精品文檔 2011屆高考物理基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)七 測(cè)定金屬的電阻率 2011屆高三物理一輪復(fù)習(xí)全案：實(shí)驗(yàn)七測(cè)定金屬的電阻率（選修3-1） 【考綱知識(shí)梳理】 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電阻的阻值，測(cè)定金屬的電阻率。 二、實(shí)驗(yàn)原理 用刻度尺測(cè)一段金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)導(dǎo)線的直徑，用伏安法測(cè)導(dǎo)線的電阻，根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率。 1、（1）螺旋測(cè)微器（又叫千分尺）是比游標(biāo)卡尺更精密的測(cè)量長(zhǎng)度的工具，用它測(cè)長(zhǎng)度可以準(zhǔn)確到0.01，測(cè)量范圍為幾個(gè)厘米。 （2）螺旋測(cè)微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個(gè)螺距的距離。因此，沿軸線方向移動(dòng)的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來。螺旋測(cè)微器的精密螺紋的螺距是0.5，可動(dòng)刻度有50個(gè)等分刻度，可動(dòng)刻度旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿可前進(jìn)或后退0.5，因此旋轉(zhuǎn)每個(gè)小分度，相當(dāng)于測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退這0.5/50=0.01?？梢?，可動(dòng)刻度每一小分度表示0.01，所以以螺旋測(cè)微器可準(zhǔn)確到0.01。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺 （3）測(cè)量時(shí)，當(dāng)小砧和測(cè)微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)若恰好與固定刻度的零點(diǎn)重合，旋出測(cè)微螺桿，并使小砧和測(cè)微螺桿的面正好接觸待測(cè)長(zhǎng)度的兩端，那么測(cè)微螺桿向右移動(dòng)的距離就是所測(cè)的長(zhǎng)度。這個(gè)距離的整毫米數(shù)由固定刻度上讀出，小數(shù)部分則由可動(dòng)刻度讀出。 （4）使用螺旋測(cè)微器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 測(cè)量時(shí)，在測(cè)微螺桿快靠近被測(cè)物體時(shí)應(yīng)停止使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過大的壓力，既可使測(cè)量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測(cè)微器。 在讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。 讀數(shù)時(shí)，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨便扔掉，即使固定刻度的零點(diǎn)正好與可動(dòng)刻度的某一刻度線對(duì)齊，千分位上也應(yīng)讀取為“0”。 當(dāng)小砧和測(cè)微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合，將出現(xiàn)零誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測(cè)長(zhǎng)度的讀數(shù)上去掉零誤差的數(shù)值。 2、伏安法測(cè)電阻 電路： 如果是理想情況，即RA0，Rv時(shí)，兩電路測(cè)量的數(shù)值應(yīng)該是相同的。 （1）外接法 U側(cè)是Rx兩端電壓，是準(zhǔn)確的，I測(cè)是過Rx和總電流，所以偏大。R測(cè)偏小，是由于電壓表的分流作用造成的。 實(shí)際測(cè)的是Rx與Rv的并聯(lián)值，隨Rv，誤差將越小。 （2）內(nèi)接法 I測(cè)是過Rx的電流，是準(zhǔn)確的，U測(cè)是加在Rx與上總電壓，所以偏大。 R測(cè)偏大，是由于電流表的分壓作用造成的。 三、實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬導(dǎo)線、米尺、螺旋測(cè)微器、電流表、電壓表、直流電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干。 【要點(diǎn)名師精解】 一、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d； 2.按圖所示的電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路； 3.用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值L； 4.把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合電鍵。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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，記入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵。求出導(dǎo)線電阻R的平均值； 5.將測(cè)得R、L、d的值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率； 6.拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 根據(jù)電阻定律，得金屬的電阻率，所以只要先用伏安法測(cè)出金屬絲電阻，用刻度尺測(cè)金屬絲長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑，然后代入公式即可。在測(cè)電阻時(shí)，如果是小電阻，則電流表用外接法；反之，如果電阻較大，則電流表用內(nèi)接法。由于金屬絲電阻一般較?。ㄏ鄬?duì)于電壓表內(nèi)阻來說），故做本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用電流表外接法.至于滑動(dòng)變阻器是采用限流式還是分壓式，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的器材及要求而靈活選取.若無特別要求，一般可用限流式。 【例1】(2008山東理綜23)（12分）2007年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家。材料的電阻隨磁場(chǎng)的增加而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。 若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中RB、R0分別表示有、無磁場(chǎng)時(shí)磁敏電阻的阻值。