高考物理总复习 第八章 恒定电流 实验八 测定金属的电阻率课件 教科版.ppt

实验八测定金属的电阻率 实验基础 核心探究 实验基础解读实验 萃取精华 注意事项1 螺旋测微器的使用 1 测量前须校对零点 2 测量时 当测微螺杆将要接触被测物体时 要改用微调旋钮 3 螺旋测微器应估读一位 即以mm作单位 应读到小数点后面第三位 2 游标卡尺读数时注意事项 1 看清精确度 2 主尺上的单位为厘米主尺上标识的1 2 3等数字通常是指厘米 游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm 例如读数为 50 4 0 05 mm 50 20mm 3 区分零刻度与游标尺最前端例如读数为 14 10 0 05 mm 14 50mm 3 电流表和电压表的读数 1 若刻度盘上每一小格为1 0 1 0 01 时 需估读到最小刻度值的下一位 2 若刻度盘上每一小格为2 0 2 0 02 5 0 5 0 05 时 只需估读到最小刻度值的位数 5 测定金属的电阻率 1 先测直径 再连电路 应该在连入电路之后在拉直的情况下测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度 2 本实验中被测金属丝的电阻值较小 故采用电流表外接法 3 开关s闭合前 滑动变阻器的阻值要调至最大 4 电流不宜太大 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜太长 以免金属丝温度升高 导致电阻率在实验过程中变大 误差分析1 测量金属丝直径 长度以及电流 电压带来误差 2 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rx测 rx真 由rx 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 核心探究通法悟道 拓宽思路 探究点一基础性实验 典例1 2017 湖南益阳期末 某实验小组在 测定金属丝电阻率 的实验过程中 1 正确操作获得金属丝的直径以及电压表的读数如图所示 则它们的读数依次是mm v 答案 1 1 7002 25 解析 1 螺旋测微器读数为l 1 5mm 20 0 0 01mm 1 700mm 电压表读数为u 2 25v 2 如图 甲 是测量电阻丝阻值的原理图 根据原理图在如图 乙 所示的实物图中画出连线 答案 2 图见解析 解析 2 根据原理图在如图所示的实物图中画出连线如图所示 3 利用上面的电路图测出的电阻值比真实值 填 偏大 或 偏小 这种误差叫做系统误差 4 若调节滑动变阻器 通过多次测量求平均值的方法得到电阻丝的阻值为r 请写出求电阻丝的电阻率的表达式为 l d分别表示电阻丝长度 直径 结果用已知字母表示 解析 3 此时电阻的测量值实际上是电阻和电压表内阻并联的总阻值 小于电阻的真实值 题组冲关 1 2017 福建三明期中 1 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 用螺旋测微器测量电阻丝的直径d 其中一次测量结果如图所示 则图中读数为d mm 解析 1 螺旋测微器的固定刻度读数为0 5mm 可动刻度读数为0 01 35 0mm 0 350mm 则最终读数为0 850mm 答案 1 0 850 2 现用伏安法较准确的测一个阻值约为30k 的电阻 可供选用的实验仪器有a 电源 电动势3v 内阻约为0 5 b 电源 电动势16v 内阻约为2 c 电流表 量程0 1ma 内阻约为250 d 电流表 量程0 500 a 内阻约为500 e 电压表 量程0 3v 内阻约为10k f 电压表 量程0 15v 内阻约为50k g 滑动变阻器 阻值0 200 额定电流1 0a h 开关和导线若干 实验电路应选取的仪器是 用字母表示 画出实验电路图 为了准确测出电阻阻值 应测出多组实验数据 因此滑动变阻器应采用分压接法 待测电阻阻值是30k 电压表内阻是50k 电流表内阻为500 电流表内阻远小于待测电阻阻值 可以采用电流表内接法 实验电路图如图所示 答案 2 bdfgh 图见解析 2 2017 湖南娄底期中 测定一卷阻值约为30 的金属漆包线的长度 实验室提供下列器材 a 电流表a 量程0 6a 内阻ra约为20 b 电压表v 量程15v 内阻rv约为4k c 学生电源e 可提供0 30v直流电压d 滑动变阻器r1 阻值范围0 10 e 滑动变阻器r2 阻值范围0 500 f 