高考物理一輪復(fù)習(xí) 第7章 恒定電流 實驗7 測定金屬的電阻率課件.ppt

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實驗七測定金屬的電阻率 同時練習(xí)使用螺旋測微器 一 螺旋測微器1 構(gòu)造 如圖1所示是常用的螺旋測微器 它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上 旋鈕D 微調(diào)旋鈕D 和可動刻度E 測微螺桿F連在一起 通過精密螺紋套在B上 圖1 2 原理 測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周 F前進(jìn)或后退0 5mm 而可動刻度E上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動一小格 F前進(jìn)或后退0 01mm 即螺旋測微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動刻度讀出 測量值 mm 固定刻度數(shù) mm 注意半毫米刻度線是否露出 可動刻度數(shù) 估讀一位 0 01 mm 螺旋測微器需要估讀最后一位數(shù)字為估計數(shù)字 讀數(shù)和記數(shù)時估計位為有效數(shù)字的最后一位 例如如圖2所示 固定刻度示數(shù)為2 0mm 不足半毫米從可動刻度上讀的示數(shù)為15 0 最后的讀數(shù)為 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 圖2 二 游標(biāo)卡尺1 構(gòu)造 如圖3所示 主尺 游標(biāo)尺 主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪 游標(biāo)尺上還有一個深度尺 尺身上還有一個緊固螺釘 圖3 2 用途 測量厚度 長度 深度 內(nèi)徑 外徑 3 原理 利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成 不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度 它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm 常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的 20個的 50個的 其讀數(shù)見下表 4 讀數(shù) 若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù) K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù) 則記錄結(jié)果表達(dá)為 x K 精確度 mm 三 測定金屬的電阻率 注意事項1 先測直徑 再連電路 為了方便 測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量 2 電流表外接法 本實驗中被測金屬絲的阻值較小 故采用電流表外接法 3 電流控制 電流不宜過大 通電時間不宜過長 以免金屬絲溫度過高 導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大 誤差分析 熱點一測量儀器 儀表的讀數(shù) 例1 2015 海南單科 11 某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結(jié)果如圖4 a 和 b 所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 圖4 解析游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d 12mm 4 0 05mm 12 20mm 1 220cm螺旋測微器的讀數(shù)為h 6 5mm 36 0 0 01mm 6 860mm答案1 2206 860 反思總結(jié)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)技巧游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法 三看 1 第一看 精確度例如 如圖5所示 圖5易錯讀成11mm 4 0 1mm 11 40mm正確的應(yīng)為11 4mm 游標(biāo)卡尺不需估讀 后面不能隨意加零 也不能隨意去零 例如 如圖6所示 圖6易錯讀成10mm 12 0 05mm 10 6mm 正確的應(yīng)為10 60mm 2 第二看 游標(biāo)尺上的0刻度線位置 區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端例如 如圖7所示 圖7 易錯讀成11mm 10 0 05mm 11 50mm正確讀數(shù)為14mm 10 0 05mm 14 50mm 3 第三看 