高考物理一輪總復習 專題七 實驗七 測定金屬的電阻率課件 新人教版.ppt

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實驗七測定金屬的電阻率 實驗準備實驗目的 1 掌握電流表 電壓表和滑動變阻器的使用方法以及電流表和電壓表的讀數(shù)方法 2 掌握螺旋測微器和游標卡尺的原理及讀數(shù)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 螺旋測微器 伏安 結(jié)合 和 用 測一段金屬絲的長度l 用 測導線的直徑d 用 法 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0 50 電池組 開關(guān) 被測金屬絲 導線若干 歐姆定律 電阻定律 毫米刻度尺 實驗過程實驗步驟 1 用 在被測金屬導線上的三個不同位置各測 一次直徑 求出其平均值d 螺旋測微器 最大 2 依照電路圖S7 1所示用導線將器材連好 將滑動變阻器的阻值調(diào)至 填 最大 或 最小 圖S7 1 3 用毫米刻度尺測量 中的被測金屬導線的長度 即有效長度 反復測量3次 求出其平均值l 4 電路經(jīng)檢查確認無誤后 閉合電鍵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 記錄在表格內(nèi) 接入電路 斷開電鍵S 求出導線電阻R的平均值 5 拆去實驗線路 整理好實驗器材 數(shù)據(jù)分析 實驗分析誤差分析 1 金屬絲直徑 長度測量帶來誤差 2 電流表及電壓表對電阻測量的影響 因為電流表外接 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 基礎(chǔ)檢測 2013年安徽卷 1 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S7 2所示 校零時的讀數(shù)為 mm 合金絲的直徑為 mm 圖S7 2 2 為了精確測量合金絲的電阻Rx 設(shè)計出如圖S7 3甲所示的實驗電路圖 按照該電路圖完成圖乙中的實物電路連接 甲 乙 圖S7 3 答案 1 0 0070 638 2 如圖D30所示 圖D30 考點1實物圖的連接 重點歸納 實物圖連接步驟 1 畫出實驗電路圖 2 分析各元件連接方式 明確電表量程 3 畫線連接各元件 一般先從電源正極開始 到開關(guān) 再到滑動變阻器等 按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來 然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中 即 先串后并 4 電壓表應并聯(lián) 電流表應串聯(lián) 且電流應由正接線柱流 入 負接線柱流出 典例剖析例1 2014年山東卷 實驗室購買了一捆標稱長度為100m的銅導線 某同學想通過實驗測定其實際長度 該同學首先測得 導線橫截面積為1 0mm2 查得銅的電阻率為1 7 10 8 m 再利用圖S7 4甲所示電路測出銅導線的電阻Rx 從而確定導線的實際長度 甲 乙 圖S7 4 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) 導線若干 回答下列問題 1 實驗中滑動變阻器應選 填 R1 或 R2 閉合開 關(guān)S前應將滑片移至 端 填 a 或 b 2 在實物圖S7 5中 已正確連接了部分導線 請根據(jù)圖 S7 4甲電路完成剩余部分的連接 圖S7 5 3 調(diào)節(jié)滑動變阻器 當電流表的讀數(shù)為0 50A時 電壓表 示數(shù)如圖乙所示 讀數(shù)為 V 4 導線的實際長度為 m 保留2位有效數(shù)字 思維點撥 選擇儀器的原則 1 優(yōu)先考慮安全因素 各電表的實際讀數(shù)不能超過其量程 電阻類元件中的實際電流 或電壓 不能超過其允許的最大電流 或電壓 2 考慮讀數(shù)誤差因素 差 3 儀器選擇的一般步驟 首先選擇唯一性的器材 粗畫電路圖 暫不接電流表和電壓表 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 解析 1 由 3 中電流表的讀數(shù)為0 50A時 電壓表的讀數(shù)為2 30V可知 Rx和R0的總阻值約為4 60 若選用滑動變阻器R1 電源電壓為6V 電流表的量程只有0 6A 會把電流表燒壞 故滑動變阻器應該選R2 閉合開關(guān)前應將滑片移至a端保證連入電阻最大 2 如圖S7 6所示 3 由于電壓表量程0 3V 分度值為0 1V 故讀數(shù)為2 30V 2 29 2 31均正確 圖S7 6 答案 1 R2 a 2 如圖S7 6所示 3 2 30 2 29 2 31均正確 4 94 93 95均正確 考點練透 1 2012年北京卷改編 在 