2020版物理新增分大一輪人教通用版課件精講義優(yōu)習(xí)題第八章恒定電流共19份打包實(shí)驗(yàn)八

1、實(shí)驗(yàn)八 測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)1實(shí)驗(yàn)原理(如圖 1 所示)由 Rl 得 RS，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積 S 和金屬絲的電阻 R，即可求Sl出金屬絲的電阻率 .圖 12實(shí)驗(yàn)器材被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(00.6 A)，電壓表(03 V)，滑動變阻器(050 )，開關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值 d. (2)連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量三次，求出其平均值 l. (4)把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電

2、路中的電阻值最大的位置(5)閉合開關(guān)，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù) I 和 U 的值，填入表格內(nèi)ld2(6)將測得的 Rx、l、d 值，代入公式 RS和 S中，計(jì)算出金屬絲的電阻率41數(shù)據(jù)處理(1)在求 Rx 的平均值時可用兩種方法U用 Rx I 分別算出各次的數(shù)值，再取平均值用 UI 圖線的斜率求出(2)計(jì)算電阻率Sd2U的數(shù)據(jù) Rx、l、d 的值代入電阻率計(jì)算公式 Rx l .將4lI2誤差分析金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實(shí)值，使電阻率的測量值偏小金

3、屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差 3注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法實(shí)驗(yàn)連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、被測金屬絲、滑動變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測金屬絲的兩端(3)測量被測金屬絲的有效長度，是指測量被測金屬絲接入電路的兩個端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測金屬絲長度，測量時應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值(4)測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進(jìn)量，求其平均值閉合開關(guān)之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置

4、在用伏安法測電阻時，通過被測金屬絲的電流不宜過大(電流表用 00.6 A 量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大(7)若采用圖象法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮命題點(diǎn)一原型實(shí)驗(yàn)例 1在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖2 所示，用米尺測出金屬絲的長度 L，金屬絲的電阻大約為 5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻 R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率圖 2(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為mm.(2)為此取來

5、兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材： A電壓表 03 V，內(nèi)阻 10 kB電壓表 015 V，內(nèi)阻 50 kC電流表 00.6 A，內(nèi)阻 0.05 D電流表 03 A，內(nèi)阻 0.01 E滑動變阻器，010 F滑動變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選，電流表應(yīng)選，滑動變阻器應(yīng)選(填序號)實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖 3 所示，請?jiān)撏瑢W(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯誤圖 3錯誤 1：；錯誤 2： .(1)0.680(2)ACE導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上 采用了電流表內(nèi)接法(1)固定刻度讀數(shù)為 0.5 mm，可動刻度讀數(shù)為 18.00.01 mm0.180 mm，所以最終讀數(shù)為：0.5

6、 mm0.180 mm0.680 mm；(2)因兩節(jié)新的干電池的電動勢為 3 V，應(yīng)選量03 V 的電壓表，故選 A；因金屬絲的電阻大約為 5 ，流過電流表的電流大約為 IU3 A0.6 A，電流表應(yīng)選 C；因金屬絲的電R5阻大約為 5 ，且可選擇的滑動變阻器阻值大于 5 ，故滑動變阻器采用限流式接法，應(yīng)選 E；因RV Rx ，所以電流表采用外接法，該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯誤是：導(dǎo)線連接在滑Rx RA動變阻器的滑片上；采用了電流表內(nèi)接法變式(2018陜西省咸陽市第一次模擬)某同學(xué)為測定電阻絲的電阻率 ，設(shè)計(jì)了如圖 4 甲所示的電路，電路中 ab 是一段電阻率較大、粗細(xì)均勻的電阻絲，保護(hù)電阻

