高中物理課件第09章電路及其應(yīng)用實驗十一測量金屬絲的電阻率

高中物理課件實驗十一測量金屬絲的電阻率第九章電路及其應(yīng)用夯實必備知識研透命題要點目錄CONTENTS//////////////提升素養(yǎng)能力///////1.實驗原理(如圖1所示)圖12.實驗器材被測金屬絲，直流電源(4V)，電流表(0～0.6A)，電壓表(0～3V)，滑動變阻器(0～50Ω)，開關(guān)，導(dǎo)線若干，____________，毫米刻度尺。螺旋測微器3.實驗步驟 (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)連接好伏安法測電阻的實驗電路。 (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)到使接入電路中的電阻值______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，填入記錄表格內(nèi)。最大1.數(shù)據(jù)處理2.誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)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______真實值，使電阻率的測量值______。(3)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變____，造成測量誤差。小于偏小大3.注意事項(1)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表______法。(2)實驗連線時，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之間的長度，測量時應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值。外接(4)測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。(5)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______的位置。(6)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0～0.6A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。(7)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地通過較多的點，其余各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離直線較遠(yuǎn)的點可以不予考慮。最大命題點二實驗創(chuàng)新拓展命題點一教材原型實驗命題點一教材原型實驗【例1】

(2021·山東日照市模擬)在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中， (1)利用螺旋測微器測量合金絲的直徑d時，螺旋測微器的示數(shù)如圖2甲所示，則該合金絲直徑的測量值d＝________mm。丙圖2(2)如果測出合金絲的電阻為r，直徑為d，長度為l，則該合金電阻率的表達式ρ＝__________(用上述字母及通用數(shù)學(xué)符號表示)。(3)實驗時因電壓表的量程不合適，而使用了量程為15mA的電流表G和電阻箱改裝而成的電壓表。請按圖乙所示的電路圖在圖丙中完成實物連線(注意：圖中已經(jīng)有的連線不能改動，電流表G量程用15mA)。解析

(1)該合金絲直徑的測量值d＝0.5mm＋27.3×0.01mm＝0.773mm。(3)按圖乙所示的電路圖在圖丙中完成實物連線如圖所示。題干命題點二實驗創(chuàng)新拓展【例2】

(2021·福建南平市質(zhì)檢)某科學(xué)探究小組在參加廢水處理廠的社會實踐活動后，準(zhǔn)備測定廢水的電阻率。該小組用透明塑料板自制了一個長方體容器，在容器左、右內(nèi)側(cè)面緊貼金屬銅薄板(板的厚度和電阻的影響可忽略不計)，銅薄板上端分別帶有接線柱M、N，在容器外側(cè)垂直底面粘一透明刻度尺，其0刻度與容器內(nèi)底面對齊，如圖3所示。容器內(nèi)底面長、寬分別為a、b。圖3(1)廢水注滿容器后，將多用電表選擇開關(guān)撥到歐姆擋“×100”擋位，正確使用多用電表，測得廢水的電阻如圖4所示，則廢水的電阻約為________Ω。圖4(2)為更精確地測量所取廢水的電阻率，該小組采用如下實驗器材設(shè)計實驗。A.直流電源E(電動勢E約4.5V，內(nèi)阻r0約0.1Ω)；B.電流表A1(量程0～3mA，內(nèi)阻r1＝100Ω)；C.電流表A2(量程0～5mA，內(nèi)阻r2約40Ω)；D.電阻箱R1(0～999.9Ω)E.滑動變阻器R2(阻值范圍0～50Ω，允許通過的最大電流2.0A)F.開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。請從下圖中選出最合理的實驗電路圖______。題干(3)根據(jù)合理的實驗電路圖正確連接實驗電路后，調(diào)節(jié)電阻箱阻值使R1＝900Ω，該實驗小組完成以下操作步驟：①倒出適量廢水，測出并記錄廢水深度，然后閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2，分別記錄電流表A1的讀數(shù)和電流表A2的讀數(shù)；②斷開開關(guān)S，再倒出適量廢水，測出并記錄廢水深度，然后閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器R2，使電流表A1的讀數(shù)與步驟①中電流表A1的讀數(shù)相同，記錄電流表A2的讀數(shù)；題干③重復(fù)第②步操作多次，記錄每次測量中的廢水深度h和電流表A2的讀數(shù)I，并描點作出I－h(huán)圖像如圖5所示。④圖中直線的縱截距為I0，斜率為k，則該容器內(nèi)廢水電阻率的表達式為ρ＝________。(用題中所給物理量的符號I0、k、a、b、r1、R1表示)圖5解析

