考点10恒定电流实验专题 备战2022年高考物理一轮复习考点帮

考点10 恒定电流实验专题 测定金属的电阻率 一、实验目的 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 2．掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。 3．学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 二、实验原理 由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。 三、实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。 部分器材用途 电流表、电压表 伏安法测电阻 螺旋测微器 测量金属丝的直径，由于测量直径时带来的误差更明显一些，因此用精确度更高的器材测量 毫米刻度尺 测量金属丝的有效长度 四、实验步骤 (1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。 (2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。 (3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l。 (4)把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置。 (5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内。 (6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率。 五、数据处理 (1)在求Rx的平均值时可用两种方法 ①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 ②用U­I图线的斜率求出。 (2)计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝。 六、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来源之一。 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。 七、注意事项 1．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。 2．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。 3．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。 1．游标卡尺 (1)游标卡尺的读数＝主尺读数＋游标尺读数。 (2)游标卡尺的读数方法：“三看” ①第一看→精确度 ②第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端(如图所示) ③第三看→游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐 2．螺旋测微器读数 螺旋测微器读数＝固定刻度部分读数(mm)＋可动刻度部分读数×精确度(mm)。注意估读，以及半刻度线是否已露出。 3．电压表和电流表 (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。 (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V。 (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A。 【典例】 1．在测定某金属的电阻率实验中： (1)某学生进行了如下操作： ①利用螺旋测微器测金属丝直径d，如图1所示，则d＝________ mm。 ②测量金属丝电阻Rx的电路图如图2所示，闭合开关S，先后将电压表右侧接线端P接a、b点时，电压表和电流表示数如表1所示。 该学生认真观察到两次测量中，电流表的读数几乎未变，发生这种现象的原因是____________________________________，比较合理且较准确的金属丝电阻Rx测＝________ Ω(保留两位有效数字)，从系统误差角度分析，Rx的测量值与其真实值Rx真比较，Rx测________Rx真(填“>”“＝”或“<”)。 表1 U(V) I(A) 接线端P接a 1.84 0.15 接线端P接b 2.40 0.15 表2 U(V) I(A) 接线端P接a 2.56 0.22 接线端P接b 3.00 0.20 (2)另一同学找来一恒压电源，按图3的电路先后将接线端P分别接a处和b处，测得相关数据如表2所示，该同学利用该数据可算出Rx的真实值为________ Ω。 【解析】 (1)①由题图所示螺旋测微器可知，螺旋测微器示数为1.5 mm＋20.4×0.01 mm＝1.704 mm。②由表中实验数据可知，电压表接a、b两点时，电流表示数不变，电压表示数变化较大，说明电压表内阻很大，电压表分流很小，几乎为零，