《2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 測定金屬的電阻率學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 測定金屬的電阻率學案（15頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、實驗八測定金屬的電阻率板塊一主干梳理夯實基礎實驗原理與操作實驗目的1.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數方法。2.掌握螺旋測微器和游標卡尺的原理及讀數方法。3.會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率。實驗原理1.游標卡尺的構造、原理及讀數(1)構造(如圖)主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。(2)原理利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。不管游標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1 mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的
2、，見下表：(3)讀數若用L0表示由主尺上讀出的整毫米數，x表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的刻度數，則其讀數為LL0kx，其中k為精確度。2.螺旋測微器的構造、原理及讀數(1)螺旋測微器的構造如下圖所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋鈕K、微調旋鈕K和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上。(2)螺旋測微器的原理測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉一周，P前進或后退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉動一小格，P前進或后退0.01 mm。即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米
3、的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。(3)讀數測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出。測量值(mm)固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(估讀一位)0.01(mm)。例：如圖所示，固定刻度示數為2.0 mm，而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。3.伏安法測電阻(1)電流表的內接法和外接法的比較(2)兩種電路的選擇阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法。比值法：當時，用電流表內接法。實驗試探法：按如
4、圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流表內接法。(3)滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法(4)儀器選擇的三個原則安全性原則：通過電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過其允許的額定電流。精確性原則：根據實驗的需要，選取精度合適的儀器，以盡可能減小實驗誤差。電壓表、電流表指針的偏角要大于滿偏的三分之一。操作方便：實驗時要調節(jié)方便，易于操作，比如對滑動變阻器，如果是用分壓法連入電路的，應選用小量程的滑動變阻器。移動滑片時，用電器上電壓
5、接近均勻變化，易于操作，反之，則會出現(xiàn)移動滑片時，剛開始時用電器上的電壓幾乎不變，過了某位置后又突然增大的現(xiàn)象，不易操作。4.電阻率的測定原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻，Rx，電路原理如圖所示。(2)用毫米刻度尺測金屬絲接入電路部分的長度l，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d，算出橫截面積Sd2。(3)根據電阻定律R，得金屬絲電阻率。實驗器材毫米刻度尺、螺旋測微器、直流電流表和直流電壓表、滑動變阻器(阻值范圍050 )、電池組、開關、被測金屬絲、導線若干。實驗步驟1.求金屬絲橫截面積S：在準備好的金屬絲上三個不同位置用螺旋測微器各測一次直徑，求出其平均值d，則橫截面積S。2.