測定金屬的電阻率 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S7 7所示 其讀數(shù)應為 mm 該值接近多次測量的平均值 圖S7 7 2 如圖S7 8所示是本次測量Rx所用的電路圖 圖S7 9所示是測量Rx的實驗器材實物圖 圖中已連接了部分導線 滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端 請根據(jù)如圖S7 8所示的電路圖 補充完成圖S7 9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S7 8 圖S7 9 3 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 D 用U I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 答案 1 0 397 0 395 0 399均可 2 如圖D31所示 圖D31 3 CD 2 2014年江蘇卷 同學通過實驗測量一種合金的電阻率 1 用螺旋測微器測量合金絲的直徑 為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動 讀數(shù)前應先旋緊如圖S7 10甲所示的部件 填 A B C 或 D 從圖甲中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為 mm 2 如圖乙所示是測量合金絲電阻的電路 相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標出 合上開關(guān) 將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中 發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化 由此可以推斷 電路中 填圖中表示接線柱的數(shù)字 之間出現(xiàn)了 填 短路 或 斷路 甲 乙 圖S7 10 3 在電路故障被排除后 調(diào)節(jié)滑動變阻器 讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2 23V和38mA 由此 該同學算出接入電路部分的合金絲的阻值為58 7 為了更準確地測出合金絲的阻值 在不更換實驗器材的條件下 對實驗應作怎樣的改進 請寫出兩條建議 答案 1 B0 398 2 7 9 斷路 解析 1 讀數(shù)前先旋緊B 示數(shù)為0 01mm 39 8 0 398mm 2 電壓表的示數(shù)接近電源的電動勢 電流表的示數(shù)很小 說明電壓表串聯(lián)在電路中 由此推斷 合金絲沒有接入電路中 即電路中的接線柱7 9之間出現(xiàn)了斷路 3 由于電流表內(nèi)阻約0 3 可將電流表改為內(nèi)接 多次測量求平均值 可以讓測量誤差更小 或者用U I圖象的斜率求出電阻 3 電流表改為內(nèi)接 測量多組電流和電壓值 計算出電阻的平均值 或測量多組電流和電壓值 用圖象法求電阻值 考點2 測金屬電阻率的綜合應用 重點歸納1 實驗中如果被測金屬導線的電阻值較小 實驗電路必須用電流表外接法 2 測金屬絲直徑一定要選多個不同部位進行測量 3 閉合開關(guān)S之前 一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置 4 在用伏安法測電阻時 通過待測導線的電流I不宜過大 電流表用0 0 6A量程 通電時間不宜過長 以免金屬導線的溫度明顯升高 造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大 的測量值 再取平均值 第二種方法是用圖象法 U I圖線 來求出 若采用圖象法 在描點時 要盡量使各點間的距離拉大一些 連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè) 個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮 典例剖析 例2 在 測定金屬的電阻率 的實驗中 用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖S7 11所示 用米尺測出金屬絲的長度L 金屬絲的電阻大約為5 先用伏安法測出金屬絲的電阻Rx 然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率 圖S7 11 1 從圖S7 11中讀出金屬絲的直徑為 mm 2 為此取來兩節(jié)新的干電池 開關(guān)和若干導線及下列器 材 A 電壓表0 3V 內(nèi)阻10k B 電壓表0 15V 內(nèi)阻50k C 電流表0 0 6A 內(nèi)阻0 05 D 電流表0 3A 