游標(biāo)尺的哪條 第K條 刻度線與主尺上的刻度線對齊 變式訓(xùn)練 1 1 如圖8所示的兩把游標(biāo)卡尺 它們的游標(biāo)尺從左到右分別為9mm長10等分 19mm長20等分 它們的讀數(shù)依次 mm mm 圖8 2 使用螺旋測微器測量兩個金屬絲的直徑 示數(shù)如圖9所示 則甲 乙金屬絲的直徑分別為 mm mm 圖9 解析 1 圖8甲讀數(shù) 整毫米是17 不足1毫米數(shù)是7 0 1mm 0 7mm 最后結(jié)果是17mm 0 7mm 17 7mm 乙圖讀數(shù) 整毫米是23 不足1毫米數(shù)是17 0 05mm 0 85mm 最后結(jié)果是23mm 0 85mm 23 85mm 2 對圖9甲 固定刻度示數(shù)為2 0mm 不足半毫米的從可動刻度上讀的示數(shù)為15 0 最后的讀數(shù)為 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 對圖乙 金屬絲的直徑為4 8 0 01mm 0 048mm 答案 1 17 723 85 2 2 1500 048 熱點二電阻率的測量及實物連線 例2 2014 山東理綜 22 實驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線 某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度 該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1 0mm2 查得銅的電阻率為1 7 10 8 m 再利用圖10甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx 從而確定導(dǎo)線的實際長度 圖10 可供使用的器材有 電流表 量程0 6A 內(nèi)阻約0 2 電壓表 量程3V 內(nèi)阻約9k 滑動變阻器R1 最大阻值5 滑動變阻器R2 最大阻值20 定值電阻 R0 3 電源 電動勢6V 內(nèi)阻可不計 開關(guān) 導(dǎo)線若干 回答下列問題 1 實驗中滑動變阻器應(yīng)選 填 R1 或 R2 閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至 端 填 a 或 b 2 在實物圖11中 已正確連接了部分導(dǎo)線 請根據(jù)圖10甲電路完成剩余部分的連接 圖11 3 調(diào)節(jié)滑動變阻器 當(dāng)電流表的讀數(shù)為0 50A時 電壓表示數(shù)如圖乙所示 讀數(shù)為 V 4 導(dǎo)線實際長度為 m 保留兩位有效數(shù)字 解析 1 因控制電路是限流式接法 而測量電路總電阻在3 0 以上 為使測量電路有較大的調(diào)節(jié)范圍 滑動變阻器應(yīng)選用總阻值較大的R2 為了保證開關(guān)閉合時電路的安全 應(yīng)使滑動變阻器接入電路中的阻值最大 即開關(guān)閉合前滑片應(yīng)置于a端 2 見答案圖 3 由于電壓表量程0 3V 分度值為0 1V 故讀數(shù)為2 30V 答案 1 R2a 2 如圖所示 3 2 30 2 29 2 31均正確 4 94 93 95均正確 方法提煉1 儀器選擇的一般步驟 1 首先選擇唯一性的器材 2 粗畫電路圖 暫不接電流表和電壓表 3 估算回路中電流和電壓的最大值 在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下 結(jié)合已知器材的規(guī)格 確定實驗電路和實驗器材 2 實物圖連線的基本原則對限流式電路 一般是從電源的正極開始 把電源 開關(guān) 滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可 對分壓式電路 應(yīng)先將電源 開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來 然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個 依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可 變式訓(xùn)練 2 要測量一段阻值大約為5 的均勻金屬絲的電阻率 除刻度尺 螺旋測微器 電源E 電動勢為3V 內(nèi)阻約為0 5 最大阻值為20 的滑動變阻器R 開關(guān)一只 導(dǎo)線若干外 還有電流表和電壓表各兩只供選擇 A1 量程1A 內(nèi)阻約為1 A2 量程0 6A 內(nèi)阻約為2 V1 量程3 0V 內(nèi)阻約為1000 V2 量程15V 內(nèi)阻約為3000 圖12圖13 1 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 如圖12所示 則金屬絲的直徑為 mm 2 為了使測量有盡可能高的精度 電流表應(yīng)選 電壓表應(yīng)選 3 實驗電路已經(jīng)畫出了一部分 