7、 R04.0 ，電源電動勢 E3.0 V，電流表內(nèi)阻忽略不計(jì)，滑片 P 與電阻絲始終接觸良好圖 4實(shí)驗(yàn)中用螺旋測微器測得電阻絲的直徑如圖乙所示，其示數(shù)為 d mm.實(shí)驗(yàn)時閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片 P 的位置，分別測量出每次實(shí)驗(yàn)中 aP 長度 x 及對應(yīng)的電流值I，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示.1將表中數(shù)據(jù)描在I x 坐標(biāo)紙中，如圖丙所示，該圖象的斜率的表達(dá)式 k(用題中字母表示)，由圖線求得電阻絲的電阻率 m(保留兩位有效數(shù)字)1根據(jù)圖丙中Ix 關(guān)系圖線縱軸截距的物理意義，可求得電源的內(nèi)阻為 r (保留兩位有效數(shù)字) 4(2)1.11061.3(1)0.400Ed2(1)螺旋測微器固定刻度上的半毫米刻線沒有露出

8、，可動刻度上的格數(shù)要估讀一位，讀數(shù)應(yīng)為 0.01 mm40.00.400 mm；rR0 xd2E1Rx(2)由閉合電路的歐姆定律，I，變形得 rR RI E ，由電阻定律 RxS，S 4，E0 xrR0141代入上式得IEd2x，可看出I與 x 是一次函數(shù)關(guān)系，函Ex/m0.100.200.300.400.500.60I/A0.490.430.380.330.310.2811I /A2.042.332.633.033.233.573.571.77 4數(shù)圖象的斜率 kEd2；由題圖丙中的數(shù)據(jù)算出圖象的斜率 kA1m13 A1m1，0.6033.143.041042kEd2則 m1.1106 m；

9、44題圖丙中1x 關(guān)系圖線的縱截距為 1.77，此時待測電阻絲電阻為零，由閉合電路歐姆定律得：IEI(rR0)，解得 r1.3 .命題點(diǎn)二 測定液體的電阻率例 2(2018河北省“名?！辟|(zhì)量監(jiān)測一)為了咸湖出現(xiàn)的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個檢測河水電阻率的實(shí)驗(yàn)，他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖 5 甲所示，兩電極相距 L0.314 m，其間充滿待測的河水，安裝前他用如圖乙所示的游標(biāo)卡尺(圖為卡尺的背面)測量玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖丙所示他還選用了以下儀器：量程 15 V，內(nèi)阻約 300 k 的電壓表；量程 300 A，內(nèi)阻約 50 的電流表；最大阻值 1 k 的滑動變阻器；電動勢

10、 E12 V，內(nèi)阻 r6 的電池組、開關(guān)各一只，以及導(dǎo)線若干圖丁坐標(biāo)系中包括坐標(biāo)為(0,0)的點(diǎn)在內(nèi)的 9 個點(diǎn)表示他測得的 9 組電流 I、電壓 U 的值，根據(jù)以上材料完成以下問題：圖 5測量玻璃管的內(nèi)徑時，應(yīng)將圖乙所示游標(biāo)卡尺中的 A、B、C 三部分中的與玻璃管內(nèi)壁接觸(填代號)玻璃管的內(nèi)徑 dmm.圖戊中的實(shí)物儀器有一部分已連線，將其他部分連接成能測出圖丁數(shù)據(jù)的實(shí)物連接圖 (4)水的電阻率 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)A(2)5.50(3)見圖 (4)7.6 m(1)測量玻璃管內(nèi)徑時，應(yīng)將游標(biāo)卡尺中的 A 部分與玻璃管的內(nèi)徑接觸(2)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為 d5 mm 1 10 mm5.50

11、 mm.20(3)根據(jù) UI 圖象可知電流從零開始，所以滑動變阻器采用分壓式接法，由 UI 圖象可算出水柱的電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，所以電流表采用內(nèi)接法，實(shí)物連線圖120UL(4)UI 圖象的斜率表示水柱的電阻，即 R1105 ，又因?yàn)?R ，IS1201063.145.51032d2d2S，聯(lián)立解得 R 4L ，則 1105m7.6 m.440.314命題點(diǎn)三 電阻測量的方法1伏安法外接法電路圖內(nèi)接法特點(diǎn)：大內(nèi)小外(內(nèi)接法測量值偏大，測大電阻時應(yīng)用內(nèi)接法測量，外接法測量值偏小，測小電阻時應(yīng)采用外接法測量)2伏伏法若電壓表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表和定值電阻來使用(1)如圖 6 甲所示