(1)由圖可知歐姆表讀數(shù)為Rx＝16.0×100Ω＝1600Ω。題干題干【例3】

(2021·廣東大聯(lián)考)在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素(包括材料)的關(guān)系”實驗中，進行如下一些操作。 (1)用累積法測電阻絲的直徑，用來被繞的管選用哪種較好______； A.橫截面圓形直徑大約5mm的硬質(zhì)等大直水筆芯桿 B.橫截面圓形直徑大約2cm的硬質(zhì)等大直塑料水管 C.橫截面正方形或三角形邊長約1cm的等大直鐵管 (2)繞制過程中覺得緊密程度不好，又用游標(biāo)卡尺直接測量該金屬絲的直徑，如圖6所示，讀數(shù)為________mm；圖6(3)已知電阻絲的電阻Rx約為10Ω，現(xiàn)備有下列器材供測電阻時使用：量程0.2A，內(nèi)阻約0.5Ω的電流表量程3V，內(nèi)阻約6kΩ的電壓表阻值0～5Ω、額定電流2A的滑動變阻器干電池兩節(jié)開關(guān)一個導(dǎo)線若干根據(jù)給出的器材應(yīng)設(shè)計的實驗電路(要求多測量幾組數(shù)據(jù)，結(jié)果盡可能精確)______；選填A(yù)、B、C、D)(4)用小燈泡替換電阻絲，選用其中的一個電路測量描繪出如圖7所示的小燈泡的伏安特性曲線，根據(jù)圖線判斷，將幾只相同的小燈泡并聯(lián)后直接與電動勢為3.0V、內(nèi)阻為1.0Ω的電源組成閉合電路，要保證電源的效率不低于50%，則并聯(lián)的小燈泡不能超過______只。圖7題干解析

(1)筆芯桿直徑太小，很難繞線，方形或三角形管繞線時轉(zhuǎn)角處容易使繞線彎折變形造成纏繞不緊密，故選B。(2)由題圖所示游標(biāo)卡尺可知，游標(biāo)尺是20分度的，游標(biāo)尺的精度是0.05mm，其讀數(shù)為0mm＋10×0.05mm＝0.50mm。(3)由題意可知，電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測電阻絲電阻，為減小實驗誤差，電流表應(yīng)采用外接法；由于待測電阻絲阻值大于滑動變阻器最大阻值，為測多組實驗數(shù)據(jù)，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，故選圖A所示實物電路圖。題干由題圖所示圖像可知，燈泡兩端電壓U＝1.5V時流過燈泡的電流IL＝0.45A，nIL≤I，則n≤3.3，則不能超過3只燈泡。答案(1)B

(2)0.50

(3)A

(4)3題干1.(2021·安徽宣城市調(diào)研)某同學(xué)要測量一較長金屬絲的電阻率，他的實驗步驟如下：圖82.(2021·廣東四校聯(lián)考)物理興趣小組的同學(xué)拿到一根陶瓷管，其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜，(電阻膜均勻布滿圓柱體的外側(cè)面)，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N，如圖9甲。該電阻的長度看作等于陶瓷管的長度，已知所用電阻膜材料的電阻率為ρ。他們通過實驗測量該陶瓷管上電阻膜的厚度d，使用的器材有：毫米刻度尺、螺旋測微器、電壓表(量程3V，內(nèi)阻約為3kΩ)、電流表(量程0.6mA，內(nèi)阻約為1Ω)、電池組(電動勢為3V)、滑動變阻器、開關(guān)和導(dǎo)線。請幫助他們解決實驗過程中的以下問題： (1)用螺旋測微器測量陶瓷管的外徑D，示數(shù)如圖乙，則D＝________mm。(2)根據(jù)實驗?zāi)康?，在方框中畫出合適的實驗電路圖(陶瓷管的電阻Rx≈5kΩ，滑動變阻器的總阻值為50Ω)。(3)除了測量出陶瓷管的外徑D和長度L外，還需要直接測量的物理量及其符號為：______________、______________。(4)用(3