南方新课堂2014届高考物理一轮课件：实验九：测定金属的电阻率.ppt

实验九 测定金属的电阻率 一 练习使用螺旋测微器和游标卡尺1 螺旋测微器的构造及读数 1 螺旋测微器的构造 如图S9 1所示是常用的螺旋测微器 它的测砧A和固定刻度B固定在U形框架F上 旋钮K 微调旋钮K 和可动刻度H 测微螺杆P连在一起 通过精密螺纹套在B上 图S9 1 2 螺旋测微器的原理 测微螺杆P与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮K每旋转一周 P前进或后退 0 5mm 可动刻度H上的刻度为50等份 每转动一小格 P前进或后退0 01mm 即螺旋测微器的精确度为0 01mm 读数时误差出现在毫米的千分位上 因此 螺旋测微器又叫千分尺 3 读数 测量时被测物体长度的整数 或半整数 毫米数由 固定刻度读出 小数部分由可动刻度读出 测量值 毫米 固定刻度数 毫米 可动刻度数 估读一 位 0 01 毫米 固定刻度读数 半刻度线露出则固定刻度数应为 5mm 没露出则为 mm 表示固定刻度水平线下面的刻度数 可动刻度要估读 小数点后应保留三位有效数字 2 游标卡尺 1 游标卡尺的构造 游标卡尺 是一种测量长度 内外径 深度的量具 游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成 主尺一般以毫米为单位 而游标上则有10 20或50个分格 根据分格的不同 游标卡尺可分为十分度游标卡尺 精确度为0 1mm 二十分度游标卡尺 精确度为0 05mm 和五十分度游标卡尺 精确度为0 02mm 游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪 分别是内测量爪和外测量爪 内测量爪通常用来测量内径 外测量爪通常用来测量长度和外径 图S9 2 2 游标卡尺的读数 读数时首先以游标零刻度线为准在主尺上读取整毫米数 即以毫米为单位的整数部分 然后看游标上第几条刻度线与主 尺的刻度线对齐 如第6条刻度线与主尺刻度线对齐 则小数部分即为精确度乘以6 测量值 整数部分 小数部分 小数部分 对齐的游标尺上刻度线数 精确度 3 注意事项 游标卡尺的读数不需要估读 即以毫米作单位 精确度在小数点后有几位数 读数结果小数点后就有几位数 跟踪训练 10 40 1 1 用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时 示数如图S9 3所示 则测量结果应该读作 mm 图S9 3 图S9 4 2 用螺旋测微器测圆柱体的直径时 示数如图S9 4所示 此示数为 mm 2 720 2 图S9 5甲中游标卡尺的读数是 cm 图乙中螺 10 050 3 200 旋测微器的读数是 mm 图S9 5 二 测定金属的电阻率 2 实验步骤 1 电路设计 由于被测电阻丝的阻值较小 所以选用电流表外接法 本实验不要求电压调节范围 滑动变阻器可选用限流接法 2 实验原理电路 如图S9 6所示 按照实验原理电路连接好各电学元件 3 测出金属丝接入电路部分的长度l 选取三个不同位置测 图S9 6 3 注意事项 1 测量被测金属导线的有效长度 是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 亦即电压表两端点间的待测导线长度 测量时应将导线拉直 2 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流强度I不宜过大 电流表用0 0 6A量程 通电时间不宜过长 以免金属导线的温度明显升高 造成其电阻率在实验过程中逐渐增大 跟踪训练 乙 3 揭阳2012届高三模拟 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 需要用电流表和电压表测出金属丝的电阻R 实验中给定电压表 内阻为50k 电流表 内阻为40 滑动变阻器 最大阻值为10 待测金属丝 电阻约为100 电源 开关及导线若干 两位同学想用伏安法多次测量作出I U图线求出待测金属丝的阻值 他们设计了如图S9 7甲 乙两个电路 你认为应当采用 图更合理 电压表右端应接在 填 a 或 b 点 图S9 7 a 4 一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率 他截取了一段长为L的电线 并测得其直径为D 用多用电表测其电阻发现阻值小于1 为提高测量的精度 他从下列器材中挑选了一些元件 设计了一个电路 重新测量这段导线 用Rx表示 的电阻 A 电源E 电动势为3 0V 内阻不计 B 电压表V1 量程为0 3 0V 内阻约为2k C 电压表V2 量程为0 15 0V 内阻约为6k D 电流表A1 量程为0 0 6A 内阻约为1 E 电流表A2 量程为0 3 0A 内阻约为0 1 F 滑动变阻器R1 最大阻值5 额定电流2 0AG 滑动变阻器R2 最大阻值1k 额定电流1 0AH 开关S一个 导线若干 1 实验时电压表选 电流表选 滑动变 阻器选 填元件序号 2 请设计合理的测量电路 把电路图画在虚线框中 在图 中标明元件符号 3 某次测量时 电压表示数为U 电流表示数为I 