6、將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度(即有效長度)，反復測量三次，求出平均值l。3按照原理圖(如圖所示)連好電路。4.把滑動變阻器調到接入電路中的電阻值最大的位置，檢查無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流值和電壓值記錄在表格中，斷開開關S，求出金屬絲電阻Rx的平均值。5.整理儀器。數據處理與分析數據處理1.在求Rx的平均值時可用兩種方法：(1)第一種是用Rx算出各次的數值，再取平均值。(2)第二種是用UI圖線的斜率求出。2.計算電阻率：將記錄的數據Rx、l、d的值，代入電阻率計算公式Rx。誤差分析1.金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差
7、。2.電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測R真，由R，知測真。3.通電電流過大，時間過長，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差。注意事項1.螺旋測微器的使用(1)測量前須校對零點：先使測砧A與測微螺桿P并攏，觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合，以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合，不重合時，用存放在螺旋測微器盒中的工具調節(jié)，直到完全重合為止。(2)測量時，當測微螺桿P將要接觸被測物體時，要停止使用旋鈕K，改用微調旋鈕K，以避免P和被測物體間產生過大的壓力。這樣，既可以保護儀器，又能保證測量結果準確。當聽到“咔、咔”聲后，停止轉動，即可讀數。(
8、3)螺旋測微器應估讀一位，即以mm作單位，應讀到小數點后面第三位。(4)為防止讀出的數據出現(xiàn)差錯，可在讀數前估計大概讀數值，若發(fā)現(xiàn)最后讀數與開始估計數值相差較大，立即檢查出錯原因，如半毫米刻度線是否露出。2.測定金屬的電阻率(1)為了方便，測量直徑應在導線連入電路前進行，為了準確測量金屬絲的長度，測量應該在金屬絲連入電路之后在拉直的情況下進行，測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度。(2)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法。(3)開關S閉合前，滑動變阻器的阻值要調至最大。(4)電流不宜太大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導致電阻率在實驗過
9、程中變大。(5)實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端。板塊二考點細研悟法培優(yōu)考點1基本儀器的讀數例1(1)圖甲為一游標卡尺的結構示意圖，當測量一鋼筆帽的內徑時，應該用游標卡尺的_(填“A”“B”或“C”)進行測量；示數如圖乙所示，該鋼筆帽的內徑為_mm。(2)在測定一根粗細均勻合金絲電阻率的實驗中，利用螺旋測微器測定合金絲直徑的過程如圖所示，校零時的讀數為_mm，合金絲的直徑為_mm。嘗試解答(1)A 11.30 _(2)0.007(0.0050.008都對) 0.638(在0.6360.640都算對)
10、。(1)使用游標卡尺測量尺寸較小管件的內徑用游標卡尺的A進行測量；測量尺寸較小管件的外徑用游標卡尺的B進行測量；測量深度用游標卡尺的C進行測量。鋼筆帽的內徑為11 mm60.05 mm11.30 mm。(2)校零時的讀數為00.70.01 mm0.007 mm。測量后讀數0.514.50.01 mm0.645 mm。合金絲的直徑為0.645 mm0.007 mm0.638 mm。(在0.6360.640 mm都算對)。(1)某學生用螺旋測微器測量不同金屬導線的直徑，其示數如圖(a)、(b)、(c)所示，該金屬導線的直徑讀數為：(a)_mm(b)_mm(c)_mm(2)用游標為50分度的游標卡尺
11、測量某工件的長度時，示數如圖(d)所示，則測量結果應該讀作_mm。(3)正確讀出圖中各表的讀數：如圖(e)，接03 V量程時讀數為_V；接015 V量程時讀數為_V。如圖(f)，接03 A量程時讀數為_A；接00.6 A量程時讀數為_A。答案(1)(a)4.592(4.5914.594均對)(b)1.880(1.8791.881均對)(c)8.600(8.5998.601均對)(2)10.40 (3)2.1810.80.800.16解析(1)(a)讀數4.5 mm9.20.01 mm4.592 mm(b)讀數1.5 mm38.00.01 mm1.880 mm(c)讀數8.5 mm10.00.0
