高中物理 第2章 实验测定金属丝的电阻率学案 粤教版选修31Word文档格式.docx

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（2）拆去实验电路，整理好实验器材．

五、注意事项

1．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法．

2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．

3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直．

4．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．

5．求R的平均值可用两种方法：

第一种是用R＝

算出各次的测量值，再取平均值；

第二种是用图象（U-I图线）来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能的让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．

六、误差分析

1．金属丝直径、长度测量带来误差．

2．电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测＜R真，由R＝ρ

知ρ测＜ρ真．

3．通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．

一、不定项选择题

1．在“测定金属的电阻率”的实验中，由ρ＝

可知，对实验结果的准确性影响最大的是（A）

A．导线直径d的测量　　　　　B．电压U的测量

C．电流I的测量D．导线长度的测量

解析：

从公式ρ＝

中涉及的4个物理量，对实验结果均有影响，但只有直径的指数是2，其余均为1，所以影响最大的是金属丝的直径的测量误差，故BCD错误，A正确；

故选A.

2．某实验小组在测量金属电阻率时，主要实验步骤如下，其中哪些做法是不正确的（C）

A．用螺旋测微器在金属线三个不同部位各测一次直径，取其平均值为d

B．用米尺量出整个金属线的长度三次取其平均值为l

C．选用电流表内接线路来测电阻，多次测量取平均值为R

D．将测得的d、l、R代入公式ρ＝

算出电阻率ρ

3．（多选）在做“测定金属的电阻率”的实验时，下列操作中正确的是（BD）

A．用刻度尺量出金属丝长度三次，算出平均值，然后将电线接入测量电路中

B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出它们的平均值

C．用伏安法测电阻时，多次测量对应的I、U值，算出其平均值，再代入公式R＝

，算出电阻

D．合上开关后立即读出两表的示数后即断开电路，不能让金属丝通电时间过长

错选A、C.没有理解计算金属电阻率要采用接入电路的长度才有效，没有注意各次的电阻要对应各次的电压、电流，各次计算后才取平均值．

4．（多选）如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是（BD）

A．按甲图所示电路测量时，测得的电阻值偏小

B．按乙图所示电路测量时，测得的电阻值偏小

C．若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多，用乙图所示电路测量的误差较小

D．选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小

A项，甲图所示电路是电流表内接法，用它测量电阻时，测量值R测＝Rx＋RA＞Rx，故A错误；

B项，乙图所示电路是电流表外接法，用它测量电阻时，测量值是待测电阻Rx和电压表内阻的并联电阻值，故测得的电阻值偏小，B正确；

C、D两项，电流表内阻越小，R测＝Rx＋RA＞Rx，相对误差就越小；

电压表内阻越大，并联电阻阻值相对于测量值的误差越小．故C错误，D正确．

二、非选择题

5．在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测量金属丝的长度l＝0.810m．金属丝的电阻大约为4Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

（1）从图中读出金属丝的直径为______________mm.

（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：

A．直流电源：

电动势约4.5V，内阻很小；

B．电流表A1：

量程0～0.6A，内阻0.125Ω；

C．电流表A2：

量程0～3.0A，内阻0.025Ω；

D．电压表V：

量程0～3V，内阻3kΩ；

E．滑动变阻器R1：

最大阻值10Ω；

F．滑动变阻器R2：

最大阻值50Ω；

G．开关、导线等．

在可供选择的器材中，应该选用的电流表是__________，应该选用的滑动变阻器是__________________．

（3）根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图．

（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为Rx＝4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为__________Ω·

m.（保留两位有效数字）

答案：

（1）0.520±

0.002　

（2）A1　R1

（3）实验电路如图所示．

（4）（1.1±

0.1）×

10－6

6．（xx·

江门模拟）在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．

（1）从图中读出金属丝的直径为________mm.

（2）为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：

A．电压表0～3V，内阻10kΩ

B．电压表0～15V，内阻50kΩ

C．电流表0～0.6A，内阻0.05Ω

D．电流表0～3A，内阻0.01Ω

E．滑动变阻器，0～10Ω

F．滑动变阻器，0～100Ω

①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．（填序号）

②实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．

错误1：

_______________________________________；

错误2：

________________________________________.

（3）若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率ρ＝________．

（1）从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180mm（或0.179mm），所以该金属丝直径应为0.5mm＋0.180mm（或0.179mm）＝0.680mm（或0.679mm）．

（2）①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3V，用3V量程的电压表A；

因为电阻丝的电阻大约为5Ω，如果把3V的电动势全加在电阻丝上，电流才0.6A，因此用量程是0.6A的电流表C；

此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.

（3）由R＝ρ

可得：

ρ＝

.

