2022届高三统考物理人教版一轮复习学案：实验八 测定金属的电阻率

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实验溯本求源
●注意事项
1．游标卡尺的读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度) mm.
2．螺旋测微器的读数：方法：固定刻度数mm＋可动刻度数(估读一位)×0.01 mm.
3．先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量．
4．电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．
5．电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．
●误差分析
1．测量金属丝直径、长度以及电流、电压带来误差．
2．电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以Rx测R1，若认为内阻rg＝R1，则结果与真实值相比偏小．
答案：(1)R0 滑动变阻器甲 E2 (2)偏小
例5 解析：(1)正常工作时电压为额定电压，故有P＝U2R，所以R＝U2P＝1 210 Ω；灯泡在正常工作时发热，灯丝电阻率增大，电阻增大，因而用欧姆挡测量时阻值应小于正常工作时的电阻值．
(2)应用等效法．因电阻箱的最大阻值小于灯泡正常工作的电阻值，故应串联一定值电阻，电路原理图如图所示．
答案：(1)1 210 小于 (2)见解析图
练2 解析：(1)①为保护电压表，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P调至图中的A端，使电压表示数为零；②将S2拨至“2”，保持滑动变阻器滑片P的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表指针再次满偏，则此时Rx的阻值等于电阻箱的阻值，即Rx＝R1.(2)由于电阻Rx的阻值约几百欧，为减小实验误差，滑动变阻器应选R2.
答案：(1)①A ②R1 (2)R2
练3 解析：(1)伏安法测电阻的电路图分为电流表内接法和外接法，电压表跨接在O、Q两点为内接法，所得结果Rx测＝Rx＋RA；电压表跨接在O、P两点为外接法，所得结果为Rx与RV并联的总阻值，小于Rx的真实值．由图(b)可知，图线Ⅰ的斜率kⅠ大于图线Ⅱ的斜率kⅡ，即测量值RⅠ测>RⅡ测，故图线Ⅰ对应电流表内接法，电压表跨接在O、Q两点；图线Ⅱ对应电流表外接法，电压表跨接在O、P两点．(2)Rx的阻值为几十欧姆，属于大电阻，故用电流表内接法(即电压表应跨接在O、Q两点)得到的结果更准确，即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值，由图(b)可知，Rx测＝ΔUΔI≈50.5 Ω.(3)第(2)问中用内接法，故有Rx测＝Rx＋RA，修正后待测电阻阻值Rx＝Rx测－RA＝50.5 Ω－0.5 Ω＝50.0 Ω.
答案：(1)O、P (2)Ⅰ 50.5 (3)50.0
练4 解析：(1)此实验的实验原理类比于半偏法测电表内阻的实验，电压表所在支路的总电压应该尽量不变化，故滑动变阻器应选最大阻值小的即选R1.
(3)近似认为电压表所在支路的总电压不变，且流过电压表与电阻箱的电流相等，由串联分压特点知2RV＝2.5-2R，则RV＝4R＝2 520 Ω.
(4)因电压表是由一个表头和电阻串联构成，表头允许的最大电流不会因此改变，则由欧姆定律可知，I满＝U满RV＝2.52 520 A≈1 mA.
答案：(1)R1 (2)如图所示 (3)2 520 (4)D
例6 解析：(1)本实验的目的是对电流表进行扩大量程的改装，故应将定值电阻R与微安表并联．实物连线如答图所示．
(2)当标准毫安表示数为16.0 mA时，微安表示数为0.16 mA，故当微安表指针满偏时，测量的电流值应为25 mA，选项C正确．
(3)出现上述现象的原因可能有两个：一个是并联电阻R偏小；二是微安表内阻测量值偏小．故选A、C.
(4)设微安表内阻为R0，满偏电流为I0，改装成量程为I的电流表时并联电阻R＝I0I-I0R0，故I＝25 mA与I′＝20 mA对应的并联电阻的关系为R′＝I-I0I'-I0R，代入数值得k＝I-I0I'-I0＝9979.
答案：(1)连线如图所示
(2)C (3)AC (4)9979
练5 解析：(1)由题意知改装的欧姆表的中值电阻即内阻为15 kΩ，即R0＋rg＋r＋R＝15 kΩ，故R＝15 kΩ－14 kΩ－98.5 Ω－1.5 Ω＝900 Ω.由于滑动变阻器接入电路中的阻值大于R2的最大阻值，故只能选用R1.
(2)由闭合电路的欧姆定律有：
1.5 V＝25 μA×(Ra＋15 kΩ)，1.5 V＝75 μA×(Rb＋15 kΩ)，解得Ra＝45 kΩ，Rb＝5 kΩ.
(3)红、黑表笔短接，进行欧姆调零．由图得电阻箱的读数为3×10 kΩ＋5×1 kΩ＋0×100 Ω＋0×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝35 000.0 Ω.
答案：(1)连线如图 900 R1
(2)45 5 (3)0 35 000.0
U2/V
0.50
1.02
1.54
2.05
2.55
I2/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
实验目的
测量电流表的内阻
测量电压表的内阻
电路图
(R0≫RA)
(电源内阻不计)
操作步骤
①滑动变阻器R0的滑片调至最下端；
②断开开关S2、闭合开关S1，调节滑动变阻器R0，使电流表满偏，示数为I0；
③保持R0接入电路的阻值不变，闭合S2，调节电阻箱R，使电流表示数为I02；
④读出电阻箱R的阻值，可得RA＝R.
①将电阻箱R的阻值调到最大；
②闭合开关S，调节电阻箱阻值为R1时，测得电压表示数为U1；
③调节电阻箱阻值为R2，使电压表示数为U12；
④由以上可得RV＝R2－2R1.