高考物理一轮总复习 第七章 恒定电流 第4节（课时2）测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）实验探究：金属丝的电阻率课件 鲁科版.ppt

实验探究 测定金属丝的电阻率 1 基础知识 2 典例剖析 3 创新实验 4 跟踪训练 第七章恒定电流 5 真题演练 一 基础知识 1 基础知识 实验目的 1 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及计数方法2 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法3 会用伏安法测电阻 并能测定金属的电阻率 实验原理 实验器材 被测金属导线 直流电源 4v 电流表 0 0 6a 电压表 0 3v 滑动变阻器 50 开关 导线若干 螺旋测微器 米尺 实验方法 伏安法 实验步骤 数据处理 注意事项 1 先测直径 再连电路 为了方便 测量直径时应在金属丝连入电路之前测量 2 电流表外接法 本实验中被测金属丝的阻值较小 故采用电流表外接法 3 变阻器调节 开关s闭合前 滑动变阻器的阻值要调至最大 4 电流控制 电流不宜过大 通电时间不宜过长 以免金属丝温度过高 导致电阻率在实验过程中变大 5 实物连线 实验连线时 应先从电源的正极出发 依次将电源 开关 电流表 待测金属丝 滑动变阻器连成干路 然后再把电压表并联在待测金属丝的两端 误差分析 1 测量误差 测量金属丝的直径 长度以及电流 电压时出现读数误差 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 l s 知 测 真 3 通电电流过大 时间过长 致使电阻丝发热 电阻率随之变化带来误差 二 典例剖析 2 典例剖析 例2 2014 山东卷 22 实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线 某同学想通过实验测定其实际长度 该同学首先测得导线横截面积为1 0mm2 查得铜的电阻率为1 7 10 8 m 再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻rx 从而确定导线的实际长度 可供使用的器材有 电流表 量程0 6a 内阻约0 2 电压表 量程3v 内阻约9k 滑动变阻器r1 最大阻值5 滑动变阻器r2 最大阻值20 定值电阻 r0 3 电源 电动势6v 内阻可不计 开关 导线若干 回答下列问题 1 实验中滑动变阻器应选 填 r1 或 r2 闭合开关s前应将滑片移至端 填 a 或 b r2 a 电阻率的测量及实物连线 2 在下面的实物图中 已正确连接了部分导线 请根据上页图甲电路完成剩余部分的连接 3 调节滑动变阻器 当电流表的读数为0 50a时 电压表示数如图乙所示 读数为v 4 导线实际长度为 m 保留2位有效数字 2 30 94 转解析 解析 1 由 3 中电流表的读数为0 50a时 电压表的读数为2 30v可知 rx和r0的总阻值约为4 60欧姆 若选用滑动变阻器r1 电源电压为6伏特 电流表的量程只有0 6a 会把电流表烧坏 故滑动变阻器应该选r2 闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大 2 见答案图 3 由于电压表量程0 3v 分度值为0 1v 故读数为2 30v 转原题 答案 1 r2a 2 图见解析 3 2 30 2 29 2 31均正确 4 94 93 95均正确 备选 2013 北京卷 21 某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻rx的阻值 1 现有电源 4v 内阻可不计 滑动变阻器 0 50 额定电流2a 开关和导线若干 以及下列电表 a 电流表 0 3a 内阻约0 025 b 电流表 0 0 6a 内阻约0 125 c 电压表 0 3v 内阻约3k d 电压表 0 15v 内阻约15k 为减小测量误差 在实验中 电流表应选用 电压表应选用 选填器材前的字母 实验电路应采用图13中的 选填 甲 或 乙 b c 甲 解析显隐 2 图右是测量rx的实验器材实物图 图中已连接了部分导线 请根据在 1 问中所选的电路图 补充完成图中实物间的连线 1 注意连图时 连线的两个端点应分别连接在两个接线柱上 连线间不能交叉 2 结合前小题结论 应连接成外接限流式接法 在连线前断开开关 且把滑片p置于变阻器左端 使rx两端的电压最小 3 先连主回路 电流表与rx串联连接 4 再将电压表跨接在rx的两端 审题析疑 3 接通开关 改变滑动变阻器滑片p的位置 并记录对应的电流表示数i 电压表示数u 某次电表示数如图所示 可得该电阻的测量值rx u i 保留两位有效数字 5 2 示数为0 50a 示数为2 6v 解析显隐 4 若在 1 问中选用甲电路 产生误差的主要原因是 若在 1 问中选用乙电路 产生误差的主要原因是 选填选项前的字母 a 电流表测量值小于流经rx的电流值b 电流表测量值大于流经rx的电流值c 电压表测量值小于rx两端的电压值d 电压表测量值大于rx两端的电压值 b d 电压表的分流作用引起误差 电流表的分压作用引起误差 解析显隐 5 在不损坏电表的前提下 将滑动变阻器滑片p从一端滑向另一端 随滑片p移动距离x的增加 被测电阻rx两端的电压u也随之增加 下列反映u x关系的示意图中正确的是 a 解析显隐 1 优先考虑安全因素 各电表的实际读数不能超过其量程 电阻类元件中的实际电流 或电压 