2020年高考物理专题精准突破 专题 实验:测定金属的电阻率
【专题诠释】
一 实验电路与器材选取
lS
由电阻定律R=ρ得ρ=R.金属导线的电阻R用伏安法测量,金属导线的长度l用毫米刻度尺测量,金属导
Sld
线的横截面积S可由其直径d算出,即S=π()2,直径d可由螺旋测微器测出.
2
(1)选择器材的原则:安全、精确、方便,在保证不超过电压表和电流表量程的条件下,尽量使指针偏角大些,精确度更高些.
(2)选择器材的思路:先估算回路中电流和电压的最大值,结合已知器材的规格,确定实验电路和实验器材. 二 数据处理与误差分析 1.实验数据的处理方法
(1)平均值法:测量多组电流、电压值,求出对应的电阻后取平均值.
(2)图象法:作出U-I图象,由图象的斜率求出电阻值.连线时要让各点均匀分布在直线的两侧,舍去个别明显偏离较远的点. 2.实验数据的误差分析
(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要原因之一.
(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小.
(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差. (4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差. 【高考领航】
【2019·江苏高考】某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:
(1)螺旋测微器如图1所示。在测量电阻丝的直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动________(选填“A”“B”或“C”),直到听到“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。 (3)图2中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图3实物电路中的正确位置。
(4)为测量Rx,利用图2所示的电路,调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值,作出的U1-I1关系图象如图4所示。接着,将电压表改接在a、b两端,测得5组电压U2和电流I2的值,数据见下表: U2/V I2/mA 0.50 20.0 1.02 40.0 1.54 60.0 2.05 80.0 2.55 100.0 请根据表中的数据,在方格纸上作出U2-I2图象。
(5)由此,可求得电阻丝的Rx=________ Ω。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。 【答案】 (1)C (2)不同 (3)见图1 (4)见图2(5)23.5(23.0~24.0都算对)
【解析】 (1)旋转微调旋钮C。
(2)电阻丝的粗细不一定均匀,为保证测量结果准确,应在不同位置测直径,然后取平均值作为测量值。 (3)滑动变阻器采用分压式接入电路,注意线不能交叉,如图1所示。
(4)将所给的5组数据标注在U-I图象中,用过原点的直线把它们连在一起,让尽可能多的点在直线上,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,如图2所示。
U1U1U2
(5)由题意知:=Rx+RA+R0,由U1-I1图线的斜率可得=49.0 Ω。=RA+R0,由作出的U2-I2图线可
I1I1I2U2
得斜率=25.5 Ω。故Rx=(49.0-25.5) Ω=23.5 Ω。
I2【2019·天津卷】现测定长金属丝的电阻率。
(1)某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示,其读数是______mm。
(2)利用下列器材设计一个电路,尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100?,画出实验电路图,并标明器材代号。 电源E(电动势10V,内阻约为10?) 电流表A1(量程0~250mA,内阻R1?5?) 电流表A2(量程0~300mA,内阻约为5?) 滑动变阻器R(最大阻值10?,额定电流2A) 开关S及导线若干
(3)某同学设计方案正确,测量得到电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,则这段金属丝电阻的计算式Rx?______。从设计原理看,其测量值与真实值相比______(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。
【答案】(1)0.200(0.196~0.204均可) (2)
I1R1 (3) 相等
I2?I1
2020年高考物理专题精准突破实验:测定金属的电阻率(解析版)
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