如圖13所示 但尚未完整 請將該電路完整地連接好 Rx表示待測電阻 4 若用刻度尺測得金屬絲的長度為L 用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為d 電流表的讀數(shù)為I 電壓表的讀數(shù)為U 則該金屬絲的電阻率表達(dá)式為 熱點三實驗的拓展與創(chuàng)新 電阻的測量方法 方法1伏安法測電阻伏安法測電阻是電學(xué)實驗的基礎(chǔ) 是高考考查的熱點 也是難點 它滲透在電學(xué)實驗的各個環(huán)節(jié)中 如測未知電阻 測電阻率 測各種電表內(nèi)阻等 本質(zhì)上都是伏安法測電阻在不同情景下的具體應(yīng)用 主要涉及電壓表 電流表的選擇以及實物連線等 例3 某同學(xué)測量阻值約25k 的電阻Rx 現(xiàn)備有下列器材 A 電流表 量程100 A 內(nèi)阻約2k B 電流表 量程500 A 內(nèi)阻約300 C 電壓表 量程15V 內(nèi)阻約100k D 電壓表 量程50V 內(nèi)阻約500k E 直流電源 20V 允許最大電流1A F 滑動變阻器 最大阻值1k 額定功率1W G 開關(guān)和導(dǎo)線若干 1 電流表應(yīng)選 電壓表應(yīng)選 填器材代號 2 該同學(xué)正確選擇儀器后連接了如圖14所示電路 為保證實驗順利進(jìn)行 并使測量誤差盡量減小 實驗前請你檢查該電路 指出電路在接線上存在的問題 圖14 答案 1 BC 2 電流表應(yīng)采用內(nèi)接法 滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法 方法2伏伏法測電阻 電壓表的靈活選用 已知內(nèi)阻的電壓表可做電流表使用 在缺少合適的電流表的情況下 常用電壓表代替電流表使用 這是設(shè)計電路中的高頻考點 例4 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 0V 內(nèi)阻可忽略不計 電壓表V1 量程為0 500mV 內(nèi)阻r1 1000 電壓表V2 量程為0 6V 內(nèi)阻r2約為10k 電流表A 量程為0 0 6A 內(nèi)阻r3約為1 定值電阻R0 R0 60 滑動變阻器R 最大阻值為150 單刀單擲開關(guān)S一個 導(dǎo)線若干 2 若選擇測量數(shù)據(jù)中的一組來計算Rx 則由已知量和測量物理量計算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 方法3安安法測電阻 電流表的靈活選用 已知內(nèi)阻的電流表可做電壓表使用 在缺少合適的電壓表的情況下 常用電流表代替電壓表使用 這是電學(xué)設(shè)計電路的高頻考點 例5 用伏安法測定一個待測電阻Rx的阻值 阻值約為200 實驗室提供如下器材 電池組E 電動勢3V 內(nèi)阻不計 電流表A1 量程0 15mA 內(nèi)阻約為100 電流表A2 量程0 300 A 內(nèi)阻約為1000 滑動變阻器R1 阻值范圍0 20 額定電流2A 電阻箱R2 阻值范圍0 9999 額定電流1A 開關(guān)S 導(dǎo)線若干 要求實驗中盡可能準(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程為3 0V的電壓表 2 在圖15中畫完整測量Rx阻值的電路圖 并在圖中標(biāo)明器材代號 圖15 3 調(diào)節(jié)滑動變阻器R1 兩表的示數(shù)如圖16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 考慮這個原因測量值比真實值 填 偏大 或 偏小 圖16 答案 1 A29000 2 電路如圖 3 8 0150187 5 偏小 方法4半偏法測電表內(nèi)阻 1 半偏法近似測量電流表內(nèi)阻 方法一 如圖17所示 測量電流表的內(nèi)阻 操作步驟如下 圖17 將電阻箱R的電阻調(diào)到零 閉合S 調(diào)節(jié)R0 使表達(dá)到滿偏I(xiàn)0 由上可得RG R 方法二 如圖18所示 測量電流表的內(nèi)阻 操作步驟如下 圖18 斷開S2 閉合S1 調(diào)節(jié)R0 使表滿偏為I0 2 半偏法近似測量電壓表內(nèi)阻 方法一 如圖19所示 測量電壓表的內(nèi)阻 操作步驟如下 圖19 圖20 滑動變阻器的滑片滑至最右端 電阻箱的阻值調(diào)到最大 閉合S1 S2 調(diào)節(jié)R0 使表示數(shù)指到滿偏刻度 斷開S2 保持R0不變 調(diào)節(jié)R 使表指針指到滿刻度的一半 由上可得RV R 例6 2015 新課標(biāo)全國卷 23 電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表電流的兩倍 某同學(xué)利用這一事實測量電壓表的內(nèi)阻 半偏法 實驗室提供的器材如下 待測電壓表 量程3V 內(nèi)阻約為3000 電阻箱R0 