开关s及导线若干 1 为了较准确地测量该漆包线的电阻 滑动变阻器应选择 选填 r1 或 r2 并将方框中的电路图补画完整 解析 1 题目中给出的电源电压为0 30v 而给出的电压表量程为15v 为了便于控制 采用滑动变阻器分压接法 故滑动变阻器选小电阻d r1 电路图如图所示 答案 1 r1 2 根据正确的电路图进行测量 某次实验中电压表与电流表的示数如图 则电压表的示数u为v 电流表的示数i为a 3 已知这种漆包线金属丝的直径为d 材料的电阻率为 则这一卷漆包线的长度l 用u i d 表示 解析 2 电压表量程为15v 最小分度值为0 5v 故读数为13 5v 电流表量程为0 6a 最小分度值为0 02a 则指针示数为0 46a 3 2017 海南卷 12 某同学用伏安法测量待测电阻的阻值 现有器材为 待测电阻r 阻值约为5 电源 电动势3v 滑动变阻器 阻值范围0 10 电流表 量程0 6a 3a 电压表 量程3v 15v 开关 导线若干 实验要求在测量电路中将电流表外接 滑动变阻器起限流作用 回答下列问题 1 按照实验要求在图 a 中画出实物连线图 解析 1 因为电源电动势为3v 则电压表的量程选用3v 根据欧姆定律知 电流的最大值约为0 6a 则电流表量程选择0 6a 根据实物图进行连线 如图所示 答案 1 图见解析 2 若已按实验要求接线 闭合开关后移动滑动变阻器的滑片 电压表的示数始终约为3v 电流表的示数始终接近0 写出产生这种现象的一个原因 解析 2 闭合开关后移动滑动变阻器的滑片 电压表的示数始终约为3v 电流表的示数始终接近0 产生这种现象的原因是待测电阻r断路 由于电压表内阻非常大 导致电流表电流接近0 电压表电压测得是电源电压 答案 2 待测电阻r断路 3 在连线正确后 闭合开关 电压表和电流表的示数分别如图 b 和图 c 所示 由图可知 电压表读数为v 电流表读数为a 由此可得待测电阻的阻值为 结果保留3位有效数字 探究点二创新性实验 3 等效法测电阻如图所示 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 使电流表的示数仍为i 则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值 5 半偏法测电表内阻 1 半偏法测电流表内阻方法一 电路图如图所示 测量电流表 a的内阻 操作步骤 断开s2 闭合s1 调节r1 使电流表读数等于其量程im 高考创新实验例析 典例2 2017 全国 卷 23 某同学利用如图 a 所示的电路测量一微安表 量程为100 a 内阻大约为2500 的内阻 可使用的器材有 两个滑动变阻器r1 r2 其中一个阻值为20 另一个阻值为2000 电阻箱rz 最大阻值为99999 9 电源e 电动势约为1 5v 单刀开关s1和s2 c d分别为两个滑动变阻器的滑片 1 按原理图 a 将图 b 中的实物连线 解析 1 实物连线如图所示 答案 1 图见解析 2 完成下列填空 r1的阻值为 填 20 或 2000 为了保护微安表 开始时将r1的滑片c滑到接近图 a 中滑动变阻器的 端 填 左 或 右 对应的位置 将r2的滑片d置于中间位置附近 将电阻箱rz的阻值置于2500 0 接通s1 将r1的滑片置于适当位置 再反复调节r2的滑片d的位置 最终使得接通s2前后 微安表的示数保持不变 这说明s2接通前b与d所在位置的电势 填 相等 或 不相等 将电阻箱rz和微安表位置对调 其他条件保持不变 发现将rz的阻值置于2601 0 时 在接通s2前后 微安表的示数也保持不变 待测微安表的内阻为 结果保留到个位 答案 2 20 左 相等 2550 3 写出一条提高测量微安表内阻精度的建议 解析 3 为了提高测量精度 调节r1上的分压 尽可能使微安表接近满量程 答案 3 见解析 创新 改进点分析 1 实验方案的改进 类似于电桥法测电阻 s2闭合前后微安表示数不变 说明b d两点电势相等 2 考查方式的拓展 提高测量微安表内阻精度的建议 答案 见解析 解析 1 由于r1的总阻值远小于测量电路总电阻 故控制电路采用分压式接法 电路图如图所示 解析 2 移动滑动变阻器的滑片 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 使电压表的指针满偏 保持滑动变阻器滑片的位置不变 断开s2 调节电阻箱r0使电压表的指针半偏 读取电阻箱所示的电阻值 此即为测得的电压表内阻 答案 见解析 