2019版高考物理一轮复习第八章恒定电流第3讲实验：测定金属的电阻率学案.docx

第3讲实验：测定金属的电阻率微知识1 实验目的1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。3会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。微知识2 实验原理1螺旋测微器(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度。甲乙(2)原理可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。(3)读数测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01 (mm)如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，可动刻度上的读数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。2游标卡尺(1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm。3伏安法测电阻电流表的内接法和外接法的比较4.电阻率的测定原理：把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据Rx计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx，得出计算金属丝电阻率的公式。微知识3 实验步骤1用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值。2按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。4把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开电键S，求出导线电阻Rx的平均值。5整理仪器。微知识4 数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1)第一种是用Rx算出各次的数值，再取平均值。(2)第二种是用UI图线的斜率求出。2计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式Rx。微知识5 误差分析1金属丝直径、长度的测量带来误差。2测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R，知测 30 ，因此采用电流表内接，可以减小电阻测量的误差；另外也可以采用多次测量求平均值的方法减小实验误差。答案(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)3有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 ，横截面如图甲所示。(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_ mm。(2)现有如下器材：A电流表(量程0.6 A，内阻约为0.1 )B电流表(量程3 A，内阻约为0.03 )C电压表(量程3 V，内阻约为3 k)D滑动变阻器(1 750 ，0.3 A)E滑动变阻器(15 ，3 A)F蓄电池(6 V，内阻很小)G开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(填选项字母)(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整。(4)已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S_。解析(1)螺旋测微器的读数为1 mm0.0112.5 mm1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ，电压表的量程为3 V，故电流最大约为0.5 A，电流表应选A。为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E。(3)因Rx6 ， ，故测量电路应为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值，且实验中不需从零调节，故控制电路为限流接法，如图所示。(4)设金属管线长度为L，由导体电阻公式得R。可得S，所以需要测量金属管线的长度L。答案(1)1.1250.001(2)AE(3)见解析图(4)管线的长度L4现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警。提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报警)，电阻箱(最大阻值为999.9 )，直流电源(输出电压为U，内阻不计)，滑动变阻器R1(最大阻值为1 000 )，滑动变阻器R2(最大阻值为2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干。在室温下对系统进行调节。已知U约为18 V，Ic约为10 mA；流过报警器的电流超过20 mA时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在60 时阻值为650.0 。(1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线。(2)电路中应选用滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步骤调节此报警系统。电路接通前，需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求，这一阻值为_ ；滑动变阻器的滑片应置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。将开关向_(填“c”或“d”