则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为 答案 1 BEF 2 如图33所示 3 图33 题型1 螺旋测微器与游标卡尺的读数 例1 2010年安徽卷 在 测定金属的电阻率 实验中 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图S9 8所示 读数 为 mm 0 617 图S9 8解析 0 5mm 11 7 0 01mm 0 617mm 4 5 10 85 例2 游标卡尺的读数 图S9 9图S9 10 触类旁通 1 2012年深圳高级中学模拟 如图S9 11所示 甲图中螺旋测微器的读数为 mm 乙图中游标卡尺的读数为 cm 10 501 图S9 11 10 155 题型2 测金属电阻率的综合应用 例3 在 测定金属的电阻率 的实验中 用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图S9 12所示 用米尺测出金属丝的长度L 金属丝的电阻大约为5 先用伏安法测出金属丝的电阻Rx 然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 图S9 12 1 从图S9 12中读出金属丝的直径为 mm 2 为此取来两节新的干电池 开关和若干导线及下列器 材 A 电压表0 3V 内阻10k B 电压表0 15V 内阻50k C 电流表0 0 6A 内阻0 05 D 电流表0 3A 内阻0 01 E 滑动变阻器 0 10 F 滑动变阻器 0 100 要求较准确地测出其阻值 电压表应选 电流表应选 滑动变阻器应选 填序号 实验中实物接线如图S9 13所示 请指出该同学实物接 线中的两处明显错误 图S9 13 错误1 错误2 解析 1 金属丝的直径为d 0 5mm 18 0 0 01mm 0 680mm 2 电流表和电压表指针偏转大时测量误差小 所以电压表选A 电流表选C 滑动变阻器限流式控制电路时 其阻值为待测电阻的2 5倍为好 所以选E 答案 1 0 680 2 ACE 错误1 导线连接在滑动变阻器的滑片上 错误2 采用 了电流表内接法 错误3 电压表量程接到了15V上 任选两个错误即可 例4 2011年武汉调研 测量一螺线管两接线柱之间金属丝的长度的器材如下 A 待测螺线管L 符号 绕制螺线管金属丝的电阻率 5 0 10 7 m 电阻RL约为100 B 螺旋测微器C 电流表G 量程100 A 内阻Rg 500 D 电压表V 量程6V 内阻RV 4k E 定值电阻 R0 50 F 滑动变阻器R 全电阻约为1k G 电源E 电动势9V 内阻忽略不计H 开关S一个 导线若干 1 实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图S9 14所示 其示数为d 2 按图S9 15甲所示电路测量金属丝的 电阻 请在图乙所示的实物图上连线 图S9 15 图S9 14 3 若测得的金属丝直径用d表示 电流表G的读数用I表示 电压表V的读数用U表示 则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度l 解析 1 读数为0 384 0 386mm均可 答案 1 0 384 0 386mm均可 2 如图34所示 图34 触类旁通 2 2013年浙大附中模拟 有一根细长而均匀的金属管线样品 横截面如图S9 16所示 此金属管线长约30cm 电阻约10 已知这种金属的电阻率为 因管内中空部分截面积无法直接测量 请你设计一个实验方案 测量中空部分的横截面积S0 现有如下器材可选 A 毫米刻度尺B 螺旋测微器 C 电流表A1 600mA 1 0 图S9 16 D 电流表A2 3A 0 1 E 电压表V 3V 6k F 滑动变阻器R1 2k 0 5A G 滑动变阻器R2 10 2A H 蓄电池E 6V 0 05 I 开关一个 带夹子的导线若干 1 以上器材中 应选用的器材有 只填代号字母 2 在下面虚线框中画出你所设计的电路图 并把图S9 17的实物连成实际测量电路 要求尽可能测出多组有关数值 图S9 17 3 实验中要测量的物理量有 4 计算金属管线内部中空横截面积S0的表达式为 S0 答案 1 ABCEGHI 2 电路及实验测量电路分别如图35甲和乙所示 图35 3 用螺旋测微器测横截面边长a 用毫米刻度尺测金属管线长度L 电压表示数U 电流表示数I 3 在 测定金属的电阻率 的实验中 待测金属导线的电 阻Rx约为5 实验室备有下列实验器材 A 电压表V1 量程3V 内阻约为15k B 电压表V2 量程15V 内阻约为75k C 电流表A1 量程3A 内阻约为0 2 D 电流表A2 量程600mA 内阻约为1 E 变阻器R1 0 100 0 6A F 变阻器R2 0 2000 0 1A G 电池E 电动势为3V 内阻约为0 3 H 开关S 导线若干 1 为提高实验精确度 减小实验误差 应选用的实验器材 有 2 为减小实验误差 应选用图S9 18中 填 甲 或 乙 为该实验的电路图 并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来 图S9 18 图S9 19 3