為了測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測(cè)量磁敏電阻處于磁場(chǎng)中的電阻值RB。請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn) （1）設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)量磁場(chǎng)中該磁敏電阻阻值的電路，在圖2虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（磁敏電阻及所處磁場(chǎng)已給出，待測(cè)磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.61.0T，不考慮磁場(chǎng)對(duì)電路其它部分的影響）。要求誤差較小。提供的器材如下： A磁敏電阻，無磁場(chǎng)時(shí)阻值 B滑動(dòng)變阻器R，全電阻約 c電流表，量程2.5A，內(nèi)阻約 D電壓表，量程3V，內(nèi)阻約3 E直流電源E，電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì) F開關(guān)S，導(dǎo)線若干 （2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測(cè)磁場(chǎng)中，測(cè)量數(shù)據(jù)如下表： 123456 U（V）0.000.450.911.501.792.71 I（A）0.000.300.601.001.201.80 根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測(cè)量值 結(jié)合圖1可行待測(cè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度T。 （3）試結(jié)合圖1簡(jiǎn)要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在00.2T和0.41.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？ （4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時(shí)看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對(duì)稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？ 解析：（1）滑動(dòng)變阻器阻值小，為了有效地調(diào)節(jié)電路，需采用分壓式接法，由圖29-10甲可知，在待測(cè)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6T1.0T時(shí)，Rn大約為R0的6倍12倍，大于，所以采用的電流表內(nèi)接法。 （2）依據(jù)歐姆定律，由表中后五組測(cè)量數(shù)據(jù)求磁敏電阻值，求平均值得出磁敏電阻的測(cè)量值 。因?yàn)?，由圖29-10甲可知，對(duì)應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。 （3）見答案。 （4）見答案。 答案： （1）如圖29-11所示 （2）15000.90 （3）在00.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）；在0.4T1.0T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）。 （4）磁場(chǎng)反向，磁敏電阻的阻值不變。 【感悟高考真題】 1、（2009江蘇物理，10，8分）有一根圓臺(tái)狀均勻質(zhì)合金棒如圖甲所示，某同學(xué)猜測(cè)其電阻的大小與該合金棒的電阻率、長(zhǎng)度L和兩底面直徑d、D有關(guān)。他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： （1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量合金棒的兩底面直徑d、D和長(zhǎng)度L。圖乙中游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺上有20個(gè)等分刻度）的讀數(shù)L=_c. （2）測(cè)量該合金棒電阻的實(shí)物電路如圖丙所示（相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標(biāo)出）。該合金棒的電阻約為幾個(gè)歐姆。圖中有一處連接不當(dāng)?shù)膶?dǎo)線是_.（用標(biāo)注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示） （3）改正電路后，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得合金棒的電阻R=6.72.根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為、長(zhǎng)為L(zhǎng)、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd=13.3、RD=3.38.他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2=RdRD，由此推斷該圓臺(tái)狀合金棒的電阻R=_.（用、L、d、D表述） 答案：（1）9.940（2）（3） 解析：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，按步驟進(jìn)行則不會(huì)出錯(cuò)。首先，確定游標(biāo)卡尺的精度為20分度，即為0.05，然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00，注意小數(shù)點(diǎn)后的有效數(shù)字要與精度一樣，再?gòu)挠螛?biāo)尺上找出對(duì)的最齊一根刻線，精度格數(shù)=0.058=0.40，最后兩者相加，根據(jù)題目單位要求換算為需要的數(shù)據(jù)，99.00+0.40=99.40=9.940c （2）本實(shí)驗(yàn)為測(cè)定一個(gè)幾歐姆的電阻，在用伏安法測(cè)量其兩端的電壓和通過電阻的電流時(shí)，因?yàn)榘才啾淼膬?nèi)阻較小，為了減小誤差，應(yīng)用安培表外接法，線的連接使用的是安培表內(nèi)接法。 （3）審題是處理本題的關(guān)鍵，弄清題意也就能夠找到處理本題的方法。根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為、長(zhǎng)為L(zhǎng)、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd=13.3、RD=3.38.即，而電阻R滿足R2=RdRD，將Rd、RD帶入得 2、(2009廣東物理，16，14分)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率。所用的器材包括：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等。 （1）他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個(gè)小金屬夾，金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)。請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖14 （2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下： 正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān)； 讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置； 斷開開關(guān)，_，合上開關(guān)，重復(fù)的操作。 （3）該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖15的關(guān)系圖線，其斜率為_A-1-1(保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了_的電阻之和。 （4）他們使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖16所示。金屬絲的直徑是_。圖15中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_,其數(shù)值和單位為_（保留三位有效數(shù)字）。 答案：電路圖如圖所示 讀出接入電路中的金屬絲的長(zhǎng)度 1.63電源的內(nèi)阻與電阻箱 0.200金屬絲的電阻率1.54×10-7 解析：依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量金屬絲的電阻率，電路圖如圖所示；電路實(shí)物圖如圖所示，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，參照題目給出的圖像可得,可見直線的斜率，可知斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬的電阻率，其數(shù)值和單位為1.54×10-7；依據(jù)直線可得其斜率為1.63A-1-1，截距為，則圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積為（）；金屬絲的直徑是0.200。 【考點(diǎn)精題精練】 1、（I）用螺旋測(cè)器測(cè)量金屬導(dǎo)線的直徑，其示數(shù)如圖所示，該金屬導(dǎo)線的直徑為。 （II）右圖為歐姆表面原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig=300a，內(nèi)阻Rg=100，可變電阻R的最大阻值為10，電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，內(nèi)阻r=0.5，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是色，按正確使用方法測(cè)量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤的正中央，則Rx=。 答案：（I）1.880±0.001（II）紅，5 2、有一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體,現(xiàn)要用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定這種導(dǎo)體材料的電阻率,若已測(cè)得其長(zhǎng)度和橫截面積,還需要測(cè)出它的電阻值Rx。 若已知這段導(dǎo)體的電阻約為30,要盡量精確的測(cè)量其電阻值,除了需要導(dǎo)線、開關(guān)以外,在以下備選器材中應(yīng)選用的是。(只填寫字母代號(hào)) A電池（電動(dòng)勢(shì)14V、內(nèi)阻可忽略不計(jì)）B電流表（量程00.6A，內(nèi)阻約0.12） c電流表（量程0100A，內(nèi)阻約12）D電壓表（量程03V，內(nèi)阻約3） E電壓表（量程015V，內(nèi)阻約15）F滑動(dòng)變阻器（010，允許最大電流2.0A） G滑動(dòng)變阻器（0500，允許最大電流0.5A） 在方框中畫出測(cè)這段導(dǎo)體電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖(要求直接測(cè)量的變化范圍盡可能大一些)。 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出該導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖所示,發(fā)現(xiàn)N段明顯向上彎曲。若實(shí)驗(yàn)的操作、讀數(shù)、記錄、描點(diǎn)和繪圖等過程均正確無誤,則出現(xiàn)這一彎曲現(xiàn)象的主要原因是。 答案：ABEF（4分） 如圖所示（4分） 隨著導(dǎo)體中的電流增大，溫度升高，電阻率增大，電阻增大（4分 3、某同學(xué)要測(cè)量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。步驟如下： （1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖，由圖可知其長(zhǎng)度為； （2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如右上圖，由圖可知其直徑為； （3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為。 （4）該同學(xué)想用伏安法更精確地測(cè)量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下： 待測(cè)圓柱體電阻R 電流表A1（量程04A，內(nèi)阻約50） 電流表A2（量程010A，內(nèi)阻約30） 電壓表V1（量程03V，內(nèi)阻約10） 電壓表V2（量程015V，內(nèi)阻約25） 直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)） 滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍015，允許通過的最大電流2.0A） 滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍02，允許通過的最大電流0.5A） 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測(cè)得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請(qǐng)?jiān)谟铱蛑挟嫵鰷y(cè)量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)。 （5）若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測(cè)量得到的R測(cè)量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為。（保留2位有效數(shù)字） 答案：（1）50.15 （2）4.700 （3）220 （4）如右圖2016全新精品資料-全新公文范文-全程指導(dǎo)寫作 獨(dú)家原創(chuàng) 13 / 13