北京專用高考物理總復(fù)習第十章第3講實驗測量金屬的電阻率課件

第3講實驗:測量金屬的電阻率實驗方法實驗步驟知識梳理數(shù)據(jù)處理實驗原理考點一螺旋測微器考點二伏安法測電阻深化拓展知識梳理實驗原理實驗方法：伏安法實驗步驟數(shù)據(jù)處理在“測量金屬的電阻率”實驗中,若金屬絲的電阻Rx約為3Ω,為盡可能

減小誤差,要求金屬絲發(fā)熱功率P<0.75W。(1)實驗中用螺旋測微器測量導(dǎo)線直徑時,可估讀到

mm,用毫米刻度尺測量導(dǎo)線長度時,可估讀到

mm。(2)(多選)下述器材中應(yīng)選用的是

。(用字母代替)A.6V電池組B.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.5Ω)C.電流表(0~3A,內(nèi)阻0.01Ω)D.電壓表(0~3V,內(nèi)阻1kΩ)E.電壓表(0~15V,內(nèi)阻5kΩ)F.滑動變阻器(0~100Ω,額定電流1A)G.滑動變阻器(0~20Ω,額定電流1A)(3)在框內(nèi)畫出電路圖。(4)在下圖中,將各器材連成實驗電路。

答案(1)0.0010.1

(2)ABDG(3)見解析

(4)見解析解析(1)螺旋測微器讀數(shù)時可估讀到0.001mm;毫米刻度尺讀數(shù)時估

讀到分度值的下一位,即0.1mm。(2)P<0.75W,Rx≈3Ω,所以金屬絲兩端的電壓應(yīng)小于

V=1.5V,故電壓表應(yīng)選D;流過的電流應(yīng)小于

A=0.5A,故電流表應(yīng)選B;滑動變阻器從方便調(diào)節(jié)角度考慮選G;應(yīng)選用6V電池組A。(3)如圖所示(4)如圖所示深化拓展考點一螺旋測微器如圖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。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)=固定刻度讀數(shù)(mm)(注意半毫米刻線是否露出)+可動刻度

數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。螺旋測微器需要估讀。

1-1某同學用游標卡尺測量一圓柱體的長度l,用螺旋測微器測量該圓

柱體的直徑d,示數(shù)如圖所示。由圖可讀出l=

cm,d=

mm。

游標卡尺精確到

,螺旋測微器精確到

。

答案2.256.8600.1mm0.01mm解析

游標卡尺的讀數(shù)為l×5mm=22.5mm=2.25cm。對螺

旋測微器:它精確到0.01mm,固定尺刻度讀數(shù)為6.5mm,可動刻度數(shù)估

×0.01mm=0.360mm,所以螺旋測微器的讀

數(shù)為d×0.01mm=6.860mm。1-2(1)用螺旋測微器測一金屬絲的直徑,示數(shù)如圖甲所示。由圖可讀

出金屬絲的直徑為

mm。(2)現(xiàn)用50分度的游標卡尺的

(填圖乙中的“A”或“B”)測量爪,測定某圓筒的內(nèi)徑,游標卡尺的示數(shù)如圖乙,可讀出圓筒的內(nèi)徑為

mm。

甲

乙答案(2)A解析××0.01mm=1.555mm。(2)使用內(nèi)測量爪A測量圓筒內(nèi)徑,50分度游標卡尺精確度是0.02mm,主尺讀數(shù)是11mm,游標尺上第7格與主尺刻度對齊,內(nèi)徑為11mm+7×0.02mm=11.14mm?？键c二伏安法測電阻2.伏安法測電阻的電路選擇(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進行

比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。(2)臨界值計算法:Rx<

時,用電流表外接法。Rx>

時,用電流表內(nèi)接法。(3)實驗試探法:按圖接好電路,讓電壓表的接線端P先后與a、b處接觸一

下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表示數(shù)有較大的變化,而電壓表示數(shù)變化不

大,可采用電流表內(nèi)接法。

限流式接法分壓式接法電路圖

特點①用電器和滑動變阻器的一部分串聯(lián),另一部分不起作用②調(diào)節(jié)電壓的范圍不能從零開始變化①用電器和滑動變阻器的一部分并聯(lián)后和另一部分串聯(lián)②電壓可以從零調(diào)節(jié)到最大值適用條件滑動變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且不要求電壓從零開始變化滑動變阻器的最大阻值小于用電器的阻值;電壓要求從零開始變化對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即指針指到最

大刻度時電表允許的最大電壓或電流值,然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定

精確度,按照指針的實際位置進行讀數(shù)即可。(1)0~3V量程的電壓表和0~3A量程的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下

的精確度分別是0.1V和0.1A,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面

兩位。(2)對于0~15V量程的電壓表,精確度是0.5V,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,即讀到0.1V。(3)對于0~0.6A量程的電流表,精確度是0.02A,在讀數(shù)時只要求讀到小

數(shù)點后面兩位,這時要求“半格估讀”,即讀到最小刻度的一半0.01A。

2-1

(2017朝陽二模)在“測量金屬的電阻率”的實驗中,小強同學先用

多用電表粗測了一段粗細均勻的電阻絲的阻值(約為5Ω),隨后將其固

定在帶有刻度尺的木板上,準備進一步精確測量其電阻?，F(xiàn)有電源(電

動勢E為3.0V,內(nèi)阻不計)、開關(guān)和導(dǎo)線若干,以及下列器材:A.電流表(量程0~3A,內(nèi)阻約0.025Ω)B.電流表(量程0~0.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)C.電壓表(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)D.滑動變阻器(0~20Ω,額定電流2A)E.滑動變阻器(0~100Ω,額定電流1A)(1)為減小誤差且便于操作,在實驗中電流表應(yīng)選