內(nèi)阻0 01 E 滑動變阻器 0 10 F 滑動變阻器 0 100 要求較準確地測出其阻值 電壓表應選 電流表應選 滑動變阻器應選 填序號 實驗中實物接線如圖S7 12所示 請指出該同學實物接 線中的兩處明顯錯誤 圖S7 12 錯誤1 錯誤2 思維點撥 根據(jù)題目所提供的待測電阻的大概電阻和電源 計算出電流 這是選擇電流表的依據(jù) 根據(jù)滑動變阻器調(diào)節(jié)的難易程度 選擇滑動變阻器 限流接法 滑動變阻器的阻值為待測電阻的2 5倍為好 太小了或太大了 不容易調(diào)節(jié)電流和電壓的變化 解析 1 金屬絲的直徑為d 0 5mm 18 0 0 01mm 0 680mm 2 電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)大時測量誤差小 所以電壓表選A 電流表選C 滑動變阻器限流式控制電路時 其阻值為待測電阻的2 5倍為好 所以選E 答案 1 0 680 2 A CE 導線b連接錯誤 導線 d連接錯誤 考點練透 3 2016年吉林長春質(zhì)檢 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直徑以及電流表 電壓表的讀數(shù)如圖S7 13甲 乙 丙所示 則它們的讀數(shù)分別是 2 已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0 10 電流表內(nèi)阻約幾歐 電壓表內(nèi)阻約20k 電源為干電池 不宜在長時間 大功率狀況下使用 電動勢E 4 5V 內(nèi)阻很小 則圖丁電路圖中 填電路圖下方的字母代號 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結(jié)果仍然會比真實值偏 填 大 或 小 3 若已知實驗所用的電流表內(nèi)阻的準確值RA是已知的 那么準確測量金屬絲電阻Rx的最佳電路應是圖丁中的 電路 填電路圖下的字母代號 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 A B C D 丁圖S7 13解析 1 螺旋測微器先讀固定部分為0 5mm 可動部分可估讀為38 1 0 01mm 0 381mm 故總示數(shù)為 0 5 0 381mm 0 881mm 電流表量程為0 6A 則最小刻度為0 02 指針所示為0 42A 電流表量程為3V 最小刻度為0 1V 則讀數(shù)為2 25V 2 因電源不能在大功率下長時間運行 則本實驗應采用限流接法 同時電壓表內(nèi)阻較大 由以上讀數(shù)可知 待測電阻的內(nèi)阻約為5 故采用電流表外接法誤差較小 故選A 在實驗中電壓表示數(shù)準確 但電流測量的是干路電流 故電流表示數(shù)偏大 則由歐姆定律得出的結(jié)果偏小 3 因已知電流表內(nèi)阻的準確值 則可以利用電流表內(nèi)接法準確求出待測電阻 故應選B電路 待測電阻及電流表總電阻 答案 1 0 881mm 0 42A 2 25V 2 A 小 3 B 方法 內(nèi)接法 外接法 1 伏安法測電阻的兩種電路形式比較 續(xù)表 2 電流表內(nèi)接法 外接法的確定方法 例3 某學習小組用伏安法測量一未知電阻R的阻值 給 定器材及規(guī)格為 電流表 量程0 5mA 內(nèi)阻約為10 電壓表 量程0 3V 內(nèi)阻約為3k 最大阻值約為100 的滑動變阻器 電源E 電動勢約3V 開關(guān)S 導線若干 1 由于不知道未知電阻的阻值范圍 先采用如圖S7 14甲所示電路試測 讀得電壓表示數(shù)大約為2 5V 電流表示數(shù)大約為5mA 則未知電阻阻值Rx大約為 2 經(jīng)分析 該電路測量誤差較大 需作改進 請直接在原圖甲上改畫 在不需要的連線上畫 表示 補畫上需要添加的連線 3 對改進的電路進行測量 并根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的U I圖象 得Rx 保留三位有效數(shù)字 圖S7 14 審題突破 根據(jù) 1 計算出來的未知電阻的大約阻值判斷是內(nèi)接還是外接 然后改電路 3 中的圖象坐標的標度都不是從0開始的 但根據(jù)電阻的特性 電壓為0時 電流一定為0 故一定過原點 圖象應該是過原點的一傾斜直線 可用斜率求出其阻值 圖S7 15 3 U I圖象的斜率k等于所測未知電阻阻值Rx 所以Rx 答案 1 500 2 如圖S7 15所示 3 600 題外拓展 該題給出的滑動變阻器的最大阻值為100 根據(jù) 1 問計算出來的未知電阻阻值大約500 故控制電路用分壓接法 所以不用改變滑動變阻器的接法 若題中的滑動變阻器的最大阻值從100 改為1500 則滑動變阻器需用限流接法 解答 2 問時 應該還要改變滑動變阻器的連線 觸類旁通 甲 乙 圖S7 16 答案 大于 小于