12、1 mm8.600 mm。(2)讀數10 mm200.02 mm10.40 mm(3)讀數2.18 V讀數10.8 V。讀數0.80 A，讀數0.16 A?？键c2儀器的選擇和電路的設計例2(1)某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數如圖所示，則它們的讀數依次是_mm、_A、_V。(2)已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為010 ，電流表內阻約為幾歐，電壓表內阻約為20 k，電源為干電池(不宜在長時間、大功率狀況下使用)，電源電動勢E4.5 V，內阻較小。則以下電路圖中，_(填字母代號)電路為本次實驗應當采用的最佳電路，但用此最佳電路測量的金
13、屬絲電阻仍然會比真實值偏_(填“大”或“小”)。(3)若已知實驗所用的電流表內阻的準確值RA2.0 ，那么測量金屬絲電阻Rx的最佳電路應是上圖中的_(填字母代號)電路。此時測得電流為I、電壓為U，則金屬絲電阻Rx_(用題中字母代號表示)。嘗試解答(1)0.9981.000間均可0.422.222.24間均可(2)甲小(3)乙RA。(1)螺旋測微器的固定刻度讀數為0.5 mm，可動刻度讀數為49.90.01 mm0.499 mm，金屬絲直徑為0.5 mm0.499 mm0.999 mm。電流表讀數為0.42 A，電壓表讀數為2.23 V。(2)因RVRx(Rx 5.3 )，測量電路采用電流表外接
14、法，故最佳電路為甲電路，此時測量結果因電壓表的分流而偏小。(3)若已知電流表內阻時，最佳電路為乙電路，由歐姆定律得：RxRA，那么RxRA。2017陜西寶雞一模在測定金屬絲的電阻率的實驗中，為了安全、準確、方便地測出電阻絲的電阻Rx，設計了如圖所示實驗電路圖來完成實驗，可用的實驗儀器如下：A.待測金屬絲(Rx約5 )B.電壓表V(量程01 V，內阻RV1 k)C.電流表A(量程00.6 A，內阻RA1 )D.定值電阻R1(阻值R10.5 k)E.定值電阻R2(阻值R22 k)F.滑動變阻器R3(010 )G.滑動變阻器R4(01000 )H.電源(電動勢為3 V，內阻很小)I.開關、導線若干(
15、1)實驗中定值電阻應選用_，滑動變阻器應選用_。(選填儀器前面字母)(2)用圖中電路測量該金屬絲的電阻，若某次測量中，電壓表的讀數為U，電流表的讀數為I，該金屬絲電阻的表達式為Rx_(用測出或已知的物理量的符號表示)。答案(1)EF(2)RA解析(1)電源的電動勢為3 V，而電壓表V的量程為01 V，內阻RV1 k，必須通過串聯(lián)電阻來擴大量程至3 V，因此定值電阻應選用定值電阻R2(阻值R22 k)；所待測金屬絲Rx約5 ，且滑動變阻器是限流式接法，因此滑動變阻器應選用小電阻，即選滑動變阻器R3(010 )。(2)電壓表的讀數為U，那么金屬絲與電流表兩端的電壓為3U，由于電流表的讀數為I，則金
16、屬絲電阻RxRA?？键c3數據處理和誤差分析例32017云南昆明質檢某同學測定一細金屬絲的電阻率，部分實驗步驟如下：(1)用螺旋測微器測量該金屬絲的直徑，螺旋測微器如圖甲所示，則該金屬絲的直徑為_mm。(2)因找不到合適的電壓表，該同學設計了如圖乙所示的電路，電源電動勢為E3 V，內阻不能忽略，取金屬絲Rx接入電路的長度為20 cm，接通電路后調整電阻箱的阻值，使電流表示數為0.50 A，之后不斷改變Rx接入電路的長度，調整電阻箱的阻值，使電流表示數始終為0.50 A，記錄下電阻絲Rx接入電路的長度及對應電阻箱的阻值如下表所示：長度L(cm)102030405060電阻箱R0()4.23.52.
17、32.21.51.0請在圖丙的坐標紙中作出電阻R0隨長度L變化的圖象；(3)根據圖象可求得：該金屬絲的電阻率為_m，電源的內阻為r_。(計算結果保留兩位有效數字) 嘗試解答(1)0.200(0.1990.201均對)(2)如圖所示_(3)2.0107(1.91072.1107均對)_1.2(1.11.3均對)。(1)該金屬絲的直徑d0 mm20.00.01 mm0.200 mm。(2)根據表格數據，描點連線，使盡可能多的點落在線上，不在線上的點均勻分布在線的兩側。(3)由閉合電路歐姆定律和電阻定律，可得：EI，解得：R0rL，在R0L圖象中，其斜率的大小k，則kS2.0107m；圖線與縱軸截距
18、ar，則ra1.2 。2017常州?？寄惩瑢W要測量一根均勻電阻絲的電阻率。他在電阻絲兩端分別接了接線柱a、b，并將電阻絲固定在米尺上，米尺的中間設置了一個可沿電阻絲滑動的觸頭c，c的上端為接線柱，a、c間的長度可在米尺上直接讀出，如圖1所示?？晒┻x擇的器材有：A.待測電阻絲(長約80 cm，阻值小于5 )；B.電壓表03 V，內阻約3 k；C.電流表00.6 A，內阻約0.5 ；D.電池組：電動勢3 V，內阻很??；E.滑動變阻器R，總阻值10 ；F.開關，導線若干；G.螺旋測微器。(1)該同學用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，其刻度如圖2所示，讀數為_mm。(2)該同學認為，應盡量避免由于電流熱效