不能超过其允许的最大电流 或电压 2 考虑读数误差因素 一般要求各电表的实际读数不小于其量程的 以减小读数误差 3 仪器选择的一般步骤 首先选择唯一性的器材 粗画电路图 暂不接电流表和电压表 估算回路中电流和电压的最大值 在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下 结合已知器材的规格 确定实验电路和实验器材 对限流式电路 一般是从电源的正极开始 把电源 开关 滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可 对分压式电路 应先将电源 开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来 然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个 依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可 变式训练2 要测量一段阻值大约为5 的均匀金属丝的电阻率 除刻度尺 螺旋测微器 电源e 电动势为3v 内阻约为0 5 最大阻值为20 的滑动变阻器r 开关一只 导线若干外 还有电流表和电压表各两只供选择 a1 量程1a 内阻约为1 a2 量程0 6a 内阻约为2 v1 量程3 0v 内阻约为1000 v2 量程15v 内阻约为3000 1 用螺旋测微器测量金属丝的直径 如图所示 则金属丝的直径为 mm 2 为了使测量有尽可能高的精度 电流表应选 电压表应选 3 实验电路已经画出了一部分 如图示 但尚未完整 请将该电路完整地连接好 rx表示待测电阻 4 若用刻度尺测得金属丝的长度为l 用螺旋测微器测得金属丝的直径为d 电流表的读数为i 电压表的读数为u 则该金属丝的电阻率表达式为 0 850 a2 v1 转解析 转原题 三 创新实验 3 创新实验 电阻测量的五种方法 电路图 外接法 内接法 特点 大内小外 内接法测量值偏大 测大电阻时应用内接法测量 伏安法测电阻是电学实验的基础 是高考考查的热点 也是难点 它渗透在电学实验的各个环节中 如测未知电阻 测电阻率 测各种电表内阻等 本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用 主要涉及电压表 电流表的选择以及实物连线等 例3 某同学测量阻值约25k 的电阻rx 现备有下列器材 a 电流表 量程100 a 内阻约2k b 电流表 量程500 a 内阻约300k c 电压表 量程15v 内阻约100k d 电压表 量程50v 内阻约500k e 直流电源 20v 允许最大电流1a f 滑动变阻器 最大阻值1k 额定功率1w g 开关和导线若干 1 电流表应选 电压表应选 填器材代号 2 该同学正确选择仪器后连接了如图所示电路 为保证实验顺利进行 并使测量误差尽量减小 实验前请你检查该电路 指出电路在接线上存在的问题 b c 电流表应采用内接法 转解析 滑动变阻器应采用分压式接法 转原题 电阻测量的五种方法 电路图如图所示 例4 2015 新课标全国卷 23 电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍 某同学利用这一事实测量电压表的内阻 半偏法 实验室提供的器材如下 待测电压表v 量程3v 内阻约为3000 电阻箱r0 最大阻值为99999 9 滑动变阻器r1 最大阻值100 额定电流2a 电源e 电动势6v 内阻不计 开关2个 导线若干 1 虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分 将电路图补充完整 2 根据设计的电路 写出实验步骤 3 将这种方法测出的电压表内阻记为rv 与电压表内阻的真实值rv相比 rv rv 填 或 主要理由是 断开s2 调节电阻箱r0使电压表成半偏状态 电压表所在支路总电阻增大 分得的电压也增大 故r0两端的电压大于电压表的半偏电压 rv rv 移动滑动变阻器滑片 以保证通电后电压表所在支路分压最小 闭合开关s1 s2 调节r1 使电压表指针满偏 保持滑动变阻器滑片位置不变 断开s2 调节电阻箱r0使电压表的指针半偏 读取电阻箱的电阻值 此即为测得的电压表内阻 转解析 转原题 电阻测量的五种方法 已知内阻的电压表可做电流表使用 在缺少合适的电流表的情况下 常用电压表代替电流表使用 这是设计电路中的高频考点 例5 用以下器材可测量电阻rx的阻值 待测电阻rx 阻值约为600 电源e 电动势约为6 0v 内阻可忽略不计 电压表v1 量程为0 500mv 内阻r1 1000 电压表v2 量程为0 6v 内阻r2约为10k 电流表a 量程为0 0 6v 内阻r3约为1 定值电阻r0 r0 60 滑动变阻器r 最大阻值为150 单刀单掷开关s一个 导线若干 1 测量中要求两只电表的读数都不小于其量程的1 3 并能测量多组数据 请在虚线框中画出测量电阻rx的实验电路图 2 若选择测量数据中的一组来计算rx 则由已知量和测量物理量计算rx的表达式为rx 式中各符号的意义是 所有物理量用题中代数符号表示 u1为电压表v1的读数 u2为电压表v2的读数 r1为电压表v1的内阻 r0为定值电阻 转解析 转原题 电阻测量的五种方法 已知内阻的电流表可做电压表使用 在缺少合适的电压表的情况下 常用电流表代替电压表使用 这是电学设计电路的高频考点 例6 用伏安法测定一个待测电阻rx的阻值 阻值约为200 实验室提供如下器材 电池组e 电动势3v 内阻不计 电流表a1 量程0 15ma 