最大阻值為99999 9 滑動變阻器R1 最大阻值100 額定電流2A 電源E 電動勢6V 內(nèi)阻不計 開關(guān)2個 導(dǎo)線若干 1 虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計的測量電壓表內(nèi)阻的電路圖的一部分 將電路圖補(bǔ)充完整 2 根據(jù)設(shè)計的電路 寫出實驗步驟 3 將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV 與電壓表內(nèi)阻的真實值RV相比 RV RV 填 或 主要理由是 解析 1 實驗電路圖如圖所示 2 移動滑動變阻器的滑片 以保證通電后電壓表所在支路分壓最小 閉合開關(guān)S1 S2 調(diào)節(jié)R1 使電壓表的指針滿偏 保持滑動變阻器滑片的位置不變 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表的指針半偏 讀取電阻箱的電阻值 此即為測得的電壓表內(nèi)阻 3 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài) 電壓表所在支路總電阻增大 分得的電壓也增大 此時R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓 RV RV答案 1 見解析圖 2 見解析 3 理由見解析 方法5等效替代法如圖21所示 圖21 S接1 調(diào)節(jié)R2 讀出表示數(shù)為I S接2 R2不變 調(diào)節(jié)電阻箱R1 使表示數(shù)仍為I 由以上可得Rx R1 該方法的優(yōu)點是消除了表內(nèi)阻對測量的影響 缺點是電阻箱的電阻R1不能連續(xù)變化 例7 電流表A1的量程為0 200 A 內(nèi)電阻約為500 現(xiàn)要測其內(nèi)阻 圖22 除若干開關(guān) 導(dǎo)線之外還有器材如下 電流表A2 與A1規(guī)格相同滑動變阻器R1 阻值0 20 電阻箱R2 阻值0 9999 保護(hù)電阻R3 阻值約為3k 電源 電動勢E約1 5V 內(nèi)電阻r約2 1 如圖22所示 某同學(xué)想用替代法測量電流表內(nèi)阻 他設(shè)計了部分測量電路 在此基礎(chǔ)上請你將滑動變阻器接入電路中 使實驗可以完成 2 電路補(bǔ)充完整后 請你完善以下測量電流表A1內(nèi)電阻的實驗步驟 a 先將滑動變阻器R1的滑動端移到使電路安全的位置 再把電阻箱R2的阻值調(diào)到 填 最大 或 最小 b 閉合開關(guān)S1 S 調(diào)節(jié)滑動變阻器R1 使兩電流表的指針在滿偏附近 記錄電流表A2的示數(shù)I c 斷開S1 保持S閉合 R1不變 再閉合S2 調(diào)節(jié)電阻箱R2 使電流表A2的示數(shù) 讀出此時電阻箱的示數(shù)R2 則電流表A1內(nèi)電阻r 解析 1 滑動變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測電流表內(nèi)阻 因此必須采用分壓接法 電路圖如圖所示 2 a 實驗前R2應(yīng)該調(diào)節(jié)到最大 以保證電表安全 c 替代法最簡單的操作是讓A2示數(shù)不變 則可直接從R2的讀數(shù)得到電流表的內(nèi)阻值 答案 1 如圖所示 2 a 最大c 再次為I 或仍為I R2 1 電流表量程一般有兩種 0 0 6A 0 3A 電壓表量程一般有兩種 0 3V 0 15V 如圖23所示 圖23 接0 3V量程時讀數(shù)為 V 接0 15V量程時讀數(shù)為 V 接0 3A量程時讀數(shù)為 A 接0 0 6A量程時讀數(shù)為 A 2 完成下列讀數(shù) 如圖24所示 圖24a mmb mmc mmd mme mm 答案 1 1 90 9 5 0 80 0 16 2 a 0 482 0 481 0 483 b 0 532 0 531 0 533 c 4 076 4 075 4 077 d 5 663 5 661 5 665 e 11 14 圖25 1 從圖25中可以讀出該金屬絲的直徑d mm 2 為了測量該金屬絲的電阻 實驗小組取來兩節(jié)干電池 如圖26所示 將金屬絲拉直后兩端固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線柱上 底座的中間有一個可沿金屬絲滑動的金屬觸頭P 觸頭上固定了接線柱 按下P時 觸頭才與金屬絲接觸 觸頭的位置可以從刻度尺上讀出 實驗采用的電路原理圖如圖27所示 請根據(jù)該原理圖 用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖28連接成實驗電路 圖26圖27 圖28圖29 解析 1 由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知該金屬絲的直徑d 1 5mm 20 0 0 01mm 1 700mm 2 實物連接圖如圖所示