（1）0.680（或0.679）

（2）①A　C　E　②错误1：

导线连接在滑动变阻器的滑片上　错误2：

采用了电流表内接法

（3）

测电源电动势和内阻学案粤教版选修3-1

1．掌握测量电源电动势和内阻的原理．

2．能够画出测电源电动势和内阻的原理图，并能连好实物图．

3．能够运用“代数法”和“图象法”处理实验数据．

二、实验原理

本实验的依据是闭合电路的欧姆定律，实验电路如图1所示．改变变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组U、I值，由U＝E－Ir可得E＝

、r＝

．以上方法误差较大，为减小误差，实验中至少测出6组U、I值，且变化范围要大些，然后在U-I图中描点作图，所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内阻r的值．如图2所示．

电池（被测电源）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸．

1．连接电路．

（1）电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按图1连接好电路．

2．测量与记录．

（1）把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端．

（2）闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1、U1）．用同样方法测量几组I、U值．

（1）断开开关，拆除电路整理好器材．

（2）取坐标纸，以电流I为横轴，路端电压U为纵轴，描绘出所记录的各组I、U值的对应点，连成U-I图线．延长U-I图线，它与坐标轴有两个交点，读取E、I短，进一步可以算出r＝

，如图2所示．

1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选大些（选用已使用过一段时间的干电池）．

2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时老化现象严重，使得E和r明显变化．

3．测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1组和第4组为一组，第2组和第5组为一组，第3组和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均．

4．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图甲所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标不从0开始而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从0开始），如图乙所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较远的点，用来计算电池的内阻r，r＝

由于实验电路及电压表、电流表内阻的影响，本实验结果E测<

E真，r测<

r真．

七、测量电源电动势和内阻的新方法

1．利用电阻箱和电流表测定电源的电动势E和内阻r.电路图如图所示．原理：

改变电阻箱的阻值，记录R与I.

应用

解得E、r.

为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象处理，误差为E测＝E真，r测>

2．利用电阻箱和电压表测定电源的电动势E和内阻r.电路图如图所示．

为了准确可多测几组数据，求平均值，也可以用图象处理，误差为E测<

一、单项选择题

1．在测定电源电动势和内阻的实验中，为使实验效果明显且不会损坏仪器，应选择下列电源中的（A）

A．内阻较大的普通干电池

B．内阻较小的普通蓄电池

C．小型交流发电机

D．小型直流发电机

在测定电源电动势和内阻的实验中，其U-I图象斜率较大的误差小，效果明显，即应选内阻较大的电源，排除B选项．由于发电机的电流、电压不稳定，且数值可能比较大，易损坏仪器，C、D两项错误．

2．下面给出了几种在“伏安法测电池电动势和内阻”的实验中数据处理方法，其中既科学、直观，又能减小偶然误差的方法是（C）

A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r中，即可求出E和r

B．多测几组I、U的数据，求出几组E和r，最后分别求出其平均值

C．测出多组I、U的数据，画出U-I图象，再根据图象求E、r

D．多测出几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出开路时的路端电压即为电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出内电阻r

图象法比计算法更直观、更容易发现偶然误差并进行纠正．因此在实验中多采取图象法处理数据．所以选C项．

3．为测定某一电池的电动势和内电阻，下面几组器材中，不能完成实验的是（B）

A．一只电流表、一只电压表、一只变阻器、开关和导线

B．一只电流表、两只滑动变阻器、开关和导线

C．一只电流表、一只电阻箱、开关和导线

D．一只电压表、一只电阻箱、开关和导线

在测电源的电动势和内阻实验中，除了最常用的伏安法（电压表、电流表和滑动变阻器）外，通常还会用到安阻法（电流表、电阻箱）、伏阻法（电压表、电阻箱）、等效法等．所以选B项．

二、不定项选择题

4．如图所示为某一电源的U-I曲线，由图可知（ABD）

A．电源电动势为2V

B．电源内电阻为0.2Ω

C．电源短路时电流为6A

D．电路路端电压为1V时，电路中电流为5A

直线与纵轴交点的纵坐标就是电源的电动势的大小E，所以A项正确，直线与横轴交点的坐标不是电源的短路电流I0，所以C项错误，图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小，所以r＝0.2Ω，B项正确．电路路端电压为1V时，内电压为U内＝E－U外＝2－1＝1V，电路中电流为I＝

＝5A，D项正确．

5．如图所示是两个不同电源的U-I特性曲线，下列判断正确的是（D）

A．电动势E1＞E2，发生短路时的电流I1＞I2

B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2

C．电动势E1>

E2，内阻r1＜r2

D．当两电源均接阻值为R的电阻时，电源2消耗的功率比较小

直线与纵轴交点的纵坐标就是电源的电动势的大小E，E1＝E2；

图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小，r1<

r2；

所以A、B、C三项错误．因为r1<

r2，当两电源均接阻值为R的电阻时有I1＞I2，由电源消耗的功率P＝I2r得P2<

P1.