,滑動變阻器應(yīng)

選

。(選填器材前的字母)(2)如圖甲所示是測量該電阻絲電阻的實驗器材的實物圖,圖中已連接

了部分導(dǎo)線,還有兩根導(dǎo)線沒有連接,請補充完整。

甲(3)在開關(guān)閉合前,滑動變阻器的滑片應(yīng)當調(diào)到最

(選填“左”或

“右”)端;閉合開關(guān)后,實驗中電壓表讀數(shù)的最小值

(選填“大于零”或“等于零”)。(4)若不計實驗中的偶然誤差,則下列說法正確的是

。A.測量值偏大,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電流表分壓B.測量值偏小,產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因是電壓表分流C.若已知電壓表的內(nèi)阻,可計算出待測電阻的真實值D.若已知電流表的內(nèi)阻,可計算出待測電阻的真實值(5)小鵬同學仍用上述電源,也設(shè)計了一個實驗,電路如圖乙所示,R為保

護電阻,已測出電阻絲的橫截面積為S,用一個帶有接線柱的小金屬夾沿電阻絲滑動,可改變接入電路中電阻絲的長度L,實驗中記錄了幾組不同

長度L對應(yīng)的電流I。他準備利用圖像法處理數(shù)據(jù)來計算該電阻絲的電

阻率。

乙請分析說明小鵬同學應(yīng)該作出怎樣的線性函數(shù)圖像,并定性畫出該圖像;請指出在本實驗中電流表的內(nèi)阻對該電阻絲電阻率的測量結(jié)果有無影響。答案(1)BD(2)如圖所示

(3)左大于零(4)BC(5)見解析解析(1)通過電阻絲的最大電流約為Im=

=

A=0.6A,為減小讀數(shù)誤差,電流表應(yīng)選B;為方便調(diào)節(jié),滑動變阻器應(yīng)選D。(2)本題中電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻絲電阻,其分流作用可忽略,故選

用電流表外接法可較準確測量電阻絲的阻值。(3)為保證實驗電路安全,開關(guān)閉合前應(yīng)使變阻器接入電路的阻值最

大。由串聯(lián)電路電壓規(guī)律可知電壓表讀數(shù)的最小值不為零。(4)采用電流表外接法時,因電壓表的分流作用將使電流表示數(shù)大于通

過電阻絲的電流,故測量的電阻值將偏小,B項正確;若已知電壓表內(nèi)阻,則可準確計算出通過電阻絲的電流,進而計算出待測電阻的真實值,故C

項正確。(5)設(shè)電阻絲連入電路部分的電阻為Rx,電流表的內(nèi)阻為RA由閉合電路歐姆定律得E=I(Rx+R+RA)由電阻定律得Rx=ρ

則

=ρ

+R+RA進一步整理可得:

=

L+

顯然,

隨L線性變化,可見應(yīng)該畫

-L圖像。圖像如圖所示

該圖線的斜率為k=

,所以電阻率ρ=ESk由表達式可知,電流表的內(nèi)阻RA只影響圖像的截距而不影響圖像的斜

率,所以,電流表的內(nèi)阻對該電阻絲電阻率的測量結(jié)果沒有影響。2-2在“測量金屬的電阻率”實驗中,所用測量儀器均已校準。待測

金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖1所示,其

讀數(shù)應(yīng)為

mm(該值接近多次測量的平均值)。

圖1(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為:電池組(電動勢3V,內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0~20Ω,額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實驗數(shù)據(jù)可知,他們測量Rx是采用圖2中的

圖(選填

“甲”或“乙”)。

圖2(3)圖3是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導(dǎo)線,滑動變阻器

的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)(2)所選的電路圖,補充完成圖3中

實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞。

圖3(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖4所示,圖中已標出

了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點。請在圖4中標出第2、4、6次測量數(shù)

據(jù)的坐標點,并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx=

Ω(保留兩位有效數(shù)字)。圖4(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為

(填選項前的

符號)?！?0-2×10-3Ω·m×10-6×10-8Ω·m(6)任何實驗測量都存在誤差。本實驗所用測量儀器均已校準,下列關(guān)

于誤差的說法中正確的選項是

(有多個正確選項)。A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi),可以消除由測量儀表引起的系

統(tǒng)誤差U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差答案(1)0.395~0.399(2)甲(3)如圖(a)所示(4)如圖(b)所示4.5(4.3~4.7)(5)C(6)CD

圖(a)

圖(b)解析(1)螺旋測微器的讀數(shù)原則為主尺數(shù)+套筒刻度數(shù)×

×0.01)mm=0.397mm。(2)由記錄數(shù)據(jù)知,若采用乙圖限流電路,則當U=0.10V,I=0.020A時,滑動

變阻器須串入的電阻約為144Ω,大于滑動變阻器的最大阻值20Ω,所以

實驗中滑動變阻器R應(yīng)采用分壓式連接,故他們采用甲圖電路。(3)實物連接圖見答案,連線時要注意:①電壓表的正、負接線柱不要接反。②滑動變阻器中滑片P的位置應(yīng)使最初Rx兩端電壓為