内阻约为100 电流表a2 量程0 300 a 内阻约为1000 滑动变阻器r1 阻值范围0 20 额定电流2a 电阻箱r2 阻值范围0 9999 额定电流1a 开关s 导线若干 要求实验中尽可能准确地测量rx的阻值 请回答下列问题 1 为了测量待测电阻两端的电压 可以将电流表 填写器材代号 与电阻箱串联 并将电阻箱阻值调到 这样可以改装成一个量程为3 0v的电压表 a2 9000 没有提供电压表 而提供了两只电流表 怎么测量待测电阻的电压值呢 2 在图中画完整测量rx阻值的电路图 并在图中标明器材代号 3 调节滑动变阻器r1 两表的示数如图16所示 可读出电流表a1的示数是 ma 电流表a2的示数是 a 测得待测电阻rx的阻值是 本次测量存在一定的系统误差 考虑这个原因测量值比真实值 填 偏大 或 偏小 8 0 150 187 5 偏小 电阻测量的五种方法 如图所示 先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上 读出电流表示数i 然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上 调节电阻箱的阻值 使电流表的法数仍为i 则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值 例7 电流表a1的量程0 200 a 内电阻约500 现要测其内阻 除若干开关 导线之外还有器材如下 电流表a2 与a1规格相同滑动变阻器r1 阻值0 20 电阻箱r2 阻值0 9999 保护电阻r3 阻值约为3k 电源 电动势e约1 5v 内电阻r约2 1 如图所示 某同学想用替代法测量电流表内阻 他设计了部分测量电路 在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中 使实验可以完成 2 电路补充完整后 请你完善以下测量电流表a1内电阻的实验步骤 a 先将滑动变阻器r1的滑动端移到使电路安全的位置 再把电阻箱r2的阻值调到 填 最大 或 最小 b 闭合开关s1 s 调节滑动变阻器r1 使两电流表的指针在满偏附近 记录电流表a2的示数i c 断开s1 保持s闭合 r1不变 再闭合s2 调节电阻箱r2 使电流表a2的示数 读出此时电阻箱的示数r2 则电流表a1内电阻r 再次为i 或仍为i 转解析 最大 r2 转原题 四 跟踪训练 4 跟踪训练 跟踪训练 为了测量一微安表头a的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图中a0是标准电流表 r0和rn分别是滑动变阻器和电阻箱 s和s1分别是单刀双掷开关和单刀单掷开关 e是电池 完成下列实验步骤中的填空 1 当将s拨向接点1时 接通s1 调节 使待测微安表头指针偏转到适当位置 记下此时 的读数i 2 然后将s拨向接点2 调节 使 记下此时rn的读数 3 多次重复上述过程 计算rn读数的 此即为待测微安表头内阻的测量值 解析本题方法为等效替代法 当s接1与接2时通过电路的电流i相同时 待测微安表头的内阻与rn的电阻相同 答案 1 r0标准电流表 或a0 2 rn标准电流表 或a0 的读数仍为i 3 平均值 解析显隐 r0 a0 rn a0的读数仍为i 平均值 五 真题演练 5 真题演练 真题 2013 重庆卷 6 2 某同学对有故障的电热毯进行探究 图甲是电热毯的电路示意图 其中电热线和导线通过金属接线片连接 图乙为测试电路实物图 a b为测试表笔 电压表内阻很大 可视为理想电表 请在下面虚线框内画出与图乙对应的电路图 甲 乙 解析 电路图如下图所示 解析显隐 采用内接分压式接法 问题续 解析显隐 0 58 65 u i 真题 2012 北京卷 21 在 测定金属的电阻率 实验中 所用测量仪器均已校准 待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm 1 用螺旋测微器测量金属丝直径 其中某次测量结果如下图所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 解析显隐 解析 1 固定刻度读数为0 可动刻度读数为39 7 所测长度为0 39 7 0 01 0 397mm 结果取0 395 0 399均正确 0 397 2 用伏安法测金属丝的电阻rx 实验所用器材为 电池组 电动势为3v 内阻约为1 电流表 内阻约为0 1 电压表 内阻约为3k 滑动变阻器r 0 20 额定电流为2a 开关 导线若干 某小组同学利用以上器材正确连接好电路 进行实验测量 记录数据如下 由以上实验数据可知 他们测量rx是采用下图中的 图 选填 甲 或 乙 甲 审题视角 1 由已知条件判定电流表的内 外接法 2 判定滑动变阻器是分压式还是限流式接法 解析显隐 3 下图是测量rx的实验器材实物图 图中已经连接了部分导线 滑动变阻器的滑片p置于变阻器的一端 请根据前题图中所选的电路图 补充完成下图中实物间的连线 并使闭合开关的瞬间 电压表或电流表不至于被烧坏 审题视角 1 注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉 2 结合上题结论 应连接成外接分压接法 甲 在连线前断开关 使rx两端的电压为0 把滑片p置于变阻器的左端 3 先连电流表外接方式 4 再连变阻器分压方式 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如下图所示 图中已经标出了与测量数据对应的4个坐标点 请在下图中标