量電阻、水柱橫截面積、水柱的長度?！窘馕觥浚?）游標卡尺的主尺讀數為：2。0cm=20mm,游標尺上第0個刻度和主尺上刻度對齊，(2）設把S撥到1位置時，電壓表V1示數為U，則電路電流為UR1,總電壓U總=URxR1+U，當把S撥到2位置,調整電阻箱阻值，使電壓表V2示數與電壓表V1示數相同也為U，則此時電路中的電流為UR,總電壓U總′=UR·R2+U,由于兩次總電壓相等，都等于電源電壓E，可得Rx(3)從圖丙中可知，R=1×103Ω時，1L=5。0m—1，此時玻璃管內水柱的電阻Rx8000Ω，水柱橫截面積S=π(d2)2=3。14×10—4m2,由電阻定律Rx=ρL8000×3.14×10—4×5Ω·m≈12.6Ω·m;（4）若電壓表V1內阻不是很大