12、，兩電壓表的滿偏電流接近時，若已知 V1 的內(nèi)阻 R1，則可測出 V2 的內(nèi)阻U2R2U R .11(2)如圖乙所示，兩電壓表的滿偏電流 IV1IV2 時，若已知 V1 的內(nèi)阻 R1，V1 并聯(lián)一定值電阻 U2R0 后，同樣V2 的內(nèi)阻 R2.U1U1R1 R0圖 6例 3用以下器材可測量電阻 Rx 的阻值待測電阻 Rx，阻值約為 600 ；電源 E，電動勢約為 6 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)；電壓表 V1，量電壓表 V2，量電流表 A，量0500 mV，內(nèi)阻 r11 000 ；06 V，內(nèi)阻 r2 約為 10 k；00.6 A，內(nèi)阻 r3 約為 1 ；定值電阻 R0，R060 ；滑動變阻器 R，最大

13、阻值為 150 ；單刀單擲開關(guān) S 一個，導(dǎo)線若干(1)測量中要求兩只的讀數(shù)都不小于其量程的1，請?jiān)谔摼€框中畫出，并能測量多組數(shù)據(jù)3測量電阻 Rx 的實(shí)驗(yàn)電路圖(2)若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算Rx，則由已知量和測量量計(jì)算 Rx的表達(dá)式為Rx ，式中各符號的意義是(所有物理量用題中代表符號表示)U2U1R0r1(1)見圖 (2)U1 為電壓表 V1 的讀數(shù)，U2 為電壓表V2 的讀數(shù)，r1 為U1R0r1電壓表 V1 的內(nèi)阻，R0 為定值電阻(1)電路中的最大電流為 Im 6 V 0.01 A，電流表量程太大，可以把電壓表 V1 并聯(lián)600 一個定值電阻改裝成電流表，電壓表選擇 V2 即可，要

14、求測量多組數(shù)據(jù)，滑動變阻器采用分壓式接法，電路U1R0r1U2U1U1U1(2) 流過被測電阻的電流為 I r1 R0 U2U1R0r1，被測電阻的阻值為Rx R0r1I.U1R0r13安安法若電流表內(nèi)阻已知，則可將其當(dāng)作電流表、電壓表以及定值電阻來使用(1)如圖 7 甲所示，當(dāng)兩電流表所能測得的最大電壓接近時，如果已知 A1 的內(nèi)阻 R1，則可測I1R1.得 A2 的內(nèi)阻 R2I2(2)如圖乙所示，當(dāng)兩電流表的滿偏電壓 UA2UA1 時，如果已知 A1 的內(nèi)阻 R1，A1 串聯(lián)一定I1R1R0值電阻 R0 后，同樣可測得A2 的電阻 R2.I2圖 7用伏安法測定一個待測電阻 Rx 的阻值(阻

15、值約為 200 )，例 4提供如下器材：電池組 E：電動勢 3 V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表 A1：量程 015 mA，內(nèi)阻約為 100 ； 電流表 A2：量程 0300 A，內(nèi)阻約為 1 000 ；滑動變阻器 R1：阻值范圍 020 ，額定電流 2 A；電阻箱 R2：阻值范圍 09 999 ，額定電流 1 A；開關(guān) S、導(dǎo)線若干要求實(shí)驗(yàn)中盡可能準(zhǔn)確地測量 Rx 的阻值，請回答下列問題：(1)為了測量待測電阻兩端的電壓，可以將電流表(填寫器材代號)與電阻箱串聯(lián)，并將電阻箱阻值調(diào)到，這樣可以改裝成一個量3.0 V 的電壓表(2)在圖 8 中補(bǔ)充完整測量 Rx 阻值的電路圖，并在圖中標(biāo)明器材代號圖 8(3