19、應導致的電阻率變化，為此，應使a、b間電壓保持不變，只改變觸頭c的位置，測量a、c間的電壓U，尋找U和a、c間電阻絲長度L的關系，即可實現(xiàn)測量電阻率的目的。根據上述分析，完成下列問題：實驗中采用的思想方法是_。(將選項前的字母填在橫線上)A.等效替代法 B建立理想模型法C.控制變量法 D實驗推理法滑動變阻器所起的作用主要是_。(將選項前的字母填在橫線上)A.調節(jié)電壓表和電流表的示數，實現(xiàn)多次測量B.使電阻絲a、b間保持適當電壓，充當保護電阻的作用根據以上分析，將圖3連成實驗電路。(3)該同學通過改變觸頭c的位置，分別測出了五組長度L與對應的電壓U的數據(電流表示數保持在0.50 A不變)，并已
20、描在坐標紙上，如圖4所示。請根據圖4上的數據點描繪出圖線，算出圖線的斜率k_V/m。(結果保留兩位有效數字)(4)根據上面提供的有關數據計算該電阻絲的電阻率_m。(結果保留兩位有效數字)答案(1)1.980(2)CB見解析圖甲所示(3)見解析圖乙所示1.9(4)1.2105解析(1)螺旋測微器讀數為(1.548.00.01) mm1.980 mm。(2)保持a、b間電壓不變，即保持電阻絲中電流不變，a、c間的電壓U與電阻絲長度L成正比，體現(xiàn)了控制變量法，C正確?；瑒幼冏杵魇闺娮杞za、b間保持適當電壓，充當保護電阻的作用，B正確。電阻絲總阻值遠小于電壓表內阻，應采用電流表外接法。(3)圖線如圖乙
21、所示。由圖乙圖線可知，斜率k1.9 V/m。(4)a、c間電壓UIRI，電阻絲的截面積Sd2，可得電阻率k，代入k、d、I的數值，得1.2105m?？键c4“替代法”測電阻例4某同學測量一個圓柱體的電阻率，需要測量圓柱體的尺寸和電阻。(1)分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑，某次測量的示數如圖甲和圖乙所示，長度為_cm，直徑為_mm。(2)按圖丙連接電路后，實驗操作如下：將滑動變阻器R1的阻值置于最_(選填“大”或“小”)處；將S2撥向接點1，閉合S1，調節(jié)R1，使電流表示數為I0；將電阻箱R2的阻值調至最_(選填“大”或“小”)，將S2撥向接點2；保持R1不變，調節(jié)R2，使電流
22、表示數仍為I0，此時R2阻值為1280 ；由此可知，圓柱體的電阻為_。嘗試解答(1)5.01_5.315(5.3145.316均可)(2)大_大_1280。(1)游標卡尺的讀數為l(5010.1) mm50.1 mm5.01 cm。螺旋測微器的讀數為d(531.50.01) mm5.315 mm。 (2)電學實驗的設計要遵循科學性、安全性和精確性原則。此電路中滑動變阻器是以限流方式接入電路中的，故在步驟中閉合開關前應使滑動變阻器接入電路中的阻值最大，以保證電路安全。同理步驟中亦將電阻箱R2的阻值調至最大。步驟中，由閉合電路歐姆定律得I0，其中R表示圓柱體的電阻。步驟中，仍由閉合電路歐姆定律得I
23、0由等量代換可得RR21280 。如圖為測量電阻Rx的電路原理圖，R為電阻箱，R為起保護作用的滑動變阻器，電源E的電動勢約為6 V，S為單刀雙擲開關，電流表量程為0.6 A。(1)以下四種規(guī)格的滑動變阻器，最適合本實驗的是_。A.1 B10 C100 D1000 (2)請在圖中以筆畫線代替導線按實驗原理圖將實物圖補充完整。(3)請簡述測量待測電阻Rx的實驗步驟_。(4)一同學想利用本實驗電路測電源電動勢，需將開關擲于_位置。該電路滑動變阻器R接入電路部分的電阻未知，能否測出電源的內阻r？_。答案(1)B (2)圖見解析(3)將開關S擲于a，記下電流表示數I；將開關S擲于b，調節(jié)電阻箱R，使電流
24、表示數達到I，電阻箱讀數即為Rx阻值(4)b不能解析(1)由實驗電路可知，滑動變阻器在電路中起限流作用，因為電源E的電動勢約為6 V，電流表量程為0.6 A，要想滑動變阻器起到保護作用，合適的應該是10 的滑動變阻器。(2)根據電路圖可將實物圖補充完整，如圖所示。(3)在測量Rx時，先將開關擲于a，記下電流表示數I；再將開關擲于b，調節(jié)電阻箱R，使電流表示數達到I，電阻箱讀數即為Rx阻值。(4)要測電源電動勢，需將開關擲于b位置，保持R接入電路中的阻值不變，調節(jié)電阻箱取不同阻值，記錄不同阻值及對應電流值，根據閉合電路歐姆定律列式聯(lián)立可求得電源電動勢，而如果不知道滑動變阻器接入電路部分的電阻，就只能求出電源內阻和滑動變阻器接入電路部分的電阻之和，無法測出電源的內阻。15
2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 測定金屬的電阻率學案