6．如图所示是根据某次实验数据画出的U-I图象．下列关于这个图象的说法正确的是（AD）

A．由曲线与纵轴的交点可知，电源的电动势E＝3V

B．横轴截距表示短路电流，即I短＝0.6A

C．根据r＝

，计算出待测电源的内阻为5Ω

D．根据r＝

，计算出待测电源的内阻为1Ω

直线与纵轴交点的纵坐标就是电池的电动势的大小E，A项正确．图线斜率的绝对值为电源内阻r的大小，D项正确．当纵坐标从0开始时，直线与横轴交点的坐标才是电源的短路电流I0，所以B、C两项错误．

7．在测定一节干电池（电动势约为1.5V，内阻约为2Ω）的电动势和内阻的实验中，下列可选用的变阻器和电压表为（BC）

A．电压表量程为15V

B．电压表量程为3V

C．变阻器为20Ω，1A

D．变阻器为500Ω，0.1A

待测电源电动势约为1.5V，所以电压表选用0～3V的量程，选B项．滑动变阻器一般采用限流接法，为了方便调节，要选阻值稍小的滑动变阻器．干电池的允许电流一般在0.5A左右，滑动变阻器的允许电流应尽量大于0.5A，排除D项．

8．如图所示为“测定电源电动势和内阻”的实验电路图，通过变阻器阻值的改变得到两组数据（U1，I1）和（U2，I2），则下列说法正确的是（AC）

A．如果两个表的示数是准确的，则r＝

B．如果两个表的示数是准确的，则r＝

C．受RV的大小影响，E、r的测量值比真实值偏小

D．RV越大，对E、r的影响越大

本题考查计算法求E、r，由方程组E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r得r＝

，如题所示电路，可等效为电压表与电源并联，当外电路断开时，电源与电压表串联，则E′＝IR＝

，比真实值偏小，r′＝

，比真实值偏小；

可得RV越大，对E、r的影响越小，所以D项错误C项正确．

三、非选择题（按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位）

9．在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中．

（1）备有如下器材：

A．干电池1节；

B．滑动变阻器（0～20Ω）；

C．滑动变阻器（0～1kΩ）；

D．电压表（0～3V）；

E．电流表（0～0.6A）；

F．电流表（0～3A）；

G．开关、导线若干

其中滑动变阻器应选________，电流表应选________．（只填器材前的序号）

（2）为了最大限度地减小实验误差，请在虚线框中画出该实验最合理的电路图．

由于干电池的电动势只有1.5V，滑动变阻器应选B，电流表应选E.

（1）B　E

（2）如图所示

10．如图所示是测量两节干电池组成的串联电池组的电动势和内电阻的实验所用器材，用实线将它们连成实验电路．

本题考查实验电路的实物连线．首先画出实验电路图如图甲所示，依据电路图连接实物图如图乙所示，因为待测电源电动势约为3V，所以电压表选用0～3V的量程，干电池的允许电流一般在0.5A左右，所以电流表应选用0～0.6A的量程；

注意开关闭合前，要使滑动变阻器接入电路的阻值尽量大些，保护电流表以防烧毁，电压表不要直接接在电源的两极上，要受开关的控制．

如图乙所示

点评：

连接实物电路图时，要注意以下几点：

（1）先画出电路图（原理图），这是连接实物图的依据．

（2）先连接干路，再连接支路．

（3）注意电源的正负极、电表的正负接线柱、电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用．

11．用电流表和电压表测定电池的电动势E和内电阻r，所用的电路如图甲所示，一位同学测得六组数据如下表中所示.

组别

I/A

U/V

1

0.12

1.37

2

0.20

1.32

3

0.31

1.24

4

0.32

1.18

5

0.50

1.10

6

0.57

1.05

（1）试根据这些数据在图乙中作出U-I图象．

（2）根据图线得出电池的电动势E＝________V，电池的内电阻r＝________Ω.

（3）若不作出图线，只选用其中两组U和I数据，可利用公式E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r算出E和r，这样可能得出误差很大的结果，选用第________组和第________组的数据，求得E和r误差最大．

本题考查用图象法对实验数据进行处理．其解题步骤是描点、连线、找交点求斜率．连线的原则是使尽可能多的点在直线上，图象如下．直线与纵轴的交点是电动势E，斜率k的绝对值表示内阻r.由作出的图象可以看出第四组数据所对应的点偏离直线较远，所以选用第3、4组数据算出的结果误差最大．

（1）如下图所示

（2）1.46　0.72　（3）3　4

12．在做“用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻”的实验时：

（1）某同学在实验时使用的电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，并加接了一个已知阻值的定值电阻R0，如图甲所示，试说明他加接此电阻的作用是______________________________________.

（2）如果某同学把R0接到图乙所示的位置，改变滑动变阻器的阻值，测出了两组对应的电流表和电压表示数U1、I1和U2、I2后，则测出的电源内阻的阻值为r＝________（用R0、U1、I1和U2、I2表示）．

在做测干电池的电动势和内电阻的实验时，为了精确读数，减小误差，通常会选用小量程的电流表．所以通常加一固定电阻，防止电流过大而烧坏电流表或电池．在乙图中可将R0和r看成一整体R，则R＝R0＋r，由方程组E＝U1＋I1R，E＝U2＋I2R，解得r＝R－R0＝

－R0.

（1）防止变阻器电阻过小时，电池被短路或电流表被烧坏（或限制电流，防止电源短路）　

（2）

－R0