16、)調(diào)節(jié)滑動變阻器 R1，兩表的示數(shù)如圖 9 所示，可讀出電流表 A1 的示數(shù)是 mA，電流表 A2 的示數(shù)是A，測得待測電阻 Rx 的阻值是本次測量存在一定的系統(tǒng)誤差，考慮這個原因，則測量值比真實(shí)值(選填“偏大”或“偏小”)圖 9(3)8.0150187.5 偏小(1)A29 000(2)(1)把 A2 和 R2 串聯(lián)起來充當(dāng)電壓表，此電壓表量3 V，R231 000 3001069 000 .(3)由題圖可知，電流表A1 的示數(shù)為 8.0 mA，電流表 A2 的示數(shù)是 150 A，1501061 0009 000待測電阻阻值為 Rx187.5 .8.0103采用電流表外接法，故測量的電流值偏

17、大，因此電阻的測量值比真實(shí)值偏小4半偏法(1)實(shí)驗(yàn)原理(如圖 10)：圖 10(2)實(shí)驗(yàn)步驟：R1 阻值調(diào)至最大，閉合 S1，調(diào)節(jié) R1 的阻值使示數(shù)偏值保持 R1 阻值不變，閉合 S2，調(diào)節(jié) R2 使Rg 測R2. (3)誤差分析：示數(shù)偏值的一半，同時R2 的值IgIg，所以閉合 S 后，R 與 R 的并聯(lián)值 R I ，而此時的示數(shù)為2 ，所以 IR2222g并g總 gR2Rg，即 Rg 測”“”或“”)將上述電流表 G 串聯(lián)一個 29 900 的電阻，改裝成電壓表，則該電壓表的量程是V用它來測量電壓時，表盤指針位置如圖乙所示，此時電壓表的讀數(shù)大小為V.(1)BDA(2)100(3)32.4

18、(1)本題采用半偏法測電流表的內(nèi)阻，故調(diào)節(jié)R1 的阻值，先使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，然后再閉合 S2，保持 R1 不變，調(diào)節(jié) R2 的阻值，使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半，記下 R2 的阻值，故操作順序?yàn)?BDA.(2)此時 R2 的阻值與 Rg 的阻值相等，故 Rg 的阻值大小也為 100 .隨著 S2 的閉合，整個電路中的電流將會變大，但實(shí)際上仍然是按照電流不變時的電流來計(jì)算的，通過電阻箱R2的電流將比通過 G 的電流要大，又因?yàn)?R2 與 G 并聯(lián)，電壓一樣，所以實(shí)際的電阻箱讀數(shù)將小于電流表G 的內(nèi)阻，所以 RgRg.(3)UIg(RgR)104(10029 900) V3 V，此時指針?biāo)甘镜碾妷簽?2.4 V.5替代法(1)實(shí)驗(yàn)原理(如圖 12)：圖 12(2)實(shí)驗(yàn)步驟：S 先與 2 連接，的示數(shù)，再與 1 連接，調(diào)節(jié) R 值使的示數(shù)與原值相等，則 RxR.(3)說明2對的要求，只要有刻度且不超過量程即可，與指針是否超3無關(guān)，因?yàn)殡娏鞅硎緮?shù)不參與運(yùn)算例 6(2018卷23)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖 13 所示的電路探究在 25 80 范圍內(nèi)某熱敏電阻的溫度特性所用器材有：置于溫控室(圖中虛線區(qū)域)中的熱敏電阻 RT，其標(biāo)稱值 (25 時的阻值)為 900.0 ；電源 E(6 V，內(nèi)阻可忽略)；電壓表 (量程 150 mV)；定值電阻 R0(阻值 20.0