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 解析 3 断开s2 调节电阻箱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 此时r0两端的电压大于电压表的半偏电压 故rv rv 答案 见解析 创新 改进点分析 1 实验原理的创新改进 利用s2的闭合与断开 运用串联电路的分压原理求电阻 2 考查方式的创新拓展 既考查实验原理 实验步骤 又拓展考查误差分析 模拟创新实验冲关 1 利用如图所示的电路测定电流表的内阻 步骤如下 闭合开关s1 调节r1 使电流表指针偏转到满刻度 再闭合开关s2 调节r2 使电流表指针偏转到满刻度的一半 读出r2的阻值 即认为rg r2 已知电流表满偏电流为500 a 其内阻约在100 左右 实验室配有的可变电阻有 a 电阻箱 0 10 b 电阻箱 0 9999 c 滑动变阻器 0 200 d 滑动变阻器 0 20k 1 电路图中r1应选 r2应选 解析 1 电路中r1阻值应远大于rg r2的阻值比rg稍大就行 但r2必须是电阻箱 不然不能读数 故r2应选b r1应选d 答案 1 db 答案 2 偏小 2 若上述实验中 读得r2的阻值为100 则电流表内阻的测量值和真实值相比 填 偏大 或 偏小 创新 改进点分析 1 实验方案的改进 用半偏法测电流表的内阻 2 考查方式的拓展 在总电压不变条件下 用串 并联电路特点分析测量值和真实值的关系 2 某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻rx 电源e 适当量程的电流表 电压表各一只 电流表有内阻 电压表内阻不是无限大 滑动变阻器r rp 开关s1 s2 导线若干 他设计如图 甲 所示的电路测量电阻rx的值 并有效地消除了因电压表和电流表内阻而产生的系统误差 实验步骤如下 a 先闭合s1 断开s2 调节r和rp 使电流表和电压表示数合理 记下两表示数为i1 u1 b 闭合s2 调节rp 记下电流表和电压表示数为i2 u2 1 请你帮他按电路图在实物图 乙 上连线 解析 1 由电路图连接实物图 如图所示 答案 1 见解析图 2 指出上述步骤b中错误的做法并进行改正 写出用测量数据表示被测电阻rx的表达式 创新 改进点分析 实验方案的改进 利用s2的闭合与断开 并保证rp不变 运用欧姆定律列式消去rp rv求得rx 3 2018 河北衡水冀州中学检测 某些固体材料受到外力后除了产生形变外 其电阻率也要发生变化 这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为 压阻效应 现用如图 甲 所示的电路研究某长薄板电阻rx的压阻效应 已知rx的阻值变化范围为几欧到几十欧 实验室中有下列器材 a 电源e 3v 内阻约为1 b 电流表a1 0 6a 内阻r1 5 c 电流表a2 0 6a 内阻r2约为1 d 开关s 定值电阻r0 1 为了比较准确地测量电阻rx的阻值 根据虚线框内电路图的设计 甲表选用 选填 a1 或 a2 乙表选用 选填 a1 或 a2 解析 1 由于a1内阻确定 并且与待测电阻接近 与待测电阻并联 用来测出待测电阻rx两端的电压 用a2测得的电流减去a1测得的电流就是流过待测电阻的电流 根据欧姆定律就可求出待测电阻的阻值 答案 1 a1a2 2 在电阻rx上加一个竖直向下的力f 设竖直向下为正方向 闭合开关s 记下电表读数 a1的读数为i1 a2的读数为i2 得rx 用字母表示 3 改变力的大小 得到不同的rx值 然后让力反向从下向上挤压电阻 并改变力的大小 得到不同的rx值 最后绘成的图像如图 乙 所示 当f竖直向下 设竖直向下为正方向 时 可得rx与所受压力f的数值关系是rx 各物理量单位均为国际单位 解析 3 由图像的对称性可知 加上相反的压力时 电阻值大小相等 图像与纵坐标的交点为16 当rx 7 时 对应的力为4 5n 因此函数表达式rx 16 2f 答案 3 16 2f 解析 4 整个回路总电流不能大于0 6a 而电动势为3v 因此总电阻应略大于5 而电源内阻约为1 因此定值电阻r0的阻值应选5 即可保证电流不超过量程 也保证电流不太小 两块电流表读数准确 答案 4 b 4 定值电阻r0的阻值应该选用 a 1 b 5 c 10 d 20 创新 改进点分析 1 实验器材的改进 用已知内阻的电流表来代替电压表 2 实验原理的创新改进 用安安法代替伏安法 3 数据处理的创新改进 图像与函数结合处理斜率 截距