四川省某重点中学高考物理考点精讲55测定金属丝(液体)的电阻率.pdf

1 考点 55 测定金属丝 液体 的电阻率 例 1 在 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 的实验中 1 某实验小组用如图1 所示电路对镍铬合金和康铜丝进行探究 a b c d是四种金属丝 图 1 实验小组讨论时 某同学对此电路提出异议 他认为 电路中应该串联一个电流表 只有 测出各段金属丝的电阻 才能分析电阻与其影响因素的定量关系 你认为要不要串联电流表 并简单说明理由 几根镍铬合金丝和康铜丝的规格如下表所示 电路图中三种金属丝a b c分别为下表中 编号为A B C的金属丝 则d应选下表中的 用表中编号D E F表示 编号材料长度L m横截面积S mm 2 A 镍铬合金0 300 50 B 镍铬合金0 500 50 C 镍铬合金0 301 00 D 镍铬合金0 501 00 E 康铜丝0 300 50 F 康铜丝0 501 00 2 该实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后 想测定某金属丝的电阻率 用毫米刻度尺测量金属丝长度为L 80 00 cm 用螺旋测微器测金属丝的直径如图2 甲所示 则金属丝的直径d为 按如图乙所示连接好电路 测量金属丝的电阻R 改变滑动变阻器的阻值 获得六组I U数 据描在图丙中所示的坐标系上 由图可求得金属丝电阻R 该金属丝的电阻率 m 保留两位有效数字 2 图 2 解析 1 串联电路电流处处相等 串联电阻两端电压与电阻成正比 不需要测出电流 根 据电阻两端电压大小即可比较出电阻大小 探究影响电阻的因素 应采用控制变量法 实 验已选A B C的金属丝 根据控制变量法的要求 应控制材料的长度与横截面积相等而材 料不同 因此d应选表中的E 2 由图示螺旋测微器可知 其示数为1 5 mm 10 0 0 01 mm 1 600 mm 根据坐标系 内的点作出图像如图所示 由图像可知 电阻阻值为R U I 0 3 0 6 0 5 由电阻定律R L S L d 2 2可得 电 阻率 Rd 2 4L 3 14 0 5 1 600 10 32 4 0 800 m 1 3 10 6 m 答案 1 不需要 串联电路电流处处相等 电压与电阻成正比 E 2 1 600 mm 0 51 3 10 6 图 3 1 2015 江苏 10 某同学通过实验测量一种合金的电阻率 1 用螺旋测微器测量合金丝的直径 为防止读数时测微螺杆发生转动 读数前应先旋紧图3 3 所示的部件 选填 A B C 或 D 从图中的示数可读出合金丝的 直径为 mm 2 图 4 所示是测量合金丝电阻的电路 相关器材的规格已在图中标出 合上开关 将滑动变 阻器的滑片移到最左端的过程中 发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变 化 由此可以推断 电路中 选填图中表示接线柱的数字 之间出现了 选填 短路 或 断路 图 4 3 在电路故障被排除后 调节滑动变阻器 读出电压表和电流表的示数分别为2 23 V和 38 mA 由此 该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58 7 为了更准确地测出合金丝的阻值 在不更换实验器材的条件下 对实验应作怎样的改进 请写出两条建议 答案 1 B0 410 2 7 9 断路 3 电流表改为内接 测量多组电流和电压值 计算出电阻的平均值 或测量多组电流和电 压值 用图像法求电阻值 解析 1 螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧 即旋紧B 螺旋测微器的示数为 0 41 0 0 01 mm 0 410 mm 2 电压表的示数不为零 电流表的示数几乎为零 说明连接两电表的电路是导通的 而滑动 变阻器几乎不起作用 说明线路电阻很大 故可判断7 9 间断路 3 由题知 RA Rx 0 005 Rx RV 0 019 说明电流表的分压作用不显著 故可将电流表改为内接 并 测出多组U I值 求出Rx后 再取平均值作为实验结果 连接实物图要根据电路原理图 采用先串后并 如果滑动变阻器是分压式接法 一般先将电 源 开关 滑动变阻器的全部电阻连接 然后将滑动变阻器的分压部分 待测电阻 电流表 串联 最后并联电压表 同时注意电压表和电流表的正负接线柱以及电流表的内 外接法 还要注意量程选取是否合适 4 强化练习 1 用伏安法测定电阻约为5 的均匀电阻丝的电阻率 电源是两节干电池 如图1 甲所示 将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座两端的接线柱上 底座的中间有一个可沿 电阻丝滑动的金属触头P 触头上固定了接线柱 按下P时 触头才与电阻丝接触 触头的位 置可从刻度尺上读出 实验采用的电路原理图如图乙所示 测量电阻丝直径所用螺旋测微器 如图丙所示 图 1 1 用螺旋测微器测电阻丝的直径时 先转动 使测微螺杆F接近被测电阻丝 再转动 夹住被测物 直到棘轮发出声音为止 拨动 使F固定后读数 填仪器部件 的字母符号 2 根据电路原理图乙 用笔画线代替导线 将图2 所示实物图连接成实验电路 图 2 3 图 3 闭合开关后 滑动变阻器触头调至一合适位置后不动 多次改变P的位置 得到几组U I L 5 的数据 用R U I 计算出相应的电阻值后作出R L图线如图 3 所示 取图线上两个点间数据之 差 L和 R 若电阻丝直径为d 则电阻率 答案 1 DH G 2 见解析图 3 Rd 2 4 L 解析 1 在用螺旋测微器测电阻丝的直径时 先转动粗调旋钮 使测微螺杆F接近被测电阻 丝 再转动微调旋钮夹住被测物 直到棘轮发出声音为止 拨动止动旋钮使F固定后读数 2 根据电路图 连接实物图 3 根据R l S 得 R L S 而S d 2 4 代入得 Rd 2 4 L 2 某同学在学完 测量金属丝的电阻率 实验后 找到一个圆柱状导体材料 想利用实验测 量其电阻率 利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量该导体的长度和粗细 1 用螺旋测微器测截面直径如图4 甲所示 则该材料的直径为 mm 利用 20 分度的 游标卡尺测量长度如图乙所示 但该游标卡尺的游标尺前面部分刻度值被污渍覆盖看不清 该材料长度为 cm 图 4 2 在本实验中 为了减小电流表和电压表内阻引起的系统误差 采用了如图5 所示的电路 图 5 测电阻过程中 首先 闭合电键S1 将电键 S2接 2 调节滑动变阻器RP和R 使电压表读数尽 量接近满量程 读出这时电压表和电流表的示数U1 I1 然后 将电键 S2接 1 读出这时电压 表和电流表的示数U2 I2 则待测材料的电阻可以表示为 6 3 若本实验中 测得金属的长度为L 直径为D 电阻为Rx 则该金属电阻率的表达式为 答案 1 1 783 10 155 2 U1I2 U2I1 I1I2 3 D 2R x 4L 解析 2 电键接 2 时应有 U1 I1 Rx RA RP 电键接 1 时应有 U2 I2 RA RP 联立以上两式解得 Rx U1I2 U2I1 I1I2 3 根据电阻定律R L S 可得 金属电阻率为 D 2R x 4L